波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能研究

..-..-可修遍-通信工程專業(yè)綜合實(shí)踐課程名稱：專業(yè)綜合實(shí)踐設(shè)計(jì)題目：波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)及性能研究學(xué)院：電氣信息學(xué)院專業(yè)年級(jí)：通信工程2011級(jí)指導(dǎo)教師：XX：學(xué)號(hào)：時(shí)間：摘要在當(dāng)今的時(shí)代光纖通信系統(tǒng)的開展速度越來(lái)越快。很多光纖系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而出，這些系統(tǒng)通常有很多個(gè)信號(hào)的通道以及不同種類的拓?fù)錁?gòu)造，另外這些系統(tǒng)的非線性器件和非高斯噪聲源也是有許多的不同，所以這就需要大量人員去對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)計(jì)和分析。

WDM作為現(xiàn)在光通信的主流技術(shù)，對(duì)它的研究有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在本論文將對(duì)WDM光傳輸系統(tǒng)的調(diào)制方式、EDFA和WDM光傳輸系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)計(jì)仿真，并得到一些有參考價(jià)值的結(jié)論。論文的主要工作及成果是對(duì)摻餌光纖放大器(EDFA)進(jìn)展設(shè)計(jì)仿真，用opticalsystem仿真軟件對(duì)WDM光傳輸系統(tǒng)進(jìn)展仿真，驗(yàn)證2路信道下的系統(tǒng)性能，并提出一個(gè)方案，到達(dá)系統(tǒng)性能與傳輸速率的平衡。關(guān)鍵字：WDM光纖放大器EDFA摻餌光纖WDM光傳輸系統(tǒng)目錄摘要---------------------------------------------------------------2目錄---------------------------------------------------------------3第一章緒論--------------------------------------------------------41.1研究背景及意義---------------------------------------------------------41.2光纖通信技術(shù)的開展-----------------------------------------------------41.3波分復(fù)用技術(shù)的開展-----------------------------------------------------51.4TDMFDMWDM的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合---------------------------------------------51.5仿真軟件OptiSystem的使用-----------------------------------------------6第二章波分復(fù)用技術(shù)------------------------------------------------62.1WDM技術(shù)簡(jiǎn)介------------------------------------------------------------62.2波分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)-----------------------------------------------------82.3波分復(fù)用在光纖中的應(yīng)用-------------------------------------------------8第3章WDM的構(gòu)造設(shè)計(jì)-----------------------------------------------93.1WDM系統(tǒng)的根本形式------------------------------------------------------93.2WDM系統(tǒng)的根本構(gòu)造-----------------------------------------------------103.3光波分復(fù)用器和解復(fù)用器------------------------------------------------103.4WDM技術(shù)目前存在的問(wèn)題-------------------------------------------------11第四章WDM光傳輸系統(tǒng)的性能研究及仿真------------------------------114.1點(diǎn)到點(diǎn)2信道WDM光傳輸系統(tǒng)仿真系統(