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相關(guān)專(zhuān)題：
1、引言
隨著以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸增長(zhǎng)，以及Internet在全球范圍內(nèi)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求不斷增加。隨之出現(xiàn)了所謂的“光纖耗盡”現(xiàn)象和對(duì)代表通信容量的帶寬的“無(wú)限渴求”的現(xiàn)象。以美國(guó)為例，從1995年起，幾家主要長(zhǎng)途電信業(yè)務(wù)承載商光纖通信系統(tǒng)的負(fù)載能力都接近飽和。為了提高通信系統(tǒng)的帶寬已成為焦點(diǎn)問(wèn)題，波分復(fù)用技術(shù)(WDM)正是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)，它將光波耦合復(fù)用到一根光纖中，從而更有效地提供帶寬，可以讓IP、ATM和同步數(shù)字序列/同步光纖網(wǎng)協(xié)議下承載的電子郵件、視頻、多媒體等數(shù)據(jù)都通過(guò)統(tǒng)一的光纖層傳輸[1]。
2、多路復(fù)用技術(shù)
多路復(fù)用技術(shù)包括：時(shí)分復(fù)用(TDM)、頻分復(fù)用(FDM)、碼分復(fù)用(CDMA)、波分復(fù)用(WDM)。
時(shí)分復(fù)用(TDM)：當(dāng)信道達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率大于各路信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸率總和時(shí)，可以將使用信道的時(shí)間分成一個(gè)個(gè)的時(shí)間片(時(shí)隙)，按一定規(guī)則將這些時(shí)間片分配給各路信號(hào)，每一路信號(hào)只能在自己的時(shí)間片內(nèi)獨(dú)占信道進(jìn)行傳輸，所以信號(hào)之間不會(huì)互相干擾。
(1)頻分復(fù)用(FDM)
當(dāng)信道帶寬大于各路信號(hào)的帶寬時(shí)，可以將信道分割成若干個(gè)子信道，每個(gè)子信道用來(lái)傳輸一路信號(hào)�；蛘哒f(shuō)是將頻率劃分成不同的頻率段，不同路的信號(hào)在不同的頻段內(nèi)傳送，各個(gè)頻段之間不會(huì)相互影響，所以不同路的信號(hào)可以同時(shí)傳送。
(2)碼分復(fù)用(CDMA)
這種技術(shù)多用于移動(dòng)通信，不同的移動(dòng)臺(tái)(或手機(jī))可以使用同一個(gè)頻率，但是每個(gè)移動(dòng)臺(tái)(或手機(jī))都被分配帶有一個(gè)獨(dú)特的“碼序列”，該序列碼與所有別的“碼序列”都有不同，所以各個(gè)用戶(hù)相互之間也沒(méi)有干擾。因?yàn)槭强坎煌?ldquo;碼序列”來(lái)區(qū)分不同的移動(dòng)臺(tái)(或手機(jī))，所以又叫做“碼分多址”技術(shù)
(3)波分復(fù)用(WDM)
這是FDM在光纖信道的一個(gè)變例。是指在一根光纖上不只是傳送一個(gè)載波，而是同時(shí)傳送多個(gè)波長(zhǎng)不同的光載波。這樣一來(lái)，原來(lái)在一根光纖上只能傳送一個(gè)光載波的單一信道變?yōu)榭蓚魉投鄠�(gè)不同波長(zhǎng)光載波的信道，從而使得光纖的傳輸能力成倍增加。
3、WDM的工作原理及其技術(shù)特點(diǎn)
光波分復(fù)用是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)(攜帶有名種類(lèi)型的信息)，在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(亦稱(chēng)合波器，multiplexer)把這些光載波信號(hào)匯合在一起，并耦合到光線路中同一根光纖中進(jìn)行傳輸；在接收端經(jīng)分波器(亦稱(chēng)解復(fù)用器或去復(fù)用器，demulti-plexer)將各種波長(zhǎng)的光載波進(jìn)行分離，然后由光接收機(jī)相應(yīng)的進(jìn)一步處理恢復(fù)信號(hào)。這種復(fù)用方式稱(chēng)為波分復(fù)用�？梢允菃蜗騻鬏�，也可以是雙向傳輸[2]。
WDM本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)，WDM系統(tǒng)的每個(gè)信道通過(guò)頻域的分割來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。每個(gè)信道占用一段光纖的帶寬，與過(guò)去同軸電纜FDM技術(shù)不同的是：
(1)傳輸媒介不同，WDM系統(tǒng)是光信號(hào)上的頻率分割，而同軸系統(tǒng)是電信號(hào)上的頻率分割。
(2)在每個(gè)通路上，同軸電纜系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M的4KHZ語(yǔ)音信號(hào)，而WDM系統(tǒng)目前每個(gè)通路上傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)SDH2.5Gbit/s或更高速率的數(shù)字信號(hào)。
WDM技術(shù)之所以在近幾年得到迅猛發(fā)展，是因?yàn)樗哂邢率鰞?yōu)點(diǎn)：
(1)超大容量傳輸。
由于WDM系統(tǒng)的復(fù)用光通路速率可以為2.5Gbit/s、10Gbit/s等，而復(fù)用光通路的數(shù)量可以是4、8、16、32，甚至更多，因此系統(tǒng)的傳輸容量可以達(dá)到300-400Gbit/s，甚至更大。
(2)節(jié)約光纖資源。
