波分复用系统的基本原理

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一、波分复用系统的基本原理
所谓波分复用(WDM),就是采用波分复用器(合波器)在发送端将规定波长信号光载波合并起来,并送入一根光纤传输;在接收侧,在由另一个波分复用器(分波器)将这些不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作相互独立(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。不同类型的光波分复用器,可以复用的波长数也不同,目前商用化的一般是8个波长、16个波长和32个波长的系统。波分复用系统的原理如图1-1所示。
图1-1  波分复用系统原理塑料空心球
在80年代初光纤通信兴起时,首先被采用的是1310nm/1550nm的两个波长复用系统(即在光纤的两个低损耗窗口1310nm和1550nm各传送一路光波长信号),也叫粗波分复用系统。这种系
辐照剂量统比较简单,一般采用熔融的波分复用器,插入损耗小,在每个中继站,两个波长都进行解复用和光/电/光再生中继。随着1550nm窗口EDFA的商用化,光传输工程可以利用EDFA对传送的光信号进行放大,实现超长距离无电再生中继传输,在1550nm窗口传送多个波长信号,这些信号相邻波长间隔较窄,且工作在一个共享的EDFA工作带宽内,这种波长间隔紧密的WDM系统称为密集型波分复用系统(DWDM)。其频谱分布如图1-2所示。ITU-T G.692建议,DWDM系统的绝对参考频率为193.1THz(对应波长1552.52nm),不同波长的频率间隔为100GHz的整数倍(对应波长间隔约为的整数倍)。 由于密集波分复用系统的波长间隔较小,必须采用高分辨率的波分复用器件,熔融的波分复用器一达不到要求。不加特别说明,波分复用系统通常指DWDM系统。
图1-2  DWDM系统的频谱分布
(一)DWDM的工作方式
双纤单向传输:一根光纤只完成一个方向信号的传输,反向光信号的传输由另一根光纤来完成,统一波长在两个方向上可以重复利用(如图1-3所示)。这种DWDM系统可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使一根光纤的传输容量扩大几倍至几十倍。在长途网中,可以根据实际业务量需要逐步增加波长来实现扩容,十分灵活。在实际光缆偏振模散(PMD)不清的前提下,也是一种战士避免采用超高速光系统而利用多个2.5Gbit/s系统实现超大容量传输的手段.。
单纤双向传输:在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输,两个方向的光信号不能同波长(如图1-4所示)。单线双向传输允许单根光纤携带全双工通路,通常可以比单向传输节约一般光纤器件,由于两个方向传输的信号不交互产生FWM(四波混频)产物,因此其总的FWM产物比双纤单向传输少的多,其缺点是,这种系统需要采用特殊的措施来对付光反射(包括光街头引起的离散反射和光纤本身的瑞利后向反射),以防多径干扰;当进行光信号放大以延长传输距离时,必须采用双向光纤放大器,以及光环兴器等元件,其噪声
系数稍差。
光分/插传输:通过光分插复用器(OADM)可实现各波长光信号在中间站的分出与插入,即完成上/下光路(如图1-5所示)。利用这种方式可以完成WDM系统的环形组网。
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图1-3  双纤单向传输的WDM系统       
图1-4  单纤双向传输的WDM系统 
图1-5 光分/插传输
  (二)波分复用方式的主要特点
1.可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍;
2.在大容量长途传输时,WDM与EDFA结合可以节约大量光纤和电再生器,大大降低传输成本;
3.由于同一光纤中传输的信号波长彼此独立,与信号速率及电调制方式无关,可以完成各种电信业务的综合与分离,是引入宽带新业务(例如CATV)的方便手段;
4.在长途网中应用时,可以根据实际业务量需要逐步增加波长来扩容,十分经济灵活。
5.可以利用WDM选路实现网络交换和恢复从而实现未来透明的、具有高度生存性的全光网络。医用手腕带
二、光在光纤中的传输效应分析
    1.散
    2.非线性
三、DWDM系统总体结构

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