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文章導讀 1. 什么是WDM波分復用 以及WDM工作原理 2. 通用WDM系統的基本結構 3. WDM波分復用的優(yōu)勢 4. 什么是復用Mux和解復用Demux？ 5. WDM波分復用器 和 光分路器的區別 6. 影響WDM波分復用器的性能指標有哪些？ 7. 如何區分O、E、S、C、L、U波段波長(cháng)？ 8. 什么是CWDM, DWDM, FWDM, LWDM, MWDM？ 什么是WDM波分復用 以及WDM工作原理 在同一根光纖中同時(shí)讓兩個(gè)或兩個(gè)以上的光波長(cháng)信號通過(guò)不同光信道各自傳輸信息的技術(shù)稱(chēng)之為波分復用技術(shù)（WDM）。WDM (Wavelength Division Multiplexing) 是將兩種或多種不同波長(cháng)的光載波信號（攜帶著(zhù)各種信息），在發(fā)送端經(jīng)過(guò)合波器（Multiplexer）匯合在一起，并耦合到同一根光纖中進(jìn)行傳輸，而在接收端經(jīng)分波器（Demultiplexer）將各種波長(cháng)的光信號分離出來(lái)，然后由光接收機進(jìn)一步處理恢復為原信號。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可以看下圖，在傳統傳輸模式中，一根光纖只能傳輸攜帶一種信息的光載波信號，如果是要不同的業(yè)務(wù)，就需要無(wú)數根不同的、獨立的光纖來(lái)進(jìn)行傳輸。但如果業(yè)務(wù)信息量多的話(huà)，就需要鋪設大量的光纖來(lái)進(jìn)行傳輸，這對布線(xiàn)空間以及成本都是一個(gè)極大的挑戰。而一個(gè)WDM系統的應用則可以快速解決上述問(wèn)題。WDM系統可以承載多種格式的“業(yè)務(wù)”信號，如ATM、IP等，通過(guò)復用、解復用的技術(shù)將多種業(yè)務(wù)信號通過(guò)一根光纖就可傳輸，大大的減少了光纖用量，是網(wǎng)絡(luò )擴充和發(fā)展中理想的擴容手段。 在引入寬帶新業(yè)務(wù)，比如CATV, HDTV, B-ISDN等，只需要增加一個(gè)附加波長(cháng)即可。 
通用WDM系統的基本結構 WDM系統的基本構成主要分雙纖單向傳輸和單纖雙向傳輸兩種方式。雙纖單向是指所有光路同時(shí)在一根光纖上沿同一方向傳送，不同的波長(cháng)承載不同的光信號，在發(fā)送端復合通過(guò)一根光纖進(jìn)行傳輸，在接收端經(jīng)解復用，完成多路光信號的傳輸，而反方向則通過(guò)另一根光纖傳送。兩個(gè)方向的傳輸分別由兩根光纖完成。單纖雙向是指光通路在一要光纖上同時(shí)向兩個(gè)不同的方向傳輸，所用的波長(cháng)相互分開(kāi)，以實(shí)現彼此雙方全雙工的通信聯(lián)絡(luò )。
通用的WDM系統主要由網(wǎng)絡(luò )管理系統、光發(fā)送機、光中繼放大、光接收機、光監控信道五個(gè)部分組成。
WDM系統總體結構示意圖 其中簡(jiǎn)單的WDM系統里面主要有收發(fā)器、WDM波分復用器、跳線(xiàn)、暗光纖組件。
在整個(gè)WDM系統中，光波分復用器和解復用器是WDM技術(shù)中的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣對系統的傳輸質(zhì)量具有決定性作用。 WDM波分復用的優(yōu)勢 大容量 WDM的一個(gè)重要特點(diǎn)是可以充分利用光纖的帶寬資源，在不改變現有網(wǎng)絡(luò )基本架構的基礎上，增加數據傳輸容量，使一根光纖的傳輸容量比單波長(cháng)增加多倍。如DWDM系統在一對光纖中最多可支持192個(gè)波長(cháng)，每個(gè)波長(cháng)的傳輸能力高達100Gbit/s ~約400Gbit/s和一個(gè)Terabit / s。 