波分復用技術論文

波分復用技術論文

　　在當前這個信息技術高速發展的時代背景下,對波分復用技術進行充分的研究對于通信領域而言具有十分重大的作用。這是學習啦小編為大家整理的波分復用技術論文，僅供參考!

　　波分復用技術論文篇一

　　波分復用系統技術發展研究

　　提要隨著固定及移動運營商網絡的飛速發展，IPTV、3G等的應用對光通信網絡提出了更高的要求。本文就光通信網絡中的WDM系統中的相關技術發展方向做出研究，包括對于器件和接口標準化發展。

　　關鍵詞：WDM;光器件;OTN

　　中圖分類號：F62文獻標識碼：A

　　運營商傳統的光傳輸網絡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。以MSTP技術為代表的SDH設備根據業務接入容量以及保護特性不同占據著匯聚和核心層面，但是骨干網絡由于要求傳輸容量巨大，主要由WDM設備承建，其系統結構如圖1所示。(圖1)

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

　　發射機采用的激光器要求精度較高，因為WDM系統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，并且具有很好的穩定性;另一方面DWDM系統的無電再生中繼長度從單個SDH系統傳輸50～60km增加到600km甚至更多，要求系統色散受限距離必須很大，為了克服光纖的非線性效應，如受激布里淵散射效應(SBS)、受激拉曼散射效應(SRS)、自相位調制效應(SPM)、交叉相位調制效應(XPM)以及四波混頻效應(FWM)等，要求WDM系統的光源使用技術更為先進、性能更為優越的激光器。

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

　　M-Z調制是將輸入光分成兩路相等的信號，分別進入調制器的兩個光支路，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致信號相位的變化，故兩個支路的信號在調制器的輸出端再次結合時，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，將電信號的信息轉換到了光信號上，實現了光強度調制。分離式外調制激光器的頻率啁啾可以等于零。(表1)

　　從表1可以看出，不同調制器的色散容限直接決定其應用場景。直接調制一般應用在CWDM系統中，傳輸距離在80km之內，目前的電吸收調制型激光器廣泛地應用在各種類型的WDM系統中，以良好的性能和合理的成本占據著大部分份額。M-Z調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的關鍵部件，具有增益高、輸出功率大、工作光學帶寬較寬、與偏振無關、噪聲指數較低、放大特性與系統比特率和數據格式無關等優點。它是大容量DWDM系統中必不可少的關鍵部件。根據EDFA在DWDM光傳輸網絡中的位置，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，其增益介質為傳輸光纖本身、噪聲指數低，當與常規EDFA混合使用時，可大大降低系統的噪聲指數，增加傳輸跨距。增益波長由泵浦光波長決定，因此對于開發光纖的整個低損耗區1270nm～1670nm具有無可替代的作用。

　　DWDM系統中，復用的光通路數越來越多，需要串接的光放大器數目也越來越多，因而要求單個光放大器占據的譜寬也越來越寬。EDFA的增益鎖定是一個重要問題，因為WDM系統是一個多波長的工作系統，當某些波長信號失去時，由于增益競爭，其能量會轉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，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域，比如超長單跨WDM系統，而EDFA更廣泛地應用在所有的DWDM系統中。

　　WDM系統在接口標準方面，主要是面向著客戶側業務信號所提供的裝載幀技術的發展和面向系統的隨路管理信號幀的發展。傳統的WDM系統面向客戶側業務提供的是純透傳的功能，因此并不需要額外的幀結構來做信號的映射，只是完成了波長的轉換、復用和傳輸。然而，隨著業務網絡的發展和演進，運營商扁平化管理的需求加強，IP業務沖擊著傳統的SDH+WDM模式，針對網路的發展，ITU-T(國際電信聯盟)制定了OTN(光傳送網絡)標準。OTN是ITU-T在“先標準，后實現”的理想標準思路下構建起來的，因此OTN有效地避免了不同廠家在具體實現差異方面引發的爭議，在理論架構上更加合理、清晰。相比于傳統的SDH網絡，OTN體系中各級業務容量的可擴展性強，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同步的限制，更強的FEC糾錯能力，簡化系統設計，降低組網成本，在OAM方面提供了多達6級的TCM監視管理能力。(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格由廠商決定，建議不做規定。

　　光層信號OCh由OCh凈荷和OCh開銷構成;OCh被調制入OCC后，多個OCC時分復用，構成OCG-n.m單元;而OMSn凈荷則和OMSn開銷共同構成OMU-n.m單元，與此類似，OTSn凈荷和OTSn開銷共同構成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個光通道復用組成，不支持非隨路開銷。目前，支持的規格有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格則有待進一步研究。OTM-nr.m和OTM-n.m的電層信號結構相同，光層信號方面則不支持非隨路開銷OOS，沒有光監控信道，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構都是相同的，均通過隨路開銷完成對電層信號的監控，區別在于完整功能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區域，假設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，可以得出以下結論：OTUk速率=255/(239-k)×STM-N幀速率;其中k=1、2、3時，對應的是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個字節的幀對齊信號開銷FAS和1個字節的復幀對齊信號開銷MFAS構成;(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個字節的段監控開銷SM、2個字節的通用通信通道開銷GCC0以及2個字節的保留作國際標準化用途開銷RES構成，在OTUk信號組裝和分解處被終結;(3)ODUk層開銷用于支持光通道的維護和運行，由3個字節的用于端到端ODUk通道監控的開銷PM、3個字節的用于6級串行連接監視開銷TCM1～TCM6、1個字節的TCM激活/去激活協調協議控制通道開銷TCMACT、1個字節的故障類型和故障位置上報通道開銷FTFL、2個字節的實驗通道字節EXP、各2個字節的通用通信通道開銷GCC1和GCC2、4個字節的自動保護倒換和保護通信控制通道開銷APS/PCC、6個字節的保留開銷構成，ODUk開銷在ODUk組裝和分解處被終結，TC開銷在對應的串行連接的源和宿處分別被加入和終結;(4)OPUk開銷用于支持客戶信號適配，由1個字節的凈荷結構標識符開銷PSI、3個字節的調整控制開銷JC、1個字節的負調整機會字節開銷NJO、3個字節的保留開銷構成，在OPUk組裝和分解處被終結。

