什么是波分复用技术

什么是波分复用技术

在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息,称为光波分复用技术,简称WDM。光波分复用包括频分复用和波分复用。光频分复用(FDM)技术和光波分复用(WDM)技术无明显区别,因为光波是电磁波的一部分,光的频率与波长具有单一对应关系。

通常也可以这样理解,光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。光波分复用指光频率的粗分,光倍道相隔较远,甚至处于光纤不同窗口。光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器(也称合波/分波器)分别置于光纤两端,实现不同光波的耦合与分离。这两个器件的原理是相同的。光波分复用器的主要类型有熔融拉锥型,介质膜型,光栅型和平面型四种。其主要特性指标为插入损耗和隔离度。通常,由于光链路中使用波分复用设备后,光链路损耗的增加量称为波分复用的插入损耗。当波长11,l2通过同一光纤传送时,在与分波器中输入端l2的功率与11输出端光纤中混入的功率之间的差值称为隔离度。光波分复用的技术特点与优势如下:

(1)充分利用光纤的低损耗波段,增加光纤的传输容量,使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱(1310nm-1550nm)极少一部分,波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz,传输带宽充足。

(2)具有在同一根光纤中,传送2个或数个非同步信号的能力,有利于数字信号和模拟信号的兼容,与数据速率和调制方式无关,在线路中间可以灵活取出或加入信道。

(3)对已建光纤系统,尤其早期铺设的芯数不多的光缆,只要原系统有功率余量,可进一步增容,实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动,具有较强的灵活性。

(4)由于大量减少了光纤的使用量,大大降低了建设成本、由于光纤数量少,当出现故障时,恢复起来也迅速方便。

(5)有源光设备的共享性,对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。

(6)系统中有源设备得到大幅减少,这样就提高了系统的可靠性。目前,由于多路载波的光波分复用对光发射机、光接收机等设备要求较高,技术实施有一定难度,同时多纤芯光缆的应用对于传统广播电视传输业务未出现特别紧缺的局面,因而WDM的实际应用还不多。但是,随着有线电视综合业务的开展,对网络带宽需求的日益增长,各类选择性服务的实施、网络升级改造经济费用的考虑等等,WDM的特点和优势在CATV传输系统中逐渐显现出来,表现出广阔的应用前景,甚至将影响CATV网络的发展格局。

WDM 一劳永逸的传输带宽解决技术

WDM又叫波分复用技术，是新一代的超高速的光缆技术，所谓波分复用技术，就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得倍增，它充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源，采用合波器，在发送端将不同规定波长的光载波进行合并，然后传入单模光纤。在接收部分将再由分波器将不同波长的光载波分开的复用方式，由于不同波长的载波是相互独立的，所以双向传输问题，迎刃而解。根据不同的波分复用器（分波器，合波器），可以复用不同数量的波长。

WDM技术的特点：可以几倍几十倍的提升带宽：我们现在采用的TDM技术，可将现有的单波传输带宽，从2.5G/S扩到10G/S，已接近其物理极限，而采用WDM技术可以充分利用光纤的巨大带宽资源，现在人们利用的只是光纤低损耗区（1310nm~1550nm）的极少一部分，即使利用EDFA的放大区域带宽（1530nm~1565nm）也只用了1/6，而WDM技术可充分利用单模光纤的巨大带宽（约25T/HZ，相当25000G/S），如此大的带宽，可以说完全解决我们的网络带宽问题。可以承载不同格式，信号速率及电调制的信号，只要增加一个附加波长，就可以引入不同业务如（CATV，HDTV，B-ISDN）等新业务。使用N个波长复用，在大容量长途传输时可节约大量光纤，对于早期的芯数不多的光纤系统，利用此技术，不必做较大改动，就可以轻松扩容。利用WDM技术选路来实现网络交换和恢复，可以实现透明的具有高度生存性的光网络。

