李廷軍 苗青盛 鞠建波 高福光
(海軍航空工程學院煙臺264001)
摘 要：系統(tǒng)介紹WDM技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)特點及其實現(xiàn)與在軍民通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：TDM； WDM； 光纖通信；耦合器
1概述
隨著信息時代的來臨，人們正迅速走向信息社會，它使各種通信業(yè)務(wù)急劇增長。通信網(wǎng)的現(xiàn)代化導(dǎo)致通信速率極大提高，并使業(yè)務(wù)種類擴展到數(shù)據(jù)通信與圖像通信。但是現(xiàn)有的光纖通信系統(tǒng)中光纖所提供的帶寬沒有充分利用，帶寬利用率過低。在通信化時代變革中，光纖通信的一些新技術(shù)的應(yīng)用起到了關(guān)鍵作用。其中，復(fù)用技術(shù)在光纖通信中占有重要的地位。它對于資源共享、降低成本、提高可靠性以及實現(xiàn)多功能傳輸都有重要意義。
復(fù)用技術(shù)應(yīng)用初期是重點發(fā)展時分復(fù)用技術(shù)（TDM），它是將通信的時間分成相等的間隔，每一間隔只傳輸固定的信道［1］，也就是說各個信道按一定的時間順序進行傳輸?shù)摹?0年代TDM迅速發(fā)展，從155 Mb/s～622 Mb/s再到2.5 Gb/s系統(tǒng)，TMD一直以過幾年就翻四倍的速度提高，但在1995年，TDM 10 Gb/s技術(shù)遇到重大挫折，人們把目光移到WDM上,才使得WDM在近年又有了重大發(fā)展。
2WDM技術(shù)
光纖是目前人們發(fā)現(xiàn)的頻率響應(yīng)最好，帶寬最寬，損耗最小的傳輸媒介，它提供了無窮無盡的帶寬。WDM是在光纖實行的頻分復(fù)用技術(shù)，更是與光纖有著不可分割的聯(lián)系。目前WDM系統(tǒng)是個1550 nm窗口實行的多波長復(fù)用技術(shù)。波分復(fù)用（WDM）實際上是光的FDM即OFDM，是指使用獨立的電比特流（在電域內(nèi)采用TDM與FDM技術(shù)實現(xiàn)）調(diào)制各自的光載波，經(jīng)服用后在同一根光纖上傳送［２］。OFDM信道間距可以小到幾個GHz，一根光纖可以傳輸幾百個甚至幾千個信道。當傳輸信道相對大時（>1 nm或>100 GHz），OFDM就稱為WDM。
簡而言之，WDM就是指不同顏色的光（為不可見光，是指不同頻率的光）在同一根光纖中傳輸，由于它們的光譜成分不同，在大氣傳輸是各不干擾的。在接收端使用解復(fù)用器（等效于光通帶濾波器）將各種載波上的光信號分開。
WDM本質(zhì)是光域上頻分復(fù)用FDM技術(shù)，每個波長通路通過頻域的分割實現(xiàn)，每個波長通路占用一段光纖的帶寬。WDM系統(tǒng)采用的波長是不同的也就是特定標準波長，為了區(qū)別于SDH系統(tǒng)普通波長，稱之為"彩色光接口"［3］。
WDM系統(tǒng)除了極大地提高傳輸容量外，還可以降低系統(tǒng)成本，其主要特點有：
�。�1） 可以節(jié)約成本 EDFA的透明性可以同時放大多路波長，從而大大減少SDH再生器的數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本，特別是用于軍內(nèi)大型主干網(wǎng)的建設(shè)。
�。�2）提高系統(tǒng)的可靠性 信息傳輸最重要的是其可靠性，由于WDM系統(tǒng)多采用光電元件，而光電元件的誤傳率極低，因此系統(tǒng)的可靠性可以得到保證。
�。�3）提高傳輸性能WDM減少了電子電路的處理，減少了抖動積累，提高承載信號的傳輸性能。
�。�4）安全性光纖受外部電磁干擾影響小，在安全保證上較以前又有提高。
3WDM技術(shù)實現(xiàn)與應(yīng)用
大容量點對點通信系統(tǒng)中，使用WDM可以增加傳輸容量，提高傳輸速率。再多信道點對點大容量WDM系統(tǒng)中，每個光發(fā)信機工作在自己的載波頻率上，然后把幾個發(fā)射機的輸出復(fù)用在一起已復(fù)用的信號入射進光纖，經(jīng)傳輸后在接收端用解復(fù)用器把它們分開。當比特率為B1，B2,…,Bn的N個信道，同時在L長的光纖上傳輸后，總的比特率－距離乘積BL為：
