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光的波分复用技术-扩展线路传输容量

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光的波分复用技术-扩展线路传输容量

发布日期:2014-11-27 00:00 来源:http://www.icookedit.com 点击:

    光的波分复用技能是有效的扩展光纤通讯线路的办法之一。其于1997年已进入商用,现正大面积地推广及繁荣地开展。光波分复用技能,即在1根光纤中,选用许多彼长的光作信息载体,以扩展光纤的传输容量。假如1个波长传送速率是2。5Gb/s,若选用8个波长,则1根光纤的容量就扩展了8倍,其容量就为20Gb/s。可见,选用光的波分复用技能能极大的进步通讯传输速率。点对点的WDM大容量体系的试用期间现已曩昔,大规模或全部选用WDM体系的期间现已展开。发达国家和大公司正在计划怎么组建WDM网?选用多少波长?选用什么速率?怎么上下信道?怎么保护?怎么办理等。国际电联ITU-T现也为这些疑问进行评论和制订标准,还不完善。

  一、光纤通讯的开展和现状

  光纤通讯体系是以光为载波,运用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输前言,经过光电改换,用光来传输信息的通讯体系。跟着国际互联网事务和通讯业的飞速开展,信息化给国际出产力和人类社会的开展带来了极大的推动。光纤通讯作为信息化的首要技能支柱之一,必将变成21世纪最重要的战略性工业。

  1970年美国康宁玻璃公司研制出损耗为20dB/km的低损耗石英光纤,证实光纤作为通讯的传输前言是大有希望的。同年,美国贝尔试验室完结了铝镓砷(GaAlAs)异质结半导体激光器在室温下连续作业,为光纤通讯进步了抱负的光源。这两项研讨成果,奠定了光纤通讯的开展根底。

  在20世纪70年代,光纤通讯由起步到逐步老练。首要表如今光纤的传输质量大大进步,光纤的传输损耗逐年下降。与此一起,光纤的带宽和光源的寿命不断添加。光源和光电检查的功能不断改进。80年代是光纤通讯大开展期间。在这个期间,光纤通讯敏捷由0。8μnm波段转向1。3μm波段,由多模光纤转向单模光纤。经过理论剖析和实习,在1。3μm和1。55μm波段别离完结了损耗为0。5dB/km和0。2dB/km的低损耗光纤传输。一起,石英光纤在1。31μm波段时色度色散为零,促进1。31μm波段单模光纤通讯体系敏捷开展。

  20世纪90年代,波分复用(WDM)技能的诞生。在此之前1986年,英国南普敦大学在光纤基质中参加铒类子作为激光作业物质,用氩离子激光器作为泵浦源,制造出了能对1.55μm的光信号进行直接扩大的掺铒光纤扩大器(EDFA)。这一创造战胜了光信号在传输过程中运用光一电和电一光中继器带来的“瓶颈”约束。波分复用(WDM)+EDFA体系处理了光电子、微电子对传输设备的“瓶颈"制约。

  光纤通讯的敏捷开展与光纤通讯的优越性是分不开的。光纤通讯的首要长处有:

  传输损耗低,传输间隔长;频带宽,通讯容量大;抗搅扰能力强,合适运用于有强电搅扰和电磁辐射的环境中,保密性好;

  尺度小,重量轻,有利于敷设和运输;制造光纤的首要原料是Si02,它是地球上蕴藏量最丰厚的物质,经济性好。

  这些年,跟着光纤通讯技能的疾速开展和、元器材技能不断获得打破以及报价的逐年下降,传统的光纤通讯网正在向下一代全光通讯网疾速演进,由高速骨干网向城域网和接入网延伸,由点到点的链路体系向穿插衔接的传送网体系和面向事务的主动交流光网络开展。在新的开展期间,高速大容量光纤传输体系的呈现不只添加了事务传输容量,并且为各式各样的新事务供给了完结的也许。而更大的带宽又可让运营商愈加灵敏有效地供给效劳。所以,有必要不断进步光纤通讯体系的传输容量来满意信息传送量疾速增长的需求。

  光纤通讯的开展趋势:

  进入21世纪以来,一方面波分复用设备、光学元器材等日趋老练,WDM+EDFA技能逐步从骨干网向城域网、接入网浸透;另一方面光穿插技能(OXC)、光分插复用(OADM)设备的开发运用,点到点的WDM体系正在向能够经过杂乱光网络传输不一样波长信道的、面向用户、供给光路由的光网络演进。但要构建实用化的高速、大容量全光通讯网,还需求处理好3个方面的疑问:

  (1)光纤的色散累积和非线性效应,光学器材引起的光信号在光纤中的串扰、噪声累积等疑问;

