波分復(fù)用(WDM)的優(yōu)點(diǎn)及其設(shè)備

王印崢 王志江

［摘要］ 在現(xiàn)代社會(huì)，信息所能夠發(fā)揮的作用及帶來(lái)的效益正變得越來(lái)越大，如何及時(shí)傳遞大量的信息成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新的通信傳輸技術(shù)也不斷出現(xiàn)，其中以波分復(fù)用技術(shù)較為突出。本文分析了WDM的優(yōu)點(diǎn)，包括傳輸距離長(zhǎng)、容量大，通路透明、擴(kuò)容平滑，無(wú)過(guò)高色散要求、可節(jié)省光纖用量，同時(shí)探討了WDM系統(tǒng)中的設(shè)備，包括光放大器、發(fā)光機(jī)、光開(kāi)關(guān)、WDM探測(cè)器及光纖傳輸設(shè)備。

［關(guān)鍵詞］ 波分復(fù)用；WDM；優(yōu)點(diǎn)；設(shè)備

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 14. 032

［中圖分類號(hào)］TN914［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］1673 - 0194（2014）14- 0050- 02波分復(fù)用（ＷＤＭ）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信當(dāng)中，ＷＤＭ的傳輸原理為通過(guò)光纖介質(zhì)捆綁傳送頻率不同的信號(hào)，當(dāng)接收終端收到信號(hào)后便可以利用分離技術(shù)一一分離捆綁的各種信號(hào)。相對(duì)于其他傳輸技術(shù)而言，ＷＤＭ具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此ＷＤＭ的發(fā)展前景較為廣闊［１］。本文對(duì)ＷＤＭ的優(yōu)點(diǎn)及其關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了探討，旨在為ＷＤＭ的推廣應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮提供參考。

1ＷＤＭ的優(yōu)點(diǎn)分析

１．１ 傳輸距離長(zhǎng)、容量大

傳輸距離長(zhǎng)及容量大是ＷＤＭ的兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：①ＷＤＭ系統(tǒng)中的摻餌光纖放大器不但具有噪聲低、寬帶寬及高增益等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能夠?qū)⒐夥糯蟮姆秶鲋粒?５３０～１ ５６５ｎｍ，其中平坦增益曲線部分為１ ５４０～１ ５６０ｎｍ，因此整個(gè)ＷＤＭ系統(tǒng)均能夠被１ ５５０ｎｍ的波長(zhǎng)范圍所覆蓋。就目前的情況而言，ＷＤＭ的傳輸距離已經(jīng)超過(guò)了數(shù)百千米，由于傳輸距離較長(zhǎng)，所以可以減少中繼設(shè)備及降低傳輸成本［２］。②由于ＷＤＭ系統(tǒng)當(dāng)中所采用的通路速率一般為１０Ｇｂｉｔ／ｓ或２．５Ｇｂｉｔ／ｓ，且通路數(shù)量可達(dá)到３２條以上，所以應(yīng)用ＷＤＭ可確保傳輸容量達(dá)到３００～４００Ｇｂｉｔ／ｓ，比其他通信技術(shù)的容量大1倍左右。此外，由于ＷＤＭ系統(tǒng)可以充分應(yīng)用ＴＤＭ技術(shù)，所以能夠有效提升傳輸容量。

１．２ 通路透明、擴(kuò)容平滑

通路透明、擴(kuò)容平滑的表現(xiàn)具體如下：①ＷＤＭ系統(tǒng)當(dāng)中的各條通路均處于相互獨(dú)立狀態(tài)，在對(duì)圖像、數(shù)據(jù)及話音等業(yè)務(wù)信號(hào)進(jìn)行傳輸時(shí)，各類信號(hào)之間并不會(huì)相互干擾，且可以保證透明傳輸。此外，由于通路的獨(dú)立性能夠?yàn)檎{(diào)度光信號(hào)提供有利條件，所以可以利用ＷＤＭ系統(tǒng)組建全光網(wǎng)絡(luò)。②對(duì)ＷＤＭ傳輸信道進(jìn)行擴(kuò)容時(shí)，只需要增加系統(tǒng)中的設(shè)備及通路數(shù)量即可，且在對(duì)其中一條通路進(jìn)行擴(kuò)容的過(guò)程中不會(huì)影響到其他通路的正常傳輸，因此ＷＤＭ系統(tǒng)具有擴(kuò)容平滑的特征。

