DWDM技术范文

DWDM技术范文（精选8篇）

DWDM技术 第1篇

1 概述DWDM技术

密集型光波复用 (DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing) 是用在现有光纤骨干网上的, 能将一组光波长进行组合, 并在同一根光纤上进行传送的, 用以提高带宽的激光技术。比如说, 当你打算复用8个光纤载波 (OC) , 就是在同一根光纤中传输8路信号, 这样传输容量就将从2.5Gb/s提高到20Gb/s。目前, 通过DWDM技术, 单根光纤的传输容量最大可达到400Gb/s。

1.1 DWDM技术的工作原理

在模拟载波通信系统中, 通常采用频分复用技术, 以此保证电缆的带宽资源能够得到充分的利用, 并使系统的传输容量得到最大程度的提高。频分复用技术是指将若干彼此独立信号的频谱调制到不同的频段, 使它们在合并后不致相互影响, 并能在接收端彼此分离开来的方法。根据这一原理, 要想提高光纤通信系统的传输容量, 也可以通过频分复用来实现。而大量事实也证明, 该方法能够有效提高光纤通信系统的传输容量;不过与模拟的载波通信系统不同的是, 在光通信领域, 人们习惯按波长而不是按频率来命名, 针对各信道中波长的不同, 将一根光纤转换为多条虚拟纤, 每条虚拟纤又各自独立地工作于不同的波长上, 以此提高光纤的传输容量。

DWDM技术的本质就是对光波进行合并和拆分。其工作原理:首先由发送端的光发射机发出波长不同, 但有一定稳定性和精度的光信号, 然后经由波长合波器进行复用, 再将复用后的光信号送入掺铒光纤功率放大器 (通过该步骤弥补光信号在通过波长合波器时导致的功率消耗, 达到提高发送功率的目的) , 然后将放大后的光信号送入光纤传输 (期间可根据需要, 决定是否使用光线路放大器) , 当光信号到达接收端后, 经光前置放大器 (以此提高接收灵敏度, 以延长传输距离) 放大后, 最后送入光波长分波器, 以此分解出原先的各路光信号。

1.2 DWDM技术的优点

与传统的单信道系统相比, DWDM具有以下几点优势: (1) 超大容量。眼下我国所使用的光纤所能承载及传输的带宽是非常宽的, 但是因受数据传输技术不成熟的限制, 导致带宽利用率低下, 很多时候连整个带宽的10%都不到, 使得大量的资源被浪费。而采用了DWDM技术后, 能够尽可能多地把数据集中到一根光纤上, 使得光纤带宽能够得到充分的利用, 降低了耗材的浪费及企业运营成本, 在满足用户需求的同时, 还提高了企业的经济效益; (2) 数据的有效综合及分离。DWDM的一个关键优点是它的协议和传输速度是不相关的, 基于DWDM的网络可以采用IP协议、ATM、SONET/SDH、以太网协议来传输数据, 处理的数据流量在100Mb/s和2.5Gb/s之间, 这样, 基于DWDM的网络可以在一个激光信道上以不同的速度传输不同类型的数据流量, 在传送的过程中, 无需考虑信号本身的速率及其它数据本身的特性问题, 从而实现了数据的有效综合及分离; (3) 组网的灵活性和经济性。由于DWDM技术减少了光纤的数量和对信号的前期处理, 提高了带宽的利用率, 而且, 在组网的过程中, 采用了比过去更简单的网络结构, 不仅简化了整个组网流程, 而且降低了企业的运营成本, 提高了组网的灵活性和经济性。

1.3 DWDM技术的系统结构分析

目前, DWDM技术的系统结构主要有集成式与开放式。集成式系统的发送端只有合波器, 接收端只有分波器, 接入单光传输设备终端的光信号必须是能满足G.692标准要求的光源;开放式系统分别在合波器的前方和分波器的后方, 加设了OUT转换设备 (该设备能将眼下较常用的G.957接口波长转换为G.692标准的波长光接口) , 实现了所有满足G.957建议要求的光信号在DWDM上的传输。

眼下DWDM系统单根光纤所能提供的传输容量有16/20波或者32/40波, 最大可达160波, 具有较好的扩展能力。为节约初期的投资成本, 用户可先建设16/20波系统, 后面再根据实际需求升级至32/40波。其升级方案有二, 都是在C波段进行升级:其一是在红带16波中加蓝带16波, 以此实现升级;其二是采用光梳状滤波器, 由原先的200 GHz间隔16/32波升级为100GHz间隔20/40波。若还不能满足需求, 需进一步提高容量的, 可参考C+L波段的扩容方案, 将系统的传输容量提升至160波。

2 DWDM技术在通信传输领域的应用

2.1 长途干线系统

目前, 国际上通用的组网方式主要有点对点组网、链形组网及环形组网3种。长途干线系统主要采用的是点对点组网方式。在长途干线系统的铺设过程中, 总是要铺设很多、很长的线路, 采用DWDM技术相比传统技术, 不仅能够节约大量的材料, 避免了大量资源的消耗;而且能够有效地提高改善网络信号, 提高声音的清晰度和真实性, 实现了超长距离无再生中继。不过, 目前我国在远距离的光纤铺设和使用过程中, 基本上都是采用独立的点对点密集型光波复用系统, 无法实现网络间的相互交流和沟通, 这一问题还有待解决。

铁路隧道群间隙及短隧道GSM-R系统覆盖方案研究

莫小玲

(中铁第四勘察设计院集团有限公司, 湖北武汉430000)

