内容
1.复用技术的基本概念
2.WDM的原理、结构、形式
3.DWDM系统的组成、特点
◇WDM的概念
时分复用TDM:
PDH:在进行复接时,如传输设备的各支路码位不同步,在复接前必须调整支路码率,使之严格相等,这样的复接系列就称为PDH。
SDH:在进行复接时,如传输设备的各支路码位同步的,只要将各支路码元直接在时间压缩、移向后进行复接就行了,这样的复接系列称为SDH。
频分复用(FDM):
在模拟载波通信系统中,为了充分利用电缆的带宽资源,提高系统的传输容量,通常利用频分复用的方法,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以滤出每一个信道的信号。
波分复用(WDM):
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(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,人们更喜欢采用波长来定义频率上的差别,因而这样的复用方法称为波分复用。
◇波分复用的常规分类
光频分复用(OFDM):光频(信)道间距很小的频分复用。
密集波分复用(DWDM):光频(信)道间距小于10nm的波分复用。
粗波分复用(CWDM):光频(信)道间距大于10nm的波分复用。
DWDM(1550波段)的标准信道间距:
◇光波分复用(WDM:Wavelength Division Multiplexing)基本原理:
在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用),耦合在同一根光纤中进行传输,在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用),恢复出原信号后送入不同的终端。
将不同波长的信号结合在一起经一根光纤输出地器件称为复用器(也叫合波器)。
反之,经同一传输光纤送来的多波长信号分解为各个波长分别输出的器件称为解复用器(也叫分波器)。
复用器和解复用器一般是相同的(除非有特殊的要求)。
(1)双纤单向传输
(2)单纤双向传输
(3)含OADM的传输
(1)双纤单向传输:
单向WDM传输:所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送。在发送端将载有各种信息的、具有不同波长的已调光信号λ1、λ2……λn通过光复用器组合在一起,并在一根光纤中单向传输。在接收端通过光解复用器将不同波长的信号分开,完成多路光信号传输的任务。
优点:各信号通过不同光波长携带,彼此不会混淆。同一波长可以在两个方向上重复利用。
缺点:光纤以及光器件资源利用率不高。
(2)单纤双向传输:
双向WDM传输:光通路在一根光纤上同时向两个不同的方向传输。所用波长互相分开,以实现双向全双工的通信。
优点:双向WDM系统可以减少使用光纤和线路放大器的数量,节约成本。
缺点:双向WDM系统的开发和应用相对说来要求较高,需要解决多通道干扰,要进行光放大,以延长传输距离等。
(3)含OADM的传输:
通过在中间设置光分/插复用器(OADM)或光交叉链接器(OXC),可使各波长光信号进行合流与分流,实现波长的上/下路(Add/Drop)和路由分配。
这样就可以根据光纤通信线路和光网的业务量分布情况,合理地安排插入或分出信号。
(1)插入损耗
(2)串扰抑制度
(3)回波损耗
(4)反射系数
(5)工作波长范围
(6)信道宽度
(1)插入损耗:指由于增加光波分复用器/解复用器而产生的附加损耗。
定义为该无源器件内的输入和输出之间的光功率之比,即:α=10lg(P1/P2)(dB)
(2)串扰抑制度:
串扰是指其他信道的信号耦合进某一信道,并使该信道传输质量下降的影响程度,有时也可以用隔离度来表示这一程度。即:Cij=-10lg(Pij/Pi)(dB)
(3)回波损耗:指从无源器件的输入端口返回的光功率与输入光功率的比,即RL=-lg(Pr/Pj)(dB)
Pj为发送进输入端口的光功率,Pr为从同一个输入端口接收到的返回光功率。
(4)反射系数:指在WDM给定端口的反射光功率与入射光功率之比。即:R=lg(Pr/Pj)(dB)
(5)工作波长范围:指WDM够按规定的性能要求工作的波长范围。
(6)信道宽度:指各光源之间为避免串扰应具有的波长间隔。
◇实际的DWDM系统主要由五部分组成
(1)光发射机
(2)光中继放大
(3)光接收机
(4)光监控信道
(5)网络管理系统
(1)光发射机:
光发射机位于WDM系统的发送端。
在发送端首先将来自终端设备输出的光信号,利用光转发器(OUT)转换成具有稳定的特定波长的光信号。
利用合波器合成多路光信号。
通过光功率放大器(BA:Booster Amplifier)放大输出多路光信号。
(2)EDFA:
经过一定距离传输后,要用EDFA对光信号进行中继放大。
可根据具体情况,将EDFA用作“线放(LA:Line Amplifier)”,“功放(BA)”和“前放(PA:Preamplifier)”。
在WDM系统中,对EDFA必须采用增益平坦技术,使得EDFA对不同波长的光信号具有接近相同的放大增益。
还要考虑到不同数量的光信道同时工作的各种情况,保证光信道的增益竞争不影响传输性能。
(3)光接收机:
由光前置放大器(PA)放大经传输而衰减的主信道光信号。
光分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信号。
接收机不但要满足一般接收机对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求,还要能承受有一定光噪声的信号,要有足够的电带宽。
(4)光监信道(OSC:Optical Supervisory Channel):
主要功能:监控系统内各信道的传输情况。
在发送端,插入本结点产生的波长为λs(1510nm)的光监控信号,与主信道的光信号合波输出。
在接收端,将接收到的光信号分离,输出λs波长的光监控信号和业务信道光信号。
帧同步字节、公务字节和网管所用的开销字节等都是通过光监控信道来传送的。
(5)网络管理系统:
通过光监控信道物理层传送开销字节到其他结点,或接收来自其他结点的开销字节对WDM系统进行管理,实现配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能,并与上层管理系统(如TMN)相连。
◇DWDM系统的主要特点
(1)充分利用光纤的巨大带宽资源。
(2)同时传输多种不同类型的信号。
(3)节省线路投资。
(4)降低器件的超高速要求。
(5)高度的组网灵活性,经济性和可靠性。
(1)充分利用光纤的巨大带宽资源。
光纤具有巨大的带宽资源(低损耗波段),WDM技术使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十多倍甚至几百倍,从而增加光纤的传输容量,降低成本,具有很大的应用价值和经济价值。
(2)同时传输多种不同类型的信号。
由于WDM技术使用的各波长的信道相互独立,因而可以传输特性和速率完全不同的信号,完成各种电信业务信号的综合传输,如PDH信号和SDH信号,数字信号和模拟信号,多种业务(音频、视频、数据等)的混合传输等。
(3)节省线路投资。
采用WDM技术可使N个波长复用起来在单根光纤中传输,也可实现单根光纤双向传输,在长途大容量传输时可以节约大量光纤。
另外,对已建成的光纤通信系统扩容方便。
(4)降低器件的超高速要求。
随着传输速率的不断提高,许多光电器件的响应速度已明显不足,使用WDM技术可降低对一些器件在性能上的极高要求,同时又可实现大容量传输。
(5)高度的组网灵活性,经济性和可靠性。
◇WDM的发展方向
目前,“掺铒光纤放大器(EDFA)+密集波分复用(DWDM)+非零色散光纤(NZDSF)+光子集成(PIC)”正成为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。