08第8章 光纤放大器单元.docx
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08第8章光纤放大器单元
第8章光纤放大器单元
OptiXBWS1600G系统有两种光纤放大器，一种是普遍用于DWDM系统的掺铒光纤放大器（EDFA），在光纤中直接对光信号进行放大，补偿光器件及光纤造成的信号衰减；另一种是应用于长距离传输的光纤拉曼（Raman）放大器，和EDFA混合使用可以实现低噪声的光信号放大，抑制信号的信噪比劣化，延长了无电中继传输距离。
OptiXBWS1600G系统的掺铒光纤放大器包括：
●OAU：
光放大单元
●OBU：
光功率放大单元
●OPU：
光前置放大单元
●WBA：
多波长光功率放大单元
●HBA：
高功率光功率放大单元
OptiXBWS1600G系统的光纤拉曼（Raman）放大器包括：
●RPC：
C波段Raman驱动单元
●RPL：
L波段Raman驱动单元
●RPA：
C+L波段Raman驱动单元
本章中将对以上各单板分别进行详细介绍。
说明：
设备手册中的拉手条面板外观图均为示意图，与实际拉手条面板的尺寸比例有出入。
示意图中主要标明各光口的相对位置和光口丝印标识。
8.1OAU
OAU单板根据应用场合的不同，分为两种类型单板。
●对C-band光信号放大的是OAU-CG单板。
●对L-band光信号放大的是OAU-LG单板。
这两种类型的单板在功能实现上是相同的，只是根据不同的应用场合设计参数不一样。
1.功能
●可同时放大C-band或L-band的80个通道（通道间隔50GHz）的输入光信号；
●OAU-C和OAU-L可以分别完成C-band和L-band波段的光放大；
●光无中继传输段长度可达80～120km；
●OAU单板的典型增益为23dB，28dB，33dB；可以支持系统实现不同跨段的无电中继传输；
●OAU单板可以实现对光功率的检测和上报，实现泵浦激光器的温度控制，实现泵浦驱动电流、背光电流、制冷电流、泵浦激光器温度的检测和单板环境温度的检测；
●在放大器的设计中还加入了泵浦保护方案，提高了掺铒光纤放大器的可靠性；
●增益锁定技术：
OAU单板内的EDFA具有增益锁定功能，增加/减少一路或几路通道或者某些通道光信号波动时，不影响其它通道的信号增益；
●瞬态控制技术：
OAU单板内的EDFA具有瞬态控制功能，使得系统在增加通道或减少通道时，能通过抑制信道光功率波动避免已有通道产生突发误码；
2.原理
（1）C-band的OAU
OAU单板的功能框图如图8-1所示。
图8-1OAU单板功能框图
OAU单板由EDFA光模块和电路模块构成。
EDFA光模块实现输入光信号的放大。
电路模块检测光模块工作状态、控制EDFA光模块并实现与SCC板通信。
OAU单板可以接入DCM模块，进行色散补偿。
OAU单板中的EDFA采用自动增益控制技术，实现“增益锁定”和“动态增益可调”，支持增益斜率可调，从而在各种工作情况下，使各工作波长信号的增益变化在允许的范围内。
在线路出现异常情况时，在系统网管和主控板SCC的控制下，实现自动功率控制，使得工作波长数恒定的情况下输出光功率也恒定。
OAU单板的MON口提供一路监控信号给多通道分析板MCA或者测试仪器做光谱分析用。
（2）L-band的OAU
OptiXBWS1600G系统的复用通道数最多为160个，包括了C-band的80个通道和L-band的80个通道。
但是通常使用的EDFA的放大带宽只有约35nm，覆盖了石英单模光纤的低损耗窗口（1550nm）的一部分，因此要使用L-band的带宽资源，增大EDFA的放大带宽非常重要。