摘要:分析了隧道群间隙及短隧道GSM-R系统常用的漏缆贯通覆盖方案, 指出方案存在的问题, 在此基础上提出了天线覆盖优化方案, 并在对两种方案进行分析比较的基础上提出了优化设计方案。研究了隧道长度、隧道群间距和GSM-R系统覆盖方案的关系, 针对不同类型的隧道群间隙及短隧道提出了GSM-R系统覆盖方案。

关键词:短隧道;隧道群间隙;GSM-R;天线;无线覆盖

中图分类号:TN929文献标识码:A

0引言

随着我国铁路运营速度的不断提升, 设计速度为200km/h、300 Km/h以上的线路不断增加, 其线路情况较以往线路截然不同。由于要满足火车的高速运行, 线路需要保证较大的弯曲半径, 所以高速铁路线路相比以往的普速线路增加了许多桥梁和隧道。在经过地形起伏较为频繁的山脉或丘陵地带时, 为了控制线路的坡度和弯曲半径, 较多地采用了隧道和桥梁的建设方案。由于地形的因素, 这些地段的隧道都普遍较短, 而且相邻的两个隧道为两座山, 中间为山谷地段, 隧道间隙的连接多为桥梁, 如此形成了山区特有的桥隧相连的隧道群地段。

山区隧道群地段桥隧相连, 单个隧道长度不大, 但相邻隧道间隔又相对较近, 这种传播环境对无线信号的连续覆盖增

2.2 短途无中继系统

DWDM技术除了能够在长途干线系统上进行信号的传输外, 在短途通信传输中也得到良好的应用。通常, 短途无中继密集型光波复用系统的分布距离是根据系统所处的地理位置等条件而决定的, 一般在几十公路到三四百公里以内。因为是在近距离范围内采用的DWDM技术, 所以在组网时, 只需在需要的地方设置合波器和分波器即可, 即使是在无电力供应的情况下, 也能实现信号的有效输送, 不仅保证了信号的传输质量和连续性, 而且还降低了我国电力企业的运营成本和管理成本。相信随着DWDM技术的不断发展和完善, 该技术将被应用于更多的区域内, 比如:不同的城市之间、不同的信息中心之间及不同的经济区域间等。

3 基于DWDM层面的通信传输技术的发展趋势

经过20多年的发展, DWDM技术的一些相关技术已日趋成熟;与此同时, 互联网用户对网络流量需求的进一步增长, 使得主要传输网络出现拥堵的现象频发。在这一背景下, 使得光纤通信必须要往向超高速、超大容量、超长距离 (3U) 的方向发展, 国际通信和信息产业正进入新一轮的竞争。

2011年12月1日, 武汉邮电科学研究院、光纤通信技术和网络国家重点实验室及烽火通信公司联合承担的国家“973”计划项目关于“超高速、超大容量、超长距离光传输基础研究”, 由武汉邮电科学研究院正式对外宣布, 经北京大学和工信部电信研究院专家测试, 该院已实现了240Gbit/s实时传输, 其容量指标在国际上处于领先水平。

2010年12月, 他们采取离线研究方式, 在国际上率先实

文章编号:1673-1131 (2012) 03-0104-03

加了难度。隧道群间的无线信号覆盖设计的优劣直接关系到GSM-R网络覆盖质量的优劣和工程实施的便利性等问题。因此, 隧道群间隙及短隧道等地段的无线网络覆盖方案设计成为工程的重点和难点。

1隧道群间隙及短隧道无线覆盖方案现状

1.1漏缆贯通覆盖方案

由于隧道对空间无线传播信号的天然阻挡, 隧道区域通常无法利用基站天线进行覆盖, 隧道群间隙及短隧道通常采用漏泄同轴电缆贯通覆盖的方案进行覆盖[1]。在这种方案中, 隧道群采用基站、光纤直放站、漏泄电缆相结合的方式覆盖;在相隔较短的隧道间 (隧道群间隙) 采用隧道外架设漏泄电缆的方式进行覆盖。此方案简称为漏缆贯通覆盖方案。不需要冗余覆盖的非CTCS-3级列控区域和需要冗余覆盖的CTCS-3

现了“单光源1-Tbit/s LDPC码相干光OFDM 1040公里传输技术与系统实验”;2011年7月又完成多光源30.7Tb/s传80公里处理, 通过该技术可实现2.75亿对人在一对光纤上的同时通话, 这在眼下国际上C波段传输实验中也属最高水平;2011年11月, 他们采取在线实时处理方式, 朝技术要求更高、数字信号处理难度更大的目标发起冲刺, 成功实现了240Gbit/s相干光正交频分复用 (OFDM) 信号在普通单模光纤上无误码实时传输48km。

4 结语

通过DWDM技术在光通信领域的应用, 不仅大幅度提高了网络系统的通信容量, 还使得网络系统的性能变得更加稳定、可靠, 特别是它可以直接接入多种业务, 而不致其相互干扰的优点, 使得它的应用前景更加光明, 随着人们对信息的日益膨胀的需求, DWDM技术正在朝超高速、超大容量、超长距离的方向发展。

摘要：DWDM是一种先进的光传输技术, 能够将不同的波长同时在同一根光纤上进行组合与传输。本文首先对DWDM进行概述, 然后就其在通信传输领域的应用进行探讨, 最后对基于DWDM层面的通信传输技术的发展趋势进行分析研究。

关键词：DWDM,通信传输技术,光传输技术

参考文献

[1]李长春等.超长距离光传输技术基础及其应用[M].人民邮电出版社, 2008.

