WDM系统设计眼图.docx

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WDM系统设计眼图

本科生课程设计

题目光通讯系统WDM系统设计

学生姓名杨佳

指导教师赵华

所在学院职业技术学院

专业（系）电子系

班级（级）通信工程一班

完成日期2016年12月15日

光通讯系统WDM系统设计

[摘要]随着公用通信网及国际互联网的飞速发展,人们对宽带通信提出了前所未有的要求,一些原有的通信技术如时分复用（TDM）已不能满足宽带通信的要求。

在这种情况下,密集波分复用（DWDM）作为一种新兴的通信技术即应运而生。

WDM是指密集波分复用（DenseWavelengthDivisionMultiplexing，DWDM）是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。

该技术是在一根指定的光纤中多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距，来达到需要的传输性能。

它可以在给定的信息传输容量下减少所需要的光纤的总数量。

密集波分复用技术（DWDM）可以承载8～160个波长，而且随着DWDM技术的不断发展，其分波波数的上限值仍在不断地增长，主要应用于长距离传输系统。

在所有的DWDM系统中都需要色散补偿技术（克服多波长系统中的非线性失真——四波混频现象）。

在16波DWDM系统中，一般采用常规色散补偿光纤来进行补偿，而在40波DWDM系统中，必须采用色散斜率补偿光纤补偿。

DWDM能够在同一根光纤中把不同的波长同时进行组合和传输，为了保证有效传输，一根光纤转换为多根虚拟光纤。

目前，采用DWDM技术，单根光纤可以传输的数据流量高达400Gbit/s。

本文主要是通过建立和仿真一个八信道的光通讯系统来了解如何复用、解复用以及分析误码率。

通过实验探究和了解WDM发展史，增加知识储备，在此过程中发现不足之处并及时改正。

[关键字]WDM色散补偿技术复用解复用误码率分析

WDMopticalcommunicationsystemdesign

[Abstract]Alongwithcommonusernetworkandinternet'sswiftdevelopment，Thepeoplesettheunprecedentedrequesttothewidebandcommunication，Someoriginalcommunication，suchasthetimedivisionmultiplying（TDM）andsoonhavenotbeenabletosatisfythewidebandcommunicationtherequest.Inthiscase,theDenseWavelengthDivisionMultiplexing（DWDM）takesonekindofemergingcommunicationnamelytoariseatthehistoricmoment.WDMreferstotheDWDM（DenseWavelengthDivisionMultiplexing,DWDM）isalasertechnologywhichusedinexistingbackbonefibernetworkandimprovingthebandwidth.Thetechnologyisinaspecifiedfibermultiplexcloselyspectrumofasingleopticalcarrierspacing,toachievetherequiredtransmissionperformance,underthegiveninformationtransmissioncapacitycanreducethetotalnumberoftheopticalfiberyouneed.Densewavelengthdivisionmultiplexing（DWDM）cancarry8~160wavelengths,andwiththecontinuousdevelopmentofDWDMtechnology,theupperlimitofthenumberofpointsbobostillinconstantgrowth,mainlyusedinlongdistancetransmissionsystem.InalloftheDWDMsystemrequiresthedispersioncompensationtechnology（overcomenonlineardistortioninwavelengthmultiplexingsystem-fourwavemixingphenomenon）.InthewaveofDWDMsystem,generallytheconventionaldispersioncompensationfiberforcompensation,andin40waveofDWDMsystems,opticalfiberdispersionslopecompensationmustbeused.DWDMcanputdifferentwavelengthsinthesameopticalfibersarecombinedandtransmissionatthesametime,inordertoensuretheeffectivetransmission,asinglefibertransformationvirtualopticalfiber.Atpresent,theDWDMtechnology,singlefibercantransmitdatatrafficisashighas400Gbit/s.Thispapermainlythroughtheestablishmentandsimulationofan8channelopticalcommunicationsystemtogettoknowhowtoreuse,reuseandanalyzingbiterrorrate.ThroughexperimentalstudyandknowthedevelopmentofWDM,increaseknowledgereserves,intheprocessfounddeficienciesandcorrectintime.

