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全面講解波分復用系統的組成與波分復用的兩種技術

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Description

  

 
 
波分復用器廠家解析波分復系統的組成：
     波分復用（WDM）技術是在一根光纖的供應商中同時傳輸多個波長光信號的一項技術。就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源，根據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，在發(fā)送端采用波分復用器復用器的供應商（合波器）將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。
波分復用系統的組成　　
   光復用器(MUX)：把多個波長復用到一根光纖里傳輸?！　?/div>
   光功率放大器(OBA)：可補償光復用器的損耗，提高入纖功率。　　
    光線路放大器(OLA)：補償光纖損耗?！　?/div>
   光前置放大器(OPA)：提高接收電平，提高接收機靈敏度。　　
   光分用器(DEMUX)：把多個波長分用到各根光纖中，使信道分離?！　?/div>
   光接口轉換器(OTU)：把常規(guī)SDH的光信號轉換成適合DWDM傳輸的信號。　　
   光監(jiān)控信道（OSC）：專門傳送監(jiān)控系統的信道。
   波分復用的特點　　
   ① 充分利用光纖的巨大帶寬資源　　
   ② 多種類型的信號可同時傳輸　　
   ③ 系統升級時能最大限度地保護已有投資　　
   ④ 高度的組網靈活性、經濟性和可靠性　　
   ⑤ 降低器件的超高速要求　　
   ⑥ 可兼容全光交換　　
    一個WDM系統可以承載多種格式的“業(yè)務”信號，如ATM、IP等；在網絡擴充和發(fā)展中，是理想的擴容手段，也是引入寬帶新業(yè)務（例如CATV、HDTV和B-ISDN等）的有利手段，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技術實現網絡交換和恢復，從而可能實現未來透明的、具有高度生存性的光網絡。
    波分復用的分類　　
   通信系統的設計不同，每個波長之間的間隔寬度也有不同。按照通道間隔的不同，WDM可以細分為 CWDM（稀疏波分復用）和 DWDM（密集波分復用）。CWDM 的信道間隔為20nm，而 DWDM 的信道間隔從 0.2nm 到 1.2nm，所以相對于 DWDM，CWDM 稱為稀疏波分復用技術。
   波分復用的兩種技術介紹　　
    1、DWDM技術簡介　　
WDM 和 DWDM 是在不同發(fā)展時期對 WDM 系統的稱呼。在 20 世紀 80 年代初，人們想到并首先采用的是在光纖的兩個低損耗窗口 1310nm窗口和 1550nm窗口各傳送 1 路光波長信號，也就是 1310nm、1550nm兩波分的 WDM 系統。隨著 1550nm窗口 EDFA 的商用化，WDM 系統的相鄰波長間隔變得很窄（一般小于 1.6nm），且工作在一個窗口內，共享EDFA 光放大器。為了區(qū)別于傳統的 WDM 系統，人們稱這種波長間隔更緊密的 WDM 系統為密集波分復用系統。所謂密集，是指相鄰波長間隔而言，過去 WDM 系統是幾十納米的波長間隔，現在的波長間隔只有 0.4～2nm。密集波分復用技術其實是波分復用的一種具體表現形式。如果不特指 1310nm、1550nm 的兩波分 WDM 系統外，人們談論的 WDM 系統就是 DWDM 系統。　
    實現光波分復用和傳輸的設備種類很多，各個功能模塊都有多種實現方法，具體采用何種設備應根據現場條件和系統性能的側重點來決定。總體上看，在 DWDM 系統當中有光發(fā)送/接收器、波分復用器、光放大器、光監(jiān)控信道和光纖五個模塊?！　?/div>
    光纖的非線性效應是影響 WDM 傳輸系統性能的主要因素。光纖的非線性效應主要與光功率密度、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重；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。隨著 WDM 技術的不斷發(fā)展，光纖中傳輸的信道數越來越多，信道間距越來越小，傳輸功率越來越大，因而光纖的非線性效應對 DWDM 傳輸系統性能的影響也越來越大?！　?/div>
     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積，以減小光功率密度；在工作波段保留一定量的色散，以減小四波混頻效應；減小光纖的色散斜率，以擴大 DWDM 系統的工作波長范圍，增加波長間隔；同時，還應盡量減小光纖的偏振模色散，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高。　　