tǒng)圖-----------------------------------114.2點(diǎn)到點(diǎn)2信道WDM光傳輸系統(tǒng)仿真結(jié)果圖-----------------------------------124.3點(diǎn)到點(diǎn)2信道在頻率為120,100,80下的輸入頻譜圖--------------------------154.4點(diǎn)到點(diǎn)2信道在頻率為120,100,80下的輸出頻譜圖--------------------------17第五章系統(tǒng)仿真結(jié)果分析-------------------------------------------18參考文獻(xiàn)----------------------------------------------------------19第一章緒論1.1研究背景及意義我國(guó)在1970年的時(shí)候，在光纖通信技術(shù)上有了一個(gè)重大的突破，例如光纖性能的損耗，半導(dǎo)體激光器的各項(xiàng)性能等，也就是這個(gè)時(shí)候，宣告了我國(guó)正式開場(chǎng)了光纖通信的實(shí)際應(yīng)用階段，此后的30多年里，我國(guó)對(duì)半導(dǎo)體激光發(fā)射器又有了進(jìn)一步的研究，只在光線的技術(shù)也十分成熟了，從原來(lái)的10公里、44兆比特每秒的低速率近距離傳輸開展到如今數(shù)十到百G比特每秒、數(shù)千公里的高速率、遠(yuǎn)距離傳輸。如今光纖通信飛速的開展使人們應(yīng)接不暇，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人們的預(yù)期，光纖通信技術(shù)已成為當(dāng)今社會(huì)的一個(gè)必不可少的存在，回想過(guò)去80年代后期的PDH系統(tǒng)，到90年代中期的SDH系統(tǒng)，再到如今的WDM光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，無(wú)一不證明著光纖通信的飛速開展，以及其在未來(lái)通信技術(shù)里的地位。隨著Internet的迅猛開展，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)和其它新型數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)在整個(gè)世界圍得到了極大應(yīng)用，這就對(duì)整個(gè)通信骨干網(wǎng)的傳送帶寬提出了很大的要求，并出現(xiàn)了光纖耗盡現(xiàn)象和對(duì)帶寬的無(wú)限渴求。WDM光傳輸系統(tǒng)能解決傳送網(wǎng)面臨著巨大帶寬需求和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)調(diào)度等壓力，能更好地利用光纖的帶寬資源，能提供更多的帶寬，減低中繼本錢，同時(shí)支持業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度。所以該門技術(shù)可以應(yīng)用的方面十分的廣闊。WDM技術(shù)的研究現(xiàn)狀十分可觀，不僅長(zhǎng)途干線傳輸網(wǎng)中有其技術(shù)的支持，在城域網(wǎng)中該門技術(shù)也有著十分重要的地位。如今WDM光通信系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)生活中有了大量的應(yīng)用，成為了整個(gè)骨干光纖通信網(wǎng)絡(luò)的首選的重要技術(shù)。1.2光纖通信技術(shù)的開展光纖通信是以信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式。光纖通信技術(shù)是近30年迅猛開展起來(lái)的高新技術(shù)，給世界通信技術(shù)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防事業(yè)和人民生活帶來(lái)了巨大變革。光纖通信的開展可以分為以下幾個(gè)進(jìn)程：第一代光纖通信系統(tǒng)，是以1973-1976年的850nm波長(zhǎng)的多模光纖通信系統(tǒng)為代表。第二代光纖通信系統(tǒng)，是70年代末，80年代初的多模和單模光纖通信系統(tǒng)。第三代光纖通信系統(tǒng)，是80年代中期以后的長(zhǎng)波長(zhǎng)單模光纖通信系統(tǒng)。第四代光纖通信系統(tǒng)，是指進(jìn)入90年代以后的同步數(shù)字體系光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。1966年，英籍華人高錕預(yù)見利用玻璃可以制成衰減為20db/km的通信光導(dǎo)纖維。當(dāng)時(shí)，世界上最優(yōu)秀的光學(xué)玻璃衰減達(dá)1000db/km左右。1970年，美國(guó)康寧公司首先研制成衰減為20db/km的光纖。