[keywords]WDMThedispersioncompensationtechnologyreusesolutionreuseBeranalysis

第一章绪论

1.1WDM光传输系统的研究现状及发展前途

虽然我国开展WDM技术的研究起步比较晚，但如今我国的WDM光传输系统体系及其相关技术已经十分成熟。

由于光纤放大器技术的横空出世，使WDM光传输系统超长距离传输成为了可能，所以该技术如今被广泛的应用。

WDM光传输技术其实就是一种用在光域上的复用技术，通过该门技术可以形成一个叫做全光网的光层网络，该网络是光纤通讯的顶级阶段的一种体现。

未来的趋势将是构建一个光层网络层，该光网络是以光交叉连接的方式把WDM和OXC整合，以该门技术为基础的话就可以实现用全光网络让一个用户端和另一个用户端进行通信连接，不仅如此，运用该门技术还何以突破仅仅用全光网消除光电转换的瓶颈。

如今点到点的运作方式是WDM光通信技术进行运作的基本方式,但这只是全光网技术通信的第一步，虽然比较重要，但还不是很完善，仍有很多缺点，但即使如此该门技术的应用与实践对于全光网未来的发展来说，也是起到至关重要的作用。

所以WDM光传输系统技术的研究现状是可观的，未来的发展也是十分广阔而不可估量的。

该门技术的进一步研究发展将会为未来光传输系统体制带来质的飞跃。

1.2应用的软件及实验目的

OptiSystem这个通信系统模拟软件是一个功能强大且十分好入门操作的一款软件，应用该门软件可以实现对各种光纤通信技术有关的设计、测试和优化。

OptiSystem仿真软件自带许多光纤通信系统的器件模型，可以以这些模型为参考基础，运用图形用户界面控制光子器件进行进一步的设计、升级和仿真演示。

首先我们了解了数字光纤通信系统的结构，了解WDM光纤通信系统的基本原理、基本构成及其在光纤通信中的应用。

第一次使用Optisystem软件，首先熟悉实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统并进行仿真，之后利用优化功能计算光纤通信系统的各项性能参数来进行分析。

第二章实验原理

波分复用（WDM）技术，就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的波长（或频率）不同，可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端利用波分复用器（合波器），将不同波长的信号光载波合并起来，送入一根光纤中进行传输；在接收端再由另一波分复用器（分波器），将这些不同波长承载不同信号的光载波分开，实现一根光纤中同时传输几个不同波长的光信号。

由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立的，不考虑光纤非线性时从而在一根光纤中可实现多路光纤信号的复用传输，以增加光纤传输系统的信息容量。

