1、 现代通信网技术丛书 光波分复用系统与维护 武文彦 主 编 张引发 王永强 副主编 杨永定 董 晔 陈明贵 潘 青 党利宏 张建朝 肖 斌 陶 正 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 参 编 内 容 简 介 这是一本关于光纤通信领域运行维护技术的图书，对提高专业运行维护人员的技术水平有很强的指导性。本书在光纤波分复用技术知识的基础上，对影响系统性能指标和传输质量的关键技术进行了较详细的阐述，介绍了我国目前在线运行的典型波分复用设备、WDM 系统维护常用测试仪表及使用方法、WDM 系统的发展及新技术应用，重点介绍 WDM 系统的维
2、护内容、指标优化控制、故障分析及处理。本书注重新技术、新知识、新标准的应用，编写力求系统清晰、概念准确、简明扼要、突出特点、通俗易懂、注重实际。内容贴近通信网络实际和学院教学，可作为本专业维护人员知识用书，也可作为从事光纤通信专业的工程技术人员和院校师生的参考书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 光波分复用系统与维护武文彦主编.北京：电子工业出版社，2010.4 ISBN 978-7-121-10458-9 I.光 .武 .光导纤维通信系统维修 .TN929.11 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2010）第 034997
3、 号 责任编辑：窦 昊 印 刷：北京天宇星印刷厂 装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：15.5 字数：396 千字 印 次：2010 年 4 月第 1 次印刷 印 数：4 000 册 定价：39.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（010）88258888。序 言 信息化、数字化、网络化是现代社会的主要特征之一。在信息网络中，新的业务应用
4、方式层出不穷，人们对网络的需求日新月异，各尽所能的网络服务给信息网络带来了极强的生命力。光纤通信以高速率、大容量、长距离的信息传递能力，在信息网络中扮演着极其重要的角色。经过近 20 年的建设，我国的光纤通信已形成以“八纵八横”为骨干架构的核心网络，大规模的光缆线路建设已经完成，长途国干运行着数百万公里的 WDM，SDH 传输系统。近年来，随着科学技术的进步和社会的发展，传输领域的新技术不断出现，像一种无形的力量推动并改变着传统网络的组网方式和应用方式，改变着人们对网络的认识和管理观念。但从光纤传输的基础理论而言，目前或相当一段时间内 WDM 仍是完成长距离、大容量信息传递最成熟的手段，做好
5、WDM 传输系统的运行维护管理，研究和解决 WDM系统运行中出现的新问题和新情况，不断提高运行维护质量，是运行维护管理人员常抓不懈的工作，是光缆网络稳定运行的可靠保证。“光波分复用系统与维护”一书，是一本针对光纤通信专业技术人员做好 WDM 系统运行维护和管理工作的参考书。本书的编者们有的长期工作在光纤通信工程建设和系统运维管理的岗位，有的工作在光纤通信专业教学一线，参加过多条光缆干线的方案规划和建设，处理过多条长途光缆干线的指标优化和故障排除，主编或参与编写了多项光纤通信专业的标准法规制度，有着丰富的工作和教学经验。他们将多年的心血和积淀凝聚在此书中，奉献于读者面前，呈献给从事光纤通信的同行
6、们，希望能够为培养和造就更多优秀的通信人才贡献一份力量。电子工业出版社的编辑为本书的出版倾注了极大的热忱，做了大量的工作，谨此致以诚挚的谢意。张 宁 2009 年 11 月 前 言 信息网络作为全球最重要的基础设施之一，推动着人类社会的进步与发展。信息网络中光纤通信传送网是完成大容量、远距离、高可靠信息传递的基础平台，承载着超过80%的信息传递任务，光纤通信的发展引领着网络世界的变革。纵观光缆网络十余年的发展史，经历了由低速到高速、由电层到光层、由可管到可控、由人工到智能的重要发展过程，走过了 PDH，SDH 到 WDM 的演进之路。目前，光缆网络正处于传统网络向智能化网络发展的转折时期，OT