１．３ 無(wú)過(guò)高色散要求，可節(jié)省光纖用量

光纖是現(xiàn)代通信傳輸?shù)闹匾橘|(zhì)，但使用光纖傳輸信息則需要投入較高的成本，而應(yīng)用ＷＤＭ則能夠有效降低通信系統(tǒng)的建設(shè)成本，這主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：①對(duì)于傳輸中所采用的光纖無(wú)過(guò)高色散要求。在增加傳輸容量及提高傳輸速率時(shí)，并不需要提高ＷＤＭ系統(tǒng)光纖色散系數(shù)及色度要求，一般只需采用Ｇ．６２５光纖即可滿足傳輸要求。②應(yīng)用ＷＤＭ系統(tǒng)傳輸信息還能夠有效減少光纖的使用量。如為單波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)，１對(duì)光纖僅能夠組建１個(gè)ＳＨＤ傳輸系統(tǒng)，但在ＷＤＭ系統(tǒng)中僅需要１對(duì)光纖便能夠組建多個(gè)ＳＤＨ傳輸系統(tǒng)。例如在組建１６個(gè)２．５Ｇｂｉｔ／ｓ系統(tǒng)時(shí)，２根光纖便可以滿足ＷＤＭ系統(tǒng)傳輸需求，但需要３２根通信光纖才能夠滿足單波長(zhǎng)通信系統(tǒng)的傳輸需要。

2ＷＤＭ系統(tǒng)中的設(shè)備分析

２．１ 光放大器及發(fā)光機(jī)

光放大器及發(fā)光機(jī)是ＷＤＭ系統(tǒng)中兩種不可或缺的設(shè)備。①光放大器。放大器的作用在于減少因長(zhǎng)距離傳輸而產(chǎn)生的信號(hào)衰減現(xiàn)象，并同時(shí)放大信號(hào)，從而為信號(hào)傳輸質(zhì)量的改善提供有效保證，目前在ＷＤＭ系統(tǒng)當(dāng)中常用的放大器為摻餌光纖放大器，此類放大器在１ ５５０ｎｍ窗口中增益帶寬約為３０ｍｍ，而雙帶放大器的寬帶覆蓋范圍可達(dá)１ ５２８～１ ６１０ｎｍ。此外，喇曼光放大器的噪聲系數(shù)＜６ｄＢ，放大增益約為３０ｄＢ，實(shí)際光泵功率約為８６０ｍＷ；如在ＷＤＭ系統(tǒng)中應(yīng)用，則可確保寬帶寬達(dá)到１ ４８０～１ ６２０ｎｍ。②發(fā)光機(jī)的主要作用為處理信號(hào)，以便實(shí)現(xiàn)非定長(zhǎng)信號(hào)與定長(zhǎng)信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，當(dāng)定長(zhǎng)信號(hào)形成后便可以進(jìn)行捆綁傳輸。為了保證ＷＤＭ系統(tǒng)能夠傳輸高質(zhì)量及大容量的信號(hào)，則必須確保發(fā)光機(jī)具有工作波長(zhǎng)相對(duì)穩(wěn)定、低啁啾及高速轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)。

