波分復(fù)用技術(shù)論文

　　在當前這個信息技術(shù)高速發(fā)展的時代背景下,對波分復(fù)用技術(shù)進行充分的研究對于通信領(lǐng)域而言具有十分重大的作用。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的波分復(fù)用技術(shù)論文，僅供參考!

　　波分復(fù)用技術(shù)論文篇一

　　波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展研究

　　提要隨著固定及移動運營商網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，IPTV、3G等的應(yīng)用對光通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。本文就光通信網(wǎng)絡(luò)中的WDM系統(tǒng)中的相關(guān)技術(shù)發(fā)展方向做出研究，包括對于器件和接口標準化發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：WDM;光器件;OTN

　　中圖分類號：F62文獻標識碼：A

　　運營商傳統(tǒng)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)一般為分為多個層面分級管理，比如接入、匯聚、核心和骨干網(wǎng)。以MSTP技術(shù)為代表的SDH設(shè)備根據(jù)業(yè)務(wù)接入容量以及保護特性不同占據(jù)著匯聚和核心層面，但是骨干網(wǎng)絡(luò)由于要求傳輸容量巨大，主要由WDM設(shè)備承建，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。(圖1)

　　根據(jù)圖1所示，WDM系統(tǒng)主要可以分為發(fā)射機和接收機、波長復(fù)用器和解復(fù)用器、光放大器;接收機類型一般比較穩(wěn)定，分為PIN(光電二極管)型和APD(雪崩二極管)型，波長復(fù)用器和解復(fù)用技術(shù)目前相對來說也比較成熟，聚焦在AWG(波導(dǎo)陣列光柵)上，WDM系統(tǒng)器件的發(fā)展主要是發(fā)射機和光放大器。

　　發(fā)射機采用的激光器要求精度較高，因為WDM系統(tǒng)的工作波長較為密集，一般波長間隔為20納米到0.8納米，這就要求激光器工作在一個標準波長上，并且具有很好的穩(wěn)定性;另一方面DWDM系統(tǒng)的無電再生中繼長度從單個SDH系統(tǒng)傳輸50～60km增加到600km甚至更多，要求系統(tǒng)色散受限距離必須很大，為了克服光纖的非線性效應(yīng)，如受激布里淵散射效應(yīng)(SBS)、受激拉曼散射效應(yīng)(SRS)、自相位調(diào)制效應(yīng)(SPM)、交叉相位調(diào)制效應(yīng)(XPM)以及四波混頻效應(yīng)(FWM)等，要求WDM系統(tǒng)的光源使用技術(shù)更為先進、性能更為優(yōu)越的激光器。

　　根據(jù)對光源的不同調(diào)制方法，激光器的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：直接調(diào)制、電吸收間接調(diào)制和M-Z調(diào)制。直接調(diào)制即直接對光源進行調(diào)制，通過控制激光器驅(qū)動(調(diào)制)電流的大小來改變激光器輸出光波的強弱，但是由于調(diào)制電流的變化將引起激光器發(fā)光諧振腔的長度發(fā)生變化，引起波長隨著調(diào)制電流線性變化，是一種直接調(diào)制光源無法克服的波長抖動(啁啾)，使光源的光譜特性變壞，限制了系統(tǒng)的傳輸速率和距離。電吸收間接調(diào)制是在光源的輸出通路上外加調(diào)制器對光波進行調(diào)制，此調(diào)制器實際上起到一個開關(guān)的作用：當調(diào)制器無偏壓時，光源發(fā)送波長在調(diào)制器材料的吸收范圍之外，該波長的輸出功率最大，調(diào)制器為導(dǎo)通狀態(tài);當調(diào)制器有偏壓時，調(diào)制器材料的吸收區(qū)邊界波長移動，光源發(fā)送波長在調(diào)制器材料的吸收范圍內(nèi)，輸出功率最小，調(diào)制器為斷開狀態(tài)。

