武汉理工大学-光纤通信第07章 多信道复用技术

技光 术波 的分 特复 点用
通 信
8
7.2.2
3.提高光纤的频带利用率
在目前实用的光纤通信系统中，多数情况是仅传输一个光
波长的光信号，其只占据了光纤频谱带宽中极窄的一部分，远 远没能充分利用光纤的传输带宽，因而复用技术的使用大大地 提高了频带利用率。
这里顺便提及光波分复用按波长的分类：一般来说，两光波之 间的波长间隔为10～100nm时称为波分复用（稀疏波分复用）； 波长间隔为1～10nm时称为紧密波分复用；当波长间隔小于 1nm（10GHz）情况时，则称之为光频分复用（FDM）。如果 采用后面将要介绍的相干光通信技术，则频率间隔能够进一步 缩小到0.1nm，那么一根光纤内可以安排2000个光载波，若每 一光载波信号的传输速率达到2.4Gbit/s，则一根光纤就能同时 传送10万路广播电视信号
9
7.2.3
采用光波分复用技术，可以将原一根光纤只传输一个波长
光源所携带信息的状态，改变成在一根光纤中能够传输由不同
光
波长的光源所携带的多波长信息的状态。在此有必要对其中完
波
成光复用/解复用技术的核心器件--光波复用器的工作原理、结
分
构以及性能作简要分析。
复
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
用
器
10
7.2.3
1.光波分复用器的工作原理
通 信
7
7.2.2
1.光波分复用器结构简单、体积小、可靠性高
在波分复用技术中，技术的关键在于光波分复用器，它应具 有将几种不同波长的光信号按一定顺序组合起来传输的功能，又 具有将组合起来传输的光信号分开，并分别送入相应终端设备的 功能，目前实用的光波分复用器，都为一个无源纤维光学器件， 由于不含电源，因而器件具有结构简单、体积小、可靠、易于和 光纤耦合等特点。另外由于波分复用器具有双向可逆性，即一个 器件可以起到将不同波长的光信号进行组合和分开的作用，因此 便于在一根光纤上实现双向传输的功能
7.2.2
技光 术波 的分 特复 点用
通 信
4.可更灵活地进行光纤通 信组网
由于使用光波分复用技 术，可以在不改变光缆设施 的条件下，调整光通信系统 的网络结构，因而在光纤通 信组网设计中极具灵活性和 自由度，便于对系统功能和 应用范围的扩展。
5.存在插入损耗和串光问 题
光波分复用方式的实 施，主要是依靠波分复用器 件来完成的。它的使用会引 入插入损耗，这样将降低系 统的可用功率。此外，一根 光纤中不同波长的光信号会 产生相互影响，造成串光的 结果，从而影响接收灵敏度。
向传输，从而实现将不同方向的信
用
图7－2双向结构WDM传输系统 息混合在一根光纤上，达到单纤双
系
向传输的目的。
统
结
构
将上述两种情况进行比较，可以看出单向WDM传输系统的 扩容效率高，具有升级效应，同时并不要求对原有的光纤设施进
行改动，而单根光纤的双向传输结构，具有简化传输网络等方面
的优点。
6
技光 术波 的分 特复 点用
率为2.5Gbit/s（30240话路），则经WDM扩容后，系统容量可达
到30240×n话路。
5
7.2.1
2.双向结构
光 波 分
光端机1发
W
D
光端机2收
M
复
W 光端机1收 所谓双向传输结构是指如图7－2所
D
示，在单根光纤中，光信号可以在
M 光端机2发 两个相反方向传输，即某波长沿一
个方向传输，而另一波长沿相反方
复
用
波分复用（WDM）
技
光波复用
术
光纤通信技术
空分复用（SDM）
的 基 本
光信号复用
时分复用（TDM） 光码分复用（OCDM） 副载波复用（SCM）
概
念
3
7.2
目前所使用的光纤通信系统，大多还停留在由单个
光 波
光源组成的系统上，其发光波长只占用了光纤具有极宽 频谱中的极窄的一部分。为了提高光纤的频谱利用率， 因而可以将多个发送波长适当错开的光源信号同时耦合
第七章 多信道复用技术
内容提要
7.1复用技术的基本概念 7.2光波分复用技术
7.2.1光波分复用系统结构 7.2.2光波分复用通信技术的特点 7.2.3 光波分复用器 7.2.4 光波分复用的主要应用
7.3密集波分复用技术 7.3.1密集波分复用系统的结构 7.3.2 DWDM复用系统中的关键
器件
7.3.3 关键技术问题 7.3.4 密集波分复用技术的应用
2.不同容量的光纤系统以及不同性质的信号均可兼容传输
由于光波分复用器是对不同波长的光载波信号以一定的次序进 行排列以达到提高光纤频带的信息以及数据，在光波分复用系统中 将呈现透明传输，这样无论新加入的另一个系统的调制方式的传输 速率如何，均不受原系统的制约，使不同容量的光纤系统以及多种 信息（声音、视频、图像、数据、文字、图形等）均可兼容传输。
将成为未来的趋势，其中采用多信道复用技术，即在同一根光纤
上传输多个信道，便是行之有效的方式之一。这是一个利用极大
光纤容量的简单方式。这种方式是用多个信道调制各自的光载波，
接收端使用频率选择器件对多个复用信道进行解复用。本章将就
各种复用方式的工作原理、特点和实现的关键技术问题进行讨论。
2
7.1
光纤通信复用技术主要分类如下
1
内
在目前实用的光纤通信系统中，还延用传统的强度调制－直
容
接检波（IM/DD）的系统方式，即电/光转换和光/电转换的信号传
提
输方式，虽然随着大规模集成电路的不断发展，系统容量也得到
要
了不断提高，但电子器件处理信息的速率还远远低于光纤所能提
供的巨大负荷量。为了进一步满足各种宽带业务对网络容量的需
求，进一步挖掘光纤的频带资源，开发和使用新型光纤通信系统
根光纤中沿同一方向进行传输的 系统结构方式。由此可见，采用 单向传输结构的光波分复用系统， 可以很方便地扩大系统传输
统
容量。其总传输容量为各不同波长信道传输容量之和。如果在某
结
光波分复用系统中，共存在n个不同波长的信道，并且每个信道的
构
传输容量相同的话，则总容量为每一个光纤通信系统容量的n倍。
那么，对于传输两信道的WDM系统来说，如果每一系统的传输速
分
进一根光纤，这样大大增加了光纤的传输信息容量。
复
用
技
术
4
7.2.1
光端机1发
光端机1收
光波分复用通信传输系统 有单向和双向两种结构
光 波
光端机2发
W
D
M
W
光端机2收
D
M
1.单向结构 所谓单向结构是指如图7－1所示
分
的不同波长的光信号都在单独一
复 用 系
光端机n发
光端机n收
图7－1单向结构WDM传输系统