同一年貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功室溫下可以連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器，其體積小、重量輕、功耗低、效率高，是光纖通信的理想光源。從此，光纖就進(jìn)入了實(shí)用化的開展階段，世界各國(guó)紛紛開展光纖通信的研究。1.3波分復(fù)用技術(shù)的開展兩波長(zhǎng)WDM(1310/1550nm)80年代在AT&T網(wǎng)中使用。90年代中期，開展緩慢，從155M－622M－2.5G－10GTDM，技術(shù)的相對(duì)簡(jiǎn)單性和波分復(fù)用器件的開展還沒有完全成熟，到1995年開場(chǎng)高速開展。我國(guó)光通信的先行者郵電科學(xué)研究院研制的波分復(fù)用技術(shù)，為光網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了實(shí)現(xiàn)"高速信息公路〞的可能。1997年，郵電科學(xué)研究院承當(dāng)了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與開發(fā)。1999年，國(guó)產(chǎn)首條密集波分復(fù)用系統(tǒng)工程在投入實(shí)際運(yùn)行，說(shuō)明我國(guó)光通信產(chǎn)業(yè)在該領(lǐng)域中已取得了重大的突破，并一躍成為世界上少數(shù)能夠開發(fā)、生產(chǎn)這一設(shè)備的國(guó)家之一。目前，我國(guó)已能夠自行提供從集成式，半開放式到全開放式整個(gè)系列的密集波分復(fù)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)將覆蓋國(guó)家干線網(wǎng)，本地網(wǎng)、教育網(wǎng)。1.4TDMFDMWDM的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合頻分復(fù)用(FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing)就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成假設(shè)干個(gè)子頻帶(或稱子信道)，每一個(gè)子信道傳輸1路信號(hào)。頻分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個(gè)子信道頻率之和，同時(shí)為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘?hào)互不干擾，應(yīng)在各子信道之間設(shè)立隔離帶，這樣就保證了各路信號(hào)互不干擾(條件之一)。頻分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是所有子信道傳輸?shù)男盘?hào)以并行的方式工作，每一路信號(hào)傳輸時(shí)可不考慮傳輸時(shí)延，因而頻分復(fù)用技術(shù)取得了非常廣泛的應(yīng)用。頻分復(fù)用技術(shù)除傳統(tǒng)意義上的頻分復(fù)用(FDM)外，還有一種是正交頻分復(fù)用(OFDM)。波分復(fù)用(WDM，WavelengthDivisionMultiplexing)其本質(zhì)上是頻分復(fù)用而已。WDM是在1根光纖上承載多個(gè)波長(zhǎng)(信道)系統(tǒng)，將1根光纖轉(zhuǎn)換為多條"虛擬〞纖，當(dāng)然每條虛擬纖獨(dú)立工作在不同波長(zhǎng)上，這樣極提高了光纖的傳輸容量。由于WDM系統(tǒng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與有效性，使之成為當(dāng)前光纖通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的主要手段。波分復(fù)用技術(shù)作為一種系統(tǒng)概念，通常有3種復(fù)用方式，即1310nm和1550nm波長(zhǎng)的波分復(fù)用、粗波分復(fù)用(CWDM，CoarseWavelengthDivisionMultiplexing)和密集波分復(fù)用(DWDM，DenseWavelengthDivisionMultiplexing)。時(shí)分復(fù)用(TDM，TimeDivisionMultiplexing)就是將提供應(yīng)整個(gè)信道傳輸信息的時(shí)間劃分成假設(shè)干時(shí)間片(簡(jiǎn)稱時(shí)隙)，并將這些時(shí)隙分配給每一個(gè)信號(hào)源使用，每一路信號(hào)在自己的時(shí)隙獨(dú)占信道進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸。時(shí)分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是時(shí)隙事先規(guī)劃分配好且固定不變，所以有時(shí)也叫同步時(shí)分復(fù)用。