波分复用技术

摘要：随着光传输网络不断的完善和发展，波分复用（WDM）技术已经成为光传送网的主流技术，在光通信系统中得到广泛的应用于长途干线和骨干网络，较好的解决了当前的带宽需求。

关键词：系统噪声；非线性效应；业务拓展

中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 18-0000-01

WDM Technology

Wen Yongxiong

(China Tietong,Guangxi Branch,Nanning 530003,China)

Abstract:With the optical transmission network of continuous improvement and development of wavelength division multiplexing (WDM) optical transport network technology has become the mainstream technology in optical communication systems are widely used in long haul and backbone network,a better solution the current bandwidth requirements.

Keywords:System noise;Nonlinear effects;Business Development

IP业务的爆炸式增长，对传输速率和传输容量需求的不断增加，波分复用（WDM）技术已经成为光传送网的主流技术，在光通信系统中得到广泛的应用于长途干线和骨干网络，较好的解决了当前的带宽需求。

将不通光波长信号复用进一根光纤里面传输信息，称为光波分复用，简称WDM，光波分复用包括频分复用和波分复用。光频分复用（FDM）技术和光波分复用（WDM）技术无明显区别，因为光波是电磁波的一部分，光的频率与波长具有单一对应关系。通常也可以这样理解，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，光倍道相隔较远，甚至处于光纤不同窗口；光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器（也称合波/分波器）分别置于光纤两端，实现不同光波的耦合与分离。这两个器件的原理是相同的

一、光波分复用的技术特点与优势如下

（一）充分利用光纤的低损耗波段，增加光纤的传输容量，使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。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25THz，传输带宽充足。

（二）具有在同一根光纤中，传送2个或数个非同步信号的能力，有利于数字信号和模拟信号的兼容，与数据速率和调制方式无关，在线路中间可以灵活取出或加入信道。

（三）对已建光纤系统，尤其早期铺设的芯数不多的光缆，只要原系统有功率余量，可进一步增容，实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动，具有较强的灵活性。

（四）由于大量减少了光纤的使用量，大大降低了建设成本、由于光纤数量少，当出现故障时，恢复起来也迅速方便。

二、传输限制因素及技术解决方案

（一）系统噪声

系统中光放大器产生的放大自发辐射（ASE）噪声是限制传输性能的主要因素。系统中ASE用OSNR来衡量，即通道内的信号功率与0.1 nm内的噪声功率的比值。波分系统的接收端的OSNR与传输距离、每跨段距离、单波入纤光功率、光放大器个数密切相关。提高单波入纤光功率可有效提高系统接收端的OSNR，但必须权衡考虑非线性效应引起的OSNR代价。传输距离越长，系统的OSNR代价越大。提高系统OSNR容限的途径包括多种：采用更高OSNR容限的调制码型、提高消光比、优化接收机、采用前向误码纠错（FEC）技术。

（二）非线性效应

波分系统中常见的非线性效应包括自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）、受激喇曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）。对40 Gb/s系统传输而言，影响最严重的是通道内四波混频（IFWM）和通道内交叉相位调制（IXPM）

在10 Gb/s系统长途传输中，SPM效应一定程度上相当于色散补偿，推荐色散欠补偿20 km左右；但40 Gb/s系统的SPM效应并不明显，推荐完全补偿。40 Gb/s波分系统属于伪线性系统，光纤色散导致信号脉冲迅速相互交叠。G.652光纤40 Gb/s波分系统，IFWM起主导作用；G.655光纤40 Gb/s波分系统，IXPM起主导作用。40 Gb/s的线路侧调制码型均有载波抑制，例如ODB、NRZ-DPSK、RZ-AMI，这样在40 Gb/s单跳超长系统中，SBS不再是最大入纤光功率的限制因素。FWM限制了G.653光纤的波分复用，可以优化波长配置方案、采用RZ-AMI码传输来降低FWM的影响、采用光纤色散系数较大的L波段进行波分传输。

（三）色散补偿

色散补偿分光域色散补偿和电域色散补偿。复用段配置固定色散补偿，通道层的接收机之前配置TDC。DCM完成复用段色散粗略补偿，TDC大多采用技术相对较成熟的光纤光栅，完成通道层色散精细补偿。TDC的色散并不是宽带分布，色散带宽与色散调整量存在相互制约的关系，系统设计需考虑色散带宽满足调制码型的带宽需求。TDC采取自适应色散补偿策略，反馈信号为FEC芯片提供的纠错信息，根据纠错前误码率的变化规律指导色散调整。目前TDC只能调整总色散，不能调整通道色散。未来有可能出现通道级TDC，从而可以在复用段完成可调色散补偿，大幅度降低通道层接收端的配置复杂性。

（四）偏振模色散

偏振模色散（PMD）源于光纤的双折射，使得信号的不同偏振态分量产生了离散效应。PMD效应用差分群时延（DGD）来衡量。DGD容限与信号传输速率相关，系统的PMD设计可从两方面着手，降低系统PMD和提高系统DGD容限。降低系统的PMD可通过采用PMD较低的光纤及器件，也可以通过PMDC实现。目前已铺设的光纤的PMD系数很小，大部分都是小于0.05ps/km1/2。PMDC分光域补偿和电域补偿，电域补偿受限于芯片处理速率，光域补偿也尚未达到工程实用化的水平。分布式快速扰偏结合FEC技术最有可能成为PMDC的实用方案，通过快速扰偏降低突发误码，平均化后的突发误码利用FEC机制完成纠错。系统的DGD容限主要与调制码型以及信号速率有关，超长距离传输时可以采用DGD容限较高的调制码型。

三、结束语

目前，由于多路载波的光波分复用对光发射机、光接收机等设备要求较高，技术实施有一定难度，同时多纤芯光缆的应用对于传统广播电视传输业务未出现特别紧缺的局面，因而WDM的实际应用还不多。但是，随着有线电视综合业务的开展，对网络带宽需求的日益增长，各类选择的实施、网络升级改造经济费用的考虑等等，WDM的特点和优势在CATV传输系统中逐渐显现出来，表现出广阔的应用前景，甚至将影响CATV网络的发展格局，而OTN新技术将作为以后波分技术的发展方向应用在网络中。