波分复用,波分复用的原理和分类有哪些?

波分复用,波分复用的原理和分类有哪些?

WDM是用于光缆的FDM(频分复用)技术，其中，多个光信道是在单根光纤上以不同的光波波长承载的。这些信道也称为λ电路。可以将每个波长想象成可以携带数据的红外范围内不同颜色的光。

WDM技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。

由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输。根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同，从2个至几十个不等，一般商用化是8波长和16波长系统，这取决于所允许的光载波波长的间隔大小。

光缆将光从一端导向另一端。信号由LED(发光二极管)或半导体激光器在光缆的一端注入。石英基光纤激光器在称为“窗口”的范围内产生光。这些窗口占据近红外区域，波长为850nm(即1m的10亿分之一)、l320nm、l400nm、l550nm和l620nm。例如，人们可能看到把一个系统说成是l550nm系统。光复用器将窗口分割成许多个独立的λ。图W-1显示的是一个工作在1530到l565nm区的16信道WDM系统的输出。每个λ电路能够传输2.5Gbit/s，总计为40Gbit/S。

图W-1 16信道WDM系统

如上所述，光系统是以其波长(以nm为单位)来讨论的。作为比较，红血球与红外区的波长具有大约相同的尺寸。l550nm波长的频率是l94000GHz。波长越短，频率越高。波长仅减小lnm着会使频率增加l33GHz. Avanex在其功率复用器光复用器中利用了这一点。功率复用器可将800多个信道放在一根光纤上。其信道间隔为12.5GHZ，即O.1nm。Avanex Web站点(http://www.avavex.com) 提供了一些关于光系统的有趣信息。

WDM为MCI这样的运营商们用来奇迹般地提升其网络的数据率。MCI几年前在其主干网中采用了4WDM(4波长WDM)，一下子使其网络容量提高到4倍。该主干网在采用4WDM以前的运行速度是2.5Gbit/s，在安装4WDM复用器设备以后是lOGbit/s。从此，MCI一种在向更高容量的系统升级。

波分复用有3种类别:

• WDM(波分复用) 每条光纤2～4个波长。初期的WDM系统是双信道l310/l550nm系统。　　

• CWDM(粗波分复用) CWDM是一种支持多协议传送的波分复用技术。CWDM系统利用复用器将不同波长承载的光信号复用至单根光纤进行传输，在链路的接收端，借助解复用器将分解后的波长送给不同的光纤，连接到相应的接收设备。每条光纤4～8个波长，有时候更多。用于中短程网络(区域和城域)。

• DWDM(密集波分复用) DWDM是指在一根光纤上使用不同的波长同时传送多路光波信号的一种技术。DWDM 是波分复用（WDM）的扩展技术，具有更高的的带宽和带宽密度。通常的DWDM系统支持8个或更多波长。新兴系统支持数百个波长。DWDM 中，多达80（理论上会多一些）个不同波长或数据信道可以复用为一个光数据流在单光纤信道上进行传输。每个信道传输一路时分复用（TDM）信号，并且传输速率达到2.5 Gbps，之前通过光纤同时传输其速率为2.0 Gbps。

CWDM的波长间隔为大约10～20nm，而DWDM的波长间隔为大约1～2nm。由于激光间隔小且数量大，所以DWDM系统需要精心设计的冷却系统。而且，需要精密光源和复杂的光复用器，以保证各信道步彼此干扰。相反，CWDM系统简单和易于制造，成本比DWDM系统低得多，体积也较小。CWDM可以握在手中，而DWOM设备是一个大机盒，需要机架安装。

EDFA(掺铒光纤放大器)主要由合波器WDM、泵浦激光器(大功率LD)、光隔离器和掺铒光纤(长10～30m)构成。EDFA的研制成功，是光通信发展的一个“里程碑”。它的出现使光纤网络的距离和容量得以提升。EDFA可以对通过光泵注入光缆的光信号直接进行放大。弱信号进入放大器并激发掺铒光纤中的受激铒原子发射更强的光，因此既保留了原始信号又提升了其输出信号强度。首先，EDFA可以在同一光缆中同时放大多个波长信号。EDFA工作在1500～l600nm区，所以，通常的DWDM系统具有一系列工作在该区的λ电路。

在EDFA出现之前，使用光电放大器放大光信号。该过程常称为“3R”：再放大、再生和再定时。微弱输入光被转换成电压信号、放大，然后再转换成光信号。这在高速核心网络中是不适用的。　　

由于具有每条光纤数百个λ电路的潜力，电信公司实际上可以将完整的光电路出租给企业。例如，电视网络可以租用λ电路在多媒体中心和电视台之间传输视频信号。近来，MPLS(多协议标记交换)被认为是控制DWDM网络的光交换机的理想协议。该协议已经用于控制路由网络上的LSP(标记交换路径)，并且也可以用于控制光路径。