其優(yōu)點(diǎn)是時(shí)隙分配固定，便于調(diào)節(jié)控制，適于數(shù)字信息的傳輸；缺點(diǎn)是當(dāng)某信號(hào)源沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，它所對(duì)應(yīng)的信道會(huì)出現(xiàn)空閑，而其他繁忙的信道無(wú)法占用這個(gè)空閑的信道，因此會(huì)降低線路的利用率。時(shí)分復(fù)用技術(shù)與頻分復(fù)用技術(shù)一樣，有著非常廣泛的應(yīng)用，就是其中最經(jīng)典的例子，此外時(shí)分復(fù)用技術(shù)在廣電也同樣取得了廣泛地應(yīng)用，如SDH，ATM，IP和HFC網(wǎng)絡(luò)中CM與CMTS的通信都是利用了時(shí)分復(fù)用的技術(shù)。1.5仿真軟件OptiSystem的使用OptiSystem這個(gè)通訊系統(tǒng)模擬軟件是一個(gè)功能強(qiáng)大且十分好入門操作的一款軟件，應(yīng)用該門軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種與光纖通信技術(shù)系統(tǒng)有關(guān)〔各種類型寬帶光網(wǎng)絡(luò)物理層的虛擬光連接〕的設(shè)計(jì)、測(cè)試和優(yōu)化。如你想做一個(gè)和距離通訊系統(tǒng)到MANS和LANS有關(guān)的，你也可以用這個(gè)強(qiáng)大的軟件，OptiSystem有很多其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，例如選用的各類器件均是真實(shí)的器件，你可以自己對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展分級(jí)定義，運(yùn)用其強(qiáng)大的模擬環(huán)境進(jìn)展仿真。如果沒有你想要的期間怎么辦，不用怕，你可以根據(jù)你想要器件的參數(shù)進(jìn)展附加的用戶器件庫(kù)擴(kuò)展，其完整的操作界面讓你永遠(yuǎn)不會(huì)覺得自己建立器件庫(kù)這是一個(gè)很艱巨的任務(wù)。OptiSystem仿真軟件自帶了許多光通信系統(tǒng)的器件模型，你可以以這些模型為參考根底，運(yùn)用圖形用戶界面控制光子器件進(jìn)展進(jìn)一步的設(shè)計(jì)、升級(jí)和仿真演示。令你意想不到的豐富的有源無(wú)源器件庫(kù)可以讓你眼前一亮，這些器件均包括了默認(rèn)的實(shí)際應(yīng)用的、波長(zhǎng)相關(guān)的參數(shù)，不經(jīng)如此你還可以自我調(diào)節(jié)這些參數(shù)，已到達(dá)你最想要的結(jié)果。以上這些條件可以讓你的思路進(jìn)展無(wú)限的拓展，你可以制作你自己想要的任何光通信系統(tǒng)，不管是參數(shù)的優(yōu)化掃描，還是研究某些特定的器件技術(shù)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的各種影響。optisystem軟件的開發(fā)研究其實(shí)就是為了滿足各類人員例如研究開發(fā)人員、光纖通信技術(shù)方面的學(xué)者、工程師等人群。所以O(shè)ptiSystem軟件是一個(gè)非常符合當(dāng)今社會(huì)光纖通信飛速開展趨勢(shì)而有易于上手使用的光纖系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)工具,而且運(yùn)用該軟件進(jìn)展虛擬模擬可以更加快速、廉價(jià)的進(jìn)展大規(guī)模的光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究，同時(shí)還可以讓你對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)更加進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。通過(guò)optisystem仿真軟件你可以掃描、測(cè)量并優(yōu)化任何你想要的參數(shù)例如Q因子、色散系數(shù)等等。本次畢設(shè)運(yùn)用OptiSystem軟件成功模擬出了完整的WDM點(diǎn)到點(diǎn)8信道的光傳輸系統(tǒng)。并對(duì)WDM光傳輸系統(tǒng)進(jìn)展仿真，重點(diǎn)是研究在WDM光傳輸系統(tǒng)中，光纖的損耗、色散、非線性效應(yīng)對(duì)光信號(hào)的影響。第二章波分復(fù)用技術(shù)2.1WDM技術(shù)簡(jiǎn)介波分復(fù)用〔WDM：WavelengthDivisionMultiplexing〕技術(shù)是一根在光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)光波信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù)。