[2]毛京丽, 桂海源, 孙学康, 张玉艳.现代通信新技术[M].北京邮电大学出版社, 2008.

[3]胡先志, 胡佳妮.光纤通信技术[M].北京邮电大学出版社, 2011.

[4]严晓华.现代通信技术基础[M].清华大学出版社, 2010.

探讨DWDM层面的通信传输技术 第2篇

关键词：DWDM；通信传输技术；分波和光合波技术

中图分类号：TN929.1

随着经济和科技的迅速发展，DWDM技术在国际上已被通信行业广泛应用，并围绕DWDM技术来开发新业务。在我国的通信系统中，原有的低速率载波通信、卫星和单波氏SDH的光纤、中小容量微波等技术，已不能满足人们的通信需求。电信通信网要实现进一步发展，必须应用高端和实际的通讯技术。目前，DWDM技术正被电信企业广泛使用，其使用过程取得较好效果，不仅能够提高信息传输以及用户通话的质量，满足用户的需求，还能降低电信企业的运营成本。

1 DWDM技术的概况

DWDM即密集型光波复用，DWDM技术主要用于光线骨干网，将一组的光波长组合于一根光纤，通过光线进行传输，不仅能够提高带宽激光技术，还能够减少所需光线的数量。DWDM能在一根光纤上进行组合并传输，将一根光线换成多个虚拟的光线，是为了保证传输有效。通过应用DWDM技术，传输效率正逐步提高，传输的容量在逐步扩大。DWDM技术主要的优点是传输速度与协议不相关，以DWDM网络为基础能够采用ATM、IP、以太网等协议进行数据传输。在激光信道中，以DWDM网络为基础能够根据不同速度来传输不同类型的数据，有效降低电信企业的成本，快速响应用户需求。

2 DWDM层面的通信传输技术的优点分析

2.1 承载容量较大

目前，在我国的数据传输中，主要使用光纤带宽。由于光纤能够传输及承载的带宽较宽，但数据传输技术受到限制，致使光纤宽带利用率较低，许多情况下都不到全部带宽的10%，造成资源过度浪费。通过应用DWDM技术，将数据完全集中于一根光纤，使光纤带宽得到充分利用，不仅能够提高光纤带宽整体的使用率，有效减少了资源浪费及材料损耗，还能够降低了企业运营的成本。现在我国国内商用的DWDM系统，能够传输4960万路的电话。随着科技的发展，DWDM技术正逐步完善，提高了DWDM技术的功能，扩大了DWDM技术的容量，使其承载容量的空间无限增大。

2.2 组网较灵活

通过DWDM技术的应用，使光纤数量逐步减少。通过对信号进行前期处理，减少了任务量，节省了企业运行成本，使光纤带宽利用率得到有效提高。在组网过程中，应用DWDM技术，能够降低组网成本以及企业运营成本。与传统分复用的技术相比，其网络结构主要采用DWDM技术。使网络结构稳固，网络层次分明，网络流程简化，网络环境得到优化，提高了网络整体的灵活性。

2.3 数据逐步实现分离与综合

DWDM的传输速度与协议不相关是DWDM的关键优点，基于DWDM网络的传输数据主要采用IP协议、ATM，以太网协议，SONET/SDH进行传输，其处理数据流量2.5Gb/s以内。以DWDM为基础的网络能够在激光信道之上，使不同的数据流量通过不同速度进行传输。传输过程中，不需要考虑的问题是本身的信号速率及数据特性，使数据实现有效分离与综合。

2.4 升级能力较强

以DWDM为基础的网络能够不断进行升级，进一步扩大其容量，使其弹性空间无限增大。在满足用户需求的同时，使未来的新项目在发展道路上得到满足及保证。DWDM技术的运作速率及业务信号类型各不相同，使整个网络有较强的透明性。

2.5 网络服务多样化

DWDM与规约，传送速率无关，DWDM网络在完全通透的情况下，能够SDH、ATM、IP等进行信号介接，从而为网络提供多样化服务。

3 DWDM技术在通信传输领域的应用分析

3.1 DWDM技术在长途干线系统中的应用

在长途干线的系统中，主要是使用点对点的系统，长途线路进行铺设时易消耗众多材料。通过DWDM技术的应用，能够避免资源浪费，使声音的真是度及清晰度得到改善。现在，通用组网主要有链形组网、环形组网以及点对点组网3种方式[1]。而点对点的组网方式主要用于长途干线的系统，铺设长途干线系统时，铺设的路线较长、较多。通过DWDM 技术的应用，能够节约材料，避免资源浪费，使网络信号得到改善，从而提高声音的真实性及清晰度，逐步实现超长距离的无再生中继。对于远距离光纤铺设及使用的过程，我国基本是采用点对点的密集型光波复用的系统，还未实现网络之间的交流与沟通。

3.2 DWDM技术在短途无中继系统中的应用

目前，DWDM系统已经在短距离信号的传输中得到应用，只是还未涉及长途通信与信号传输。短程无中继的密集波分复用系统能够根据不同情况、不同地理位置来做决定，最少在几十公里，最多可以到四百公里。在距离较近的区域使用DWDM系统，只需在必要地方设置分波器和合波器，在电力无法供应时，同样能够实现信号完整的传输，不仅降低电信企业运营成本，还使信号传输质量得到保证。随着科技的发展，DWDM技术正逐步完善，在更多区域之间，如不同经济区域、不同信息中心、不同城市之间都可以应用DWDM技术实现更好的沟通及连接。