发展前景: WDM是一种在光域上的复用技术,形成一个光层的网络既"全光网",将是光通讯的最高阶段。建立一个以WDM和OXC(光交叉连接)为基础的光网络层,实现用户端到端的全光网连接,用一个纯粹的"全光网"消除光电转换的瓶颈,将是未来的趋势。现在WDM技术还是基于点到点的方式,但点到点的WDM技术做为全光网通讯的第一步,也是最重要的一步,它的应用和实践对于全光网的发展有举足轻重的影响。

波分复用技术的分析与展望

晓娜高雪松

北京理工大学信息科学技术学院100081

摘要：本文详细介绍了WDM的发展历程，阐述了其具体工作原理，指出了其工作特点，分析了其目前急待解决的技术问题，对其发展方向和发展前景进行了展望。

关键词：多路复用技术，波分复用技术（WDM），光传输网，全光网

引言

20年中光纤通信飞速发展，光通信网络成为现代通信网的基础平台。光纤通信系统经历了几个发展阶段，从80年代末的PDH系统，

90年代中期的SDH系统，以及近来的WDM系统，光纤通信系统快速地更新换代[1]。双波长WDM（1310/1550nm）系统80年代在美国AT&T网中使用，速率为2×17Gb/s。90年代中期，WDM系统发展速度并不快，主要原因在于：（1）TDM（时分复用）技术的发展，155Mb/s-622Mb/s-2.5Gb/sTDM技术相对简单。据统计，在2.5Gb/s系统以下（含2.5Gb/s系统），系统每升级一次，每比特的传输成本下降30%左右。因此在系统升级中，人们首先想到并采用的是TDM技术。（2）波分复用器件不成熟。波分复用器/解复用器和光放大器在90年代初才开始商用化，1995年开始WDM技术发展很快，特别是基于掺铒光纤放大器EDFA的1550nm窗口密集波分复用（DWDM）系统。Ciena推出了16×2.5Gb/s系统，Lucent公司推出8×2.5Gb/s系统，目前试验室已达Tb/s速率。发展迅速的主要原因在于：（1）光电器件的迅速发展，特别是EDFA的成熟和商用化，使在光放大器（1530～1565nm）区域采用ＷＤＭ技术成为可能；（2）利用TDM方

（3）已敷设G.652光纤1550nm窗口的高色散限制了TDM10Gb/s 式已接近硅和镓砷技术的极限，TDM已无太多的潜力，且传输设备价格高；

系统的传输，光纤色散的影响日益严重。从电复用转移到光复用，即从光频上用各种复用方式来提高复用速率，WDM技术是目前能够商用化最简单的光复用技术。

WDM技术原理

在模拟载波通信系统中，通常采用频分复用方法提高系统的传输容量，充分利用电缆的带宽资源，即在同一根电缆中同时传输若干个信道的信号，接收端根据各载波频率的不同，利用带通滤波器就可滤出每一个信道的信号。同样，在光纤通信系统中也可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量，在接收端采用解复用器（等效于光带通滤波器）将各信号光载波分开。由于在光的频域上信号频率差别比较大，一般采用波长来定义频率上的差别，该复用方法称为波分复用[2]。WDM技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输。根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同，从2个至几十个不等，一般商用化是8波长和16波长系统，这取决于所允许的光载波波长的间隔大小，图1给出了其系统组成。

WDM本质上是光频上的频分复用（FDM）技术。从我国几十年应用的传输技术来看，走的是FDM-TDM-TDM+FDM的路线。开始的明线、同轴电缆采用的都是FDM模拟技术，即电域上的频分复用技术，每路话音的带宽为4KHz，每路话音占据传输媒质（如同轴电缆）一段带宽；PDH、SDH系统是在光纤上传输的TDM基带数字信号，每路话音速率为64kb/s；而ＷＤＭ技术是光纤上频分复用技术，16（8）×2.5Gb/s的WDM系统则是光频上的FDM模拟技术和电频率上TDM数字技术的结合[3]。如表1所示：