　　M-Z調(diào)制是將輸入光分成兩路相等的信號，分別進入調(diào)制器的兩個光支路，這兩個光支路采用的材料是電光材料，即其折射率會隨著外部施加的電信號大小而變化，由于光支路的折射率變化將導(dǎo)致信號相位的變化，故兩個支路的信號在調(diào)制器的輸出端再次結(jié)合時，合成的光信號是一個強度大小變化的干涉信號，通過這種辦法，將電信號的信息轉(zhuǎn)換到了光信號上，實現(xiàn)了光強度調(diào)制。分離式外調(diào)制激光器的頻率啁啾可以等于零。(表1)

　　從表1可以看出，不同調(diào)制器的色散容限直接決定其應(yīng)用場景。直接調(diào)制一般應(yīng)用在CWDM系統(tǒng)中，傳輸距離在80km之內(nèi)，目前的電吸收調(diào)制型激光器廣泛地應(yīng)用在各種類型的WDM系統(tǒng)中，以良好的性能和合理的成本占據(jù)著大部分份額。M-Z調(diào)制型激光器在色散方面的性能注定使其成為了40G激光器的最佳選擇。

　　光纖放大器有摻鉺光纖放大器(EDFA)和光纖拉曼放大器。EDFA放大器作為新一代光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，具有增益高、輸出功率大、工作光學(xué)帶寬較寬、與偏振無關(guān)、噪聲指數(shù)較低、放大特性與系統(tǒng)比特率和數(shù)據(jù)格式無關(guān)等優(yōu)點。它是大容量DWDM系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵部件。根據(jù)EDFA在DWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)中的位置，可以分功率放大器，簡稱BA;線路放大器，簡稱LA;前置放大器，簡稱PA。光纖拉曼放大器的增益波長由泵浦光波長決定，只要泵浦源的波長適當，理論上可得到任意波長的信號放大，其增益介質(zhì)為傳輸光纖本身、噪聲指數(shù)低，當與常規(guī)EDFA混合使用時，可大大降低系統(tǒng)的噪聲指數(shù)，增加傳輸跨距。增益波長由泵浦光波長決定，因此對于開發(fā)光纖的整個低損耗區(qū)1270nm～1670nm具有無可替代的作用。

　　DWDM系統(tǒng)中，復(fù)用的光通路數(shù)越來越多，需要串接的光放大器數(shù)目也越來越多，因而要求單個光放大器占據(jù)的譜寬也越來越寬。EDFA的增益鎖定是一個重要問題，因為WDM系統(tǒng)是一個多波長的工作系統(tǒng)，當某些波長信號失去時，由于增益競爭，其能量會轉(zhuǎn)移到那些未丟失的信號上，使其他波長的功率變高。在接收端，由于電平的突然提高可能引起誤碼，而且在極限情況下會帶來強烈的非線性或接收機接收功率過載，也會帶來大量誤碼。EDFA的增益鎖定有許多種技術(shù)，典型的有控制泵浦光源增益的方法和飽和波長法。一般來說，拉曼放大器比較適合特定的長途傳送領(lǐng)域，比如超長單跨WDM系統(tǒng)，而EDFA更廣泛地應(yīng)用在所有的DWDM系統(tǒng)中。

　　WDM系統(tǒng)在接口標準方面，主要是面向著客戶側(cè)業(yè)務(wù)信號所提供的裝載幀技術(shù)的發(fā)展和面向系統(tǒng)的隨路管理信號幀的發(fā)展。傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)面向客戶側(cè)業(yè)務(wù)提供的是純透傳的功能，因此并不需要額外的幀結(jié)構(gòu)來做信號的映射，只是完成了波長的轉(zhuǎn)換、復(fù)用和傳輸。然而，隨著業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和演進，運營商扁平化管理的需求加強，IP業(yè)務(wù)沖擊著傳統(tǒng)的SDH+WDM模式，針對網(wǎng)路的發(fā)展，ITU-T(國際電信聯(lián)盟)制定了OTN(光傳送網(wǎng)絡(luò))標準。OTN是ITU-T在“先標準，后實現(xiàn)”的理想標準思路下構(gòu)建起來的，因此OTN有效地避免了不同廠家在具體實現(xiàn)差異方面引發(fā)的爭議，在理論架構(gòu)上更加合理、清晰。相比于傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)，OTN體系中各級業(yè)務(wù)容量的可擴展性強，交叉容量可擴展到幾十T bit/s。同時，采用異步映射消除了全網(wǎng)同步的限制，更強的FEC糾錯能力，簡化系統(tǒng)設(shè)計，降低組網(wǎng)成本，在OAM方面提供了多達6級的TCM監(jiān)視管理能力。(圖2)