L-band的OAU单板使用一种高浓度、低损耗的特殊掺铒光纤，可以提高L-band泵浦转换效率、降低传输损耗。
L-bandOAU单板的工作原理和C-bandOAU单板基本相同，L-bandOAU单板只是在C-bandOAU单板的基础上增加了EDFA的温控电路。
3.单板规格及应用
面板外观图
参数及说明
单板尺寸：
321mm（长）×218.5mm（宽）×2mm（厚）
拉手条尺寸：
345mm（高）×76mm（宽）
ALM-红色告警指示灯状态描述：
每隔1秒闪烁3次——有紧急告警发生
每隔1秒闪烁2次——有主要告警发生
每隔1秒闪烁1次——有次要告警发生
RUN-绿色运行灯状态描述：
每隔1秒闪烁1次——正常运行（开工）
2秒亮2秒灭——单板和SCC单板通信中断
每秒闪烁5次——未开工状态
接口说明：
面板接口
接口类型
用途说明
IN
LC
接入待放大的合波信号
OUT
LC
输出放大后的合波信号
TDC/RDC
LC
连接DCM（色散补偿模块）接口，进行色散补偿
MON
LC
连接MCA单板，进行在线的性能监测
单板占用两个槽位
单板插放槽位：
IU1～IU5，IU8～IU12
单板名称
单板重量
单板最大功耗（常温25℃）
单板最大功耗（高温55℃）
OAU-C
2.4kg
30W
50W
OAU-L
2.4kg
42W
70W
OAUC01~C03
2.7kg
22W
35W
OAUC05
2.7kg
28W
45W
8.2OBU
OBU单板是功率放大单元，根据应用场合的不同分为两种类型单板。
●对C-band光信号放大的是OBU-C单板。
●对L-band光信号放大的是OBU-L单板。
1.功能
●可同时放大80个通道（通道间隔50GHz）的输入光信号；
●OBU-C和OBU-L可以分别完成C-band和L-band波段的光放大；
●光无中继传输段长度可达80～120km；
●OBU单板典型增益为23dB；
●OBU单板支持增益可调功能；
●OBU单板可以实现对光功率的检测和上报，实现泵浦激光器的温度控制，实现泵浦驱动电流、背光电流、制冷电流、泵浦激光器温度的检测和单板环境温度的检测；
●增益锁定技术：
OBU单板具有增益锁定功能，增加/减少一路或几路通道或者某些通道光信号波动时，不影响其它通道的信号增益；
●瞬态控制技术：
OBU单板具有瞬态控制功能，使得系统在增加通道或减少通道时，能通过抑制信道光功率波动避免已有通道产生突发误码；
●掺铒光纤放大器的输入从80通道变化至1通道时每通道的输出功率变化不超过2dB。
2.原理
OBU单板的原理与OAU单板基本相同，请参见“8.1OAU”。
3.单板规格及应用
面板外观图
参数及说明
单板尺寸：
321mm（长）×218.5mm（宽）×2mm（厚）
拉手条尺寸：
345mm（高）×76mm（宽）
ALM-红色告警指示灯状态描述：
每隔1秒闪烁3次——有紧急告警发生
每隔1秒闪烁2次——有主要告警发生
每隔1秒闪烁1次——有次要告警发生
RUN-绿色运行灯状态描述：
每隔1秒闪烁1次——正常运行（开工）
2秒亮2秒灭——单板和SCC单板通信中断
每秒闪烁5次——未开工状态
接口说明：
面板接口
接口类型
用途说明
IN
LC
接入待放大的合波信号，可与ITL或FIU连接
OUT
LC
输出放大后的合波信号，可与ITL或FIU连接
MON
LC
连接MCA单板，进行在线的性能监测
单板占用两个槽位
单板插放位置：
IU1～IU5，IU8～IU12
单板名称
单板重量
单板最大功耗（常温25℃）
单板最大功耗（高温55℃）
OBU-C
2.15kg
23W
30W
OBU-L
2.15kg
35W
50W
OBUC03~C05
2.6kg
23W
30W
8.3OPU
OPU单板是光前置放大单元，具有噪声指数小的特点。