3.3 激光器调制对DWDM技术的干预

DWDM激光器调制主要是对光源强弱进行干预，其干预措施包括外调制和直接调制的技术[2]。外调制的技术是通过高速的电信号对另外的媒体进行加载，根据物理的特性让型号光波的特性发生改变，相当于激光与通信信号搭建的一道桥梁，这也是外调制优势所在。激光器的优势是使大功率激光不受干扰，能够顺利进行调制。直接调制的技术是控制电流量改变光波强度，对光源产生直接作用。能够减少插入的损耗、节省投入的资金、使其运作的结构简单化，这就是直接调制的优点。从节省开支层面来看，直接调制的激光器才是首选。

3.4 分波和光合波技术影响信号的质量

分波和光和波的技术是DWDM系统的技术之一，能够影响传输信号的质量。从优劣方面来判断分波和光和波的技术，有两方面的标准，信道问隔离度与插人损耗。信道问隔离度的数值越高，越能够减少传输信号被干扰和串改的频率。插入损耗数值越小，越能够保证信号的质量。目前，普遍通用的分波器和光合波器主要有阵列波导光栅（AWG）和光栅型合波、阵列波导光栅（AWG）和光栅型分波、介质薄膜滤波器以及耦合器等。阵列波导光栅（AWG）和光栅型合波主要用于速度高、容量大的DWDM系统，其优势在于信道数多、波长间隔小及平坦等，不足之处是温度的特性较弱。阵列波导光栅（AWG）和光栅型分波优势却是温度特性。介质薄膜滤波器制造过程较为繁复，投入资金较高，不适合应用在多波长DWDM系统，但插入损耗小却是介质薄膜滤波器的优势。

耦合器普遍应用在路线较少的情况下，它能够节省资金且结构较简单，但是不便插入损耗、易被信息干扰。

4 结束语

综上所述，DWDM层面的通信传输技术正被电信行业及相关企业广泛应用。DWDM技术的优越性，能够提升数据传输的效率，不仅提高信息传输以及用户通话的质量，满足用户的需求，还降低了电信企业的运营成本。

参考文献：

[1]梁士超.基于DWDM层面的通讯传输技术研究[J].硅谷，2012（4）：57-58.

[2]郭爽.浅析DWDM层面的通讯传输技术研究[J].信息通信，2012，2（3）：84-85.

DWDM技术 第3篇

随着各种网络应用的飞速发展, 通信领域的信息传输量正以一种加速度的形式在迅速膨胀, 信息爆炸时代要求越来越大容量的传输网络。当承载长途传输使用的光纤都已经被占用时, 运营商首先考虑的绝不是按照原有线路增放一条新的光缆, 而是尽可能利用已有的光纤资源进行扩容, 因为这是最为经济和快捷的解决方案。

近几年来, 世界各国的运营商及设备制造商把目光都转向了波分复用 (WDM) 技术, 并对其投以越来越多的研究和关注, 这是由于WDM技术具有以下优点:

a.不需要安装新光纤就可以扩容, 降低了网络升级和扩容投入。

b.网络可随时升级扩容, 以满足用户及未来新业务的需求。

c.波分复用对传输比特率及调制格式等透明, 适合多种系统和网络融合的发展趋势。

采用WDM技术, 传输速率已经突破了太比特 (Tb/s) 量级。

波分复用 (WDM) 技术是利用单模光纤低损耗区的巨大带宽, 将不同频率 (波长) 的光信号混合在一起进行传输, 这些不同波长的光信号所主承载的信号可以是相同速率、相同数据格式, 也可以是不同速率、不同数据格式, 如图1, 因此组网以及应用十分灵活和方便。

波分复用升级扩容方案可以通过增加新的波长, 按照用户的需求确定网络的容量, 即可一次性升级, 也可以逐步扩容升级。理论上, 一根光纤在1530nm-1565nm的带宽范围内传输容量约为4Tbit/s, 而目前实际得到利用的还不到l Tbit/s。

对于2.5Gbit/s以下速率的WDM系统, 目前的技术已经完全可以克服由于光纤色散和光纤非线性效应带来的限制, 满足对传输容量和传输距离的各种要求。但是, 随着现在通信业务量的爆炸性增长, 低速波分复用技术早已经不能满足实际需求, 因此在1550nm窗口更多波长的高速和超高速波分复用技术逐渐成熟起来, 已纷纷投入商用的有8波长、16波长、32波长的系统, 单波速率已经达到10Gb/s和40Gb/s, 目前正朝100Gb/s速率发展。

由于DWDM在干线传输上具有的技术优势, 已经成为干线网络唯一选择。最近几年中DWDM技术得到了迅速发展和快速应用, 其技术发展呈现以下趋势:

a.DWDM复用的波长间隔越来越小, 从200 GHz→100 GHz→50 GHz→25 GHz;

b.单通道的速率越来越高, 从2.5 Gb/s→10 Gb/s→40 Gb/s→160 Gb/s;

c.传输距离从城域→区域和长途→超长距离;

d.光传输放大波段传统的C-band→L-band→S-band。

2 高速DWDM光纤传输系统中FEC技术的必要性

随着光纤通信技术的发展, 特别是单波长传输速率越来越高, 其受到噪声、非线性效应、色度色散以及偏振模色散 (PMD) 的影响越来越大, 如2.5Gb/s系统要求OSNR达到19dB, 而10Gb/s系统则要求OSNR达到25dB, 对OSNR要求提高了6dB。虽然通过各种技术措施, 可以减轻光信号在传输中所受到的影响, 但这样做需要花费很高的代价。为了适应目前对光通信技术大容量、高服务质量 (Qo S) 、低成本的要求, 人们开始从信道编码以及信号调制格式等方面进行研究, 寻找有利于提升信号传输容量和距离的编码格式以及调制格式。ITU提出了G.707 (1) 和G.709 (2) 协议, 将一种新的信道编码格式-前向纠错编码 (FEC) 应用到了光纤通信系统中, 可以有效减低传输系统对OSNR的要求, 提高系统中信号的可靠性, 延长传输距离。