  (2)WDM设备中的高安稳集成光源、波长可调的集成化探测器等疑问,OXC、OADM设备中的波长改换器、可调光谐滤波器、光穿插衔接矩阵等疑问;

山东11选5  (3)设备的标准化、互操作、网管和报价昂贵的等疑问。


二、波分复用技能

  1、波分复用技能的根本概念与原理

  波分复用(WDM)技能是将两种或多种不一样波长的光载波信号在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)集合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技能,在接纳端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波别离,然后由光接纳机作进一步处理以恢恢复信号。这种在同一根光纤中一起传输两个或多个不一样波长光信号的技能,称为波分复用技能。所以WDM技能能够在不添加光纤纤芯的情况下使传输容量成倍的添加。特别是密布波分复用的运用使光纤的传输容量进一步进步。原则上讲,在光纤的低损耗窗口都能够进行波分复用,但因为当时EDFA带宽平整的范围在1530nm~1565nm,所以当时运用的复用波长大都在1550nm摆布。


  2、波分复用技能的首要特点

  (1)充分运用光纤无穷的带宽资源波分复用技能运用了光纤无穷的带宽资源,使一根光纤的传输容量比单波传输添加几倍至几十倍,然后有效地处理了传输容量的疑问。

  (2)一起传输不一样类型的信号因为WDM技能中运用的各波长彼此独立,因而能够传输特性彻底不一样的信号,完结各种电信事务信号的归纳和别离。

  (3)多种运用方法

  根据需求,WDM技能可有许多运用方法,如远程干线网,播送式分配网络,多路多址局域网络等,因而对网络运用十分重要。

  (4)节约线路出资选用WDM技能可使多个波长信号复用起来在单根光纤中传输,在大容量长间隔传输时能够节约许多光纤。别的,对现已建成的光纤通讯体系扩容便利,只需原体系功率充裕度较大,就能够进一步增容而不用对原体系做大的改动。

  (5)数据通明WDM通道对数据格局是通明的,即与信号速率及调制方法无关。在网络扩充和开展中,是抱负的扩容手段,也是引入宽带新事务的便利手段。

  (6)高度的组网灵敏性、经济性和可靠性运用WDM技能选路,完结网络交流和恢复,然后完结将来通明、灵敏、经济且有高度生存性的光网络。

  3、制约WDM体系开展的要素

  跟着波分复用的运用,在WDM体系中呈现了许多新的技能疑问,首要有光纤的色散和非线性效应等,这些疑问将不断地制约着WDM技能的开展,一起也是规划WDM体系需求考虑的要素。

  (1)光信道的串扰疑问串扰疑问是影响光接纳机灵敏度的首要要素,取决于光纤的非线性效应和无源光解复用器的滤波特性。关于高速率的体系,需求仔细研讨。

  (2)光纤色散EDFA的运用使得衰减约束的疑问得以处理,传输间隔大大的添加,但总色散也将随之添加。因而,色散的影响将是一个首要的约束要素,尤其是对高速体系来说更为显着。

  (3)光纤的非线性因为WDM体系中信道数目增多,使得非线性效应比传统光纤传输体系更严峻,因而非线性效应变成影响体系功能的首要要素之一。

  光纤传输体系中存在着许多非线性效应,对WDM体系有显着影响的首要有两类:SPM、XPM、FWM为非线性折射率调制;SBS和SI峪为受激散射。其间SPM和SBS是单信道非线性效应,而FWM、XPM、SRS为多信道非线性效应,并且多信道非线性效应对体系的影响最为严峻。这些非线性效应约束WDM体系的传输容量和传输间隔,影响体系的传输功能。

4、波分复用光传输体系中的关键技能

  带宽需求对通讯提出了很高的需求,使得光通讯向更高速率更远间隔开展。而光纤通讯体系在传输容量和速度方面得到添加的一起,光纤群速度色散、非线性效应等疑问日益突出,变成影响光纤传输功能的首要要素。

  当时光纤通讯体系中遍及选用波分复用(WDM)技能+掺铒光纤扩大器(EDFA)的方法来进步体系的容量和传输间隔,光纤的入纤功率会引出非线性效应,并且色散抵偿光纤的纤芯较细也简单发作非线性效应。而光纤非线性效应和光纤的群速度色散(GVD)彼此作用将制约光纤传输体系的功能,并且非线性效应具有累积性。面临着这些应战,需求归纳选用各种先进的技能来战胜。

  (1)拉曼扩大器技能在WDM长间隔传输体系中,拉曼扩大器技能是十分受瞩意图光传输技能,它能够扩大EDFA所不能扩大的波段,并且运用一般的传输光纤就能完结分布式扩大,然后大大进步体系的光信噪比(OSNR)。关于WDM长间隔传输体系来说运用拉曼扩大器进步体系的OSNR、添加体系跨距长度、进步WDM体系的通路以及按捺光纤非线性效应是首要意图。