7、N 和 ASON 等传输领域新技术正在逐步得到应用和推广。但是从光纤通信的传输技术来看，无论未来的网络如何演变，无论是基于 SDH 技术之上发展的 ASON 网络，还是基于 WDM 技术之上发展的 OTN 网络，在网络中完成大容量长距离的信息传输任务仍然要依靠 WDM 这一关键技术。特别是目前我国仍然在线运行着数百万公里的 WDM 传输系统，在相当一段时间内 WDM 系统在信息网络中仍然起着不可替代的作用。在今天随着传输网络向智能化方向的转变，信息传输容量的增大，传输距离的增长，传输质量对运维管理的压力随之增大，对运维人员的要求越来越高。基于这种情况，我们编写本书，主要是针对光纤通信运行维护人
8、员，旨在提高本专业技术人员的知识水平，提高运行维护人员网络优化和故障排除技能，对不断提高的传输系统质量要求提供必备的基础知识和处理方法。本书在光纤波分复用技术知识的基础上，对影响系统性能指标和传输质量的关键技术进行了较详细的阐述，内容贴近通信网络实际和贴近学院教学。介绍了我国目前在线运行的典型波分复用设备、WDM 系统维护常用测试仪表及使用方法、WDM 系统的发展及新技术应用，重点介绍 WDM 系统的维护内容、指标优化控制、故障分析及处理。本书是编者们长期从事光纤通信专业工程建设、运行维护和教学工作的总结和多年工作经验的积淀，在编写中注重新技术、新知识、新标准的应用，力求系统清晰、概念准确、简
9、明扼要、突出特点、通俗易懂、注重实际，对提高本专业运行维护人员的技术水平有很强的指导性。本书可作为本专业维护人员的知识用书，也可作为从事光纤通信专业的工程技术人员和院校师生的参考书。本书由武文彦主编，张引发、王永强为副主编，参编人员有杨永定、董晔、陈明贵、潘青、党利宏、张建朝、肖斌、陶正。在本书的编写过程中，得到了张宁研究员的指导和支持，得到了卢平、杨洪卫和孙斌等同志的帮助，在此谨向他们表示衷心的感谢！由于编者水平有限，书中难免出现疏漏和错误，敬请读者批评指正。编 者 2009 年 11 月 VII 目 录 第第 1 章章 概述概述 1 1.1 光网络的发展及演进 1 1.2 WDM 技术的发
10、展过程 2 1.2.1 光网络复用技术的发展2 1.2.2 WDM 在传输网中的定位 4 1.2.3 WDM 系统的分类5 1.2.4 WDM 的研究、应用现状与发展趋势5 1.3 WDM 技术概述7 1.3.1 相关定义7 1.3.2 WDM 特点和优势7 1.3.3 WDM 系统构成 9 1.3.4 常用器件10 1.4 DWDM 与 SDH 的关系17 1.5 承载 SDH 客户层信号的 WDM 分层结构18 第第 2 章章 WDM 系统关键技术系统关键技术 20 2.1 光纤传输特性20 2.1.1 光纤的衰减特性 20 2.1.2 光纤的色散特性 21 2.1.3 光纤的非线性效应2
11、4 2.2 光纤的色散补偿技术 28 2.2.1 固定色散补偿 28 2.2.2 可调色散补偿 33 2.2.3 色散斜率补偿 35 2.3 前向纠错编码技术 37 2.3.1 误码纠错方法 37 2.3.2 FEC 编码方式38 2.4 RZ 编码调制技术40 2.4.1 NRZ 与 RZ 码简介40 2.4.2 RZ 编码调制技术简介41 2.5 监控技术 48 VIII 第第 3 章 光放大器章 光放大器49 3.1 概述49 3.1.1 光放大器的作用 49 3.1.2 对光放大器的要求50 3.1.3 光放大器的种类 52 3.2 掺铒光纤放大器（EDFA）54 3.2.1 EDFA
12、 的工作原理54 3.2.2 EDFA 的结构 55 3.2.3 EDFA 的性能参数56 3.2.4 EDFA 的优缺点 60 3.2.5 遥泵技术（ROPA）60 3.3 光纤喇曼放大器（FRA）61 3.3.1 FRA 的工作原理61 3.3.2 FRA 的性能 62 3.3.3 FRA 的优缺点63 3.3.4 FRA 的种类 64 3.3.5 喇曼放大技术应用65 第第 4 章章 WDM 系统传输距离设计系统传输距离设计 66 4.1 衰耗设计（跨段）66 4.2 色散设计（光复用段）67 4.2.1 一般计算公式 67 4.2.2 色散补偿68 4.3 OSNR 设计68 4.3.