對(duì)于單波長(zhǎng)系統(tǒng)而言，1個(gè)SDH系統(tǒng)就需要一對(duì)光纖；而對(duì)于WDM系統(tǒng)來(lái)講，不管有多少個(gè)SDH分系統(tǒng)，整個(gè)復(fù)用系統(tǒng)只需要一對(duì)光纖。例如，對(duì)于16個(gè)2.5Gbit/s系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單波長(zhǎng)系統(tǒng)需要32根光纖，而WDM系統(tǒng)僅需要兩根光纖。
(3)各信道透明傳輸，平滑升級(jí)、擴(kuò)容。
只要增加復(fù)用信道數(shù)量與設(shè)備就可以增加系統(tǒng)的傳輸容量以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，WDM系統(tǒng)的各復(fù)用信道是彼此相互獨(dú)立的，所以各信道可以分別透明地傳送不同的業(yè)務(wù)信號(hào)，如語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像等，彼此互不干擾，這給使用者帶來(lái)了極大的便利。
(4)利用EDFA實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離傳輸。
EDFA具有高增益、寬帶寬、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，且其光放大范圍為1530(1565nm，但其增益曲線比較平坦的部分是1540(1560nm)它幾乎可以覆蓋WDM系統(tǒng)的1550nm的工作波長(zhǎng)范圍。所以用一個(gè)帶寬很寬的EDFA就可以對(duì)WDM系統(tǒng)的各復(fù)用光通路信號(hào)同時(shí)進(jìn)行放大，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的超長(zhǎng)距離傳輸，并避免了每個(gè)光傳輸系統(tǒng)都需要一個(gè)光放大器的情況。WDM系統(tǒng)的超長(zhǎng)傳輸距離可達(dá)數(shù)百公里同時(shí)節(jié)省大量中繼設(shè)備，降低成本。
(5)提高系統(tǒng)的可靠性。
由于WDM系統(tǒng)大多數(shù)是光電器件，而光電器件的可靠性很高，因此系統(tǒng)的可靠性也可以保證。
(6)可組成全光網(wǎng)絡(luò)。
全光網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)光纖傳送網(wǎng)的發(fā)展方向。在全光網(wǎng)絡(luò)中，各種業(yè)務(wù)的上下、交叉連接等都是在光路上通過(guò)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而消除了E/O轉(zhuǎn)換中電子器件的瓶頸。WDM系統(tǒng)可以與OADM、0XC混合使用，以組成具有高度靈活性、高可靠性、高生存性的全光網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)帶寬傳送網(wǎng)的發(fā)展需要。
4、WDM的現(xiàn)有技術(shù)水平及國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀
WDM技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用十分活躍。在國(guó)際上，體現(xiàn)在電信裝備公司投巨額資金競(jìng)相研究、開(kāi)發(fā)、宣傳展示產(chǎn)品，甚至出現(xiàn)了各公司之間的聯(lián)合、兼并，以增強(qiáng)在WDM技術(shù)領(lǐng)域里的競(jìng)爭(zhēng)能力。
(1)WDM現(xiàn)有的技術(shù)水平
就現(xiàn)有WDM系統(tǒng)傳輸容量的試驗(yàn)水平來(lái)看，北電等公司的1.6Tbit/s(160(10Gbit/s)WDM系統(tǒng)已經(jīng)成功。在后來(lái)的展覽上，北電推出80(80Gbit/s的WDM系統(tǒng)，總?cè)萘繛?.4Tbit/s。此外，朗訊公司采用80nm譜寬的光放大器創(chuàng)造了波長(zhǎng)數(shù)高達(dá)1022的世界記錄。同時(shí)，我們了解到一些世界著名公司現(xiàn)有的WDM系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。
在國(guó)內(nèi)，WDM技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)不僅活躍，而且進(jìn)展也十分迅速。武漢郵電科學(xué)研究院(WRI)、北京大學(xué)、清華大學(xué)、郵電部五所先后進(jìn)行了傳輸實(shí)驗(yàn)或者建設(shè)試驗(yàn)工程。例如：武漢郵電科學(xué)研究院在1997年10月成功地進(jìn)行了16(2.5Gbit/s600km單向傳輸系統(tǒng)，1998年10月在北京‘98國(guó)際通信展覽會(huì)上展示了32(2.5Gbit/s的WDM傳輸系統(tǒng)，并且容量為40(10Gbit/s的WDM系統(tǒng)也進(jìn)行了傳輸實(shí)驗(yàn)，更高技術(shù)水平的WDM系統(tǒng)正在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。
(2)國(guó)內(nèi)WDM技術(shù)的應(yīng)用水平
WDM技術(shù)仍處于快速發(fā)展的階段，許多廠商的16、32通路的WDM系統(tǒng)已投入商用。目前數(shù)百吉比特每秒的WDM系統(tǒng)已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際運(yùn)行,2002年4月19日，武漢郵電科學(xué)研究院承擔(dān)的國(guó)家863重大項(xiàng)目“32×10Gbit/s SDH波分復(fù)用系統(tǒng)”在廣西南寧通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。該系統(tǒng)首次在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了開(kāi)滿(mǎn)32波滿(mǎn)配置400公里的無(wú)電再生傳輸。