  (2)色散抵偿技能

山东11选5  在10Gbit/s及以上的高速长间隔传输体系中,有必要考虑色散抵偿疑问。因为光纤在信号波长处的色散不为零,经过长间隔传输后,信号中的各个频率重量到达接纳端的时延不一样,致使信号发作符号间搅扰,为处理该疑问需求对色散进行抵偿。群速度色散抵偿的方法包含色散抵偿光纤和色散抵偿模块,运用最多的是色散抵偿光纤(DCF),其色散系数符号与传输光纤相反,能够有效抵偿传输光纤的色散疑问,但这种色散抵偿光纤具有较大的非线性效应,会使不一样信道之间的串扰加大。除了选用DCF外,还能够运用其他的色散抵偿技能,啁啾光纤布拉格光栅(FBG)、虚拟镜像相位列(VIPA)等。光纤孤子传输(Fiber Soliton Transmission)、中点谱回转法(MSSI,Mid-Span Spectral Inversion)、色散支撑传输(DST,Dispersion Supported Transmission)、平面光路法(POC,Planar Optical Circuit)、预啁啾抵偿技能(per-chirping)等。

  (3)前向纠错编码(FEC)技能

  在光传输体系中选用前向纠错编码(FEC)技能,即经过在信号中参加少数的冗余信息来发现并去掉传输过程中发作的误码∞.241。其编码增益也供给了一定的体系充裕量,然后下降光传输链路中线性及非线性要素对体系功能的影响。因为纠错编码只需求在收发端添加相应的编译码器,无需添加和改动线路设备,具有成本低、灵敏快捷、作用显着的优势。关于有光扩大器的体系,能够添加光扩大器间隔,延伸传输间隔,进步信道速率,减小单通路光功率。

山东11选5  (4)动态增益均衡技能

  关于长间隔传输体系,确保全部线路上的增益平整是很重要的。增益均衡用于确保线路上各个波长之间的增益平整,在主光通道的入口尽也许和各个波长之间的功率电平共同。动态增益均衡的优势在于能够添加长间隔传输体系的区段数目,能够在级联50个EDFA情况下,不进行电再生中继;支撑动态网络装备,在网络波长数目发作严重区别时不会对O卧汛形成损害;因为输入光功率改变也会形成增益斜度劣化,而经过动态增益均衡,能够替代当时运用的可调光衰减器。

  (5)新式光调制技能

  信号调制技能是WDM长间隔传输体系的一项重要技能。在WDM体系中每根光纤可运用的带宽和可到达的谱频率决议着光纤总容量,而先进的信号调制格局能够进步体系的OSNR,对进步光传输体系的传输间隔有很大好处。当时国内外研讨的码型有:载波按捺的归零码CSRZ,单边带归零码SSBRZ,双二进制码Duobinary,啁啾归零码CRZ,相位替换的归零码APRZ,差分相移键控DPSK,传号替换回转码AMI'曼彻斯特编码Manchester code,差分正交相移键控DQPSK。以及两种或三种调制格局的结合:双二进制载波按捺的归零码DCSRZ,差分相移键控归零码RZ-DPSK,差分相移键控载波按捺的归零码CSRZ-DPSK,双二进制归零码RZ—Duobinary,传号替换回转的归零码RZ-AMI,单边带调制的传号替换回转的归零码RZ-AMI SSB,单边带调制的双二进制载波按捺的归零码DCSRZSSB,差分正交相移键控的归零码RZ-DQPSK,差分正交相移键控载波按捺的归零码CSRZ-DQPSK等。

  (6)大容量干线的单位长根本速率可选用40Gb/s—NTT

  因为电子技能的进步,用InP资料制造高速电子线路有所打破。选用0.1μm技能,40Gb/s的晶体管HEMT和集成电路已可制成。光器材的速率正本就很高,所以如今出产40Gb/s已具备条件。加选用40Gb/s作为1个波长的根本速率,运用现己老练的光滤波技能就可出产2Tb/s的WDM体系,其光频谱运用率可达40~75%。三、定论:光纤通讯因为它本身的优越性而现已得到广泛的运用,但怎么进一步发掘和进步其优越性是咱们每个有志这方面研讨的人的义无反顾的职责。光的波分复用技能即是进步其传输速率的一项关键技能,因为篇幅所限,这篇文章只是简要介绍和评论了光的波分复用技能,为了进一步进步进步体系传输功能,还有一些疑问需求咱们去处理,如光纤群速度色散、非线性效应影响等疑问。

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