由表1可知, 在高速DWDM系统中采用FEC技术可以显著降低系统对光信号OSNR指标的要求, 提高系统中信号的可靠性, 延长中继距离, 非常适合原有2.5Gb/s系统升级和2.5Gb/s和10Gb/s混合传输系统。

3 高速长距离DWDM光纤传输系统对FEC技术要求

在DWDM光纤传输系统中引入差错控制编码技术可以有效缓解传输系统受到噪声、非线性效应、色度色散以及偏振模色散 (PMD) 的影响。由于DWDM光纤传输系统传输速率高、容量大, 不适合采用时延较大的自动请求重传 (ARQ, Automatic repeat request) 和混合纠错 (HEC, Hybrid error correct) 技术, 当前应用的都是前向差错编码 (FEC) 方式, 即发送端发送纠错码, 接收端通过纠错译码自动发现和纠正传输过程中产生的差错。所谓“前向”是指纠错过程在接收端独立进行, 不需要差错信息的反馈。这种方法的优点是无需反馈信道, 时延小, 实时性较好, 控制电路简单。

近年来, ITU在G.707、G.709和G.975 (3) 中为光纤通信制定了两种前向差错编码 (FEC) 方案:带内FEC和带外FEC。带内FEC方案是ITU在G.707建议中提出的。所谓带内是指将FEC的纠错码置于SONET/SDH原有帧格式开销中的未定义比特位上, 不需要增加额外的带宽, 因此线路速率保持不变, 而且与不采用带内FEC的传输系统兼容。

带内FEC虽然具有上述优点, 但是其纠错能力很有限, 已经不能满足高速DWDM骨干网络的传输质量要求, 因此ITU在G.709标准中提出了适合DWDM光传输网络2.5Gb/s、10Gb/s和40Gb/s速率的带外FEC方案, G.975提出的带外FEC方案主要用于2.5Gb/s以及更高速率的海底光纤传输网络。所谓带外是指FEC的纠错码是附加在数据帧之后, 而不是像带内FEC那样插入原有帧格式的空闲比特位中, 需要增加额外的带宽, 即使用带外FEC后线路码率会提高。带外FEC具有很强的纠错能力, 特别是纠正突发误码的能力, 可以纠正发生在一个接收码组中的任意8个字节错误, 纠正单个最大长度达8*16字节的突发误码以及其他多个突发误码。

光纤通信系统对FEC编码码型的选择要考虑其固有特点-传输速率非常高, 因此要求编解码的处理速度要非常快、时延短等。

4 FEC技术性能及应用

4.1 FEC技术引入光纤通信系统及发展

在光纤传输系统中评估某种FEC编码性能的主要参数是该码型的净编码增益 (NCG:Net coding gain) 。该参数考虑的是克服带外FEC系统工作在高线路码率下所引入的噪声代价后, 线路编码所能为系统提供的改善量。用编码速率R和FEC解码器输入信号的最大可容许的BERin来表征NCG, 利用FEC算法可以把该BERin降低到参考BERout=Bref。此外, NCG应该只涉及到具有加性白色高斯噪声的二进制对称信道。

上式中, erfc-1是辅助误差函数erfc (x) =1-erf (x) 的倒数。对于带内FEC, R=1。

FEC最初在光传输系统中的应用是在20世纪90年代初的海底光缆系统中。此后不久系统引入了EDFA光放大器, 由于EDFA的使用导致光噪声的累积使OSNR在传输过程中不断下降。同时由于偏振相关的作用, BER出现波动。此时, 成功采用了著名的分组码RS (255, 239) , 这种码可以减轻BER波动。作为ITU G.975推荐的FEC码型, RS (255, 239) 开始广泛用于长距离光纤通信系统中, 这就是第一代FEC技术, 这种FEC码型在输出BER在10-12时, 能提供5.6 dB的净编码增益。

在第一代FEC技术之后, 随着EDFA的成熟, 改进的WDM技术增加了波长数量, 由于接受OSNR下降, 开始考虑研究更先进的纠错码技术。在过去的几年中, 提出了许多种基于级联码的第二代FEC技术, 其原理如图2所示。

在高速光纤通信系统中较有吸引力的级联码型是RS (255, 239) +BCH (2184, 2040, 12) 与RS (255, 239) +RS (252, 226) 方案, 它们在BER为10-15时能提供大约8.6dB的净编码增益;与G.709, G.975标准所采用的单一RS (255, 239) 编码相比, 在BER为10-15时能够多提供大约2.6dB的增益, 而后者与非编码情况相比有6.8dB的净编码增益。

