DWDM技術(shù)在CATV中的應(yīng)用一

1、DWDM技術(shù)在CATV中的應(yīng)用(一)作者：濟(jì)南歷泰信息科技有限公司 丁煒      目前基于SDH技術(shù)的國家光纖干線網(wǎng)已經(jīng)完成，省級的SDH網(wǎng)絡(luò)也初具規(guī)模，隨著付費(fèi)數(shù)字電視業(yè)務(wù)的發(fā)展，節(jié)目源的增多以及寬帶數(shù)據(jù)的海量傳輸，傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)已經(jīng)受到挑戰(zhàn)，DWDM技術(shù)的出現(xiàn)為有線電視運(yùn)營商解決它們的帶寬瓶頸問題提供了最關(guān)鍵和最重要的選擇。       DWDM技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)升級、發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)（如CATV、HDTV和IP over WDM）等充分挖掘光纖帶寬潛力、實(shí)現(xiàn)超高速光纖通信等都具有十分重要意

2、義。目前EDFA+密集波分復(fù)用+非零色散光纖+光子集成已成為國際上長途高速光纖通信線路的主要技術(shù)方向。       一、光波分復(fù)用原理       在早期的光通信波分復(fù)用的應(yīng)用是在光纖的兩個(gè)低損耗窗口，1310nm和1550nm窗口各傳送1路光波長信號，也就是1310/1550nm的兩波分復(fù)用系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在國內(nèi)也被普遍采用。隨著1550nm窗口EDFA的商用化，光傳輸工程可以利用EDFA對傳送的光信號進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)長距離無電再生中繼傳輸，WDM系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)期，在

3、1550nm窗口傳送多路的載波信號，這些信道相鄰波長間隔較窄，且工作在一個(gè)共享的EDFA工作帶寬內(nèi)，為了與兩波長的WDM系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分，人們將這種波長間隔緊密的WDM系統(tǒng)稱為密集型波分復(fù)用系統(tǒng)，所謂密集是指特定波長區(qū)內(nèi)有更多的工作波長。總的來講，DWDM系統(tǒng)是指波長間隔相對較小、波長復(fù)用密集、各信道共用光纖一個(gè)低損耗窗口，在傳輸過程中共享光纖放大器的高容量WDM系統(tǒng)，可以認(rèn)為DWDM是WDM的一種特殊形式，一般來講，在沒有特指1310nm/1550nm的兩波長WDM系統(tǒng)的情況下，通常說的WDM系統(tǒng)指的都是DWDM系統(tǒng)。      

4、60; 1、DWDM的概念。光波分復(fù)用技術(shù)是在一根光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)波長的信號的技術(shù)，其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來（復(fù)用）并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開（解復(fù)用），并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號后，送入不同的終端，因此將此項(xiàng)技術(shù)稱為光波長分割用，簡稱為光波分復(fù)用技術(shù)。在光纖的兩個(gè)低損耗窗口，波長為1310nm（12501350nm）的窗口相應(yīng)的帶寬為17700GHZ，波長為1550nm（15001600nm）的窗口，相應(yīng)的帶寬為12500GHZ，兩個(gè)窗口合在一起，總帶寬為30THZ，如果信道頻率間隔為10GHZ，在理想的情況下，一根光

5、纖可以容納3000個(gè)信道。由于目前一些元器件與技術(shù)還不十分成熟，因此要實(shí)現(xiàn)光信道十分密集的光頻分復(fù)用（OFDM）還較為困難，目前該系統(tǒng)在1550nm波長區(qū)段內(nèi)，同時(shí)用8、16或更多個(gè)波長在一根光纖窗口構(gòu)成光通信系統(tǒng)，其中各個(gè)波長的間隔為1.6m、0.8m或更低，約對應(yīng)于200GHZ、100GHZ或更窄的帶寬，DWDM和OFDM在本質(zhì)上并沒有多大的區(qū)別。        2、DWDM的基本工作方式。光波分復(fù)用器和解復(fù)用器是DWDM技術(shù)中的關(guān)鍵器件，將不同波長的信號結(jié)合在一起經(jīng)一根光纖輸出的器件稱為復(fù)用器（也叫合波器）；反之，經(jīng)同