其根本原理是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來(lái)〔復(fù)用〕，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)展傳輸，在接收端又將組合波長(zhǎng)的光信號(hào)分開〔解復(fù)用〕，并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端，因此將此項(xiàng)技術(shù)稱為光波分分割復(fù)用，簡(jiǎn)稱光波分復(fù)用技術(shù)。既是在一定的帶寬上將輸入的光信號(hào)調(diào)制在特定的頻率上，然后將調(diào)制后的信號(hào)復(fù)用在一根光纖上，完成此調(diào)制的關(guān)鍵是波長(zhǎng)復(fù)用器的應(yīng)用。復(fù)用后的信號(hào)經(jīng)傳送后到達(dá)的遠(yuǎn)端，在經(jīng)過(guò)別離或解復(fù)用出不同的波長(zhǎng)，然后由不同的檢測(cè)器將各自的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，或者直接獲取各自的波長(zhǎng)信號(hào)，并且將它們連接到其他的WDM線路上。WDM系統(tǒng)通過(guò)使用不同的波長(zhǎng)〔在1550nm附近〕來(lái)承載多個(gè)通路的信號(hào)，其中可包含大量的2.5Gbit/s和10Gbit/s信號(hào)。在實(shí)驗(yàn)室中，已成功地實(shí)現(xiàn)了在120KM長(zhǎng)的光纖上傳送2.6Tbit/s〔既復(fù)用132波，每波20Gbit/s〕信號(hào)的實(shí)驗(yàn)。WDM的優(yōu)勢(shì)在于：復(fù)用多個(gè)光業(yè)務(wù)到一根光纖上，允許靈活地?cái)U(kuò)展帶寬，降低復(fù)用本錢，重復(fù)利用現(xiàn)存的光信號(hào)。特別是在光放大器引入后，光放大器不需要經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換和信號(hào)再生等復(fù)雜過(guò)程，可直接對(duì)信號(hào)進(jìn)展全光放大。WDM光聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是光分插復(fù)用器〔OADM〕和光穿插連接器〔OXC〕的引入，組成這些元素的根本模塊式空分交換模塊，建立輸入和輸出端口之間的信道聯(lián)接。所有這些，將使電信網(wǎng)絡(luò)通道的組織、調(diào)配、平安保護(hù)等更趨靈活。WDM傳送網(wǎng)分為三層構(gòu)造：電路層、通道層和傳輸媒質(zhì)層。其中光通道(OP)技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，能夠同時(shí)提高線路傳送容量和節(jié)點(diǎn)的吞吐量，而且在寬帶寬、終端到終端的通信中，能夠顯著降低傳送網(wǎng)的本錢。OP模式分為兩種構(gòu)造：波長(zhǎng)通道(WP)和虛波長(zhǎng)通道(VWP)。WP在整個(gè)路由分配唯一一個(gè)波長(zhǎng)，而VWP在每個(gè)鏈路上分配一個(gè)波長(zhǎng)：WP具有全局意義，而VWP只具有局部意義。這兩種構(gòu)造各具特點(diǎn)：采用VWP技術(shù)，波長(zhǎng)利用率和路由選擇的自由度將高于WP技術(shù)，對(duì)于同一物理網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和同樣數(shù)目的波長(zhǎng)，VWP可以容納更多的光通道：從波長(zhǎng)的管理角度出發(fā)，WP方案要求對(duì)全網(wǎng)進(jìn)展集中控制，而VWP采取鏈路到鏈路的分布式控制；在WP方案中，假設(shè)不能分配一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)波長(zhǎng)一致的光通道，就會(huì)發(fā)生波長(zhǎng)阻塞，而VWP只存在由于沒有空閑的波長(zhǎng)通道造成的容量阻塞。光通道穿插連接(OPXC)提供了VWP方案所要求的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換能力。OPXC通過(guò)傳送-耦合型矩陣開關(guān)(DC-SW)的應(yīng)用，為VWP提供高性能的調(diào)制和升級(jí)能力。WDM光聯(lián)網(wǎng)已由最初的線形點(diǎn)到點(diǎn)式傳送構(gòu)造，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)型構(gòu)造、網(wǎng)型構(gòu)造。現(xiàn)在的WDM系統(tǒng)與SDH在構(gòu)造上非常相似，WDM光聯(lián)網(wǎng)是在SDH的根底上，應(yīng)用OADM和OXC設(shè)備建立起來(lái)的。與后者相比，其網(wǎng)絡(luò)容量不斷提高，保護(hù)能力也日益增強(qiáng)。