ITU G.975.1 (4) 建议了两种具有超强纠错能力的级联码型:BCH (3860, 3824) +BCH (2040, 1930) 和RS (255, 239) +CSOC (k0/n0=6/7, J=8) 。BCH (3860, 3824) +BCH (2040, 1930) 的原理如图3所示, 从表2中可以看出, BCH (3860, 3824) +BCH (2040, 1930) 具有6.69%的冗余度, 在输出BER为10-12时可以获得的NCG为7.98dB。图4所示的优点是与RS (255, 239) 具有完全相同的冗余度, 适用于G.975和G.709帧, 但是其纠错性能却远远好于RS (255, 239) 。而RS (255, 239) +CSOC (k0/n0=6/7, J=8) 的冗余度达到了24.48%, , 在输出BER为10-12时可以获得的NCG为7.98dB。

由于对巨大通信带宽需求的推动, 当前研究者继续寻求更加有效的FEC用于太比特级光纤通信系统, 称为第三代FEC。BTC (Block Turbo Codes) (5) 和LDPC (Low Density Parity Check) (6) 两大类码型最受研究者关注。第三代FEC主要技术目标要达到:a.达到更高的NCG和低冗余度, 提供小于12.5Gb/s (STM-64) 比特率;b.基于软件判决 (soft-decision) ;c.对突发误码的高纠错能力如图5所示。

与传统Turbo卷积码相比, BTC码型具有高处理速度和低误码特性。研究表明 (7) 其纠错能力和纠错性能如表3和表4所示。

4.2 FEC技术优势

在光传输系统中, 有多种产生误码的源, 例如:光放大器的自发辐射噪声 (ASE) 、光纤群速色散 (GVD) 、光纤偏振模色散 (PMD) 等。另外, 非线性效应, 例如:自相位调制 (SPM) 、受激布里渊散射 (SBS) 、单信道系统中的调制不稳定性 (MI) 、多信道系统中的交叉相位调制 (XPM) 及四波混频 (FWM) 和受激拉曼 (Raman) 散射 (SRS) 等都可能劣化信号的性能。已经证明在OSNR受限系统和色散受限系统中FEC是非常有效的。就非线性效应而言, 降低输出功率将导致OSNR降低, 对此FEC将十分有用。但是, FEC对消除PMD的影响不太有效。如果能够对误码的统计特性做出假定, 则利用FEC可以放宽对光参数的要求, 提高系统能力, 优势如图6所示。

a.放宽对发送机和/或接收机特性的要求

在最大限度放宽时, 可以把最大BER从10-12放宽, 这就容许降低判决电路处的信号噪声比。假定一个没有FEC的参考系统中某一给定OSNR能足够产生所要求的BER, 则加入FEC到系统中所提供的编码增益可以被用来放宽对发送机和/或接收机中部件的要求。可以有许多参数因此而受益, 例如:总的发送功率、眼图模板、消光比、PIN接收机的电噪声、光前置放大器的噪声数值、解复用滤波器的隔离度, 或者在一定程度上改善在判决前决定符号间干扰和噪声带宽的接收机转移函数的特性等。

b.降低输出功率电平以节省泵浦功率

利用NCG值降低发送机和线路放大器的输出功率电平可以减低光放大链路末端的OSNR, 以及可降低相关的较高的电噪声, 因而较高的BER可以通过FEC得到补偿。同样的原理可以适用于具有光前置放大接收机的单跨段应用。在没有光前置放大接收机的单跨段系统中, 利用FEC可以使发送机的输出功率节省值为NCG值的一半。

c.降低功率电平以避免非线性

在其他参数不变的情况下, 降低光放大器的输出和输入功率电平将使系统由受非线性效应限制的系统变成为OSNR受限系统。根据NCG值 (或更大) , 降低其功率是可行的, 例如, 在功率电平降低后, G.652和G.655光纤的多信道系统参数也可能适用于G.653光纤, 因此一种共用的系统规范可能对所有光纤类型均适用。

d.增加最大跨段衰减

如果多个跨段的系统不是色度色散受限系统 (例如利用色散容纳的G.652光纤, 或G.653、G.655光纤) , 则利用FEC可以扩展目标跨段距离。每个线路放大器的输入功率都可以减少等于净编码增益的数值, 所以最大跨段衰减可以增加等于净编码增益的数值 (最大情况) 。这时, 有可能除去比规定损耗稍大的系统中不必要的中继器。

在没有前置放大器的单跨段系统中, 最大通道衰减的增加仅为NCG值的一半, 这是因为这时系统是受接收机电噪声限制。

e.增加长途系统的最大跨段数

如果色度色散和偏振模色散不是系统受限的因素 (即系统是OSNR受限系统) , 则通过增加跨段 (以及线路放大器) 数可以经济地扩展长途系统的总的目标距离。如果每段的衰减相同且保持不变, 跨段的最大数量可以增加到NCG倍。在标准带外FEC情况下, 目标距离可以增加到约4倍。

f.增加高容量系统的信道数

如果多跨段系统受到光放大器输出功率的限制, 则利用FEC可以把信道数增加到NCG倍。在标准带外FEC情况下, 信道数可以增加到约4倍。应该注意, 只要参考系统不受非线性效应的影响 (可以通过降低信道功率来改变它) , 均可使用这种方法来增加信道数。例如, 如果信道功率变得小于SPM的阈值, 即不再可能利用SPM来补偿色度色散的影响。

