WDM技术在CATV网络中的应用

1WDM技术在CATV网络中的应用汤原县广播电视局吴明巍蒋文铮一、光波分复用技术光波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用器），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复器），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。光波分复用包括频分复用（FDM）和波分复用（WDM），两者没有明显的区别，因为光波也是电磁波，光的频率与波长具有单一对方应的关系。一般可以按下述方法区分：光频分复用指光频率的细分，光信道非常密集；光波分复用指光频率的粗分，光信道相隔较远，甚至处于光纤不同窗口。WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。EDFA放大器可以同时放大多个不同波长的光信号，DWDM（光密集型波分复用技术）的迅速发展，在很大程度上得益于EDFA的成功应用。通常，密集型光波分复用的中心波长选用1550nm,其原因主要有：1、1550nm波长的波段损耗较小。2、EDFA放大器比较适用于这个波段。二、WDM系统的基本构成WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传2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通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。三、光波分复用的技术特点和优势1、充分利用光纤的低损耗波段，增加光纤的传输容量，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍到几十倍，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。目前，我们只是利用了光纤低损耗谱（1310nm——1550nm）极少一部分，波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THE，传输带宽充足。2、由于WDM技术中使用的各波长相互独立，因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种信号的综合和分离，实现多媒体信号混合传输。3、由于许多通信都采用全双式方式，因此采用WDM技术可节省大量线路投资。4、根据需要，WDM技术可以有很多应用形式，如长途干线网、广播式分配网络，多路多地局域网等，因此对网络应用十分重要。5、随着传输速率不断提高，许多光电器件的响应速度明显不足，使用WDM技术可以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。6、利用WDM技术选路，实现网络交换和恢复。在同一根光纤中可传送两个或数个非同步信号，与数据速率和调制方式无关，可数、模兼容，在线路中间可灵活的加入或取出信道。四、波分复用技术在CATV光纤网络中的应用经过十几年的高速发展，目前CATV网越来越大，已经有近203个省（市）实现全省（市）联网，随着三网融合的起步，WDM技术在CATV网络中的应用越来越广。现在各省以上及省、地、市之间大多采用压缩编码的SDH方式联网；地、市、县之间采用压缩或非压缩编码的SDH及1550nm外调制方式结合；有的地市级以下全部采用1550nm外调制模拟方式联网；而在用户端则采用光纤和同轴电缆（HFC）网络。1、光纤传输系统的容量大大提高。以前的非压缩数字光纤每通道只能传输几套高质量的有线电视节目，如果使用压缩编码的SDH传输系统，经压缩编码、解码处理后信号指标也得不到保证，并且编解码器价格昂贵。现在利用DWDM技术就可以极大的改善这一状况（如图一）。光（图一）2、DWDM技术可实现非压缩的数字电视技术增加电视频道数量，同时可融话音、数据于一体的无源光信号接入网（如图二）。充分利用DWDM扩展带宽资源，实用系统速率可达100-320Gbps可消除采用电信号高速传输时所带来的电子瓶颈。对于下行信号，数字电视信号调制到1310nm的LED上，然后通过入口的WDM把信号传送到远端的密集波分复用器（DWDM），输出至用户端网络单元。再经过WDM把电视信号通过1310nm接收器送到电视机，把话音数据通过1550nm接收机传送到PC或电话。对于上行语音数据，可将用户网络单元调制到1310nm的LED上，送到中心局1310nm接收机上，利用时分多址技术，可以接收来非压缩SDH1非压缩SDH2非压缩SDHnDWDM光纤链路EDFA4数字电视信号1310nmLEDllDWDMEDFA供恶劣环境下使用的光波分解复器入1入2入3入n50---750MHz入150---750MHz入250---750MHz入350---750MHz入n光节点1、2、3、n…自各个用户网络单元的数据和话音信号。（图三）3、光纤同轴电缆（HFC）网络的最后一公里的“瓶颈”效应一直影响着CATV网络的发展，DWDM为我们打开理想的大门。如果从中心前端到20个光节点之间用DWDM通过一根光纤采用20个波长信道进行信号传输，那么10根光纤就可以为100个节点提供双向服务，这对CATV网络建设的影响是巨大的（如图三）。1310nmLED1550nmLED1310nmLEDWDMWDMDWDM话音数据语音数据1310nmLED1550nmLEDTVPC电话语音数据（图二）54、波分复用可以进行光分路插入插入传输，完成光信号的合流与分流。通过复用器将某一波长的已调光信号插入系统，通过解复器将另一波长的已调光信号从总的光信号中分离出来——实现根据光纤通信线路业务需要，插入或分出信号。这样便于自办节目的插入（如图四）。（图四）这里应该值得注意的是：由于1550nm和1310nm的光纤损耗不同，要调整发射机，使两个波长的信号以相同的强度传送到接收机。五、结论光波分复用技术使光纤的传输能力得到极大的提高。随着光纤网络在有线电视网络中迅速渗透，应认真思考CATV网络的发展方向，利用国家三网融合的发展契机，发挥WDM巨大的发展潜力，为CATV网络开展多层次、全方位、高质量的业务做好准备。2010年3月3日1550nm光发射机1310nm光发射机EDFAWDMEDFA本地节目插入