13、1 光信噪比 OSNR 的含义 68 4.3.2 EDFA 的噪声特性69 4.3.3 理想系统的 OSNR 计算 69 4.3.4 通用系统的 OSNR 计算 70 4.4 BER 的计算72 第第 5 章章 WDM 标准及测试标准及测试74 5.1 相关技术标准74 5.1.1 系统工作波长及分配74 5.1.2 主要性能指标 79 5.2 系统性能与测试87 5.2.1 误码性能与测试 88 5.2.2 抖动性能与测试 89 5.2.3 输入抖动容限及测试90 IX 5.2.4 抖动转移特性 91 5.2.5 主光通道的测试 93 5.2.6 光通道代价 97 第第 6 章章 WDM 系
14、统的安全性与保护系统的安全性与保护99 6.1 WDM 的安全性99 6.1.1 光纤和光接头的熔坏现象 99 6.1.2 光“浪涌”现象 99 6.1.3 功率自动减少功能（APR）100 6.1.4 线路自动关断功能（ALS）100 6.2 WDM 系统保护102 6.2.1 点到点应用保护 102 6.2.2 环网应用保护 103 第第 7 章 章 WDM 典型设备介绍典型设备介绍 109 7.1 WDM 系统组成109 7.2 光转发板 OTU111 7.2.1 单板功能111 7.2.2 工作原理112 7.3 光合波板 OMU 和预均衡合波板 VMUX114 7.3.1 光合波板
15、OMU 114 7.3.2 预均衡合波板 VMUX116 7.4 光分波板 ODU 116 7.5 光合分波交织板 OCI 117 7.6 宽带复用板 OBD118 7.7 光分插复用板 OAD120 7.8 光放大板 OA121 7.9 监控分插板 SDM 122 7.10 分布式 RAMAN 放大板 DRA123 7.11 动态增益均衡板 DGE 124 7.12 线路衰减补偿板 LAC 125 7.13 光性能检测板 OPM126 7.14 主控板 NCP127 7.15 光监控通道板 OSC 127 7.16 开销处理板 OHP128 7.17 160 波系统常见单板 129 第第 8
16、 章章 WDM 系统网络管理系统网络管理 133 8.1 WDM 系统网管基本要求133 X 8.2 网元管理系统主要功能 133 8.2.1 故障管理133 8.2.2 性能管理134 8.2.3 配置管理136 8.2.4 安全管理136 8.3 网元管理系统数据通道保护136 第第 9 章章 WDM 系统的维护内容及指标优化控制系统的维护内容及指标优化控制 137 9.1 WDM 系统例行维护周期和维护项目 137 9.2 WDM 系统的光功率调整及主要指标控制140 9.3 WDM 系统指标优化 144 第第 10 章章 WDM 系统常见故障分析及处理系统常见故障分析及处理 147 10.1 WDM 系统的故障特点 147 10.2 WDM 系统主要故障类型147 10.3 WDM 系统故障处理流程148 10.4 WDM 系统故障的常用处理方法 148 10.5 WDM 系统故障的一般处理原则 151 10.6 业务中断故障分析及处理152 10.6.1 外部原因故障的定位与排除 153 10.6.2 设备原因的定位与排除 154 10.6.3 案例 1：单板损坏导致业务中断
