武汉理工大学 学期论文科目 全光通信网络 题目 光波分复用技术研究 院 (系) 信息工 程 学院 年 2月内容摘要 波分复用技术是一项新的技术，它的前景非常广阔，同步它也是新一代的光纤通信系统的标志。本文具体简介了光波分复用技术的原理、系统构成和特点及其特点。对光波分复用技术在通信干线网和光纤顾客网中的应用做了探讨,对其发展前景做了展望。核心词光波分复用技术 光纤通信 光纤顾客网bract WD technolgs new tehology. t isverproset, t h a time ,ii lo new geeratn of otcl fber ommuncatio sye o sig.This p idces herineoflih WDM tecnogy， s sructue haceristis an its chaacterstics. iht WMtechnlogi ommuicatn ke wnotiafiberserets te applicaion toxre is deelopm spe e oslghtWDM tehogy opia ibercomuicatin pta fibe senes第一章引言1.1 全光网络研究背景自从光纤被引入通信网以来,它 已为通信 网的发展作出了重要的奉献。随着通信 网传播容量 的不断增长，光纤通信也发展到了一种新的高度。但是,在 目前的光纤通信系统中,网络的各个节点要通过多次的光-电,电-光变换,而其中的电子器件在适应高速、大容量的需求上存在诸多缺陷,如带宽限制、时钟漂移、严重串话、高功耗等,由此产生通信网中的“电子瓶颈 ”现象。为理解决这一 问题，充足发挥光纤通信的极宽频带、抗电磁干扰、保密性强、传播损耗低等长处，于是提出了全光通信。可见采用全光传播技术是历史 的螺旋上升。全光通信 是历史发展 的必然。从198年以来的间，随着光器件的发展和光系统的演进,光传播系统的容量已从bit/s发展到Tit/,提高了近10万倍。从理论上讲,全光网络是指光信息流在网络中的传播及互换始终以光的形式实现,而不需要通过光/电、电/光变换。也就是说,信息从源节点到目的节点的传播过程中始终在光域内。在波分复用技术提出后来,波长自身成为组网（分插、互换、路由)的资源。随着着光分插复用（OAM)和光交叉联接（OX）技术的逐渐成熟，本来被觉得只是提供带宽传播的光层开始有了组网能力,因此成为近来几年光通信研发的热点。WDM全光网络是基于WM技术,以波长作为组网资源，灵活可靠、性能稳定的光网络，它可以划分为长途骨干网、区域网和城域网三个级别。WDM全光网络通过波长路由机制实现路由选择，具有良好的可扩展性、可重构性和可操作性。1.2 全光通信现状19年,美国康宁公司马勒博士等三人的研究小组初次研制成功损耗为0dBkm光纤。74年,贝尔实验室发明了制造低损耗光纤的措施,称作改善的化学汽相沉积法(MCD), 光纤损耗下降到1dB/km。19年,日本电话电报公司研制出更低损耗光纤,损耗下降到0.dBkm179年，日本电报电话公司研制出02dB/m的光纤1.um目前，光纤最低损耗0.17B/km 。1978年,在全国科学大会上,展出了P-24路信号和彩色电视信号的光纤传播实验。1979年,多模光纤的损耗降至1dKm。建成Ms、光缆中继线路实验段。 981年,研制出三次群4Mb/(48路)光传播设备。982年，研制出四次群40/s(20路）光传播设备。 99年, 研制出五次群565M/s(7680路）光传播设备.(PH)。 ,研制出320G/s（30/s) (87万路)光传播设备。，研制出1.6Tb/（101Gb/s）(193.3万路)。,研制出单波长40 Gb/烽火通信-武汉邮科院。,商用3.b/s(04G）深圳华为 。，法国成功研制出世界上最高容量的DWDM系统,在此期间，光交叉连接器（SS),交叉矩阵等全关网中的核心器件也迅速的发展，由于其巨大的优势，全光网被许多国家和地区列为重点发展项目，全光网得到了长足的进步。在光通信迅速发展的同步,也有着巨大的隐害。由于人们只注意到了全光网巨大的优势,却忽视了供需的关系,人们没有那么大的宽带需求。同步，当时光器件也没法与电器件相比较,价格相称贵,市场需求与技术发展存在着巨大的鸿沟。这样就在,通信泡沫产生,全光网作为其中一员也随之进入了严冬。 第二章 光波分复用系统2.1 光波分复用概述光纤通信的多路复用技术 ，最初是采用原铜缆沿用P脉冲编码调制方式,把模拟信号变换为数字信号 ,再应用时分多路 ( ime Disi ltipxing，DM )技 术构成一次群 、 二次群、三次群 、 四次群等 此系列被称为准同步数字系列 ( Peiohrono Digtal earcy ,H) 。但既有的PDH 几种系列 ， 互不兼容, 难以适应同络发展的规定。后来采用的同步数字系列（Snronous ial erry ,SH) 所用的复 用技术 ，仍属TM 技术， 尽管目前已在国内外大量使用 ， 但在技术发展 , 成本投人上都遇到很大困难。 