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波分�(fù)用系�(tǒng)
閱讀�8953�(shí)間:2011-03-16 22:08:25

      波分�(fù)�系統(tǒng)技�(shù)就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大帶寬資�,根�(jù)每一信道光波的波�(zhǎng)或頻率不同,可以將光纖的低損耗窗口劃分成若干�(gè)信道,把光波作為信號(hào)的載波在�(fā)送端利用波分�(fù)用器將不同波�(zhǎng)的信�(hào)光載波合并起�(lái),送入一根光纖中�(jìn)行傳�;在接收端再由另一波分�(fù)用器,將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開(kāi),實(shí)�(xiàn)一根光纖中同時(shí)傳輸幾�(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。由于不同波�(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作相互�(dú)立的,從而在一根光纖中可以�(shí)�(xiàn)多路光信�(hào)的復(fù)用傳��

�(gòu)�

  WDM系統(tǒng)可以分為單向傳輸方式和雙向傳輸方�,從它對(duì)外的光接口來(lái)�,又可分為集成式WDM系統(tǒng)和開(kāi)放式WDM系統(tǒng),單向傳�?shù)募墒较到y(tǒng)的結(jié)�(gòu)如圖1所�,n�(gè)光發(fā)射機(jī)分別�(fā)射n�(gè)不同波長(zhǎng),經(jīng)�(guò)光波分復(fù)用器(OM)合到一�,再�(jīng)�(guò)功率放大(OA),與監(jiān)控信息一起耦合�(jìn)單根光纖中傳�。到接收端,先�(jìn)行功率預(yù)放大(OA�,再�(jīng)�(guò)具有光波�(zhǎng)選擇功能的解�(fù)用器(OD),將不同波�(zhǎng)的光信號(hào)分開(kāi),送到n�(gè)光接收機(jī)接收�

  �(duì)于點(diǎn)到點(diǎn)的長(zhǎng)距離WDM系統(tǒng),中繼站可以采用線路光放大器�(bǔ)償光纖損�。為保持客戶信號(hào)傳送的透明性,帶線路放大器的WDM系統(tǒng)需要附加光�(jiān)控信道(OSC�,對(duì)光層�(jìn)行監(jiān)視和管理。如�1所�,OSC的傳輸應(yīng)該是分段的,且具�3R(定�(shí)、再�、整形)功能和雙向傳輸功能,在每�(gè)光放大中繼站�,監(jiān)控信�(hào)�(yīng)能分出和插入,ITU-T已經(jīng)�(guī)范光�(jiān)控信道(OSC)的波長(zhǎng)�(yīng)�1510nm±10 nm,速率�2Mbit/s,采用CMI碼型�

  WDM系統(tǒng)還可以分為集成式和開(kāi)放式兩種�

  集成式系�(tǒng)是指接入合波器的SDH終端具有滿足G.692的光接口,即具有�(biāo)�(zhǔn)的光波長(zhǎng)和滿足長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓庠?。所�,集成式系統(tǒng)是把�(biāo)�(zhǔn)的光波長(zhǎng)和滿足長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓庠醇稍赟DH系統(tǒng)�,整�(gè)系統(tǒng)�(gòu)造比較簡(jiǎn)單,�(méi)有增加多余設(shè)�。但�(dāng)非標(biāo)�(zhǔn)波長(zhǎng)的老SDH系統(tǒng)接入WDM系統(tǒng)�(shí),還必須引入波長(zhǎng)�(zhuǎn)換器(OTU�,將波長(zhǎng)�(zhuǎn)換為�(biāo)�(zhǔn)波長(zhǎng)�

  �(kāi)放式系統(tǒng)是在波分�(fù)用器前加入OTU(波�(zhǎng)�(zhuǎn)換器),OTU輸出端具有標(biāo)�(zhǔn)的光波長(zhǎng)和滿足長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓庠?,可以將輸入的非?guī)范的波長(zhǎng)�(zhuǎn)換為�(biāo)�(zhǔn)波長(zhǎng)。開(kāi)放是指在同一WDM系統(tǒng)中,可以接入不同廠商的SDH系統(tǒng)�

�(guān)鍵技�(shù)

  WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技�(shù)包括光源的穩(wěn)頻和�(diào)諧技�(shù),復(fù)用/解復(fù)用技�(shù)、OTU技�(shù)、WDM系統(tǒng)的監(jiān)控技�(shù)、EDFA技�(shù)、色散的�(bǔ)償和管理技�(shù),非線性光�(xué)效應(yīng)的抑制等。這里僅介紹幾�(gè)主要�(wèn)��

 ?�?)EDM技�(shù)