4.3 FEC技术发展和光的摩尔定律 (optical Moore's Law)

摩尔预测每两年集成电路中的晶体管数量要翻一倍, E.Desurvire预言每4年光纤通信系统的容量要增加10倍, 这就是光的摩尔定律 (optical Moore's Law) (8) 。要实现这一目标, FEC技术至关重要, 如图七所示。近年来, 第四代FEC技术研究取得了很多重要成果, 采用LDPC码型编码净增益达到12.3dB (9) 。正是由于FEC技术的迅速发展和采用, 才使得光纤通信系统的容量慢慢地接近Shannon, C.E.预测的极限 (10) , 如图八所示。

参考文献

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[2]Recommendation ITU-T G.709, "Interfaces for the Optical TransportNetwork (OTN) "

[3]ITU-T Recommendation G.975, "Forward error correction for subma-rine systems"

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[8]Emmanuel B.Desurvire, "Capacity Demand and Technology Chal-lenges for Lightwave Systems in the Next Two Decades", Journal ofLightwave Technology, Vol.24, No 12, December 2006

[9]T.Mizuochi, "Recent progress in forward error correction and its in-terplay with transmission impairments, "IEEE J.Selected Topics inQuantum Electronics, vol.12, no.4, pp.544-554, July/August, 2006.

DWDM技术 第4篇

1 WDM系统的性能优势

1.1 传输容量大、传输速率高

在PDH阶段, 光纤线路的传送速率多采用34Mbit/s和140Mbit/s, 到了SDH阶段, 传输速率多采用155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s以及10Gbit/s。由于在采用TDM方式的SDH传送10Gbit/s或40Gbit/s速率时, 还需要相关的调制技术和更高级的激光器, 这将使成本极高, 用户难以接受。而采用WDM方式, 每个波长不仅可以传输2.5Gbit/s的SDH信号, 也可以传送10Gbit/s及40Gbit/s以上的光载波信号, 使得在一个光纤上传输的容量比单模光纤大几倍到几十倍。

1.2 光纤系统的传输距离长、传输设备简单

WDM系统采用了石英光纤最低损耗的1550nm窗口, 其传输损耗更小、传输距离更长, 并且EDFA技术、外调制、电吸收等方式使得WDM系统中继段的允许损耗、色散更大, 传输距离由几十公里向几百公里或更长距离的延长。WDM系统采用了光放大器代替了原来的电再生器, 大大减少了SDH中继器的数量, 节省了成本, 简化了设备。

1.3 网络更加智能化

未来光纤网发展的目标之一是实现统一的传输网监控并顺利地纳入TMN。目前的PDH网管帧结构中的管理比特少、网管能力差;SDH虽然在帧结构中增加了丰富的管理、维护用开销比特, 但由于各厂商的信息模型不同, 使得不同厂商的网管系统在接口上不能互通;WDM系统设置了重要的网管监控通路, 以传输WDM系统的网管信息, 其网管更接近TMN模式。

1.4 适合传输多媒体综合业务信息

由于同一光纤中传输的光载波信号彼此独立, 可以传送不同传输特性的不同信号, 并且其通道对于数据格式是完全透明的, 与信号的速率和调制方式无关, 从而多种格式的业务信号, 如语音、数据、视频等多媒体信息都可以在WDM系统中得到高质量的传送, 改善了业务质量。

2 DWDM技术在城域网中的应用

目前城域网采用的SDH技术主要针对基于电路交换的语音业务。但从网络扩展角度看, 在传统SDH网络上通过增加设备来满足数据业务的需求, 从网络效率角度看, 存在着效率低、成本高以及利用率低等缺点。DWDM以其特有的技术优势为城域网领域和数据通信带来极具竞争优势的解决方案。

DWDM在城域网与广域网应用上的差别DWDM在广域网应用获得了巨大的成功, 但在架构宽带城域网时, 两者有着很大的差别。

2.1 器件的要求

广域网的传输距离长达数千公里甚至跨洋, 中间需要很多放大器等设备, 对激光器和复用器件、部件要求很高, 系统成本昂贵。而城域网传输距离一般在100km以内, 对光纤的传输衰减值也不太敏感, 免除了使用外部调制解调器和光放大器的必要以及相应的通路均衡需求。运营商因而可以相对自由地选用较低规格的光元器件, 从而使整个系统成本大幅下降。

2.2 支持的业务种类、灵活性和网络成本方面的要求

与广域网相比, 城域网在传输容量和距离方面要求较低, 但在支持的业务种类、灵活性和网络成本方面有着更高的要求。从业务信道角度看, 长途网主要提供622Mbit/s、2.5Gbit/s及10Gbit/s信道, 而城域网却要求光接口支持SDH、ATM、吉比特以太网等从100Mbit/s到2.5Gbit/s范围内的所有信号, 能承载不同类型的业务。DWDM是一种纯粹的物理层技术, 它的运转完全独立于所携带信息的类型, 能够提供以波长为基础的透明服务, 灵活地传送任何格式的信号。

2.3 网络拓扑结构与保护的不同

从网络/业务拓扑和保护角度看, 长途网采用的光纤/业务拓扑多为线性结构, 业务保护由OXC、DXC或更高层协议执行。相比之下, 城域网的拓扑呈环形或网状结构, 业务拓扑则为辐射状结构, 传输系统本身必须提供保护, 或支持客户层保护机制。这就要求城域DWDM系统具有更为丰富的组网能力, 并可组成光通道自愈环, 以提高网络的安全性和可靠性。