近几年来 ,WDM 技术 的进展为光纤 的发展 开辟了另一个十分广阔的前景 。WM 是 一种光纤传 技术 , 将不同的输人光信号分 别调制在特定的波长上 ， 然后将调制后 的信 号复 用在一根光纤上 。完毕此调制的核心是波分复用器 ,复用后的信号经传 送后达到连接的远端, 再通过解复用器分离成不同的渡长 ， 由不同波长的检测器将各自的光信号转换 成电信号, 或者直接获取各自的渡长信号，并且将它们连接到其他 的WDM 波道上 。WM系统使用不同波长 ，可承载上百个通路的信号 ,每一通路可携带 2 .bits或 1Gitss信号 。采用波分复用使 网络链路容 量有了突破性进展。 例如 , 目前.5Gbits,即所谓82.5 Git/s系 统 。这 样 ， 一 根光纤的总 速 率 可 达 0 Git。若每个波长的速率为10 bit/s , 则一根光纤 的总速 率就 可达 0 Gbits , 这将大量节省光纤的数 量 。 近来 ，国内正在全国长途骨干光缆网上进行升级改造,也就是运用 W 8.Gbits 光传 输系统使一对 光纤可同步传送 2万路 电话或40套电视节 目。WM 除了在传播上可以大幅度地 减少传播成本 以外 ,还可以实现灵活的光节点 , 即所谓的光分插复 用器 （ ODM) 和光交叉连接器 （ ）,从而实现类似 电领域 SH 分插复用 器() 和DH 数字交叉连接设备（SDXC)的灵活上下业务的组 网功能 。2. 光纤基本特性由于单模光纤具有内部损耗低、带宽敞、易于升级扩容和成本低的长处,因而得到了广泛应用。从80年代末起，国内在国家干线网上敷设的都是常规单模光纤。常规石英单模光纤同步具有1550nm和10m两个窗口,最小衰减窗口位于150nm窗口。多数国际商用光纤在这两个窗口的典型数值为:1310n窗口的误减，消除了这一损耗峰峰值，使整个频带更加平坦。目前人们所运用的只是光纤低损耗频谱(13l0到155n)很少的一部分。在光纤的带宽中只占很小一部分，大概只有OD2m左右;所有运用光纤放大器DFA的放大区域带宽(1530565nr)的3n带宽,也只是占用光纤所有带宽(30150n的1左右。理论上，wD技术可以运用的单模光纤带宽达到2n,即25THz带宽,虽然按照波长间隔为.8nm（100Gz)计算,理论上夜可以开通20多种波长的WD系统，因而目前光纤的带宽远远没有运用。WDM技术的浮现正是为了充足运用这一带宽，而光纤自身的宽带宽。 2. 光波分复用原理W技术是在一根光纤中间时传播多波长光信号的一项技术其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（ 复用), 并耦合到光缆线路上的同一根光纤中逐行传播。 在接受端又将组合波长的光信号分开( 解复用） , 并作进一步解决, 恢复出原信号后送人不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用,简称光波分复用技术。 由于目前某些光器件与技术还不十提成熟。 因此要实现光信道十分密集的光频分复用还较为困难。在这种状况下，人们把在同一窗口中信 道间 隔较 小的波分 复用称为密集波分复用（WDM:DesityWavelengh Diviso liplein， TDM) 根据光纤传播的特性, 可以将光纤的传播波段提成 5个波段。它们分别是波段,波长范畴为 60360 nm；E波段，波长范畴是 16 40 n ; 波段, 波长范畴为 1460 5 nm;波段,波长范畴为 5 165m; L波段波长范畴是1651625n。 目前的WM应用重要 C波段上。其中每个波长之间的间隔为1.m,0. m或更低 , 相应约200z ，0G 更窄的带宽。 若能消除由光纤中的 OH根所致的损耗谱中的尖峰，则可在80 12 m波段内充足运用光纤的低损耗特性( 称之为全波光纤) , 使波分复用系统的可用波长范畴达到340m左右可大大提高传播容量。目前一般系统应用时所采用的信道波长是等间隔的。以往技术人员习惯采用WDM和DWD来辨别是由130/150nm简朴复用还是在 1550n波长区段内密集复用, 但 目前在电信界应用时， 都采用 D技术,110/50nm的复用由于超过了DA增益频谱的范畴,只用在某些专门场合.所如下面均采用DM这个更广义的名称来简介WDM技术。DM技术对网络的扩容升级、发展宽带业务、充足挖掘光纤带宽潜力、 实现超高速通信等具有十分重要的意义. 特别是WDM加上掺耳光纤放大器(DA) 更是对现代信息网络具有强大的吸引力。 就发展而言.如果某一种区域内所有的光纤传播链路都升级为 WM传播我们就可以在这些WDM链路的交叉处设立以波长为单 位的光交叉连接设备 ( O) ,或进行光上下路的光分插复用器 （ ADM) 则在本来由光纤链路构成的物理层上面就会形成一种新的光层。在这个光层中。 相邻光纤链路中的波长通道可以连接起来,形成