　　圖2形象的描述了完整功能OTM接口OTM-n.m信號的組成，OTM-n.m由最多n個復(fù)用的波長和支持非隨路開銷的OTM開銷信號組成。其中m可為1、2、3、12、23、123。M單獨數(shù)字1或2或3表示承載的信號分別為OTU1[V]或OTU2[V]或OTU3[V]，m=12表示承載的信號部分為OTU1[V]，部分為OTU2[V]，m=23表示承載的信號部分為OTU2[V]，部分為OTU3[V];m=123表示承載的信號部分為OTU1[V]，部分為OTU2[V]，部分為OTU3[V]。OTM-n.m信號的物理光特征規(guī)格由廠商決定，建議不做規(guī)定。

　　光層信號OCh由OCh凈荷和OCh開銷構(gòu)成;OCh被調(diào)制入OCC后，多個OCC時分復(fù)用，構(gòu)成OCG-n.m單元;而OMSn凈荷則和OMSn開銷共同構(gòu)成OMU-n.m單元，與此類似，OTSn凈荷和OTSn開銷共同構(gòu)成OTM-n.m單元。這幾部分的光層單元的開銷和通用管理信息一起構(gòu)成了OTM開銷信號OOS全稱為OTM overhead signal，以非隨路開銷的形式由1路獨立的光監(jiān)控信道OSC負責傳送。而電層單元OPUk、ODUk、OTUk的開銷為隨路開銷，和凈荷一同傳送。

　　簡化功能OTM接口OTM-nr.m信號的組成，OTM-nr.m由最多n個光通道復(fù)用組成，不支持非隨路開銷。目前，支持的規(guī)格有OTM 16r.m，m可為1、2、3、12、23、123，其中OTM 16r.1和OTM 16r.2信號的物理光特征規(guī)格在ITU-T建議G.959.1中有定義，而另外4種信號的物理光特性規(guī)格則有待進一步研究。OTM-nr.m和OTM-n.m的電層信號結(jié)構(gòu)相同，光層信號方面則不支持非隨路開銷OOS，沒有光監(jiān)控信道，因此被稱為簡化功能OTM接口。

　　OTM-0.m僅由單個光信道組成，不支持隨路開銷OOS，沒有特定的波長配置。由于只包含單個光通道，因此m只能為1、2或3，OTM 0.1，OTM 0.2和OTM-0.3信號的物理光特征規(guī)格在ITU-T建議G.959.1和G.693中有定義。以上就是對3種OTM接口包含的基本信息的介紹，可以看出，幾種接口的電層信號結(jié)構(gòu)都是相同的，均通過隨路開銷完成對電層信號的監(jiān)控，區(qū)別在于完整功能OTM接口OTM-n.m的光層信號支持通過1路OSC傳送非隨路開銷，而簡化功能OTM接口OTM-nr.m和OTM-0.m不支持光層開銷。

　　OTUk幀的大小是固定的，即無論是OTU1、OTU2，還是OTU3，都是4行4080列。對于OTU1幀，第1到16列為OTU1、ODU1、OPU1開銷，第17到3824共3808列為客戶信號，第3825到4080共256列為FEC區(qū)域，假設(shè)其裝載的客戶信號是STM-16的SDH信號，其速率為2488320kbit/s，那么將這些數(shù)值代入以下公式：