用于提高光接收机的灵敏度，实现小信号放大。
目前支持C波段光信号放大。
1.功能
●可同时放大C波段80个通道的输入光信号；
●OPU单板典型增益为23dB；
●OPU单板支持增益可调功能；
●OPU单板可以实现对光功率的检测和上报，实现泵浦激光器的温度控制，实现泵浦驱动电流、背光电流、制冷电流、泵浦激光器温度的检测和单板环境温度的检测；
●增益锁定技术：
OPU单板具有增益锁定功能，增加/减少一路或几路通道或者某些通道光信号波动时，不影响其它通道的信号增益；
●瞬态控制技术：
OPU单板具有瞬态控制功能，使得系统在增加通道或减少通道时，能通过抑制信道光功率波动避免已有通道产生突发误码；
●掺铒光纤放大器的输入从80通道变化至1通道时每通道的输出功率变化不超过2dB。
2.原理
OPU单板的原理与OAU单板基本相同，请参见“8.1OAU”。
3.单板规格及应用
面板外观图
参数及说明
单板尺寸：
321mm（长）×218.5mm（宽）×2mm（厚）
拉手条尺寸：
345mm（高）×76mm（宽）
ALM-红色告警指示灯状态描述：
每隔1秒闪烁3次——有紧急告警发生
每隔1秒闪烁2次——有主要告警发生
每隔1秒闪烁1次——有次要告警发生
RUN-绿色运行灯状态描述：
每隔1秒闪烁1次——正常运行（开工）
2秒亮2秒灭——单板和SCC单板通信中断
每秒闪烁5次——未开工状态
接口说明：
面板接口
接口类型
用途说明
IN
LC
接入待放大的合波信号，与FIU连接
OUT
LC
输出放大后的合波信号，与FIU连接
MON
LC
连接MCA单板，进行在线的性能监测
单板占用两个槽位
单板插放位置：
IU1～IU5，IU8～IU12
单板名称
单板重量
单板最大功耗（常温25℃）
单板最大功耗（高温55℃）
OPU
2.6kg
20W
22W
8.4WBA
WBA单板也是功率放大单元，分为两种类型单板。
●WBA05：
增益20dB。
●WBA06：
增益17dB。
1.功能
●WBA单板只支持C波段光信号功率放大；
●WBA单板典型增益为17dB和20dB；
●WBA单板可以实现对光功率的检测和上报，实现泵浦激光器的温度控制，实现泵浦驱动电流、背光电流、制冷电流、泵浦激光器温度的检测和单板环境温度的检测；
●WBA单板具有增益锁定功能，增加/减少一路或几路通道或者某些通道光信号波动时，不影响其它通道的信号增益；
●WBA单板具有瞬态控制功能，使得系统在增加通道或减少通道时，能通过抑制信道光功率波动避免已有通道产生突发误码。
2.原理
WBA单板的原理与OAU单板基本相同，请参见“8.1OAU”。
3.单板规格及应用
面板外观图
参数及说明
单板尺寸：
321mm（长）×218.5mm（宽）×2mm（厚）
拉手条尺寸：
345mm（高）×76mm（宽）
ALM-红色告警指示灯状态描述：
每隔1秒闪烁3次——有紧急告警发生
每隔1秒闪烁2次——有主要告警发生
每隔1秒闪烁1次——有次要告警发生
RUN-绿色运行灯状态描述：
每隔1秒闪烁1次——正常运行（开工）
2秒亮2秒灭——单板和SCC单板通信中断
每秒闪烁5次——未开工状态
接口说明：
面板接口
接口类型
用途说明
IN
LC
接入待放大的合波信号，与FIU连接
OUT
LC
输出放大后的合波信号，与FIU连接
MON
LC
连接MCA单板，进行在线的性能监测
单板占用两个槽位
单板插放位置：
IU1～IU5，IU8～IU12
单板名称
单板重量
单板最大功耗（常温25℃）
单板最大功耗（高温55℃）
WBA
1.2kg
20W
22W
8.5HBA
HBA板应用于超长单跨系统（LHP）的OTM站的发送部分。
作用就是提高信号的输出光功率，完成发送方向的功率放大，满足单跨距超长距离的传输要求。