2.2波分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)受用戶業(yè)務(wù)多樣化要求和網(wǎng)絡(luò)開展的驅(qū)動(dòng)，特別是由于接入層IP業(yè)務(wù)帶寬的顯著增長(zhǎng)和長(zhǎng)途網(wǎng)DWDM容量的急劇擴(kuò)大，在城域網(wǎng)特別是其核心層，波分復(fù)用技術(shù)得到了初步的應(yīng)用。波分復(fù)用在城域網(wǎng)中的應(yīng)用與其自身的技術(shù)特點(diǎn)有著很大的關(guān)系：1.支持多協(xié)議多業(yè)務(wù)，具有光的透明性WDM技術(shù)屬于OSI七層協(xié)議的最底層―物理層。它提供了獨(dú)立于業(yè)務(wù)類型的傳送構(gòu)造，其表現(xiàn)形式是對(duì)上層業(yè)務(wù)透明，能在波長(zhǎng)級(jí)別支持現(xiàn)有及未來(lái)新的數(shù)據(jù)格式。2.網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性好，拓?fù)潇`活WDM系統(tǒng)既可滿足點(diǎn)到點(diǎn)的組網(wǎng)需求，也可以根據(jù)業(yè)務(wù)拓樸的需要滿足星形、環(huán)形、格狀等組網(wǎng)模式，非常適合城域網(wǎng)新業(yè)務(wù)的開拓及業(yè)務(wù)頻繁調(diào)整的現(xiàn)實(shí)情況。3.快速及時(shí)的帶寬配置，業(yè)務(wù)擴(kuò)展性能好WDM系統(tǒng)能夠快速地進(jìn)展波長(zhǎng)配置，隨著技術(shù)的演進(jìn)，今后還能提供便捷的端到端的連接。一個(gè)連接可以提供的帶寬可以從幾十Mb到波長(zhǎng)級(jí)別，甚至可以擴(kuò)大到整根光纖。另外，對(duì)于城域網(wǎng)未來(lái)衍生出的新類型業(yè)務(wù)，如按需帶寬業(yè)務(wù)、波長(zhǎng)批發(fā)、波長(zhǎng)出租、帶寬交易、光層虛擬專用網(wǎng)〔VPN〕等，城域波分系統(tǒng)今后也可以很好地支持。由于WDM系統(tǒng)的開展方向是全光網(wǎng)絡(luò)和ASON，在光網(wǎng)絡(luò)的根底上引入了控制平面的概念，管理平臺(tái)可以更加靈活方便地對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)展管理和調(diào)度。4.多種生存性要求，多種業(yè)務(wù)保護(hù)機(jī)制共存對(duì)于系統(tǒng)上運(yùn)行的波長(zhǎng)信號(hào)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的WDM系統(tǒng)〔OMT〕提供光層的通道和復(fù)用段保護(hù)機(jī)制，以確保承載業(yè)務(wù)的可靠性傳輸。5.提供大容量的帶寬需求波分復(fù)用系統(tǒng)提供的高帶寬利用，是任何其它組網(wǎng)形態(tài)所無(wú)法比較的。它在很大程度上彌補(bǔ)了城域網(wǎng)絡(luò)中光纖數(shù)量缺乏的缺憾。目前商用的波分復(fù)用系統(tǒng)的帶寬可以到達(dá)320G。利用長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)〔L-Band〕或降低波長(zhǎng)間隔可以方便地開發(fā)出更高的帶寬通道，解決實(shí)際需要。2.3波分復(fù)用在光纖中的應(yīng)用近幾年隨著多媒體通信的開展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，信息交流的領(lǐng)域圍不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)通信容量急劇增加，因而不斷增加電信網(wǎng)絡(luò)容量變得越來(lái)越重要。采用密集波分復(fù)用〔DWDM〕技術(shù)可在不投入大量資金的情況下，在原有單模光纖上提供更多的傳輸通道，且DWDM系統(tǒng)的建立周期短，能更好地實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)亩嘣?，以較短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)光纜通信傳輸網(wǎng)的擴(kuò)容，充分滿足社會(huì)各界對(duì)各種帶寬業(yè)務(wù)的需求。開發(fā)式的密集波分復(fù)用〔DWDM〕網(wǎng)絡(luò)不僅采用光技術(shù)進(jìn)展傳輸，而且通過(guò)光波長(zhǎng)選擇器件將不同波長(zhǎng)的不同光信號(hào)合并和別離，在節(jié)點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)光復(fù)用和光去復(fù)用，突破了電路的處理速度，為實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)奠定了根底。