　　WDM系統的發展不僅源于技術的推動，來自運營商角度的業務管理需求同樣引領著網絡向扁平化方向發展。基于新型調制技術的激光器將降低系統對OSNR、PMD方面的要求，基于拉曼和EDFA混合使用的放大器系統將使系統的傳輸跨段和距離得到提高，而OTN更從使用者的角度對業務提供了豐富的管理開銷，對不同的業務做到了統一適配和調度，將是后SDH時代與IP技術融合的最佳方案。

　　(作者單位：西安歐亞學院信息工程學院)

　　波分復用技術論文篇二

　　淺談波分復用技術的設計應用

　　摘要：近年來，我們國家的通信建設正在經歷飛速發展，尤其是波分復用技術的應用，對波分復用技術的設計要求也越來越高，其主要因素是因為大家制定標準都幾乎一樣，所謂的產品都是大家按照統一規定執行的，而波分復用設備與其正好相反，廠家根據生產線生產出設備，都認為自己出廠設備是比較好的。文章結合廣東地區具體的本地網實例來說明波分復用技術的設計應用。

　　關鍵詞：波分復用;技術;設計應用

　　1 引言

　　眾所周知，波分復用技術應用伴隨著光纖的發展迅速發展，波分復用技術應用于通信產業從傳輸到設備。本文首先講述了波分復用技術的技術原理，然后根據其原理再重點闡述其設計應用。其設計應用從整個系統設計開始，包括系統組成，光纜選用，站址選用等諸多實際問題得以詳細描述。根據廣東省的用戶數量和聚集點充分設計，使得設計達到地區要求，滿足當地用戶的需求和發展。

　　2 波分復用技術的原理

　　波分復用是發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，轉換為以同樣的速率以及相同的數據類型的波長來進行傳播，也可以以不同的數據和速率進行傳播，波長可以調節，以此來增加其容量的大小。對于傳輸率，目前的技術能夠克服由纖維，以及其非線性效應的分散性，加以限制，根據容量和用戶需求數量來。當然，可以選擇擴容方式，但是其缺點包括不穩定性和故障率較高，在這里不加詳述。

　　波分復用技術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。與一般的通道系統相比，該技術大幅提高了密集性，而且通信網絡系統的能力，是在光纖的帶寬充分應用的前提下完成的，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點。特別是直接訪問多種業務進行多方面的應用，因而波分復用技術的前景是十分光明的。

　　波波分復用系統的構成及頻譜示意圖如圖l所示。光信號發射機的發送不同波長和精度及穩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的電力損失的光信號發送功率，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，擴大的應用所有的原始光信號等特點。

　　3 波分復用技術的設計應用

　　3.1 系統設計總體原則

　　密集波分復用系統的設計原則，一般需要考慮的因素主要包括光波分復用系統體系標準，系統設計，網絡的系統及其管理，以及傳輸需求指標的設計，設備類型和性能，安裝所在局地址的選擇。

　　3.2 波分復用系統組成及分類

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

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

　　3.3 系統設計

　　WDM系統工程的計算，應遵循以下的情形：

　　規則設計法，又可稱為固定衰耗法即利用色散受限式―及保證系統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。

　　規則設計法設計，即固定損失法和利用分散限制及保障系統的信噪相比，分別計算的損失的值，根據計算的結果，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為光纖色散系數的平均值(ps/nm*km)。

　　3.4 光纖選用

　　新系統的工程的光纖類型的選擇應符合與通道類型的以F要求：

　　特定的光學纖維的選擇可以根據電信運營商的具體情況和設備制造商的技術特征來確定。在此之前的設備的配置，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，光纖索引，光纖色散索引應包含在超長距離WDM系統和4.0G系統的測試指標。為了滿足光纖指標的要求應該從測量的光纖進行選擇。

　　3.5 站址的設置

　　WDM系統工程發射臺，應符合下列規定：

　　(1)發射站包括3種類型，分別為：終點站;分路站;光放站。(2)系統工程發射臺應該根據具體的地位結構、所需網絡系統和條件以及所采用設備性能和使用光纖的性能。

　　4 結語

　　通信項目在近幾年的快速建設后，電信骨干傳輸網具有一定的規模，文章首先講述了波分復用技術的技術原理，然后根據其原理再重點闡述其設計應用。其設計應用從整個系統設計開始，包括系統組成，光纜選用，站址選用等諸多實際問題得以詳細描述。根據廣東省的用戶數量和聚集點充分設計，使得設計達到地區要求，滿足當地用戶的需求和發展，已經完全達到了任務和目標的設計。