兼容性好 WDM對不同的信號具有很好的兼容性，在同一根光纖中傳輸圖像、數據及話(huà)音等不同性質(zhì)信號時(shí)，各個(gè)波長(cháng)相互獨立，互不干擾，保證傳輸的透明性。 高度的網(wǎng)絡(luò )靈活性，經(jīng)濟性和可靠性 波分復用技術(shù)允許在不中斷現有流量服務(wù)的情況下根據需要連接新通道，從而使升級變得更加容易。在網(wǎng)絡(luò )升級和擴容時(shí)，無(wú)需對光纜線(xiàn)路進(jìn)行改造，增加波長(cháng)即可開(kāi)通或疊加新業(yè)，在大容量長(cháng)途傳輸時(shí)節省大量光纖和3R再生器，傳輸成本顯著(zhù)下降。 波長(cháng)路由 WDM技術(shù)是實(shí)現全光網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵技術(shù)之一。在將來(lái)有望實(shí)現的全光網(wǎng)絡(luò )中，通過(guò)改變和調整光信號在光路上的波長(cháng)，可以實(shí)現各種電信業(yè)務(wù)的上/下和交叉連接。 什么是復用Mux和解復用Demux？ 復用器MUX 合波器MUX的主要作用是將多個(gè)信號波長(cháng)合在一根光纖中傳輸。在發(fā)送端，N個(gè)光發(fā)射機分別工作在N個(gè)不同波長(cháng)上，這N個(gè)波長(cháng)間有適當的間隔分隔，分別記為λ1，λ2...λn。這N個(gè)光波作為載波分別被信號調制而攜帶信號。一個(gè)合波器將這些不同波長(cháng)的光載波信號進(jìn)行合并，耦合入單模光纖。由于不同波長(cháng)的光載波信號可以看作互相獨立（不考慮光纖非線(xiàn)性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現多路光信號的復用傳輸。通過(guò)多路復用，通信運營(yíng)商可以避免維護多條線(xiàn)路，有效地節約了運營(yíng)成本。 解復用器DEMUX 分波器DEMUX的主要作用是將一根光纖中傳輸的多個(gè)波長(cháng)信號分離出來(lái)。在接收部分由一個(gè)分波器將不同波長(cháng)的光載波信號分開(kāi)， 由光接收機作進(jìn)一步處理以恢復原信號。多路復用器(Demux)是一種對多路復用器進(jìn)行反向處理的設備。 從原理上說(shuō)，該器件是互易（雙向可逆）的，即只要將解復用器的輸出端和輸入端反過(guò)來(lái)使用，就是復用器。 WDM波分復用器 和 光分路器的區別 有很多人不能理解波分復用和光分路器之間的區別。簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)，WDM是將線(xiàn)路中多個(gè)波長(cháng)的光分開(kāi)單獨傳輸，當然也可以復合多個(gè)波長(cháng)的光一起傳輸；分路器是將一個(gè)波長(cháng)的光按照使用的分成多束傳播，各束光的功率按照所使用的分路器規格來(lái)定。兩者的最重要區分就在前者是可以復合傳輸各種業(yè)務(wù)波長(cháng)的光信號，而后者是僅僅傳輸一個(gè)波長(cháng)的光來(lái)按照一定的分光比例來(lái)分光。
