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浅议波分多路技术——张孟顺(一)

2/14/2005来源:光纤通信人气:13842

浅议波分多路技术——张孟顺 波分多路(WDM:Wavelength Division Multiplex)技术是利用光域上的频分复用技 术,实现在一根光纤上同时传输多路光信号的光通信技术。波分多路制式具有系统容量大、 光纤利用率高、传输距离长、线路传输设备简单、扩容升级方便等优点,而成为提供超高 速、大容量光纤通信的最佳方案。 一、概述 1966年英籍华人高锟博士根据介质波导理论首次提出光导纤维可用于光通信的科学论 证。197O年美国康宁玻璃公司最先制造出了世界上第一根光导纤维,当时每公里的损耗为 2OdB,经过改进不久降为4dB。1976年世界上第一条光纤通信系统的试验线路在美国亚特 兰大的贝尔实验室地下管道中问世,次年在美国芝加哥进行了光纤通信系统的商用试验。 在8O年代光纤通信在世界上得到了蓬勃的发展。8O年代世界上普遍采用的数字传输系统为 准同步(Plesiochronous)系统,但这些准同步系统存在着体系标准不统一,设备制式杂 乱等情况,并不适合光纤通信的发展。为此,美国提出了一种以光纤为基础的同步通信网 (SONET:Synchronous Optlcal Network),以作为现代通信的基础平台。1988年CCITT 根据SONET概念进行了修改并制定了同步通信系统(SDH)标准。由于SDH系统具有统一的 标准接口、同步复用、自动交叉连接、可直接上下支格信号、及具有强大的网管功能而得 到了世界各国的普遍使用。目前在世界上使用的光纤通信系统基本上以SDH系统为主。随 着信息时代的来临,传输信息量的剧增,光纤通信日渐向超大容量、超高速的WDM系统发展。 波分复用技术的最早使用在光纤的发源地美国。在80年代由AT&T公司建设,被称为" 东北走廊" 的光缆干线工程就采用了WDM技术。WDM技术可以在光纤的某一波长窗口内,也 可用在不同窗口。在9O年代由于时分复用(TDM)技术的迅速发展及其技术的简单、实用, 而在光通信领域占了主导地位,WDM发展得并不迅速,直到1995年以后WDM技术才进入了旺 盛的发展期。Lucent率先推出了8X2.5Gb/s系统,而后Ciena推出了16X2.5Gb/s系统。目 前在试验室已达Tb/s的速率。 光纤通信的复用技术一开始采用的是原来同轴电缆上使用的PCM脉冲编码调制方式, 把模拟信号变成数字信号再利用时分复用技术组成一次群~五次群等。这种系统就是我们 所称的PDH系统。后来改进的SDH系列,有:STM-1(155Mbit/s),STM-4(622Mbit/s) 和STM-16( 2.5Gbit/s)等,其采用的复用技术仍为TDM技术。由于目前电的TDM已大多 使用2.5Gbit/s,且当传输超过IOGbit/s时,就会遇到一些困难。目前一根光纤上利用 多个波长进行传输光信号的WDM技术已得到了业界的认可,井被认为是光纤通信的主要发 展技术,利用WDM技术可以在每根光纤上同时传输n路光载波,从而可使其容量迅速扩大n 倍。在目前SDH系统速率已达2.5Gbit/s的情况下,传输速率已不再是现代通信的性能瓶 颈,人们更多的追求在于光纤系统的超大容量和宽频带。 二、波分多路的相关技术 WDM技术是指在光纤低损耗与色散系数很小的155Onm窗口,利用分波器和合液器,采 用光域上的频分复用FDM技术,将每个波长通路通过频域的分割实现多路光信号在一个光 纤中同时传输的技术。各传输信号的波长彼此独立,每个波长通路可以传输SDH2.5Gbit/s 数字信号或更高速率的数字系统。在发送端须采用波分复用器(合波器)将不同波长的光 载波信号合并起来送入同一根光纤中;在接收端再利用波分复用器(分波器)将这些不同 波长承载不同信号的光载波加以分离。根据波分复用器的不同,可以复用的波长数也不一 样,从几个到几十个不等。现在商用化的一般为8波长系统和16波长系统。 WDM技术的发展一方面得力于发送激光器和接收滤波技术的改进,使得在不引起路际 串扰的情况下可以将光载波的波长间隙缩小,从而提高光纤系统的传输容量。另一方面得 力于EDFA技术的成功,使得多路光信号可以从同一EDFA中获得增益,且能在更大的波宽宽 度内提供平坦的增益,这样,间隙很小的多路光载波可以合用同一EDFA。 实现WDM的配套技术主要有:光源技术、光纤技术。光接收滤波技术、分波合波技术、 光放大技术及监控技术等。