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光波分復(fù)用（WDM）技術(shù)原理及結(jié)構(gòu)分析
| 來源:金錢貓科技股份有限公司 發(fā)表于:2015-10-14 瀏覽2459次 |
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一、光波分復(fù)用（WDM）技術(shù)
光波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技術(shù)是在一根光纖中同時傳輸多個波長的光載波信號，而每個光載波可以通過FDM或TDM方式，各自承載多路模擬或多路數(shù)字信號。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來（復(fù)用），并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將這些組合在一起的不同波長的信號分開（解復(fù)用），并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號后送入不同的終端。因此將此項技術(shù)稱為光波長分割復(fù)用，簡稱光波分復(fù)用技術(shù)。
???? WDM技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容升級，發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)，挖掘光纖帶寬能力，實(shí)現(xiàn)超高速通信等有十分重要的意義。
二、WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理
一般來說，WDM系統(tǒng)主要由以下五部分組成：光發(fā)射機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控言道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。
光發(fā)射機(jī)是WDM系統(tǒng)的核心，根據(jù)ITU-T的建議和標(biāo)準(zhǔn)，除了對WDM系統(tǒng)中發(fā)射激光器的中心波長有特殊的要求外，還需根據(jù)WDM系統(tǒng)的不同應(yīng)用(主要是傳輸光纖的類型和無電中繼傳輸?shù)木嚯x)來選擇具有一定色度色散容限的發(fā)射機(jī)。在發(fā)送端首先將來自終端設(shè)備(如SDH端機(jī))輸出的光信號，利用光轉(zhuǎn)發(fā)器(OTU)把符合ITU-T G．957建議的非特定波長的光信號轉(zhuǎn)換成具有穩(wěn)定的特定波長的光信號：利用合波器合成多通路光信號：通過光功率放大器(BA)放大輸出多通路光信號。
經(jīng)過長距離光纖傳輸后(80-120km)，需要對光信號進(jìn)行光中繼放大。目前使用的光放大器多數(shù)為摻鉺光纖光放大器(EDFA)。在應(yīng)用時，可根據(jù)具體情況，將EDFA用作“線放(LA)”、“功放(BA)”和“前放(PA)”。
在接收端，光前置放大器(PA)放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號，采用分波器從主信道光信號中分出特定波長的光信道。接收機(jī)不但要滿足一般接收機(jī)對光信號靈敏度、過載功率等參數(shù)的要求，還要能承受有一定光噪聲的信號，要有足夠的電帶寬性能。
光監(jiān)控信道主要功能是監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況，在發(fā)送端，插入本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的波長為λs(1510nm)的光監(jiān)控信號，與主信道的光信號合波輸出，在接收端，將接收到的光信號分波，分別輸出λs (1510nm)波長的光監(jiān)控信號和業(yè)務(wù)信道光信號。幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)等都是通過光監(jiān)控信道來傳遞的。
論壇/寬帶技術(shù)/712/20151014155440975.jpg)
(圖 WDM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖(單向))
???? 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道物理層傳送開銷字節(jié)到其他節(jié)點(diǎn)或接收來自其他節(jié)點(diǎn)的開銷字節(jié)對WDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能，并與上層管理系統(tǒng)(如TMN)相連。
三、WDM技術(shù)的主要特點(diǎn)
??? (1)超大容量傳輸。
由于WDM系統(tǒng)的復(fù)用光通路速率可以為2.5Gbit/s、10Gbit/s等，而復(fù)用光通路的數(shù)量可以是4、8、16、32，甚至更多，因此系統(tǒng)的傳輸容量可以達(dá)到300-400Gbit/s，甚至更大。
??? (2)節(jié)約光纖資源。
對于單波長系統(tǒng)而言，1個SDH系統(tǒng)就需要一對光纖；而對于WDM系統(tǒng)來講，不管有多少個SDH分系統(tǒng)，整個復(fù)用系統(tǒng)只需要一對光纖。例如，對于16個2.5Gbit/s系統(tǒng)來說，單波長系統(tǒng)需要32根光纖，而WDM系統(tǒng)僅需要兩根光纖。
??? (3)各信道透明傳輸，平滑升級、擴(kuò)容。
只要增加復(fù)用信道數(shù)量和設(shè)備就可以增加系統(tǒng)的傳輸容量以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，WDM系統(tǒng)的各復(fù)用信道是彼此相互獨(dú)立的，所以各信道可以分別透明地傳送不同的業(yè)務(wù)信號，如語音、數(shù)據(jù)和圖像等，彼此互不干擾，這給使用者帶來了極大的便利。
??? (4)利用EDFA實(shí)現(xiàn)超長距離傳輸。
EDFA具有高增益、寬帶寬、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，且其光放大范圍為1530(1565nm，但其增益曲線比較平坦的部分是1540(1560nm)它幾乎可以覆蓋WDM系統(tǒng)的1550nm的工作波長范圍。所以用一個帶寬很寬的EDFA就可以對WDM系統(tǒng)的各復(fù)用光通路信號同時進(jìn)行放大，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的超長距離傳輸，并避免了每個光傳輸系統(tǒng)都需要一個光放大器的情況。WDM系統(tǒng)的超長傳輸距離可達(dá)數(shù)百公里同時節(jié)省大量中繼設(shè)備，降低成本。
??? (5)提高系統(tǒng)的可靠性。
由于WDM系統(tǒng)大多數(shù)是光電器件，而光電器件的可靠性很高，因此系統(tǒng)的可靠性也可以保證。
??? (6)可組成全光網(wǎng)絡(luò)。
全光網(wǎng)絡(luò)是未來光纖傳送網(wǎng)的發(fā)展方向。在全光網(wǎng)絡(luò)中，各種業(yè)務(wù)的上下、交叉連接等都是在光路上通過對光信號進(jìn)行調(diào)度來實(shí)現(xiàn)的，從而消除了E/O轉(zhuǎn)換中電子器件的瓶頸。WDM系統(tǒng)可以和OADM、OXC混合使用，以組成具有高度靈活性、高可靠性、高生存性的全光網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)帶寬傳送網(wǎng)的發(fā)展需要。
四、發(fā)展前景
???? WDM是一種在光域上的復(fù)用技術(shù)，形成一個光層的網(wǎng)絡(luò)既“全光網(wǎng)”，將是光通訊的最高階段。建立一個以WDM和OXC(光交叉連接)為基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)用戶端到端的全光網(wǎng)連接，用一個純粹的“全光網(wǎng)”消除光電轉(zhuǎn)換的瓶頸，將是未來的趨勢。WDM技術(shù)還是基于點(diǎn)到點(diǎn)的方式，但點(diǎn)到點(diǎn)的WDM技術(shù)作為全光網(wǎng)通訊的第一步，也是最重要的一步，它的應(yīng)用和實(shí)踐對于全光網(wǎng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。