6、一傳輸光纖送來的多波長信號分解為多個(gè)波長分別輸出的器件稱為解復(fù)用器（也叫分波器）。從原理上講，這種器件是互易的，即只要將解復(fù)用器的輸入端和輸出端反過來使用，就是復(fù)用器，因而其是相同的。       DWDM的基本構(gòu)成主要有兩種：（1）雙纖單向傳輸，單向DWDM是指一根光纖只完成一個(gè)方向光信號的傳輸，反向光信號的傳輸由另一根光纖來完成。因此，同一波長在兩個(gè)方向上可以重復(fù)利用，這種DWDM系統(tǒng)可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量擴(kuò)大幾倍至幾十倍，在長途網(wǎng)中可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)量需要逐步增加波長實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，十分靈活。在實(shí)際光纜極化

7、模色散不清的前提下，也是一種暫時(shí)避免采用超高速光系統(tǒng)而利用多個(gè)低速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超大容量傳輸?shù)氖侄巍＃?）單纖雙向傳輸。單纖雙向傳輸是指在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向光信號的同時(shí)傳輸，兩個(gè)方向的光信號應(yīng)安排在不同的波長上，單纖雙向傳輸允許單根光纖攜帶全雙工通路，通常可以比單向傳輸節(jié)約一半光纖器件，由于兩個(gè)方向傳輸?shù)男盘柌粫换ギa(chǎn)生FWM（回波混頻）產(chǎn)物，因此其總的FWM產(chǎn)物比雙纖單向傳輸少得多，其缺點(diǎn)是：該系統(tǒng)需要采用特殊的措施來對付光反射（包括光節(jié)點(diǎn)引起的離散反射和光纖本身的瑞利后向反射），以防多徑干擾；當(dāng)需要進(jìn)行光信號放大，以延長傳輸距離時(shí)，必須采用雙向光纖放大器以及光環(huán)形器等元件，其噪聲系數(shù)稍差。

8、       另外，通過在光鏈路中間設(shè)置光分插復(fù)用器（OADM）和光交叉連接器（OXC），可以實(shí)現(xiàn)多波長光信號的分出與插入，即完成上/下光路和路由分配，這樣就可以根據(jù)光纖通信線路和光網(wǎng)的業(yè)務(wù)量分布情況，合理的安排插入和分出信號。       3、DWDM系統(tǒng)的基本組成。實(shí)際的DWDM系統(tǒng)主要由五部分組成：光發(fā)射機(jī)、光中繼放大器、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成。見圖一 光發(fā)射機(jī)位于DWDM系統(tǒng)的發(fā)送端，在發(fā)送端首先將來自光發(fā)射機(jī)設(shè)備輸出的光信號利用光復(fù)用器（合

9、波器）合成多路光信號，通過功率放大器BA放大輸出多路光信號，經(jīng)過一定距離傳輸后，要用EDFA對光信號進(jìn)行中繼放大，在應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況將EDFA用作線放（LA）、功放（BA）和前放（PA）。在DWDM系統(tǒng)中，對EDFA必須采用平坦技術(shù)，使得EDFA對不同波長的光信號具有接近相同的放大增益。在接收端，光前置放大器（PA）放大了分傳輸而衰減的主信道信號，光解復(fù)用器（分波器）從主信道光信號中分出特定波長的光信號，接收機(jī)要求不但要滿足一般接收機(jī)對光信號的靈敏度及過載功率參數(shù)的要求，還要能承受一定光噪聲，并有足夠的電帶寬。光監(jiān)控信道（OSC）的主要功能是監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況，在發(fā)送端插入本結(jié)點(diǎn)產(chǎn)