  摻餌光纖放大器(EDFA)以其優(yōu)越的特性在WDM系統(tǒng)中獲得廣泛的�(yīng)用,但在�(yīng)用中需要解決以下問(wèn)題:在級(jí)連EDM的WDM系統(tǒng)�,放大的自發(fā)輻射(ASE)噪聲會(huì)逐漸積累,OSNR(光信噪比)�(huì)下降。因�,根�(jù)目標(biāo)距離選用性能好的EDM,并使其工作在的狀�(tài)和的�(jí)連方�,以保證OSNR在國(guó)�(biāo)要求�22dB以上。在�(jí)連EDFA的WDM系統(tǒng)�,由于EDFA的增益不平坦及WDM器件和光纖對(duì)不同信道的損耗不�,造成自濾波效�(yīng),使�(fù)用信道之間的功率不均�。因�,增益均衡技�(shù)常常是需要的。為防止由于�(fù)用信道數(shù)變化引起EDFA的增益變�,用電的或光的反饋技�(shù)�(jìn)行EDFA的增益控制是需要的。常�(guī)的EDFA的增益平坦的范圍�1540�1560nm,通常稱為C波段,為了增加復(fù)用路�(shù),人們已�(kāi)始開(kāi)�(fā)L波段�1570�1600m左右)和3波段�1520�1540nm左右)的光放大器,人們發(fā)�(xiàn),餌氟共摻或餌篩共摻的光放大器的帶寬可以�(dá)�75m,與此同�(shí),喇曼光放大器也成為熱門(mén)研究課題,如Pirelli公司�128波道系統(tǒng)就是安排在三�(gè)波段�。由于EDFA輸出高功�,為安全起見(jiàn),當(dāng)光纖斷裂�(shí),保�(hù)系統(tǒng)�(yīng)能提供自�(dòng)功率切斷(APSD)和重啟�(dòng)功能�

  �2)非線性光�(xué)效應(yīng)的抑�

  非線性光�(xué)效應(yīng)是光�(chǎng)和物�(zhì)相互作用�(shí)�(fā)生的一些現(xiàn)�,在�(qiáng)電場(chǎng)的情況下,非線性極化是�(dǎo)致非線性光�(xué)效應(yīng)的原�。對(duì)WDM系統(tǒng)影響較大的非線性光�(xué)效應(yīng)有受激喇曼散射(SRS�、自相位�(diào)制(SPM)和四波混頻(FWM)。受激喇曼散射限制了光纖中傳輸?shù)墓β剩�?guó)�(biāo)�(guī)定不論復(fù)用路�(shù)是多�,功率放大器的輸出功率為�17dBm),并引起彼分復(fù)用系�(tǒng)中的�?dāng)_。SPM�(dǎo)致頻譜展�,這也是一種頻率啁啾,但這種啁啾與GVD(群速度色散)之間的互作用可能引起一些新的特�(diǎn)。在一定的條件�,SPM可能和光纖的群速度色散相抵�。WDM系統(tǒng)中通道代價(jià)有時(shí)出現(xiàn)�(fù)值,就是SPM作用的結(jié)�。FWM是起源于折射率的光致�(diào)制的參量�(guò)�,需要滿足相位匹配條�。FWM引起WDM系統(tǒng)中復(fù)用信道之間的�?dāng)_,嚴(yán)重影響傳輸質(zhì)�,光纖的色散越小,復(fù)用信道間隔越�,越容易滿足相位匹配條件,這種�?dāng)_越嚴(yán)重。為了抑制四波混�,色散位移光纖(G.653)失去了它的魅力,非零色散位移(G.655)光纖應(yīng)�(yùn)而生�

 ?�?)色散的�(bǔ)償和管理

  色散包括色度色散和偏振模式色散;�(duì)于高速率,長(zhǎng)距離WDM系統(tǒng),由于EDM�(méi)�3R功能,色散成為限制傳輸性能的重要因�,為了保證長(zhǎng)距離傳輸后信�(hào)的質(zhì)�,常采用色散�(bǔ)償技�(shù)或色散管理技�(shù)。WDM常用啁啾光纖光柵或色散補(bǔ)償光纖來(lái)�(bǔ)償光纖的色散。啁啾光纖光柵是一種不等間距的光纖光柵,通過(guò)使不同的光頻分量在光柵中的傳輸時(shí)延不同來(lái)�(bǔ)償光纖的色散,具有體積小、補(bǔ)償效率高的優(yōu)�(diǎn)。據(jù)�(bào)�(dǎo),使�2cm�(zhǎng)度這種光柵就可以補(bǔ)�50km常規(guī)光纖所造成的色�,其缺點(diǎn)是補(bǔ)償帶寬較�。色散補(bǔ)償光纖也稱為�(fù)色散光纖,其基本原理是通過(guò)�(duì)光纖的芯徑及折射率分布的�(shè)�(jì),利用光纖的波導(dǎo)色散效應(yīng),使其零色散波長(zhǎng)大于1.55μm,即�1.55μm波長(zhǎng)處產(chǎn)生較大的�(fù)色散,這樣�(dāng)常規(guī)光纖和色散補(bǔ)償光纖級(jí)�(lián)使用�(shí),兩者將�(huì)互相抵消。前面提到的NEC�3.2Tbit系統(tǒng)�1500km的傳輸實(shí)�(yàn)就是采用�(fù)色散光纖�(lái)�(bǔ)償色散的。在采用非零色散位移光纖(NZ-DSF)的WDM系統(tǒng)�,可以采用色散管理技�(shù)。G.655光纖�1.55μm處有非零、但很小的色散(1�6ps/(nm·km),而且這種光纖可以是正色散,也可以是負(fù)色散,若在不同的中繼段上采用色散類型不同的光�,使總的色散為零,則可以在很�(zhǎng)距離上消除色散的積累。同�(shí),由于色散不為零,四波混頻效率又較低,有利于抑制非線性效�(yīng)的影�。由于光纖的色散,非線性光�(xué)效應(yīng)等因素導(dǎo)致經(jīng)光通道傳輸之后的信�(hào)波形失真,引起的接收�(jī)靈敏度的下降值,稱為光通道代價(jià)。對(duì)于低色散系統(tǒng),通道代價(jià)定義�1dB,對(duì)高色散系�(tǒng)�2dB是允許的。為了避免工作系�(tǒng)的很高的功率代價(jià),WDM系統(tǒng)的通道代價(jià)并不與目�(biāo)傳輸距離成正比�

�(fā)展與�(xiàn)狀

  WDM 波分�(fù)用并不是一�(gè)新概念在光纖通信出現(xiàn)伊始人們就意識(shí)到可以利用光纖的巨大帶寬�(jìn)行波�(zhǎng)�(fù)用傳�?shù)窃?0世紀(jì)90年代之前該技�(shù)卻一直沒(méi)有重大突破其主要原因在于TDM 的迅速發(fā)展從155Mbit/s �622Mbit/s 再到2.5Gbit/s系統(tǒng)TDM 速率一直以�(guò)去幾年就�4 倍的速度提高人�?cè)谝环N技�(shù)�(jìn)行迅速的�(shí)候很少去�(guān)注另外的技�(shù)1995 年左右WDM 系統(tǒng)的發(fā)展出�(xiàn)了轉(zhuǎn)折一�(gè)重要原因是當(dāng)�(shí)人�?cè)赥DM 10Gbit/s 技�(shù)上遇到了挫折,眾多的目光就集中在光信�(hào)的復(fù)用和處理上WDM 系統(tǒng)才在全球范圍�(nèi)有了廣泛的應(yīng)��

  WDM技�(shù)還具有以下若干優(yōu)�(diǎn)�1 )能同�(shí)傳輸多種不同類型的信�(hào);2)能實(shí)�(xiàn)單根光纖雙向傳輸;3)有多種應(yīng)用方�;4)節(jié)約線路投�;5)降低器件的超高速要�;6)�(duì)�(shù)�(jù)格式透明,能支持IP�(yè)�(wù);7)具有高度的組�(wǎng)靈活�、經(jīng)�(jì)性和可靠性�

  �80年代�,已有人采用1�3微米�1�55微米兩�(gè)頻道的光波分�(fù)用技�(shù),制造出�(jiǎn)便實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)。在90年代初,光波分復(fù)用的�(guān)鍵器件有突破,它包括:高精確和穩(wěn)定的波長(zhǎng)的激光器、濾光器和光放大�。于�,所謂密集光波分�(fù)�(DWDM,dense wavelenght division multiplex)光纖通信系統(tǒng)研制成功�

  通過(guò)引入光交叉連接( OXC,Optical Cross-Connected)和光分插�(fù)用器(OADM, Optical Add-Drop Multiplexing),組建下一代智能化的寬帶大容量的高度可靠的自動(dòng)交換光網(wǎng)�(luò)將成為可�。WDM技�(shù)首先是作為一種點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸技�(shù)而提出的,它�(fā)展很快并很快走向成熟,目前在骨干光纖�(wǎng)上己�(jīng)得到廣泛的推廣和�(yīng)用。從1995年到1999�,美�(guó)各大�(zhǎng)途電話公司已�(jīng)完成在其干線�(wǎng)�(luò)中配置WDM�(shè)備的工作�1998�1999�,中�(guó)電信在多條省際光纜干線上引入了WDM技�(shù)�

主要�(yōu)�(diǎn)

  充分利用光纖的低損耗波�,大大增加光纖的傳輸容量,降低成本;

  �(duì)各信道傳�?shù)男盘?hào)的速率,格式具有透明性,有利于數(shù)字信�(hào)和模擬信�(hào)的兼��

  節(jié)省光纖和光中繼器,便于對(duì)已建成系�(tǒng)的擴(kuò)��

  可以提供波長(zhǎng)選路,使建立具有高度生存性和靈活性的WDM全光通信�(wǎng)成為可能�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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