　　客戶信號大小/OTU幀大小=客戶信號速率/標稱OTU幀速率

　　得到：3808/4080=2488320/標稱OTU1幀速率，也即：標稱OTU1幀速率=255/238×2488320kbit/s。

　　而對于OTU2幀，4個ODU1時分復(fù)用進ODTUG2，4個ODU1作為OPU2凈荷，占3808列，OPU2凈荷中又有16列為OTU1、ODU1、OPU1開銷，因此客戶信號為3792列，代入公式得到：標稱OTU2幀速率=255/237×9953280kbit/s。

　　類似的，可以得到標稱OTU3幀速率 = 255/236×39813120kbit/s。

　　對OTU1/2/3幀速率進行歸納，可以得出以下結(jié)論：OTUk速率=255/(239-k)×STM-N幀速率;其中k=1、2、3時，對應(yīng)的是STM-16、64、256的幀速率。OTU比特速率容差為±20ppm。

　　OTUk、ODUk以及OPUk等的主要開銷分布大致為：(1)幀對齊開銷用于幀定位，由6個字節(jié)的幀對齊信號開銷FAS和1個字節(jié)的復(fù)幀對齊信號開銷MFAS構(gòu)成;(2)OTUk層開銷用于支持一個或多個光通道連接的傳送運行功能，由3個字節(jié)的段監(jiān)控開銷SM、2個字節(jié)的通用通信通道開銷GCC0以及2個字節(jié)的保留作國際標準化用途開銷RES構(gòu)成，在OTUk信號組裝和分解處被終結(jié);(3)ODUk層開銷用于支持光通道的維護和運行，由3個字節(jié)的用于端到端ODUk通道監(jiān)控的開銷PM、3個字節(jié)的用于6級串行連接監(jiān)視開銷TCM1～TCM6、1個字節(jié)的TCM激活/去激活協(xié)調(diào)協(xié)議控制通道開銷TCMACT、1個字節(jié)的故障類型和故障位置上報通道開銷FTFL、2個字節(jié)的實驗通道字節(jié)EXP、各2個字節(jié)的通用通信通道開銷GCC1和GCC2、4個字節(jié)的自動保護倒換和保護通信控制通道開銷APS/PCC、6個字節(jié)的保留開銷構(gòu)成，ODUk開銷在ODUk組裝和分解處被終結(jié)，TC開銷在對應(yīng)的串行連接的源和宿處分別被加入和終結(jié);(4)OPUk開銷用于支持客戶信號適配，由1個字節(jié)的凈荷結(jié)構(gòu)標識符開銷PSI、3個字節(jié)的調(diào)整控制開銷JC、1個字節(jié)的負調(diào)整機會字節(jié)開銷NJO、3個字節(jié)的保留開銷構(gòu)成，在OPUk組裝和分解處被終結(jié)。

　　WDM系統(tǒng)的發(fā)展不僅源于技術(shù)的推動，來自運營商角度的業(yè)務(wù)管理需求同樣引領(lǐng)著網(wǎng)絡(luò)向扁平化方向發(fā)展?；谛滦驼{(diào)制技術(shù)的激光器將降低系統(tǒng)對OSNR、PMD方面的要求，基于拉曼和EDFA混合使用的放大器系統(tǒng)將使系統(tǒng)的傳輸跨段和距離得到提高，而OTN更從使用者的角度對業(yè)務(wù)提供了豐富的管理開銷，對不同的業(yè)務(wù)做到了統(tǒng)一適配和調(diào)度，將是后SDH時代與IP技術(shù)融合的最佳方案。

　　(作者單位：西安歐亞學(xué)院信息工程學(xué)院)

　　波分復(fù)用技術(shù)論文篇二

　　淺談波分復(fù)用技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用

　　摘要：近年來，我們國家的通信建設(shè)正在經(jīng)歷飛速發(fā)展，尤其是波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用，對波分復(fù)用技術(shù)的設(shè)計要求也越來越高，其主要因素是因為大家制定標準都幾乎一樣，所謂的產(chǎn)品都是大家按照統(tǒng)一規(guī)定執(zhí)行的，而波分復(fù)用設(shè)備與其正好相反，廠家根據(jù)生產(chǎn)線生產(chǎn)出設(shè)備，都認為自己出廠設(shè)備是比較好的。文章結(jié)合廣東地區(qū)具體的本地網(wǎng)實例來說明波分復(fù)用技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：波分復(fù)用;技術(shù);設(shè)計應(yīng)用