10、生的波長為S（1510nm）的光監(jiān)控信號，與各信道的信號合波輸出，在接收端將接收到的光信號分離出S波長光監(jiān)控信號和主信道光信號，幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)等都是通過光監(jiān)控信道來傳送的，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道物理層傳送開銷字節(jié)到其它節(jié)點(diǎn)或接收來自其它結(jié)點(diǎn)的開銷字節(jié)，對DWDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能，與上層管理系統(tǒng)相連。      4、DWDM的主要特點(diǎn)。DWDM作為一項(xiàng)光通信新技術(shù)具有以下特點(diǎn)：（1）充分挖掘光纖的巨大帶寬資源，光纖具有巨大的帶寬資源，DWDM技術(shù)使一根光纖的傳輸容量，比單

11、波長增加幾倍至幾十倍乃至上百倍，從而增加光纖的傳輸容量、降低成本，具有很大的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。（2）同時(shí)傳輸多種不同類型的信號，由于DWDM技術(shù)使用的各波長的信道相互獨(dú)立，因而可以傳輸特性和速率完全不同的信號，完成各種業(yè)務(wù)信號的綜合傳輸，如PDH信號和SDH信號、數(shù)字信號和模擬信號、多種業(yè)務(wù)（音頻、視頻、數(shù)據(jù)等）的混合傳輸。（3）降低線路成本，采用DWDM技術(shù)可以使N個(gè)波長復(fù)用起來在單根光纖中傳輸，也可實(shí)現(xiàn)單根光纖的雙向傳輸，在長途大容量傳輸時(shí)可以節(jié)省大量光纖，另外對已建成的光纖通信系統(tǒng)擴(kuò)容方便，只要原系統(tǒng)的功率余量較大，就可進(jìn)一步增容而不必對原系統(tǒng)作大的改動(dòng)。（4）降低器件的超高速要求。隨

12、著傳輸速率的不斷提高，許多光器件的響應(yīng)速度已明顯不足，使用DWDM技術(shù)可降低對一些光器件在性能上的極高要求，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)大容量的傳輸。（5）高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，DWDM技術(shù)有很多應(yīng)用形式，如長途干線網(wǎng)、CATV廣播分配網(wǎng)、多路尋址局域網(wǎng)等，可以利用DWDM技術(shù)選擇路由，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和故障恢復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)未來透明、靈活、經(jīng)濟(jì)且具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。       二、DWDM系統(tǒng)的核心設(shè)備       波分復(fù)用系統(tǒng)的常用設(shè)備包括：光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光放大器、光復(fù)用

13、器和解復(fù)用器及光波長轉(zhuǎn)換器等，此處僅講述光復(fù)用器、解復(fù)用器及波長轉(zhuǎn)換器三種。        1、波分復(fù)用器。波分復(fù)用系統(tǒng)的核心部件是波分復(fù)用器，即光復(fù)用器和光解復(fù)用器（有時(shí)也稱合波器和分波器），實(shí)際均為光學(xué)濾波器，其特性的好壞在很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能。目前最常用的波分復(fù)用器主要有光柵型波分復(fù)用器、介質(zhì)薄膜型波分復(fù)用器、集成光波導(dǎo)波分復(fù)用器三種。      （1）光柵型波分復(fù)用器。光柵型波分復(fù)用器屬于角色散型器件，是利用角色散元件來分離和合并不同波長的光信號，最流行的是衍射光柵，其是在玻璃襯底上沉積環(huán)氧樹酯，然后再在環(huán)氧樹脂上制造光柵線，構(gòu)成所謂反射型閃爍光柵，入射光照射到光柵上后，由于光柵的角色散作用，不同波長的光信號以不同的角度反射，然后經(jīng)透鏡會聚到不同的輸出光纖，從而完成波長選擇功能；反過程也同樣可行。閃爍光柵型濾波器具有優(yōu)良的波長選擇性，可以使波長的間隔數(shù)縮小到數(shù)nm，甚至0.5nm左右；另外，光柵型器件是并聯(lián)工作的，插入損耗不會隨復(fù)用通路波長數(shù)的增加而增加，因而可以獲得較多的復(fù)用通路數(shù)，目前已能實(shí)現(xiàn)131個(gè)波長間距0.5nm的復(fù)用，其隔離度也好