光波分复用

通信学名词

光波分复用技术（WDM：wavelength division multiplexer）是将一系列载有信息的光载波，在光频域内以1至几百纳米的波长间隔合在一起沿单根光纤传输；在接收端再用一定的方法，将各个不同波长的光载波分开的通信方式（光纤通信的复用技术）。

简介

光波分复用（wavelength-division multiplex-ing，简称WDM）技术又称光波长分割复用技术，是指在一根光纤中能同时传输多个波长光信号的一种技术。它是在发送端将不同波长的光信号组合起来，耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端再将组合波长的光信号分开，恢复出原信号后送入不同的终端。具有以下优点：

(1)可充分利用光纤的带宽资源，使同一根光纤的传输容量增加几倍至几十倍，甚至几百倍。(2)由于光波分复用技术使用的波长相互独立，故可以同时传输特性完全不同的信号。(3)采用全双工方式，光信号可以在一根光纤中同时向两个不同的方向传输，节省了线路投资，提高了系统的经济效益。(4)对于早期敷设的芯数不多的光缆，波分复用技术可提供“在线升级，平滑过渡”的技术支持，即在对原有系统不作较大改功的情况下，进行扩容，节省投资。(5)随着传输速率的不断提高，许多光器件的响应速度已明显不足。使用波分复用技术可以降低对器件性能上的要求。(6)波分复用器件大多是光无源器件，结构简单，体积小，稳定可靠，在网络设计和施工中有很大灵活性。因此，波分复用技术成为当前迸行扩容、升级改造以及建设新的高速、大容量通信网络的最佳技术选择。

分类

按各信道间的波长间隔的不同，WDM可分为：①密集波分复用：两信道之间的光波长间隔为1～l0nm。②稀疏波分复用：两信道之间的光波长间隔在10～100nm以上。

在WDM光纤通信系统中，除了复用器/解复用器外，其他部分与普通的强度调制/直接检测（IM/DD）光纤通信系统类似，因此，复用器/解复用器是WDM光纤通信系统的关键器件。波分复用器的作用是将几路不同波长的光波混合送到同一条光纤中去，解复用器的作用是将在同一条光纤中传输的多路光载波分开。复用器/解复用器一般由光纤、分光元件和准直聚焦系统所组成。有几种不同类型，其结构和性能直接决定WDM系统的串话、插入损耗和信道间隔等指标。

WDM技术利用光纤的宽带特性，提高了光纤的传输效率，是长距离光纤干线通信系统扩容的行之有效的办法。与掺铒光纤放大器（EDFA）结合使用，WDM技术的优越性更加明显。使用光纤放大器可将原来的电一光一电中继改为全光中继，使中继过程大大简化，而且系统的“透明”度也大为增加（即当变换码速率、增加信道数或变换传输体制时，只需更换首尾端机，无需变更中继放大器），因而在长途干线中具有广阔的应用前景。

光波分复用系统的基本原理

波分复用系统一般由光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统五部分组成，如图2所示。

光发射机是光波分复用系统的核心。它发出波长不同，但精度和稳定度满足一定要求的光信号，经过光波分复用器（即合波器）合成一路送入光功率放大器放大，然后耦合到光纤上进行传输。

光中继放大器一般采用掺铒光纤放大器，主要是用于补偿光信号由于长距离传输所造成的信号衰减。

光接收机主要由前置放大器、光分波器等组成。光前置放大器首先放大经传输而衰减的光信号，然后利用分波器分离各特定波长的光信号进行接收。

光监控信道是监控系统内各信道的传输情况，在发送端插入本节点产生的波长的光监控信号，与主信道的光信号混合输出。在接收端，将接收到的光信号分波，获得光监控信号。帧同步字节、公务字节和网管所用的开销字节均是通过光监控信道来传递的。

网络管理系统是通过光监控信道的物理层传送开销字节到其它节点或接收其它节点的开销字节对光波分复用系统迸行管理。主要实现配置、故障、性能、安全管理等功能，并与上层管理系统相连。

WDM系统构成

WDM系统按照工作波长的波段不同可以分为两类：一类是在整个长波长波段内信道间隔较大的复用，称为粗波分复用（CWDM）；另一类是在1550nm波段的密集波分复用（DWDM），它是在同一窗口中信道间隔较小的波分复用，可以同时采用8,16或更多个波长在一对光纤上（也可采用单纤）构成光纤通信网络，其中每个波长之间的间隔为1.6nm，0.8nm或更低，对应的带宽为200GHz，100GHz或更窄的带宽。

WDM系统的基本构成主要有两种形式：即双纤单向传输和单纤双向传输。

双纤单向传输是指采用两根光纤实现两个方向信号传输，完成全双工通信。

单纤双向传输是指光通路在一根光纤中同时沿着两个不同的方向传输，此时，双向传输的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信。

WDM技术的特点

（1）充分利用了光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍到几十倍，从而增加了光纤的传输容量，在很大程度上解决了传输的带宽问题。

（2）WDM技术中使用的各波长相互独立，因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种也无信号的综合和分离，实现多媒体信号的混合传输。

（3）WDM技术可以实现单根光纤的双向传输，以节省大量的线路投资。

（4）WDM技术可以有多种应用形式，如长途干线的传输网络、广播式分配网络、局域网等。

（5）WDM技术使n个波长复用起来在单根光纤中传输，在大容量长途传输时可以节约大量光纤；对已经建成的光纤通信系统可以很容易地进行扩容升级，因而WDM技术可以节约线路投资。

（6）随着传输速率的不断提高，许多光电器件的响应速度已明显不足。使用WDM技术可以降低对一些器件在性能上的极高要求，同时又可实现大容量传输。

（7）WDM的信道对数据格式是透明的，即与信号的速率和电调制方式无关，在网络扩充和发展中是理想的扩容手段，也是引入宽带新业务的方便手段。

（8）利用WDM技术可以实现高度的组网灵活性、经济性和可靠性。