第3章WDM的構(gòu)造設(shè)計(jì)3.1WDM系統(tǒng)的根本形式光波分復(fù)用器和解復(fù)用器是ADM技術(shù)的關(guān)鍵部件，將不同波長(zhǎng)的信號(hào)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)同一傳輸光纖送來(lái)的多波長(zhǎng)信號(hào)分解為各個(gè)波長(zhǎng)分別輸出的器件稱為解波分復(fù)用器〔也叫分波器〕。從原理上講，這種器件是互易的〔雙向可逆〕，即只要將解復(fù)用器的輸出和輸入端反過(guò)來(lái)使用，就是復(fù)用器。因此復(fù)用器和解復(fù)用器是一樣的〔除非有特殊的要求〕。WDM系統(tǒng)的根本構(gòu)成主要有以下兩種形式：〔1〕雙線單相傳輸。單向WDM傳輸是指所有光通路同時(shí)在一根光纖上沿同一方向傳送。在發(fā)送端將在有各種信息的、具有不同波長(zhǎng)的已調(diào)光信號(hào)λ1，λ2,,,，λn,通過(guò)光復(fù)用器組合在一起，并在一根光纖中單向傳輸。由于各種信號(hào)是通過(guò)不同光波長(zhǎng)攜帶的，因此彼此之間不會(huì)混淆。在承受端通過(guò)光解復(fù)用器將不同波長(zhǎng)的信號(hào)分開，完成多路光信號(hào)傳輸?shù)娜蝿?wù)。反方向通過(guò)另一根光纖傳輸?shù)脑砼c此一樣?！?〕單線雙向傳輸。雙向WDM傳輸使之光通路在一根光纖上同時(shí)向兩個(gè)不同的方向傳輸。所用波長(zhǎng)相互分開，以實(shí)現(xiàn)雙向全雙工的通信。雙向WDM系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)必要考慮幾個(gè)關(guān)鍵的系統(tǒng)因素，如為了抑制多通道干擾〔MPT〕,必須注意到光反射的影響、雙向通路之間的隔離、串?dāng)_的類型和數(shù)值、兩個(gè)方向傳輸?shù)墓β孰娖街岛拖嗷ラg的依賴性、光監(jiān)控信道〔OSC〕傳輸和自動(dòng)功率關(guān)斷等問(wèn)題，同時(shí)要使用雙向光纖放大器。所以雙向WDM系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用相對(duì)說(shuō)來(lái)要求較高，但與單向WDM系統(tǒng)相比，雙向WDM系統(tǒng)可以減少使用光纖和線路放大器的數(shù)量。另外，通過(guò)在中間設(shè)置光分插復(fù)用器〔OADM〕或光交插連接器〔OXC〕，可使各波長(zhǎng)光信號(hào)進(jìn)展合流與分流，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的上下路〔Add/Drop〕和路由分配，這樣就可以根據(jù)光纖通信和光網(wǎng)的業(yè)務(wù)量分布情況，合理地安排插入或分出信號(hào)。3.2WDM系統(tǒng)的根本構(gòu)造WDM系統(tǒng)由5大局部組成，分別為：光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光中繼放大器、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。以下主要介紹各個(gè)器件的功能。1.光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)在WDM系統(tǒng)中屬于一個(gè)十分關(guān)鍵的核心器件，它不僅對(duì)WDM系統(tǒng)的激光發(fā)射器中的中心波長(zhǎng)有一定的要求，而且還要根據(jù)傳輸光纖類型與傳輸?shù)倪h(yuǎn)近來(lái)選擇最適合的具有一定色度色散容量的發(fā)射機(jī)，在發(fā)送端首要任務(wù)是把光信號(hào)輸出設(shè)備輸出的光信號(hào)運(yùn)用光轉(zhuǎn)換器來(lái)把不穩(wěn)定的非特性波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的特定波長(zhǎng)信號(hào)，最后通過(guò)合波器合成轉(zhuǎn)換為多路光信號(hào)，再通過(guò)光功率放大器放大后輸出。2.光接收機(jī)光接收機(jī)的作用其實(shí)就是把在傳輸過(guò)程中由于各種原因而導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度衰減的信號(hào)進(jìn)展一個(gè)檢測(cè)、放大、整形、再重新生成原傳輸信號(hào)，也就是把一個(gè)復(fù)用信號(hào)重新復(fù)原為原來(lái)的各種特定波長(zhǎng)的信號(hào)。光接收機(jī)自身也要滿足很多條件，例如對(duì)光信號(hào)的靈敏度，各類參數(shù)是否正確，還要有抗光噪聲信號(hào)的能力以及較高的電帶寬的性能。3.光中繼放大器由于信號(hào)經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)距離的傳輸，必有一些原因使信號(hào)強(qiáng)度有所衰弱，所以就需要對(duì)這個(gè)衰弱了的信號(hào)進(jìn)展放大處理，以保證不失真，不影響傳輸性能。如今WDM系統(tǒng)使用的光纖放大器一般都是摻鉺光纖放大器。