BL=(B1+B2+…+Bn)*L
各比特率一樣時，容量提高了N倍。大容量點對點系統(tǒng)中，可由入射點與出射點的多少決定系統(tǒng)的應(yīng)用。取入射點為1，這系統(tǒng)可視為指揮系統(tǒng)；取出射點為1，這系統(tǒng)又可視為情報中心系統(tǒng)。
實現(xiàn)WDM技術(shù)重要的是光的復(fù)用與解復(fù)用技術(shù)［４］，在實際應(yīng)用中，光纖耦合器是實現(xiàn)光信號復(fù)用／解復(fù)用的功能器件，它是一種特殊的耦合器，是構(gòu)成WDM復(fù)用多信道光波系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。有時同一器件即具有合波器功能又具有分波器功能。采用這種復(fù)合型器件可以實現(xiàn)光纖雙向通信。
WDM/DWDM復(fù)用／解復(fù)用器件是一種無源器件，是一種特殊的有波長選擇性的耦合器，可用多種方法設(shè)計制造。目前大體上分為4類：
（1）熔錐型光纖耦合器其特點是插入損耗低，最小值<0.5 dB,典型值為0.2 dB,結(jié)構(gòu)簡單，無需波長選擇器，并有較高的光通路帶寬與通路間隔比和溫度穩(wěn)定性。
（2）光柵型光纖耦合器其具有優(yōu)良的波長選擇性,新型的平面陣列波導(dǎo)光柵WDM作為中繼站的上下錄波分復(fù)用器與光ATM交換系統(tǒng)中的多波長選擇開關(guān),是一種具有重要應(yīng)用前景的新型WDM。
（3）干涉濾波器型光纖耦合器其優(yōu)點是信道帶寬平坦，插入損耗低，結(jié)構(gòu)尺寸小，性能穩(wěn)定，與偏振無關(guān)。
�。�4）集成光波導(dǎo)型光纖耦合器。
WDM在遠程線路與接入網(wǎng)的民用已應(yīng)用較多，但在骨干網(wǎng)中WDM與SDH環(huán)混合在一起即不能加快建網(wǎng)速度，又不能降低成本，暴露了WDM的缺點［5］。需加裝過多的再生中繼器，而卻不能體現(xiàn)其優(yōu)點，所以軍內(nèi)發(fā)展的重點應(yīng)是WDM系統(tǒng)下的全光網(wǎng)，由于光電子器件水準與全光網(wǎng)實現(xiàn)有一段距離，現(xiàn)在較為現(xiàn)實的是讓光信號在網(wǎng)絡(luò)中傳輸與交換，而控制部分用電路方法。
保證WDM技術(shù)在長途干線傳輸安全中重要的一環(huán)：克服光纖損耗，保證復(fù)用段的自動保護功能。實際應(yīng)用中，最新的技術(shù)是摻鉺光纖放大器EDFA，它替代了大量的再生中繼器。保證了在惡劣環(huán)境下與難以人工維護區(qū)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，超越了不同信號數(shù)據(jù)格式的限制。另外，EDFA的應(yīng)用投資小，應(yīng)用成本低；通信中樞發(fā)生故障時，通信轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)能迅速恢復(fù)。
4結(jié)語
WDM技術(shù)第一次將復(fù)用技術(shù)從電信號轉(zhuǎn)接到光信號，在光域上用波長復(fù)用的方式提高傳輸速率，光信號實現(xiàn)了直接復(fù)用與放大，而不再回到電信號的處理上；并且，各個波長彼此獨立，對傳輸數(shù)據(jù)格式透明，因此在某種意義上WDM技術(shù)的應(yīng)用標志著光通信時代的真正到來。
在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，由于我國幅員遼闊，在長途干線網(wǎng)投入巨大，出于對線路穩(wěn)定性，傳輸數(shù)據(jù)安全性的考慮，在應(yīng)用光纖網(wǎng)的同時，使用WDM技術(shù)是當前很好的選擇。
參考文獻
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