波分复用系统原理图如图2-1所示。

图2-1波分复用系统原理图

第三章设计过程

3.1设置全局参数

Bitrate：

2500000000bits\s

Sequencelength：

128bits

Timewindow：

5.12e-008

3.2发射器的建立及测试

3.2.1建立使用外部调变激光的发射器

3.2.2选择4个外调激光组件

3.2.3复制选择的组件，然后粘贴，一共建立8组发射器

3.2.4从组件库中选择Default>WDMMultiplexersLibrary>Multiplexers

3.2.5把WDMMux8X1拖曳到Mainlayout

3.2.6连接Mach-ZehnderModulator的输出端到WDMMux8X1的输入端

3.2.7连接Mach-ZehnderModulator的输出端到WDMMux8X1的输入端

3.2.8从组件库中选择Default>VisualizerLibrary>Optical

3.2.9把Opticalspectrumanalyzer拖曳到Mainlayout

3.2.10把WDMAnalyzer拖曳到Mainlayout

3.2.11把Opticalspectrumanalyzer的输入端和WDMAnalyzer输入端相连到WDMMux的输出端

3.2.12执行模拟：

点击calculate按钮，点击Run按钮

3.2.13双击Opticalspectrumanalyzer来观看图形，该图形显示8个同间距的信道信号。

3.2.14双击WDMAnalyzer来观看图形，该图形显示8个同间距的信道的数据结果。

测试电路如图3-1所示，测试结果如图3-2所示。

图3-1测试电路

图3-2测试结果

3.3使用fiber加上EDFA阶段

3.3.1从组件库中选择Default>OpticalFibersLibrary

3.3.2把OpticalFiber拖曳到Mainlayout

3.3.3从组件库中选择Default>AmplifiersLibrary>Optical>EDFA

3.3.4把EDFAIdeal拖曳到Mainlayout

3.3.5把EDFA参数中的OpticalMode改成PowerControl

3.3.6把OpticalFiber输出端和EDFAIdeal输入端相连

3.4连接LoopContral

3.4.1从组件库中选择Default>Toolslibrary

3.4.2把Loopcontrol拖曳到Mainlayout

3.4.3把WDMMux8X1输出端连到Loopcontrol输入端

3.4.4把OpticalFiber的输入连到Loopcontrol的第一个输出端

3.4.5把EDFAIdeal输出端连到Loopcontrol第二个输入端，并把OpticalFiber的输出端连接到EDFAIdeal的输入端

3.5设置循环次数

3.5.1设定循环次数为3次

3.5.2从组件库中选择Default>OpticalFibersLibrary

3.5.3把OpticalFiber拖曳到Mainlayout

3.5.4设定光纤Length为100km

3.5.5从组件库中选择Default>WDMMultiplexersLibrary>Demultiplexers

3.5.6把Loopcontrol输出端连到WDMDeMux8X1输入端

3.6获取解多任务器的结果

3.6.1从组件库中选择Default>VisualizerLibrary>Optical

3.6.2把Opticalspectrumanalyzer拖曳到Mainlayout

3.6.3把Opticaltimedomainvisualizer拖曳到Mainlayout

3.6.4把WDMAnalyzer拖曳到Mainlayout

3.6.5把每个观测的输入端连到WDMDeMux8X1的第一个输出端

3.6.6执行模拟：

点击calculate按钮，点击Run按钮

解多任务器的电路如图3-3所示，解多任务器的结果如图3-4所示。

图3-3解多任务器的电路

图3-4解多任务器的结果

3.7接收机的的建立

3.7.1从组件库中，选择Default>ReceiversLibrary>Photodetectors。

3.7.2把PhotodetectorPIN拖曳到Mainlayout。

3.7.3设定ThermalNoise为10e-21。

3.7.4从组件库中，选择Default>FiltersLibrary>Electrical。

3.7.5把LowPassBasselFilter拖曳到Mainlayout。

3.7.6把WDMDeMux8X1的第一个输出端连到PhotodetectorPIN的输入端。

3.7.7把PhotodetectorPIN的输入端连到LowPassBasselFilter输入端。

3.7.8单击OK返回Mainlayout。

3.8误码率分析仪的建立及误码分析

3.8.1从组件库中，选择Default>VisualizerLibrary>Electrical

3.8.2把BERAnalyer拖拽到MainLayout

3.8.3把Pseudo-RandomBitSequenceGenerator的输出端连到BERAnalyer的第一个输入端

3.8.4把NRZPulseGenerator的输出端连到BERAnalyer的第二个输入端

3.8.5把LowPassBesselFilter的输出端连接到BERAnalyer的第三个输入端

3.8.6执行模拟：

点击calculate按钮，点击Run按钮

误码分析的电路如图3-5所示，误码分析的结果如图3-6所示。

图3-5误码分析的电路

图3-6误码分析的结果

第四章收获与体会

通信系统课程设计成功的完成了，课程设计的任务是实现数据在光纤的混合传输，虽然时间不长，但是在这一小段时间内我确实学到了很多的知识，深刻的巩固了前面前面对于光纤通信的理论学习。

同时我要感谢赵老师的悉心指导，不然我肯定不能够完成这次的课程设计。

现在社会科学技术发展告诉我们，特别在虚拟数据处理中显得尤为突出，在数据传输和处理的过程中，人们一直都在研究如何才能利用有限的线路和带宽资源来传输尽可能多的数据，来降低数据传输和处理的成本，满足人们的日常生活需求。

在不断研究的过程中，人们发现光纤具有很高的传输带宽，同时还能够抗电磁干扰、防窃听。

同时在信息高速公路的快速发展引导下，对网络带宽的要求越来越高，光纤的高带宽正好能够满足图像和视频数据对网络带宽的要求。

随着光纤通信技术的不断发展，所以相信在以后的信息发展道路上，光纤通信会有广阔的发展空间。

本篇论文讲述了WDM波分复用技术的发展历史，与其在光纤通信上的重要地位，对其各方面的知识理论有一个详细的介绍。

最后通过用OptiSystem对WDM光传输系统的设计仿真，验证了其工作的主要原理，并得到了系统的眼图，进一步证实了WDM光传输系统在设计方案上的可行性和正确性。

WDM提高了信道利用率，优化了整个通信系统的性能，所以其在将来的发展将不可预测，该门技术进一步研究将会给人们带来更大的惊喜，会将整个通信网络有一个质的飞跃。