用該放大器來(lái)對(duì)衰弱了的信號(hào)進(jìn)展放大增益。4.光監(jiān)控信道光監(jiān)控信道的主要功能就是起到一個(gè)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)信道傳輸狀況進(jìn)展監(jiān)控的作用，反映出每個(gè)信道當(dāng)前是否有異常狀況發(fā)生，易于人們對(duì)每個(gè)傳輸信道進(jìn)展修正和管理。5.網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以通過(guò)光監(jiān)控信道傳送的字節(jié)來(lái)對(duì)整個(gè)WDM系統(tǒng)進(jìn)展平安性能的管理、故障問(wèn)題的管理以及資源配置的管理等等。3.3光波分復(fù)用器和解復(fù)用器光波分復(fù)用器和光波分解復(fù)用器在整個(gè)WDM系統(tǒng)中占據(jù)著十分重要的地位，如果它們的性能有問(wèn)題將會(huì)給整個(gè)WDM系統(tǒng)的傳輸性能帶來(lái)致命性的打擊，所以光波分復(fù)用器和光波分解復(fù)用器在整個(gè)WDM光傳輸系統(tǒng)對(duì)于傳輸質(zhì)量來(lái)說(shuō)有決定性的作用。光波分復(fù)用器光波分復(fù)用器的作用其實(shí)就是把多個(gè)不同規(guī)格的信號(hào)全都合并起來(lái)再同一根光纖上來(lái)傳輸，而光波分解復(fù)用器就是起到一個(gè)與光波分復(fù)用器相反的作用，即將復(fù)用在一起同一根光纖上傳輸?shù)亩鄠€(gè)規(guī)格的信號(hào)拆分開來(lái)成為單一規(guī)格波長(zhǎng)的信號(hào)在分別輸出，這了兩個(gè)器件也是一種可以互相轉(zhuǎn)換的存在。把復(fù)用器的輸入端和輸出端反過(guò)來(lái)使用就變成了解復(fù)用器，同理把解復(fù)用器的輸入端和輸出端反過(guò)來(lái)使用就變成了復(fù)用器。光波分復(fù)用器和光波分解復(fù)用器的主要性能指標(biāo)是接入損耗和串?dāng)_，如果你要選擇一個(gè)光波分復(fù)用器或者光波分解復(fù)用器，它的頻偏及接入損耗要盡可能的小，因?yàn)檫@兩個(gè)因素滿足了，不同波長(zhǎng)信號(hào)間影響就小了同時(shí)信道間的串?dāng)_也就變小了，對(duì)隔離度也會(huì)變大。當(dāng)今社會(huì)WDM系統(tǒng)中所采用的光波分復(fù)用器主要有兩種，一個(gè)是介質(zhì)薄膜型光波分復(fù)用器，一個(gè)是光柵型光波分復(fù)用器。3.4WDM技術(shù)目前存在的問(wèn)題以WDM技術(shù)為根底的具有分插復(fù)用和穿插連接功能的光傳輸網(wǎng)具有易于重構(gòu)、良好的擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)，已成為未來(lái)高速傳輸網(wǎng)的開展方向，很好的解決以下問(wèn)題有利于其實(shí)用化?！?〕WDM是一項(xiàng)新的技術(shù)，其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定較粗，因此不同商家的WDM產(chǎn)品互通性極差，特別是在上層的網(wǎng)絡(luò)管理方面。為了保證WDM系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中的大規(guī)模實(shí)施，需保證WDM系統(tǒng)間的互操性以及WDM系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)間互連、互通，因此應(yīng)加強(qiáng)光接口設(shè)備的研究?！?〕WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理，特別是具有復(fù)雜上/下通路需求的WDM網(wǎng)絡(luò)管理不是很成熟。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模采用需要對(duì)WDM系統(tǒng)進(jìn)展有效網(wǎng)絡(luò)管理，例如在故障管理方面，由于WDM系統(tǒng)可以在光通道上支持不同類型的業(yè)務(wù)信號(hào)，一旦WDM系統(tǒng)發(fā)生故障，操作系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，并找出故障原因；目前為止相關(guān)的運(yùn)行維護(hù)軟件仍不成熟，在性能管理方面，WDM系統(tǒng)使用模擬方式復(fù)用及放大光信號(hào)，因此常用的比特誤碼率并不適用于衡量WDM的業(yè)務(wù)質(zhì)量，必須尋找一個(gè)新的參數(shù)來(lái)準(zhǔn)確衡量網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的效勞質(zhì)量等?！?〕一些重要光器件的不成熟將直接限制光傳輸網(wǎng)的開展，如可調(diào)諧