DWDM技術(shù)原理及發(fā)展趨勢(shì)

　　一、DWDM技術(shù)的產(chǎn)生背景

　　1、光網(wǎng)絡(luò)復(fù)用技術(shù)的發(fā)展

　　通信網(wǎng)絡(luò)中，包括多種傳輸媒介，如雙絞線、同軸線、光纖、無(wú)線傳輸。其中，光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是傳輸容量大、質(zhì)量好、損耗小、保密性好、中繼距離長(zhǎng)等。

　　隨著信息時(shí)代寬帶高速業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，不但要求光傳輸系統(tǒng)向更大容量、更長(zhǎng)距離發(fā)展，而且，要求其交互便捷。因此，在光傳輸系統(tǒng)中引入了復(fù)用技術(shù)。所謂復(fù)用技術(shù)是指利用光纖寬頻帶、大容量的特點(diǎn)，用一根光纖或光纜同時(shí)傳輸多路信號(hào)。在多路信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，信號(hào)的復(fù)用方式對(duì)系統(tǒng)的性能和造價(jià)起著重要作用。

　　光纖傳輸網(wǎng)的復(fù)用技術(shù)經(jīng)歷了空分復(fù)用（SDM）、時(shí)分復(fù)用（TDM）到波分復(fù)用（WDM）三個(gè)階段的發(fā)展。

　　SDM技術(shù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用，但必須按信號(hào)復(fù)用的路數(shù)配置所需要的光纖傳輸芯數(shù)，投資效益較差；TDM技術(shù)的應(yīng)用很廣泛，如PDH、SDH、ATM、IP都是基于TDM的傳輸技術(shù)，缺點(diǎn)是線路利用率較低；WDM技術(shù)在1根光纖上承載多個(gè)波長(zhǎng)（信道），使之成為當(dāng)前光纖通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的主要手段。

　　在過(guò)去20年里，光纖通信的發(fā)展超乎了人們的想象，光通信網(wǎng)絡(luò)也成為現(xiàn)代通信網(wǎng)的基礎(chǔ)平臺(tái)。光纖通信系統(tǒng)經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段，從70年代末的PDH系統(tǒng)，90年代中期的SDH系統(tǒng)，以及近來(lái)風(fēng)起云涌的DWDM系統(tǒng)，乃至將來(lái)的智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，光纖通信系統(tǒng)自身正在快速地更新?lián)Q代。

　　波分復(fù)用技術(shù)從光纖通信出現(xiàn)伊始就出現(xiàn)了，80年代末、90年代初，AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室的厲鼎毅（T.Y.Lee）博士大力倡導(dǎo)波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)，兩波長(zhǎng)WDM（1310／1550nm）系統(tǒng)80年代就在美國(guó)AT&T網(wǎng)中使用，速率為2×1.7Gb／s。但是到90年代中期，WDM系統(tǒng)發(fā)展速度并不快，主要原因在于：

　　（1）TDM（時(shí)分復(fù)用）技術(shù)的發(fā)展，155Mb／s-622Mb／s-2.5Gb／s TDM技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2.5Gb／s系統(tǒng)以下（含2.5Gb／s系統(tǒng)），系統(tǒng)每升級(jí)一次，每比特的傳輸成本下降30％左右。正由于此，在過(guò)去的系統(tǒng)升級(jí)中，人們首先想到并采用的是TDM技術(shù)。

　�。�2）波分復(fù)用器件還沒(méi)有完全成熟，波分復(fù)用器／解復(fù)用器和光放大器在90年代初才開(kāi)始商用化。

　　DWDM發(fā)展迅速的主要原因在于：

　�。�1）TDM10Gb／s面臨著電子元器件的挑戰(zhàn)，利用TDM方式已日益接近硅和鎵砷技術(shù)的極限，TDM已沒(méi)有太多的潛力可挖，并且傳輸設(shè)備的價(jià)格也很高。

　�。�2）已敷設(shè)G.652光纖1550nm窗口的高色散限制了TDM10Gb／s系統(tǒng)的傳輸，光纖色度色散和偏振模色散的影響日益加重。人們正越來(lái)越多地把興趣從電復(fù)用轉(zhuǎn)移到光復(fù)用，即從光域上用各種復(fù)用方式來(lái)改進(jìn)傳輸效率，提高復(fù)用速率，而WDM技術(shù)是目前能夠商用化最簡(jiǎn)單的光復(fù)用技術(shù)。

　　（3）光電器件的迅速發(fā)展。1985年英國(guó)南安普頓大學(xué)首先研制出摻餌光纖放大器。1990年，比瑞利(Pirelli)研制出第一臺(tái)商用光纖放大器（EDFA），EDFA的成熟和商用化，使WDM技術(shù)長(zhǎng)距離傳輸成為可能。

　　從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度，DWDM技術(shù)是目前最經(jīng)濟(jì)可行的擴(kuò)容技術(shù)手段。

　　2、光通信發(fā)展的三個(gè)階段

　　傳統(tǒng)的光纖傳輸技術(shù)，經(jīng)歷了準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH）、同步數(shù)字體系（SDH），和波分復(fù)用（WDM）三個(gè)階段，如圖1所示。

　　圖1  光通信發(fā)展的三個(gè)階段

　　以下將簡(jiǎn)要介紹PDH、SDH到DWDM的發(fā)展過(guò)程，以及各種技術(shù)的接口規(guī)范。