     DWDM 復用系統中的光源應具有以下 4 點要求：(1)波長范圍很寬；(2)盡可能多的信道數；(3)每信道波長的光譜寬度應盡可能窄；(4)各信道波長及其間隔應高度穩(wěn)定。因此，在波分復用系統中使用的激光光源，幾乎都是分布反饋激光器(DFB-LD)，而且目前多為量子阱 DFB 激光器。　　
     隨著科學技術的發(fā)展與進步，用在波分復用系統中的光源除了分立的 DFB-LD、可調諧激光器、面發(fā)射激光器外，還有兩種形式。其一是激光二極管的陣列，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)，與分立的 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、方便。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)。研究表明，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產生超連續(xù)(SC)寬光譜，它能限幅成為許多波長，并適合于作波分復用的光源，這就是所謂的限幅光譜超連續(xù)光源。　　
     2、CWDM技術簡介　　
     DWDM（密集波分復用）無疑是當今光纖應用領域的首選技術，但其昂貴的價格令不少手頭不夠寬裕的運營商頗為躊躇。為了能夠以較低的成本享用波分復用技術，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親，CWDM 和 DWDM 的區(qū)別主要有二點：一是 CWDM 載波通道間距較寬，因此，同一根光纖上只能復用 5 到6 個左右波長的光波，“稀疏”與“密集”稱謂的差別就由此而來；二是 CWDM 調制激光采用非冷卻激光，而DWDM 采用的是冷卻激光。冷卻激光采用溫度調諧，非冷卻激光采用電子調諧。由于在一個很寬的波長區(qū)段內溫度分布很不均勻，因此溫度調諧實現起來難度很大，成本也很高。　　
     CWDM避開了這一難點，因而大幅降低了成本，整個 CWDM 系統成本只有 DWDM 的 30%。CWDM 是通過利用光復用器將在不同光纖中傳輸的波長結合到一根光纖中傳輸來實現。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纖，接到不同的接收機?！　?/div>
     CWDM用很低的成本提供了很高的接入帶寬，適用于點對點、以太網、SONET 環(huán)等各種流行的網絡結構，特別適合短距離、高帶寬、接入點密集的通信應用場合，如大樓內或大樓之間的網絡通信。尤其值得一提的是 CWDM 與 PON（無源光網絡）的搭配使用。PON 是一種廉價的、一點對多點的光纖通信方式，通過與 CWDM 相結合，每個單獨波長信道都可作為 PON 的虛擬光鏈路，實現中心節(jié)點與多個分布節(jié)點的寬帶數據傳輸?！　?/div>
     CWDM是成本與性能折衷的產物，不可避免地存在一些性能上的局限。業(yè)內專家指出，CWDM 目前尚存在以下 4 點不足：一、CWDM 在單根光纖上支持的復用波長個數較少，導致日后擴容成本較高；二、復用器、復用解調器等設備的成本還應進一步降低，這些設備不能只是 DMDM 相應設備的簡單改型；三、CWDM 不適用于城域網，城域網節(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。
    波分復用技術面臨的問題　　
    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網具有易于重構、良好的擴展性等優(yōu)勢，已成為未來高速傳輸網的發(fā)展方向，很好的解決下列技術問題有利于其實用化?！　?/div>
    （1）WDM是一項新的技術，其行業(yè)標準制定較粗，因此不同商家的WDM產品互通性極差，特別是在上層的網絡管理方面。為了保證WDM系統在網絡中大規(guī)模實施，需保證WDM系統間的互操作性以及WDM系統與傳統系統間互連、互通，因此應加強光接口設備的研究?！　?/div>
   （2）WDM系統的網絡管理，特別是具有復雜上/下通路需求的WDM網絡管理不是很成熟。在網絡中大規(guī)模采用需要對WDM系統進行有效網絡管理。例如在故障管理方面，由于WDM系統可以在光通道上支持不同類型的業(yè)務信號，一旦WDM系統發(fā)生故障，操作系統應能及時自動發(fā)現，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)務質量，必須尋找一個新的參數來準確衡量網絡向用戶提供的服務質量等。　　
   （3）一些重要光器件的不成熟將直接限制光傳輸網的發(fā)展，如可調諧激光器等。通常光網絡中需要采用4～6個能在整個網絡中進行調諧的激光器，但目前這種可調諧激光器還很難商用化。
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