２．２ 光開(kāi)關(guān)及ＷＤＭ探測(cè)器

光開(kāi)關(guān)是光分插復(fù)用器及光交叉連接中的重要部件，ＷＤＭ探測(cè)器則是一種不可或缺的光接收設(shè)備。①光開(kāi)關(guān)。波導(dǎo)開(kāi)關(guān)及熱光開(kāi)關(guān)是兩種常見(jiàn)的光開(kāi)關(guān)，波導(dǎo)開(kāi)關(guān)的集成難度相對(duì)較大，而采用熱光開(kāi)關(guān)雖然可以降低集成難度，但僅具有毫秒量級(jí)反應(yīng)速度，無(wú)法有效滿足信元／包之間的交換，僅能夠用于切換信道。對(duì)此，可推廣應(yīng)用響應(yīng)速度較快的基波導(dǎo)開(kāi)關(guān)，從而確保反應(yīng)速度達(dá)到微秒量級(jí)。②ＷＤＭ探測(cè)器。探測(cè)器的信噪比及接收效率是影響光接收質(zhì)量的重要因素，為了提高信噪比，則可以將探測(cè)器與前置的放大電路集成起來(lái)。在集成的過(guò)程中應(yīng)注意采用窄帶探測(cè)器，且信道波長(zhǎng)與探測(cè)器峰值波長(zhǎng)要相互對(duì)準(zhǔn)，以確保不同的傳輸信道對(duì)應(yīng)相互獨(dú)立的探測(cè)器。此外，應(yīng)盡量減小不同探測(cè)器之間出現(xiàn)的串?dāng)_現(xiàn)象。

２．３ 光纖傳輸設(shè)備

單模光纖雖然能夠在一定程度上減輕四波混頻所造成的信道干擾現(xiàn)象，但需要采用較多補(bǔ)償光纖。相關(guān)研究證實(shí)，將單模光纖Ｇ．６２５應(yīng)用于ＷＤＭ系統(tǒng)當(dāng)中后，會(huì)產(chǎn)生較大的色散，且不會(huì)對(duì)自相位調(diào)制過(guò)程產(chǎn)生較大的危害，而多模光纖可能會(huì)加重四波混頻所帶來(lái)的干擾，因此在ＷＤＭ系統(tǒng)中應(yīng)優(yōu)先考慮采用單模光纖［３］。此外，也有研究指出，如在ＷＤＭ系統(tǒng)中應(yīng)用喇曼光放大器，可減小光功率及降低四波混頻干擾，因此將多模光纖應(yīng)用到ＷＤＭ系統(tǒng)當(dāng)中仍可以保證信道傳輸質(zhì)量［４］。由于大容量及長(zhǎng)距離ＷＤＭ系統(tǒng)面臨著兩大技術(shù)難題，即色散補(bǔ)償與偏振模色做，因此確保光纖的色散斜率符合要求是保證報(bào)端寬、平的重要條件。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，波分復(fù)用技術(shù)不但能夠有效改善信號(hào)傳輸質(zhì)量，同時(shí)還可以提高傳輸速率，是一種具有良好發(fā)展前景的通信傳輸技術(shù)。對(duì)此，應(yīng)深入研究ＷＤＭ系統(tǒng)的完善方法，并通過(guò)改進(jìn)ＷＤＭ系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)一步增大傳輸容量，從而使ＷＤＭ系統(tǒng)的作用得到有效發(fā)揮。

主要參考文獻(xiàn)

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［２］孟玲，賈磊，姜明順，等．基于光纖光柵的鋁電解槽溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)［Ｊ］．傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，２０１１，２４（２）：２０４－２０８．

［３］張慧，路明悅，李艷美，等．ＯＰＧＷ光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在５００ｋＶ線路維護(hù)中的應(yīng)用方案［Ｊ］．華北電力技術(shù)，２０１１（１２）：５－１５．

［４］王娜，王安幫，張明江，等．利用可調(diào)諧的混沌Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ激光器實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的斷點(diǎn)檢測(cè)［Ｊ］．光子學(xué)報(bào)，２０１２，４１（１１）：１２７９－１２８５．