該項(xiàng)目是國(guó)家863計(jì)劃的重中之重項(xiàng)目。系統(tǒng)在STM-64上實(shí)現(xiàn)帶內(nèi)前向糾錯(cuò)(FEC)功能。提供4個(gè)SDH 10Gbit/s終端復(fù)用器設(shè)備(MF9953-01A)，2個(gè)32×10Gbit/s WDM端機(jī)(GDB9953-01-32)，4個(gè)32×10Gbit/s WDM中繼機(jī)(GZB9953-01-32)及一個(gè)網(wǎng)元管理系統(tǒng)。把系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際工程，廣西的南寧至柳州，全長(zhǎng)280km G.652光纖，分為4段(69+36+92+83km)，開(kāi)通兩端10Gbit/s SDH設(shè)備，設(shè)南寧、柳州兩個(gè)終端站，九塘、來(lái)賓、賓陽(yáng)三個(gè)光放大中繼站；WDM開(kāi)通1個(gè)10Gbit/s波道和8個(gè)2.5Gbit/s波道，該工程在同一管理平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)SDH和WDM的統(tǒng)一管理，具有較完善的管理維護(hù)功能。
此外中國(guó)電信于2003年初啟動(dòng)了北方九省(區(qū)、市)內(nèi)干線傳輸網(wǎng)的建設(shè)，黑吉區(qū)域網(wǎng)、遼寧區(qū)域網(wǎng)干線沿途經(jīng)過(guò)東北三省的大部分大中城市，工程采用烽火通信密集度緊湊度高的FONST系列DWDM/SDH光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，采用了優(yōu)越的OTU抖動(dòng)抑制V-EDFA自動(dòng)光功率調(diào)節(jié)、帶外FEC、波長(zhǎng)穩(wěn)定、光在線性能監(jiān)測(cè)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[3]�？梢钥闯鯳DM技術(shù)在我國(guó)將會(huì)更廣泛的應(yīng)用。
5、WDM發(fā)展前景
WDM技術(shù)的應(yīng)用第一次把復(fù)用方式從電信號(hào)轉(zhuǎn)移到光信號(hào)，在光域上用波分復(fù)用(即頻率復(fù)用)的方式提高傳輸速率，光信號(hào)實(shí)現(xiàn)了直接復(fù)用和放大，不再回到電信號(hào)上處理，并且各個(gè)波長(zhǎng)彼此獨(dú)立，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式透明。因此，從某種意義上講，WDM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)志著光通信時(shí)代的“真正”到來(lái)。
當(dāng)前，研究的熱點(diǎn)之一是DWDM，DWDM實(shí)驗(yàn)室水平為：
1OO×l0Gbit/s(100波，每波10Gbit/s)，中繼距離400km；
30×40Gbit/s(30波，每波40Gbit/s)，中繼距離85km；
64×5Gbit/s(64波，每波5Gbit/s)，中繼距離720km。
密集波分復(fù)用DWDM商用水平為320Gbit/s，即一對(duì)光纖可傳送400萬(wàn)話路，相當(dāng)于0.05秒內(nèi)能傳完30卷大英百科全書(shū)。目前商用系統(tǒng)的傳輸能力僅是單根光纖可能傳輸容量(數(shù)十Tbit/s)的1/100。
WDM是一種在光域上的復(fù)用技術(shù)，形成一個(gè)光層的網(wǎng)絡(luò)既“全光網(wǎng)”，將是光通訊的最高階段。建立一個(gè)以WDM和OXC(光交叉連接)為基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)端到端的全光網(wǎng)連接，用一個(gè)純粹的“全光網(wǎng)”消除光電轉(zhuǎn)換的瓶頸，將是未來(lái)的趨勢(shì)�，F(xiàn)在WDM技術(shù)還是基于點(diǎn)到點(diǎn)的方式，但點(diǎn)到點(diǎn)的WDM技術(shù)作為全光網(wǎng)通訊的第一步，也是最重要的一步，它的應(yīng)用和實(shí)踐對(duì)于全光網(wǎng)的發(fā)展[4]。
6、結(jié)束語(yǔ)
WDM技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于一個(gè)幅員遼闊的發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，推廣應(yīng)用WDM技術(shù)顯得尤為重要。而全光網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)信息傳送網(wǎng)的發(fā)展方向，它可以直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行處理，不僅大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了成本，而且極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性與可靠性。如果說(shuō)20世紀(jì)的通信是電網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，那么21世紀(jì)的信息傳輸將會(huì)是全新的光網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。