　　1 引言

　　眾所周知，波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用伴隨著光纖的發(fā)展迅速發(fā)展，波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于通信產(chǎn)業(yè)從傳輸?shù)皆O(shè)備。本文首先講述了波分復(fù)用技術(shù)的技術(shù)原理，然后根據(jù)其原理再重點闡述其設(shè)計應(yīng)用。其設(shè)計應(yīng)用從整個系統(tǒng)設(shè)計開始，包括系統(tǒng)組成，光纜選用，站址選用等諸多實際問題得以詳細描述。根據(jù)廣東省的用戶數(shù)量和聚集點充分設(shè)計，使得設(shè)計達到地區(qū)要求，滿足當?shù)赜脩舻男枨蠛桶l(fā)展。

　　2 波分復(fù)用技術(shù)的原理

　　波分復(fù)用是發(fā)送不同速率波長的光混合在一起，這使得使用的單模光纖具有低損耗的巨大帶寬，轉(zhuǎn)換為以同樣的速率以及相同的數(shù)據(jù)類型的波長來進行傳播，也可以以不同的數(shù)據(jù)和速率進行傳播，波長可以調(diào)節(jié)，以此來增加其容量的大小。對于傳輸率，目前的技術(shù)能夠克服由纖維，以及其非線性效應(yīng)的分散性，加以限制，根據(jù)容量和用戶需求數(shù)量來。當然，可以選擇擴容方式，但是其缺點包括不穩(wěn)定性和故障率較高，在這里不加詳述。

　　波分復(fù)用技術(shù)的原理是利用單一模式光纖寬帶和低損失的特性，利用的波長更注重光纖傳送搬送波長的所有通道。與一般的通道系統(tǒng)相比，該技術(shù)大幅提高了密集性，而且通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的能力，是在光纖的帶寬充分應(yīng)用的前提下完成的，而且這對其可以進行簡單的擴張以及其性能的信賴性等很多優(yōu)點。特別是直接訪問多種業(yè)務(wù)進行多方面的應(yīng)用，因而波分復(fù)用技術(shù)的前景是十分光明的。

　　波波分復(fù)用系統(tǒng)的構(gòu)成及頻譜示意圖如圖l所示。光信號發(fā)射機的發(fā)送不同波長和精度及穩(wěn)定性的程度是為了滿足光信號的幾個的要求，以及多波長方式多重后拌勻摻鉺光纖放大器和混合鉺光纖維放大器，主要是通過合成補償?shù)碾娏p失的光信號發(fā)送功率，光纖通道多傳送信號放大還沒有決定之前，光放大器線路光放大器的推測前，具有靈敏度提高，傳輸距離較遠，擴大的應(yīng)用所有的原始光信號等特點。

　　3 波分復(fù)用技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用

　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計總體原則

　　密集波分復(fù)用系統(tǒng)的設(shè)計原則，一般需要考慮的因素主要包括光波分復(fù)用系統(tǒng)體系標準，系統(tǒng)設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)及其管理，以及傳輸需求指標的設(shè)計，設(shè)備類型和性能，安裝所在局地址的選擇。

　　3.2 波分復(fù)用系統(tǒng)組成及分類

　　波分復(fù)用系統(tǒng)由3部分組成，分別是波分復(fù)用終端設(shè)備、光線路放大設(shè)備和光分插復(fù)用設(shè)備。波分復(fù)用的終端設(shè)備有主要3個設(shè)備和2個可選設(shè)備，其中3個主要設(shè)備為合波器、分波器和光放大器;2個可選設(shè)備為波長轉(zhuǎn)換器和子速率透明復(fù)用器。波分復(fù)用光分插式的設(shè)備也同樣有主要3個設(shè)備和2個可選設(shè)備，其中3個主要設(shè)備為合波器、分波器和光放大器;2個可選設(shè)備為波長轉(zhuǎn)換器和子速率透明復(fù)用器。

