波分復(fù)用,波分復(fù)用的原理和分類(lèi)有哪些?

波分復(fù)用,波分復(fù)用的原理和分類(lèi)有哪些?

WDM是用于光纜的FDM(頻分復(fù)用)技術(shù)，其中，多個(gè)光信道是在單根光纖上以不同的光波波長(zhǎng)承載的。這些信道也稱(chēng)為λ電路?？梢詫⒚總€(gè)波長(zhǎng)想象成可以攜帶數(shù)據(jù)的紅外范圍內(nèi)不同顏色的光。

WDM技術(shù)就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大帶寬資源，根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長(zhǎng)）不同可以將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器）將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開(kāi)的復(fù)用方式。

由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立（不考慮光纖非線性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。將兩個(gè)方向的信號(hào)分別安排在不同波長(zhǎng)傳輸即可實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。根據(jù)波分復(fù)用器的不同，可以復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)也不同，從2個(gè)至幾十個(gè)不等，一般商用化是8波長(zhǎng)和16波長(zhǎng)系統(tǒng)，這取決于所允許的光載波波長(zhǎng)的間隔大小。

光纜將光從一端導(dǎo)向另一端。信號(hào)由LED(發(fā)光二極管)或半導(dǎo)體激光器在光纜的一端注入。石英基光纖激光器在稱(chēng)為“窗口”的范圍內(nèi)產(chǎn)生光。這些窗口占據(jù)近紅外區(qū)域，波長(zhǎng)為850nm(即1m的10億分之一)、l320nm、l400nm、l550nm和l620nm。例如，人們可能看到把一個(gè)系統(tǒng)說(shuō)成是l550nm系統(tǒng)。光復(fù)用器將窗口分割成許多個(gè)獨(dú)立的λ。圖W-1顯示的是一個(gè)工作在1530到l565nm區(qū)的16信道WDM系統(tǒng)的輸出。每個(gè)λ電路能夠傳輸2.5Gbit/s，總計(jì)為40Gbit/S。

圖W-1 16信道WDM系統(tǒng)

如上所述，光系統(tǒng)是以其波長(zhǎng)(以nm為單位)來(lái)討論的。作為比較，紅血球與紅外區(qū)的波長(zhǎng)具有大約相同的尺寸。l550nm波長(zhǎng)的頻率是l94000GHz。波長(zhǎng)越短，頻率越高。波長(zhǎng)僅減小lnm著會(huì)使頻率增加l33GHz. Avanex在其功率復(fù)用器光復(fù)用器中利用了這一點(diǎn)。功率復(fù)用器可將800多個(gè)信道放在一根光纖上。其信道間隔為12.5GHZ，即O.1nm。Avanex Web站點(diǎn)(http://www.avavex.com) 提供了一些關(guān)于光系統(tǒng)的有趣信息。

WDM為MCI這樣的運(yùn)營(yíng)商們用來(lái)奇跡般地提升其網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)率。MCI幾年前在其主干網(wǎng)中采用了4WDM(4波長(zhǎng)WDM)，一下子使其網(wǎng)絡(luò)容量提高到4倍。該主干網(wǎng)在采用4WDM以前的運(yùn)行速度是2.5Gbit/s，在安裝4WDM復(fù)用器設(shè)備以后是lOGbit/s。從此，MCI一種在向更高容量的系統(tǒng)升級(jí)。

波分復(fù)用有3種類(lèi)別:

• WDM(波分復(fù)用) 每條光纖2～4個(gè)波長(zhǎng)。初期的WDM系統(tǒng)是雙信道l310/l550nm系統(tǒng)?！　?

• CWDM(粗波分復(fù)用) CWDM是一種支持多協(xié)議傳送的波分復(fù)用技術(shù)。CWDM系統(tǒng)利用復(fù)用器將不同波長(zhǎng)承載的光信號(hào)復(fù)用至單根光纖進(jìn)行傳輸，在鏈路的接收端，借助解復(fù)用器將分解后的波長(zhǎng)送給不同的光纖，連接到相應(yīng)的接收設(shè)備。每條光纖4～8個(gè)波長(zhǎng)，有時(shí)候更多。用于中短程網(wǎng)絡(luò)(區(qū)域和城域)。

• DWDM(密集波分復(fù)用) DWDM是指在一根光纖上使用不同的波長(zhǎng)同時(shí)傳送多路光波信號(hào)的一種技術(shù)。DWDM 是波分復(fù)用（WDM）的擴(kuò)展技術(shù)，具有更高的的帶寬和帶寬密度。通常的DWDM系統(tǒng)支持8個(gè)或更多波長(zhǎng)。新興系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)百個(gè)波長(zhǎng)。DWDM 中，多達(dá)80（理論上會(huì)多一些）個(gè)不同波長(zhǎng)或數(shù)據(jù)信道可以復(fù)用為一個(gè)光數(shù)據(jù)流在單光纖信道上進(jìn)行傳輸。每個(gè)信道傳輸一路時(shí)分復(fù)用（TDM）信號(hào)，并且傳輸速率達(dá)到2.5 Gbps，之前通過(guò)光纖同時(shí)傳輸其速率為2.0 Gbps。

CWDM的波長(zhǎng)間隔為大約10～20nm，而DWDM的波長(zhǎng)間隔為大約1～2nm。由于激光間隔小且數(shù)量大，所以DWDM系統(tǒng)需要精心設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)。而且，需要精密光源和復(fù)雜的光復(fù)用器，以保證各信道步彼此干擾。相反，CWDM系統(tǒng)簡(jiǎn)單和易于制造，成本比DWDM系統(tǒng)低得多，體積也較小。CWDM可以握在手中，而DWOM設(shè)備是一個(gè)大機(jī)盒，需要機(jī)架安裝。

EDFA(摻鉺光纖放大器)主要由合波器WDM、泵浦激光器(大功率LD)、光隔離器和摻鉺光纖(長(zhǎng)10～30m)構(gòu)成。EDFA的研制成功，是光通信發(fā)展的一個(gè)“里程碑”。它的出現(xiàn)使光纖網(wǎng)絡(luò)的距離和容量得以提升。EDFA可以對(duì)通過(guò)光泵注入光纜的光信號(hào)直接進(jìn)行放大。弱信號(hào)進(jìn)入放大器并激發(fā)摻鉺光纖中的受激鉺原子發(fā)射更強(qiáng)的光，因此既保留了原始信號(hào)又提升了其輸出信號(hào)強(qiáng)度。首先，EDFA可以在同一光纜中同時(shí)放大多個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)。EDFA工作在1500～l600nm區(qū)，所以，通常的DWDM系統(tǒng)具有一系列工作在該區(qū)的λ電路。

在EDFA出現(xiàn)之前，使用光電放大器放大光信號(hào)。該過(guò)程常稱(chēng)為“3R”：再放大、再生和再定時(shí)。微弱輸入光被轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)、放大，然后再轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。這在高速核心網(wǎng)絡(luò)中是不適用的。　　

由于具有每條光纖數(shù)百個(gè)λ電路的潛力，電信公司實(shí)際上可以將完整的光電路出租給企業(yè)。例如，電視網(wǎng)絡(luò)可以租用λ電路在多媒體中心和電視臺(tái)之間傳輸視頻信號(hào)。近來(lái)，MPLS(多協(xié)議標(biāo)記交換)被認(rèn)為是控制DWDM網(wǎng)絡(luò)的光交換機(jī)的理想?yún)f(xié)議。該協(xié)議已經(jīng)用于控制路由網(wǎng)絡(luò)上的LSP(標(biāo)記交換路徑)，并且也可以用于控制光路徑。