光纤通信仿真实验
实验一光通讯系统WDM系统设计
一. 实验目的
1. 了解光通讯系统WDM系统的组成； 2. 学会掌握使用optisystem 仿真软件；
二. 实验原理
（1）WDM系统的基本构成
WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。
单向
WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种 信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，
并在一根光纤中
单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的， 所以彼此间不会混淆，在接 收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，
完成多路光信号的传输，而反方
向则通过另一根光纤传送。双向 WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不 同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。
（2 ）双纤单向WDM系统的组成
以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成： 光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。
1. 光发射机
光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波 长有特殊的要求外，还应根据 WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型 和传输距离）来选择具有一定色度色散容量的发射机。在发送端首先将来自终端 设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定 波长的信号，再利用合波器合成多通路光信号，通过光功率放大器（ 输出。
2. 光中继放大器 经过长距离（80~120km
）光纤传输后，需要对光信号进行光中继放大，
BA）放大
目前使用的光放大器多数为掺铒光纤光放大器（EDFA）。在WDM系统中必须 采用增益平坦技术，使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益，并保 证光信道的增益竞争不影响传输性能。
3. 光接收机
在接收端，光前置放大器(PA)放大经传输而衰减的主信道信号，采用分 波器从主信道光信号中分出特定波长的光信道， 接收机不但要满足对光信号灵敏 度、过载功率等参数的要求，还要能承受一定光噪声的信号，要有足够的电带宽 性能。
4. 光监控信道
光监控信道的主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节 点产生的波长为入s (1550nm )的光监控信号，与主信道的光信号合波输出。 在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出入s (1550nm )波长的光监控信 号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光 监控信道来传递的。
5. 网络管理系统
网络管理系统通过光监控信道传送开销字节到其他节点或接收来自其他 节点
的开销字节对 WDM系统进行管理，实现配置管理、故障管理、性能管理、 安全管理等功能。
(3) OptiSystem 是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试 和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，
从长距离通讯系
统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器， OptiSystem 具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可 以通
过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，而成为一系列广泛使用的工 具。全面的图形用户界面控制光子器件设计、器件模型和演示。巨大的有源和无 源器件的库包括实际的、波长相关的参数。参数的扫描和优化允许用户研究特定 的器件技术参数对系统性能的影响。因为是为了符合系统设计者、光通讯工程师、 研究人员和学术界的要求而设计的，OptiSystem 满足了急速发展的光子市场对 一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求。
优点？投资风险大幅度降低，
快速投入市场？快速、低成本的原型设计？系统性能的全面认识？辅助设计容差 参数的参数灵敏性评估 ？面向用户的直观的设计选项和脚本 ？直接存取大规模 的系统特征数据？自动的参数扫描和优化应用OptiSystem 允许对物理层任 何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到 适用。
MANS和LANS都
三. 系统设计思路
一个4节点2信道的WDM环形网，其主干网上传输1551.0nm 和 1551.8nm 两个信号，节点1与节点3之间在信道一（1551.0nm ）通信，节 点2与节点4之间在信道二（1551.8nm ）通信。 这4个节点可以分别用4 个ADM实现两信号的引出与插入。利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的 光载波，而每个光载波可以通过频分多路复用（FDM ）或时分多路复用（TDM） 方式，各自承载多路模拟或多路数字信号， 从而实现主干网中的两个不同信号同 时传输。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合 到光缆线路上的同一根光纤中进行传输［2］。 用波分复用器（WDM ）将
1551.0 nm 和1551.8 nm 的两信号耦合进主干网传输，由于环形网络无介入端 口，可利用一个Initialzer 将1551.0nm 和1551.8nm 的两信号诸如主干网 络中。此时应用光谱仪检测，环形网络中的任意点都有两个信号在传输。 接的信号输入使ADM端本地输入端口输入的信号没有了意义，
但是外
也无法实现节点
1与3或节点2与4之间的通信无法实现了。基于这样的分析，就无需外接信 号输入了。 在节点1和3处，通过ADM的一个本地输出端口将波长为 1551.0 nm 的信号引出，同时另一本地端口插入经调制后的同一波长的信号， 从而实现节点1与3之间在信道一（155.0nm ）通信。节点2与4在信道二
（1551.8 nm ）通信的原理与此相同。 在传输器件库中选用了连续激光器（CW Laser ）作为光源，应用马赫-曾德尔调制器对信号进行调制，将调制后的信号 插入ADM ;在观察仪器库中，选用光谱分析仪来跟踪观测光路中各点的光谱特 性。为评价所建仿真系统模型的综合性能，
在两个信道间接入了眼图分析仪， 分
光纤通信仿真实验