影響WDM波分復用器的性能指標有哪些？ 1. 工作波段 WDM器件的工作波段，如1550波長(cháng)區分三個(gè)波段：S波段（短波長(cháng)波段 1460~1528nm）、C波段（常規波段 1530~1565nm）、L波段（長(cháng)波長(cháng)波段 1565~1625nm）。 2. 信道數和信道間隔 信道數指波分復用/解復用器可以合成或分離的信道的數量，這個(gè)數字可以從4到160不等，通過(guò)增加更多的頻道來(lái)增強設計, 常見(jiàn)的信道數有4、8、16、32、40、48等。信道間隔（channel spacing）是指兩個(gè)相鄰信道的標稱(chēng)載頻的差值，可以用來(lái)防止信道間干擾。按ITU-T G.692的建議，間隔小于200GHz(1.6nm)的有100GHz（0.8nm）、50GHz（0.4nm）和25GHz等，目前優(yōu)先選用的是100GHz和50GHz信道間隔。 3. 插入損耗 插入損耗是光傳輸系統中波分復用器(WDM)插入引起的衰減。 波分復用器本身對光信號的衰減作用，直接影響系統的傳輸距離。通常地，插入損耗越低，信號衰減越少。 4. 隔離度 隔離度指各個(gè)波道信號之間的隔離程度， 隔離度值高能夠有效防止信號之間相互串擾導致傳輸信號失真。 5. 偏振相關(guān)損耗PDL 偏振相關(guān)損耗PDL是在固定溫度、波長(cháng)及同Band下，不同極化態(tài)所造成的最大與最小Loss之間距離，即所有輸入偏振狀態(tài)下插入損耗的最大偏差。 除了以上，當然還有其它影響WDM器件的性能參數，如工作溫度、帶寬等。 如何區分O、E、S、C、L、U波段波長(cháng)？
什么是O band？ O 波段是原始波段1260-1360 nm。O波段是歷史上用于光通信的第一個(gè)波長(cháng)波段，信號失真（由于色散）最小。 什么是E band？ E波段（擴展波長(cháng)波段：1360-1460 nm）是這幾個(gè)波段中最不常見(jiàn)的波段。 E波段主要用做O波段的擴展，但應用很少，主要是由于許多現有光纜在E波段都顯示出高衰減，并且制造過(guò)程非常耗能，因此在光通信的使用受到限制。 什么是 S band？ S波段（Short-wavelength Band）（短波波段：1460-1530 nm）中的光纖損耗比O波段的損耗低，S波段作為許多PON（無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )）系統使用。 什么是C band？ C波段（Conventional Band）范圍從1530 nm到1565 nm，代表的是常規波段。光纖在C波段中表現出最低的損耗，在長(cháng)距離傳輸系統中占有較大的優(yōu)勢，通常應用在與WDM結合的許多城域，長(cháng)途，超長(cháng)途和海底光傳輸系統中使用 和EDFA技術(shù)。隨著(zhù)傳輸距離變長(cháng)，并且開(kāi)始使用光纖放大器代替光對電子對光中繼器，C波段變得越來(lái)越重要。隨著(zhù)可使多個(gè)信號共享一條光纖的DWDM（密集波分復用）的出現，C波段的使用得到了擴展。 什么是L band？ L波段（Long-wavelength Band）（長(cháng)波長(cháng)波段：1565-1625 nm）是第二低損耗的波長(cháng)波段，常常在C波段不足以滿(mǎn)足帶寬需求時(shí)被使用。隨著(zhù)摻b光纖放大器（EDFA）廣泛可用，DWDM系統向上擴展到了L波段，最初常被用于擴展地面DWDM光網(wǎng)絡(luò )的容量�，F在，它已被引入海底電纜運營(yíng)商，以做同一件事-擴展海底電纜的總容量。 因為C波段和L波段這兩個(gè)傳輸窗口的傳輸衰減損耗最小，所以DWDM系統中信號光通常選擇在C波段和L波段。除了O波段到L波段外，還有另外兩個(gè)波段，即850 nm波段和U波段（超長(cháng)波段：1625-1675 nm）。 850 nm波段是多模光纖通信系統的主要波長(cháng)，結合了VCSEL（垂直腔表面發(fā)射激光器）。 U頻段主要用于網(wǎng)絡(luò )監控。 WDM技術(shù)根據不同的波長(cháng)模式，又可以分為WDM，CWDM, DWDM。ITU對CWDM（ITU-T G.694.2）規定的波長(cháng)范圍為1271至1611 nm，但在應用中考慮到1270-1470nm波段的衰減比較大，所以通常使用1470~1610nm的波段范圍。DWDM通道間隔更加密集，使用C波段（1530 nm-1565 nm）和L波段（1570nm-1610nm）傳輸窗口。普通WDM一般采用1310和1550nm波長(cháng)。
