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波分復用
閱讀�17775時間�2011-07-11 00:26:32

  波分復用�WDM)技術是在一�光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技�� 就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資�,根�(jù)每一信道光波的頻率(或波長)不同可以將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道,把光波作為信號的載波,在�(fā)送端采用波分復用�(合波器)將不同�(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸�

系統(tǒng)的組�

  光復用器(MUX):把多個波長復用到一根光纖里傳輸�

  光功率放大器(OBA):可補償光復用器的損�,提高入纖功��

  光線路放大器(OLA):補償光纖損��

  光前置放大器(OPA):提高接收電�,提高接收機靈敏��

  光分用器(DEMUX):把多個波長分用到各根光纖�,使信道分離�

  光接口轉換器(OTU):把常規(guī)SDH的光信號轉換成適合DWDM傳輸?shù)男盘�?/FONT>

  光監(jiān)控信道(OSC):專門傳送監(jiān)控系�(tǒng)的信��

特點

  � 充分利用光纖的巨大帶寬資�

 ?�?多種類型的信號可同時傳輸

 ?�?系統(tǒng)升級時能限度地保護已有投�

 ?�?高度的組�(wǎng)靈活性、經(jīng)濟性和可靠�

 ?�?降低器件的超高速要�

 ?�?可兼容全光交�

  一個WDM系統(tǒng)可以承載多種格式的“業(yè)務”信號,如ATM、IP等;在網(wǎng)絡擴充和�(fā)展中,是理想的擴容手�,也是引入寬帶新�(yè)務(例如CATV、HDTV和B-ISDN等)的有利手�,增加一個附加波長即可引入任意想要的新業(yè)務或新容量;利用WDM技術實�(xiàn)�(wǎng)絡交換和恢復,從而可能實�(xiàn)未來透明�、具有高度生存性的光網(wǎng)��

分類

  通信系統(tǒng)的設計不�,每個波長之間的間隔寬度也有不同。按照通道間隔的不�,WDM可以細分� CWDM(稀疏波分復用)� DWDM(密集波分復用)。CWDM 的信道間隔為20nm,� DWDM 的信道間隔從 0.2nm  � 1.2nm,所以相對于 DWDM,CWDM 稱為稀疏波分復用技術�

兩種技術介�

  1、DWDM技術簡�

  WDM � DWDM 是在不同�(fā)展時期對 WDM 系統(tǒng)的稱呼。在 20 世紀 80 年代�,人們想到并首先采用的是在光纖的兩個低損耗窗� 1310nm窗口� 1550nm窗口各傳� 1 路光波長信號,也就是 1310nm�1550nm兩波分的 WDM 系統(tǒng)。隨� 1550nm窗口 EDFA 的商用化,WDM 系統(tǒng)的相鄰波長間隔變得很窄(一般小� 1.6nm),且工作在一個窗口內(nèi),共享EDFA 光放大器。為了區(qū)別于傳統(tǒng)� WDM 系統(tǒng),人們稱這種波長間隔更緊密的 WDM 系統(tǒng)為密集波分復用系�(tǒng)。所謂密�,是指相鄰波長間隔而言,過� WDM 系統(tǒng)是幾十納米的波長間隔,現(xiàn)在的波長間隔只有 0.4�2nm。密集波分復用技術其實是波分復用的一種具體表�(xiàn)形式。如果不特指 1310nm�1550nm 的兩波分 WDM 系統(tǒng)�,人們談論的 WDM 系統(tǒng)就是 DWDM 系統(tǒng)�

  實現(xiàn)光波分復用和傳輸?shù)脑O備種類很�,各個功能模塊都有多種實�(xiàn)方法,具體采用何種設備應根據(jù)�(xiàn)場條件和系統(tǒng)性能的側重點來決�。總體上�,在 DWDM 系統(tǒng)當中有光�(fā)�/接收器、波分復用器、光放大器、光�(jiān)控信道和光纖五個模��

  光纖的非線性效應是影響 WDM 傳輸系統(tǒng)性能的主要因素。光纖的非線性效應主要與光功率密�、信道間隔和光纖的色散等因素密切相關;光功率密度越大、信道間隔越小,光纖的非線性效應就越嚴�;色散與各種非線性效應之間的關系比較復雜,其中四波混頻隨色散接近零而顯著增加。隨� WDM 技術的不斷�(fā)�,光纖中傳輸?shù)男诺�?shù)越來越多,信道間距越來越�,傳輸功率越來越�,因而光纖的非線性效應對 DWDM 傳輸系統(tǒng)性能的影響也越來越大�

  克服非線性效應的主要方法是改進光纖的性能,如增加光纖的有效傳光面�,以減小光功率密度; 在工作波段保留一定量的色�,以減小四波混頻效應;減小光纖的色散斜率,以擴大 DWDM 系統(tǒng)的工作波長范�,增加波長間�;同�,還應盡量減小光纖的偏振模色�,以及在減小四波混頻效應的基礎上盡量減小光纖工作波段上的色散,以適應單信道速率的不斷提��

  DWDM 復用系統(tǒng)中的光源應具有以� 4 點要求:(1)波長范圍很寬�(2)盡可能多的信道數(shù)�(3)每信道波長的光譜寬度應盡可能��(4)各信道波長及其間隔應高度�(wěn)�。因此,在波分復用系�(tǒng)中使用的激光光�,幾乎都是分布反饋激光器(DFB-LD),而且目前多為量子� DFB 激光器�

  隨著科學技術的�(fā)展與進步,用在波分復用系�(tǒng)中的光源除了分立� DFB-LD、可�(diào)諧激光器、面�(fā)射激光器外,還有兩種形式。其一是激光二極管的陣�,或是陣列的激光器與電子器件的集成,實際是光電集成回路(OEIC),與分立� DFB-LD 相比,這種激光器在技術上前進了一大步,它體積縮小、功耗降低、可靠性高,應用上簡單、方�。另一種新的光源——超連續(xù)光源。確切地說應該是限幅光譜超連續(xù)光源(Spectrum Sliced SupercontinuumSource)。研究表�,當具有很高峰值功率的短脈沖注入光纖時,由于非線性傳播會在光纖中�(chǎn)生超連續(xù)(SC)寬光�,它能限幅成為許多波�,并適合于作波分復用的光�,這就是所謂的限幅光譜超連續(xù)光源�

  2、CWDM技術簡�

  DWDM(密集波分復用)無疑是當今光纖應用領域的技�,但其昂貴的價格令不少手頭不夠寬裕的運營商頗為躊�。為了能夠以較低的成本享用波分復用技�,CWDM(稀疏波分復用)應運而生�

  稀疏波分復用,顧名思義,是密集波分復用的近�,CWDM � DWDM 的區(qū)別主要有二點:一� CWDM 載波通道間距較寬,因�,同一根光纖上只能復用 5 �6 個左右波長的光波,“稀疏”與“密集”稱謂的差別就由此而來;二� CWDM �(diào)制激光采用非冷卻激�,而DWDM 采用的是冷卻激�。冷卻激光采用溫度調(diào)�,非冷卻激光采用電子調(diào)�。由于在一個很寬的波長區(qū)段內(nèi)溫度分布很不均勻,因此溫度調(diào)諧實�(xiàn)起來難度很大,成本也很高�

  CWDM避開了這一難點,因而大幅降低了成本,整� CWDM 系統(tǒng)成本只有 DWDM � 30%。CWDM 是通過利用光復用器將在不同光纖中傳�?shù)牟ㄩL結合到一根光纖中傳輸來實�(xiàn)。在鏈路的接收端,利用解復用器將分解后的波長分別送到不同的光�,接到不同的接收��

  CWDM用很低的成本提供了很高的接入帶寬,適用于點對�、以太網(wǎng)、SONET �(huán)等各種流行的�(wǎng)絡結�,特別適合短距離、高帶寬、接入點密集的通信應用場合,如大樓�(nèi)或大樓之間的�(wǎng)絡通信。尤其值得一提的� CWDM � PON(無源光�(wǎng)絡)的搭配使�。PON 是一種廉價的、一點對多點的光纖通信方式,通過� CWDM 相結�,每個單獨波長信道都可作� PON 的虛擬光鏈路,實�(xiàn)中心節(jié)點與多個分布節(jié)點的寬帶�(shù)�(jù)傳輸�

  CWDM是成本與性能折衷的產(chǎn)物,不可避免地存在一些性能上的局�。業(yè)�(nèi)專家指出,CWDM 目前尚存在以� 4 點不足:一、CWDM 在單根光纖上支持的復用波長個數(shù)較少,導致日后擴容成本較�;二、復用器、復用解�(diào)器等設備的成本還應進一步降�,這些設備不能只是 DMDM 相應設備的簡單改型;�、CWDM 不適用于城域�(wǎng),城域網(wǎng)節(jié)點間距離較短,運營商用在 CWDM 設備擴容上的錢完全可以用來埋設更多的光纜,得到更好的效果;四、CWDM 還未形成標準�

技術面臨的問題

  以WDM技術為基礎的具有分插復用和交叉連接功能的光傳輸�(wǎng)具有易于重構、良好的擴展性等�(yōu)�,已成為未來高速傳輸網(wǎng)的發(fā)展方�,很好的解決下列技術問題有利于其實用化�

 ?�?)WDM是一項新的技�,其行業(yè)標準制定較粗,因此不同商家的WDM�(chǎn)品互通性極�,特別是在上層的�(wǎng)絡管理方靀為了保證WDM系統(tǒng)在網(wǎng)絡中大規(guī)模實�,需保證WDM系統(tǒng)間的互操作性以及WDM系統(tǒng)與傳�(tǒng)系統(tǒng)間互連、互�,因此應加強光接口設備的研究�

 ?�?)WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡管理,特別是具有復雜上/下通路需求的WDM�(wǎng)絡管理不是很成熟。在�(wǎng)絡中大規(guī)模采用需要對WDM系統(tǒng)進行有效�(wǎng)絡管�。例如在故障管理方面,由于WDM系統(tǒng)可以在光通道上支持不同類型的�(yè)務信�,一旦WDM系統(tǒng)�(fā)生故�,操作系�(tǒng)應能及時自動�(fā)�(xiàn),并找出故障原因;目前為止相關的運行維護軟件仍不成熟;在性能管理方面,WDM系統(tǒng)使用模擬方式復用及放大光信號,因此常用的比特誤碼率并不適用于衡量WDM的業(yè)務質(zhì)�,必須尋找一個新的參�(shù)來準確衡量網(wǎng)絡向用戶提供的服務質(zhì)量等�

 ?�?)一些重要光器件的不成熟將直接限制光傳輸�(wǎng)的發(fā)展,如可�(diào)諧激光器�。通常光網(wǎng)絡中需要采�4�6個能在整個網(wǎng)絡中進行�(diào)諧的激光器,但目前這種可調(diào)諧激光器還很難商用化