1.功能
●实现C波段光信号的大功率放大，提高信号的输出光功率；
●提供两种增益规格：
29dB或者35dB，其中29dB增益的规格对应波长数为40波的系统（192.1～196.0THz，波长间隔100GHz）；35dB增益对应10波长系统（192.1～194.0THz，波长间隔200GHz），最大输出功率26dBm；
●支持对当前增益、输入输出光功率、泵浦激光器驱动电流、泵浦激光器工作温度、EDFA光模块温度的检测和上报；
●支持软件在线升级，支持单板FPGA、单板软件在线加载和升级；支持FPGA、单板软件版本查询、单板制造信息查询和模块类型查询；
●丰富的信息查询：
能够查询：
单板环境工作温度、单板详细信息、单板软件版本等；
●可靠的电源备份：
单板电源模块采用双路热备份，可对电源模块的工作状态进行检测及告警上报。
2.原理
HBA板原理框图如图8-2所示。
图8-1HBA板的原理框图
HBA板包括EDFA光模块和电路模块两部分。
●EDFA光模块
单板使用集成式EDFA模块，包括EDFA光模块和相关的控制、检测电路。
EDFA光模块在较好增益平坦度的基础上实现光信号的大功率放大。
集成式EDFA模块含有内置控制系统，支持对EDFA光模块的控制和各参数的检测，并通过串口通信电路和单板通信。
●电路模块
检测、控制及通信电路模块是整个单板的中枢系统。
它将其他的功能模块有机的连接起来，使其成为一个系统。
电路模块完成单板的控制、监测和告警功能，并完成HBA单板和SCC板之间的数据通讯。
它将单板的各种信息（告警、性能事件）上报给SCC板，并且也将SCC下发的命令传递给HBA板。
3.单板规格及应用
面板外观图
参数及说明
单板尺寸：
321mm（长）218.5mm（宽）2mm（厚）
拉手条尺寸：
345mm（高）×76mm（宽）
ALM-红色告警指示灯状态描述：
每隔1秒闪烁3次——有紧急告警发生
每隔1秒闪烁2次——有主要告警发生
每隔1秒闪烁1次——有次要告警发生
RUN-绿色运行灯状态描述：
每隔1秒闪烁1次——正常运行（开工）
2秒亮2秒灭——单板和SCC板通信中断
每秒闪烁5次——未开工状态
接口说明：
面板接口
接口类型
用途说明
IN
LC
接入待放大的合波信号
OUT
E2000/APC
输出放大后的合波信号
MON
LC
连接MCA单板，进行在线性能监测
单板占用两个槽位
单板插放位置：
IU1~IU5，IU8~IU12
单板名称
单板重量
单板最大功耗（常温25℃）
单板最大功耗（高温55℃）
HBA
2.6kg
65W
71.5W
8.6RPA、RPC、RPL
1.功能
●可以产生多波长高功率的泵浦光，为在传输光纤中放大信号光提供能量；
●可以实现长距离、宽带宽、低噪声、分布式的在线信号光放大；
●可以实现对泵浦光功率、温度控制电流、泵浦电流和背光电流进行检测；
●具有泵浦功率自动锁定、接受主控命令开关泵浦源、分离信号光、上报各种性能及告警和泵浦激光器保护的功能；
2.原理
光纤拉曼（Raman）放大器用在DWDM系统的接收端，利用光纤的受激拉曼散射效应使光信号在传输过程中得以放大。
在OptiXBWS1600G系统中，光纤拉曼（Raman）放大器不是孤立的，必须和EDFA混合使用；
应用于OptiXBWS1600G系统的光纤拉曼（Raman）放大器分为3种类型：
●用于C-band光放大的RPC
●用于C波段系统向L波段系统升级的RPL
●用于全波段放大的RPA
此处以RPA为例介绍光纤拉曼（Raman）放大器的原理。
单板功能框图如图8-3所示。
泵浦光是由泵浦源模块内激光器产生，控制模块根据设定的泵浦驱动电流值，驱动泵浦激光器。