什么是CWDM, DWDM, FWDM, LWDM, MWDM？ WDM承載方案有粗波分復用（CWDM）、密集波分復用（DWDM）以及中等波分復用（MWDM）、細波分復用（LWDM）。 CWDM粗波分復用器 CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexer）是稀疏波分復用器，也稱(chēng)粗波分復用器。CWDM具有18個(gè)不同的波長(cháng)通道，每個(gè)通道的不同波長(cháng)相隔20nm，使用1270 nm至1610 nm的波長(cháng)。CWDM支持的信道少于DWDM，因為它緊湊且具有成本效益，因此使其成為短距離通信的理想解決方案。CWDM系統的最大優(yōu)勢在于成本低，器件成本主要表現在濾波器和激光器。20nm的寬波長(cháng)間隔同樣給CWDM帶來(lái)了對激光器的技術(shù)指標要求低、光復用器/解復用器的結構簡(jiǎn)化的優(yōu)勢。結構簡(jiǎn)化，成品率提高，故成本下降。
DWDM密集波分復用器 DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexer）是密集波分復用器。DWDM的信道間隔為1.6/0.8/0.4 nm（200GHz/100 GHz/50 GHz），遠遠小于CWDM。與CWDM相比，具有更緊密波長(cháng)間隔的DWDM，可以在一個(gè)光纖上承載8~160個(gè)波長(cháng)，更適于長(cháng)距離傳輸。 在EDFA的幫助下，DWDM系統可以在數千公里的范圍內工作。
FWDM濾波片式波分復用器 FWDM（Filter Wavelength Division Multiplexing）濾波片式波分復用器，是基于成熟的薄膜濾器技術(shù)。濾波片型波分復用器能在較寬的波長(cháng)范圍內將不同波長(cháng)的光糅合或分開(kāi)，廣泛應用于摻鉺光放大器、拉曼放大器和WDM光纖網(wǎng)絡(luò )中。 MWDM中等波分復用 MWDM是重用CWDM的前6波，將CWDM的20nm的波長(cháng)間隔壓縮為7nm，采用TEC（Thermal Electronic Cooler, 半導體制冷器）溫控技術(shù)實(shí)現1波擴為2個(gè)波。這樣就實(shí)現了容量提升的同時(shí)可以進(jìn)一步節省光纖。MWDM就是在CWDM 6波的基礎上，左右偏移3.5nm擴展為12波（1267.5、1274.5、1287.5、1294.5、1307.5、1314.5、1327.5、1334.5、1347.5、1354.5、1367.5、1374.5nm）。MWDM主要是在中國5G前傳網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下提出的。
LWDM LWDM是基于以太網(wǎng)通道的波分復用Lan-WDM技術(shù)，也被稱(chēng)為細波分復用。其通道間隔為200~800GHz，此范圍介于DWDM（100GHz、50GHz）和CWDM（約3THz）之間。LWDM是采用了位于O-band（1260nm～1360nm）范圍的1269nm到1332nm波段的12個(gè)波長(cháng)，波長(cháng)間隔為4nm（1269.23、1273.54、1277.89、1282.26、1286.66、1291.1、1295.56、1300.05、1304.58、1309.14、1313.73、1318.35nm）。LWDM工作波長(cháng)的特點(diǎn)是位于零色散附近，色散小，穩定性好。同時(shí)LWDM可支持12波25G，容量提升，可進(jìn)一步節省光纖。
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