WDM(波分复用)

WDM波分复用技术是多路复用技术的一种。多路复用技术包括：时分复用(TDM)、频分复用(FDM)、码分复用(CDMA)、波分复用(WDM)。WDM又叫波分复用技术是新一代的超高速的光缆技术，所谓波分复用技术，它充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源，将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或去复用器)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术称为波分复用。波分复用原理图WDM本质上是光域上的频分复用FDM技术。每个波长通路通过频域的分割实现，每个波长通路占用一段光纤的带宽。与电频分复用（SDH）不同，波分复用（WDM）是把基带带宽不同的多个信息通道，调制到不同的光载波上，然后通过波分复用器将这些光信号合成一个光信号，经光纤信道传输。波分复用解调，采用光纤法布里—珀罗滤波器或者采用相干检测技术，首先把各个光载波分离和重现出来，然后用带通滤波器和各信道的频率选择器把基带信号分离和重现出来。当通信信道间距变得和比特率接近时（密集的FDM），就必须使用相干检测技术，而信道间间距较大时（100GHz），可以采用直接检测技术。通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同，WDM可以细分为CWDM和DWDM。CWDM的信道间隔为20nm，而DWDM的信道间隔从0.2nm到1.2nm。波分复用技术，通常有3种复用方式，即1310nm和1550nm波长的波分复用、稀疏波分复用(CWDM)和密集波分复用(DWDM)。石英光纤有两个低损耗窗口，即1310nm与1550nm，但由于目前尚无工作于1310nm窗口的实用化放大器，所以WDM系统的工作波长区为1530～1565nm。WDM是在1根光纤上承载多个波长(信道)系统，将1根光纤转换为多条“虚拟”纤，当然每条虚拟纤独立工作在不同波长上，这样极大地提高了光纤的传输容量。1.WDM系统在WDM网络中，主要有光波长转换单元（OTU），波分复用器（ODU/OMU），光放大器（BA、PA、LA），光监控信道（OSC），光线路终端（OLT），光分插复用器（OADM），光交叉连接器（OXC）等。WDM系统结构图1.1双纤单向WDM单向波分复用系统采用两根光纤，一根光纤只完成一个方向的光信号传输，反向光信号的传输由另一根光纤完成。1.2单纤双向WDM双向波分复用系统只用一根光纤，在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个1.3WDM系统应用开放式WDM系统：在终端复用设备中，具备光接口变换的功能，可以和任何的SDH设备连接。集成式WDM系统:在终端复用设备中，不具备光接口变换的功能，SDH设备中的光发送单元性能必须满足波分复用系统的要求半开放式WDM系统在终端复用设备中，具备光接口变换的功能，可以和任何的SDH设备连接。2.WDM特点（1）超大容量传输WDM系统的传输容量十分巨大。由于WDM系统的复用光通路速率可以为2.5，10Gbit/s等，而复用光通路的数量可以是4，8，16，32甚至更多，因此系统的传输容量可达到300～400Gbit/s。（2）节约光纤资源对单波长系统而言，1个SDH系统就需要一对光纤，而对WDM系统来讲，不管有多少个SDH分系统，整个复用系统只需要一对光纤就够了。节约光纤资源这一点也许对于市话中继网络并非十分重要，但对于系统扩容或长途干线来说就显得非常可贵。（3）各通路透明传输、平滑升级扩容只要增加复用光通路数量与设备，就可以增加系统的传输容量以实现扩容，而且扩容时对其它复用光通路不会产生不良影响。所以WDM系统的升级扩容是平滑的，而且方便易行。WDM系统的各复用通路是彼此相互独立的，所以各光通路可以分别透明地传送不同的业务信号，彼此互不干扰，这给使用者带来了极大的便利。（4）充分利用成熟的TDM技术以TDM方式提高传输速率虽然在降低成本方面具有巨大的吸引力，但面临着许多因素的限制。据分析，TDM方式的10Gbit/s光传输设备已非常接近目前电子器件的工作速率极限，再进一步提高速率是相当困难的。WDM技术它可以充分利用现已成熟的TDM技术，相当容易地使系统的传输容量达到80Gbit/s水平，从而避开开发更高速率TDM技术（10Git/s以上）所面临的困难。目前TDM方式的2.5Gbit/s光传输技术已十分成熟，WDM可以把几个甚至几十个2.5Gbit/s的光传输系统作为复用通路进行复用，使传输容量成几倍甚至几十倍地增加，达到10，20，40，80Gbit/s甚至更高水平。（5）利用EDFA实现超长距离传输掺铒光纤放大器（EDFA）具有高增益、宽带宽、低噪声等优点，在光纤通信中得到了广泛的应用。掺饵光纤放大器的光放大范围为1530～1565nm，但其增益曲线比较平坦的部分是1540～1560nm，它几乎可以覆盖整个WDM系统的1550nm工作波长范围。所以用一个带宽很宽的掺饵光纤放大器就可以实现系统的超长距离传输，避免了每个光传输系统都需要一个光放大器的情况。WDM系统的超长传输距离可达到数百公里，节省大量中继设备，并降低成本。（6）对光纤的色散无过高要求对WDM系统来讲，不管系统的传输速率有多高、传输容量有多大，它对光纤色度色散系数的要求基本上就是单个复用通路速率信号对光纤色度色散系数的要求。（7）可组成全光网络全光网络是未来光纤传送网的发展方向。在全光网络中，各种业务的上下、交叉连接等都是在光路上通过对光信号进行调度来实现的，从而消除了电光转换中电子器件的瓶颈。WDM系统可以与OADM，OXC混合使用，以组成具有高度灵活性、高可靠性、高生存性的全光网络，以适应宽带传送网的发展需要。3.WDM的发展方向从发展的角度看，今后向全光网络的方向发展可能表现在以下几个方面：①光分插复用器（OADM）目前采用的OADM只能在中间局站上、下固定波长的光信号，使用起来比较僵化。而未来的OADM对上、下光信号将是完全可控的，就像现在分插复用器上、下电路一样，通过网管系统就可以在中间局站有选择地上、下一个或几个波长的光信号，使用起来非常方便，组网（光网络）十分灵活。②光交叉连接设备（OXC）与OADM相类似，未来的OXC将像现在的DXC能对电信号随意进行交叉连接一样，可以利用软件对各路光信号进行灵活的交叉连接。OXC对全光网络的调度、业务的集中与疏导、全光网络的保护与恢复等都会发挥重大作用。③可变波长激光器到目前为止，光纤通信用的光源即半导体激光器只能发出固定波长的光波，尚不能做到按需要随意改变半导体激光器的发射波长。将来可能会出现可变波长激光器，即激光器光源的发射波长可按需要进行调谐发送，其光谱性能将更加优越，而且具有更高的输出功率、更高的稳定性和更高的可靠性。④全光再生器目前的再生器即所谓的电再生器，都需要经过光-电-光的转换过程。未来的全光再生器则不然，它不需要光—电—光的处理就可以对光信号直接进行再定时、再整形和再放大，而且与系统的工作波长、比特率、协议等无关。由于它具有光放大功能，所以解决了损耗受限的难题，又因为它可以对光脉冲波形直接进行再整形，所以也解决了色散受限方面的难题。