控制模块还控制激光器的温度、激光器的关断和异常状态保护。
图8-1RPA单板功能框图
RPC单板的原理和RPA相同，只用于C-band光放大。
L-band放大器RPL单板上只有一个OUT光接口，用来输出驱动L波段光放大的泵浦光。
RPL单板必须和C波段的RPC单板联合使用实现全波段的光纤Raman放大。
单板的功能框图和C-band的基本一致。
光纤拉曼（Raman）放大器额定增益为10dB，与相应的专用EDFA配合使用可使系统的增益平坦度小于2dB，噪声系数大大减小。
注意：
插拔、连接RPA单板上的光纤时，应先关闭RPA单板的泵浦激光器。
3.单板规格及应用
面板外观图
参数及说明
单板尺寸：
321mm（长）×218.5mm（宽）×2mm（厚）
拉手条尺寸：
345mm（高）×76mm（宽）
ALM-红色告警指示灯状态描述：
每隔1秒闪烁3次——有紧急告警发生
每隔1秒闪烁2次——有主要告警发生
每隔1秒闪烁1次——有次要告警发生
RUN-绿色运行灯状态描述：
每隔1秒闪烁1次——正常运行（开工）
2秒亮2秒灭——单板和SCC单板通信中断
每秒闪烁5次——未开工状态
接口说明：
面板接口
接口类型
用途说明
LINE
E2000/APC
接收来自线路上的光信号
SYS
LC
与FIU单板相连，将经过放大的信号发送给FIU
MON
LC
与MCA单板的输入口相连，进行在线光性能监测
单板占用两个槽位，
单板插放位置：
IU1～IU5，IU8～IU12
单板名称
单板重量
单板最大功耗（常温25℃）
单板最大功耗（高温55℃）
RPA
4.25kg
90W
99W
面板外观图
参数及说明
单板尺寸：
321mm（长）×218.5mm（宽）×2mm（厚）
拉手条尺寸：
345mm（高）×76mm（宽）
ALM-红色告警指示灯状态描述：
每隔1秒闪烁3次——有紧急告警发生
每隔1秒闪烁2次——有主要告警发生
每隔1秒闪烁1次——有次要告警发生
RUN-绿色运行灯状态描述：
每隔1秒闪烁1次——正常运行（开工）
2秒亮2秒灭——单板和SCC单板通信中断
每秒闪烁5次——未开工状态
接口说明：
面板接口
接口类型
用途说明
LINE
E2000/APC
接收来自线路上的光信号
SYS
LC
与FIU单板相连，将经过放大的信号发送给FIU
MON
LC
与MCA单板的输入口相连，进行在线光性能监测
EXT
E2000/APC
扩展光口，接收RPL单板的“OUT”光接口的信号
单板占用两个槽位
单板插放位置：
IU1～IU5，IU8～IU12
单板名称
单板重量
单板最大功耗（常温25℃）
单板最大功耗（高温55℃）
RPC
4.2kg
70W
77W
面板外观图
参数及说明
单板尺寸：
321mm（长）×218.5mm（宽）×2mm（厚）
拉手条尺寸：
345mm（高）×38mm（宽）
ALM-红色告警指示灯状态描述：
每隔1秒闪烁3次——有紧急告警发生
每隔1秒闪烁2次——有主要告警发生
每隔1秒闪烁1次——有次要告警发生
RUN-绿色运行灯状态描述：
每隔1秒闪烁1次——正常运行（开工）
2秒亮2秒灭——单板和SCC单板通信中断
每秒闪烁5次——未开工状态
L-band光放大的RPL单板不能单独使用，一般用于800G系统向1600G系统升级的情况
接口说明：
面板接口
接口类型
用途说明
OUT
E2000/APC
RPL的输出，与RPC单板的“EXT”相连
单板插放位置：
IU1～IU6，IU8～IU13
单板名称
单板重量
单板最大功耗（常温25℃）
单板最大功耗（高温55℃）
RPL
1.5kg
25W
27.5W
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