李廷軍 苗青盛 鞠建波 高福光
(海軍航空工程學(xué)院煙臺(tái)264001)
摘 要：系統(tǒng)介紹WDM技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)特點(diǎn)及其實(shí)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(shí)代的來臨，人們正迅速走向信息社會(huì)，它使各種通信業(yè)務(wù)急劇增長(zhǎng)。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(kuò)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(shí)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(duì)于資源共享、降低成本、提高可靠性以及實(shí)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(diǎn)發(fā)展時(shí)分復(fù)用技術(shù)（TDM），它是將通信的時(shí)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(gè)信道按一定的時(shí)間順序進(jìn)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(wú)窮無(wú)盡的帶寬。WDM是在光纖實(shí)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(gè)1550 nm窗口實(shí)行的多波長(zhǎng)復(fù)用技術(shù)。波分復(fù)用（WDM）實(shí)際上是光的FDM即OFDM，是指使用獨(dú)立的電比特流（在電域內(nèi)采用TDM與FDM技術(shù)實(shí)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(gè)GHz，一根光纖可以傳輸幾百個(gè)甚至幾千個(gè)信道。當(dāng)傳輸信道相對(duì)大時(shí)（>1 nm或>100 GHz），OFDM就稱為WDM。
簡(jiǎn)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(hào)分開。
WDM本質(zhì)是光域上頻分復(fù)用FDM技術(shù)，每個(gè)波長(zhǎng)通路通過頻域的分割實(shí)現(xiàn)，每個(gè)波長(zhǎng)通路占用一段光纖的帶寬。WDM系統(tǒng)采用的波長(zhǎng)是不同的也就是特定標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，為了區(qū)別于SDH系統(tǒng)普通波長(zhǎng)，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(diǎn)有：
�。�1） 可以節(jié)約成本 EDFA的透明性可以同時(shí)放大多路波長(zhǎng)，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(dòng)積累，提高承載信號(hào)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(shí)現(xiàn)與應(yīng)用
大容量點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)大容量WDM系統(tǒng)中，每個(gè)光發(fā)信機(jī)工作在自己的載波頻率上，然后把幾個(gè)發(fā)射機(jī)的輸出復(fù)用在一起已復(fù)用的信號(hào)入射進(jìn)光纖，經(jīng)傳輸后在接收端用解復(fù)用器把它們分開。當(dāng)比特率為B1，B2,…,Bn的N個(gè)信道，同時(shí)在L長(zhǎng)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(shí)，容量提高了N倍。大容量點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)中，可由入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的多少?zèng)Q定系統(tǒng)的應(yīng)用。取入射點(diǎn)為1，這系統(tǒng)可視為指揮系統(tǒng)；取出射點(diǎn)為1，這系統(tǒng)又可視為情報(bào)中心系統(tǒng)。
實(shí)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(shí)際應(yīng)用中，光纖耦合器是實(shí)現(xiàn)光信號(hào)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(shí)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(shí)現(xiàn)光纖雙向通信。
WDM/DWDM復(fù)用／解復(fù)用器件是一種無(wú)源器件，是一種特殊的有波長(zhǎng)選擇性的耦合器，可用多種方法設(shè)計(jì)制造。目前大體上分為4類：
�。�1）熔錐型光纖耦合器其特點(diǎn)是插入損耗低，最小值<0.5 dB,典型值為0.2 dB,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需波長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)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(wú)關(guān)。
�。�4）集成光波導(dǎo)型光纖耦合器。
WDM在遠(yuǎn)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(diǎn)［5］。需加裝過多的再生中繼器，而卻不能體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)，所以軍內(nèi)發(fā)展的重點(diǎn)應(yīng)是WDM系統(tǒng)下的全光網(wǎng)，由于光電子器件水準(zhǔn)與全光網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有一段距離，現(xiàn)在較為現(xiàn)實(shí)的是讓光信號(hào)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(zhǎng)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(dòng)保護(hù)功能。實(shí)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(hù)區(qū)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，超越了不同信號(hào)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(shí)，通信轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)能迅速恢復(fù)。
4結(jié)語(yǔ)
WDM技術(shù)第一次將復(fù)用技術(shù)從電信號(hào)轉(zhuǎn)接到光信號(hào)，在光域上用波長(zhǎng)復(fù)用的方式提高傳輸速率，光信號(hào)實(shí)現(xiàn)了直接復(fù)用與放大，而不再回到電信號(hào)的處理上；并且，各個(gè)波長(zhǎng)彼此獨(dú)立，對(duì)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(biāo)志著光通信時(shí)代的真正到來。
在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，由于我國(guó)幅員遼闊，在長(zhǎng)途干線網(wǎng)投入巨大，出于對(duì)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(shí)，使用WDM技術(shù)是當(dāng)前很好的選擇。
參考文獻(xiàn)
1解金山，陳寶珍.光纖數(shù)字通信技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，1997.10：280
2原榮.光纖通信網(wǎng)絡(luò).北京：電子工業(yè)出版社，1999.2：371
3張成良.DWDM技術(shù)與超長(zhǎng)距離傳輸.現(xiàn)代通信，2002(1)
4楊祥林.光纖通信系統(tǒng).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2000.1：76
5張臣雄.全光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的發(fā)展.現(xiàn)代通信， 2002(4)