　　該系統(tǒng)包括一個波分復(fù)用終端設(shè)備和一個光線放大裝置和光分割裝置。波分復(fù)用的終端設(shè)備有主要3個設(shè)備和2個可選設(shè)備，其中3個主要設(shè)備為合波器、分波器和光放大器;2個可選設(shè)備為波長轉(zhuǎn)換器和子速率透明復(fù)用器。光線路放大器，包括光線路放大器。光波分復(fù)用器件包括一個濾波器，一個濾波器，光放大器，波長轉(zhuǎn)換器，和一個速率透明復(fù)用器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可根據(jù)波長轉(zhuǎn)換器的運用與否分為2種類型一是開放式系統(tǒng)，如圖2所示。在波分復(fù)用器前應(yīng)加入波長轉(zhuǎn)換單元，提供滿足本標準規(guī)范波長的光信號。另一種是集成式系統(tǒng)，客戶端設(shè)備應(yīng)具有滿足本標準規(guī)范波長的光信號，不需要光波長轉(zhuǎn)換一單元，如圖3所示。

　　3.3 系統(tǒng)設(shè)計

　　WDM系統(tǒng)工程的計算，應(yīng)遵循以下的情形：

　　規(guī)則設(shè)計法，又可稱為固定衰耗法即利用色散受限式―及保證系統(tǒng)信噪比的衰耗受限式，分別計算該值后，取其值。該方法比較適用各段衰耗相對均勻的情況。

　　規(guī)則設(shè)計法設(shè)計，即固定損失法和利用分散限制及保障系統(tǒng)的信噪相比，分別計算的損失的值，根據(jù)計算的結(jié)果，那么可能會降低。這個方法是適用各個級別損耗相對均勻的情況。

　　L=Dsys/D 式(3-1)

　　其中：L為色散受限的復(fù)用段距離，單位為千米。

　　Dsys代表點MPI-SM和點MPI-RM之間光通路允許的最大色散值(ps/nm)。

　　D為光纖色散系數(shù)的平均值(ps/nm*km)。

　　3.4 光纖選用

　　新系統(tǒng)的工程的光纖類型的選擇應(yīng)符合與通道類型的以F要求：

　　特定的光學(xué)纖維的選擇可以根據(jù)電信運營商的具體情況和設(shè)備制造商的技術(shù)特征來確定。在此之前的設(shè)備的配置，處理完成的1年以上光纖纖維測試的驗收。光纖的距離，衰減指數(shù)，光纖索引，光纖色散索引應(yīng)包含在超長距離WDM系統(tǒng)和4.0G系統(tǒng)的測試指標。為了滿足光纖指標的要求應(yīng)該從測量的光纖進行選擇。

　　3.5 站址的設(shè)置

　　WDM系統(tǒng)工程發(fā)射臺，應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　(1)發(fā)射站包括3種類型，分別為：終點站;分路站;光放站。(2)系統(tǒng)工程發(fā)射臺應(yīng)該根據(jù)具體的地位結(jié)構(gòu)、所需網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和條件以及所采用設(shè)備性能和使用光纖的性能。

　　4 結(jié)語

　　通信項目在近幾年的快速建設(shè)后，電信骨干傳輸網(wǎng)具有一定的規(guī)模，文章首先講述了波分復(fù)用技術(shù)的技術(shù)原理，然后根據(jù)其原理再重點闡述其設(shè)計應(yīng)用。其設(shè)計應(yīng)用從整個系統(tǒng)設(shè)計開始，包括系統(tǒng)組成，光纜選用，站址選用等諸多實際問題得以詳細描述。根據(jù)廣東省的用戶數(shù)量和聚集點充分設(shè)計，使得設(shè)計達到地區(qū)要求，滿足當?shù)赜脩舻男枨蠛桶l(fā)展，已經(jīng)完全達到了任務(wù)和目標的設(shè)計。