光纖波分復(fù)用技術(shù)及wdm工作原理

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1、光纖波分復(fù)用技術(shù)及WDM工作原理WDM工作原理WDM系統(tǒng)的基本組成WDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件波分復(fù)用系統(tǒng)規(guī)范設(shè)備實(shí)例1.1WDM工作原理WDM技術(shù)，就是以光波作為載波，在同一根光纖內(nèi)同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長的光載波信號(hào)的技術(shù)。每個(gè)波長的光波都可以單獨(dú)攜帶語音、數(shù)據(jù)和圖像信號(hào)，因此，WDM技術(shù)可以讓單根光纖的傳輸容量獲得倍增。圖8.1.1所示為點(diǎn)到點(diǎn)WDM傳輸系統(tǒng)工作原理框圖。在發(fā)送端，n個(gè)光發(fā)射機(jī)分別工作在n個(gè)不同波長上，這n個(gè)波長間有適當(dāng)?shù)拈g隔分隔,分別記為λ1,λ2,...，λn。這n個(gè)光波作為載波分別被信號(hào)調(diào)制而攜帶信息。一個(gè)波分復(fù)用器（也稱合波器Multiplexer

2、）將這些不同波長的光載波信號(hào)進(jìn)行合并，耦合入單模光纖。在接收部分由一個(gè)解復(fù)用器(也稱為分波器De-multiplexer)將不同波長的光載波信號(hào)分開，送入各自的接收機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。1WDM工作原理為幫助了解WDM的潛在通信容量，我們回憶一下普通單模石英光纖中光傳輸損耗與波長的關(guān)系（見圖1.1.3）。根據(jù)此圖我們知道，在長波長波段，光纖有兩個(gè)低損耗傳輸窗口即1310nm和1550nm窗口。這兩個(gè)窗口的波長范圍分別從1270nm到1350nm和1480nm到1600nm，分別對(duì)應(yīng)著80nm和120nm的譜寬范圍。而目前光纖通信系統(tǒng)中所使用的高質(zhì)量的1550nm的光源，其調(diào)制后

3、的輸出譜線寬度最大不超過0.2nm，考慮到老化及溫度引起的波長漂移，給出約0.4nm~1.6nm的譜寬富余量，應(yīng)是合乎情理的。即使這樣，單個(gè)系統(tǒng)的譜寬也只占用了光纖傳輸帶寬的幾十分之一到幾百分之一。為充分利用單模光纖的低損耗區(qū)的巨大帶寬資源，在光纖低損耗窗口采用多個(gè)相互間有一定的波長間隔的激光器作為光源，經(jīng)各光源調(diào)制的信號(hào)同時(shí)在光纖中傳播，這就是WDM技術(shù)。可以說，WDM技術(shù)使得光纖具有巨大帶寬這一優(yōu)點(diǎn)得以充分體現(xiàn)。以一種工作在1550nm的窄線寬DFB激光器為例，它可在0.8nm的譜帶內(nèi)發(fā)射信號(hào)，因此在1525nm~1565nm共40nm的范圍內(nèi)，WDM系統(tǒng)可傳送5

4、0個(gè)信道。若每個(gè)信道的傳輸速率為10Gbit/s，則系統(tǒng)總的傳輸速率即為50×10Gbit/s，比單信道傳輸?shù)娜萘吭黾恿?0倍。圖8.1.11.2WDM﹑DWDM與CWDM1.WDM與DWDM早期的WDM系統(tǒng)在1310nm和1550nm兩個(gè)窗口上實(shí)現(xiàn)復(fù)用，波長間隔為240nm。目前，由于還沒有在1310nm窗口的實(shí)用化的光放大器，而商用化的摻鉺光纖放大器（EDFA）的增益窗口在1550nm附近，所以現(xiàn)在的WDM技術(shù)一般是指在1550nm窗口附近波長的復(fù)用。在普通的WDM技術(shù)中，所采用的波長間隔(指相鄰的兩個(gè)通道的工作波長之差)一般約為4~10nm。隨著WDM技術(shù)的發(fā)展

5、，一個(gè)新的名詞——DWDM常常出現(xiàn)。DWDM意思為密集波分復(fù)用(DenseWavelengthDivisionMultiplexing)。它與WDM技術(shù)的主要區(qū)別在于DWDM中使用的波長間隔很小，常常小于1.6nm，如0.8nm。有些公司的產(chǎn)品達(dá)到0.4nm甚至于0.2nm。，DWDM也主要指在1550nm窗口附近的復(fù)用技術(shù)。由于光波的波長因傳輸介質(zhì)不同而發(fā)生改變，而光波的頻率卻是固定不變的，所以，國際電信聯(lián)盟(ITU)在制定有關(guān)WDM標(biāo)準(zhǔn)和建議時(shí),采用頻率間隔而不采用波長間隔。波長間隔與頻率間隔之間的關(guān)系可以由(1.5.1)式近似得到。根據(jù)此關(guān)系式，在1550nm附

6、近的頻率間隔分別為200GHz，100GHz，50GHz和25GHz的系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)的波長間隔分別約為1.6nm，0.8nm，0.4nm和0.2nm。關(guān)于DWDM技術(shù)在1550窗口附近各信道的光波頻率、波長及頻率間隔（波長間隔）等，ITU提出了相關(guān)的建議和標(biāo)準(zhǔn)，即ITU-TG.692，見表8.1。表8.1DWDM技術(shù)中各波長間的間隔很小，在光纖的低損耗窗口可以傳輸?shù)男诺罃?shù)就更多，所以系統(tǒng)的傳輸容量就更高。但正是因?yàn)閺?fù)用的波長間隔減小，DWDM系統(tǒng)要求光源有精確的波長及很好的波長穩(wěn)定性，這樣，系統(tǒng)一方面需采用價(jià)格昂貴的激光器，另一方面需采用復(fù)雜的控制技術(shù)對(duì)其進(jìn)行控制；同時(shí)系

7、統(tǒng)對(duì)波分復(fù)用器和解復(fù)用器的性能也提出了更高的要求，如帶寬更窄、穩(wěn)定性更高等。因此，系統(tǒng)的造價(jià)就大大提高。由于高性能和高價(jià)格，DWDM比較適用于長途干線傳輸系統(tǒng)。2、CWDM近年來，寬帶城域網(wǎng)正成為電信和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的熱點(diǎn)。由于城域網(wǎng)傳輸距離短，業(yè)務(wù)接口復(fù)雜多樣化，如果照搬應(yīng)用于長途傳輸?shù)腄WDM技術(shù)，會(huì)帶來成本上的大幅度提高。粗波分復(fù)用或稱稀疏波分復(fù)用CWDM技術(shù)在系統(tǒng)成本、性能及可維護(hù)性等方面具有優(yōu)勢(shì),正逐漸成為今后日益增長的城域網(wǎng)市場(chǎng)的主流技術(shù)。CWDM的信道波長間隔約20nm。由于信道間隔較寬，由激光器的波長漂移而帶來的信道串?dāng)_對(duì)系統(tǒng)的影響較小，所