2.4 城域网中对系统的模块化水平和分插复用能力要求更高

长途网的扩容主要通过增加容量, 有效利用闲置波长, 以不影响业务流量的方式进行。然而, 在城域网中由于IP业务的突发性和不确定性, 要求城域DWDM系统具备在环路添加新节点以及在不可预测的端点间增加容量的能力。这就对系统的模块化水平和分插复用能力提出了更高的要求。此外, 城域网DWDM系统必须能提供在任何网络节点进行任意数量的波长分插复用的能力, 以满足动态调度业务的需求。

3 城域DWDM技术特点

3.1 业务匹配直接、方便

传统的城域网络中采用TDM技术, 最适于提供2Mbit/s电路以满足64kbit/s语音业务, 但该结构不适于统计复用数据业务。当城域网中采用了DWDM技术之后, 便可用路由器或ATM交换机将分组或信元直接匹配到波长, 而不必使用SONET或SDH的方法适配DWDM传输网络。从而, TDM被光层DWDM取代, 增加了带宽利用率, 推进了组网, 降低了成本。

3.2 节省光纤资源

有的大用户需要的信道带宽很大, 超过STM-16, 采用TDM如STM-64技术, 目前还难以满足其要求;若采用更高速率的TDM系统需要对所有的终端设备进行更新, 而DWDM则可以保留现有的终端设备, 消除了使用额外光纤的要求。它还易于和现有的SONET/SDH网络或基于异步协议工作的旧的光终端设备兼容。

4 目前城域DWDM技术存在的主要问题

目前城域DWDM技术存在的主要问题在于以下几个方面:

4.1 设备成本问题

尽管城域网络的传输距离比较短, 但由于城域网中使用了大量的光分插复用器 (OADM) , 每个分插复用器引入了一定的损耗, 所以在城域网中往往必须使用光放大器, 使费用大大增加。如果采用DWDM对城域网进行升级的价格比采用TDM和铺设新光纤的价格还高, 将会限制DWDM在城域网中的应用。现在设备制造商正在努力改进设备, 使应用在城域网中DWDM设备的价格低于长途DWDM设备的价格。

4.2 技术问题

DWDM城域网中需使用大量的OADM, 为对网络进行灵活的控制, OADM应是可编程的, 可以用软件进行控制。但目前DWDM分插复用技术还不是很成熟, 也没有大量商用, 特别是对于波长数很多的系统。此外, 光交叉连接设备更是不成熟。

4.3 设备的兼容性问题

由于目前DWDM网络的标准还没有完全制定, 所以多个厂家设备之间的互连还存在问题。在这种情况下, 一个城域网只能采用一个厂家的设备, 或者加入相应的转换设备, 以实现不同厂家设备之间的互连, 但随着WDM光网络标准的制定, 这些问题可以迎刃而解。

4.4 网管技术不成熟

由于相关标准制订的滞后, DWDM网管系统目前存在技术相对滞后的问题。比如大多数厂家的DWDM系统虽然都配置了EMS网元管理系统, 但网元管理系统的向上接口不统一, 有Q3接口、CORBA接口等, 管理系统间难以兼容和互通;另外, 各厂家的大多数DWDM系统尚不支持系统误码性能监测和连接完整性等重要功能。DWDM网管系统的功能尚待进一步加强和完善。

结束语

DWDM在长途干线网中已经获得了广泛的应用, 在城域网中由于设备的成本还很昂贵, 技术尚不成熟, 设备的兼容性较差等原因暂时还难于普遍应用, 但由于DWDM技术具有扩容的经济性, 比特率和协议的透明性, 良好的可扩展性等, 随着市场的发展、新的低成本城域网设备的开发利用, DWDM技术在城域网中具有广阔的应用前景。

摘要：论述了WDM系统的性能优势及DWDM技术在城域网中的应用。

DWDM技术 第5篇

一、密集光波复用 (DWDM) 技术技术产生的时代背景

近年来, 在电信公网和电力通信专网领域, 作为发展最为活跃的专业技术之一的通信技术一直处在日新月异、推陈出新之中, 并以前所未有的速度得以普及和利用[2]。在光纤通信的发展历程中, 与PDH技术相对而言, 同步数字体系 (SDH) 是得以广泛推广与使用的成功的技术, 其优势突出表现在有统一完善的技术标准, 具体地讲有以下几点:第一, 统一的比特率。同步数字体系 (SDH) 技术不仅有统一的比特率, 还有统一的光接口标准, 而PDH中却存在三种体系的速率等级, 即欧洲、北美和日本;第二, SDH技术有极强的网管能力。在SDH帧结构中有丰富的开销字节, 因而可以进行设备的远程维护;第三, SDH技术的自愈保护环使SDH光通信网络更加强健与可靠。

通信传输网络与业务的关系在大幅度上涨的业务量形势下变得日趋复杂。原有的TDM (光纤单波传输和时分复用) 无法适应新技术的需求[3]。光纤单波传输商业应用的最高速率为40Gbits/s, 并且价格不菲。TDM技术在复杂的网络和业务关系下难以适从。而采用纯光器件进行长波调度的光纤多波传输技术突破了电子器件处理速度的极限, 在SDH技术的基础之上, 光纤传播容量得以大幅度提升。当前密集光波复用 (DWDM) 技术 (DWDM) 技术 (又称为OTN技术) 的商业应用速率已经达到3.2 Tbits/s, 这就意味着通信网络可以平滑升级和演进。

二、密集光波复用 (DWDM) 技术在电力系统的应用意义

新型通信设备的问世并不表明对原有设备和技术的否定, 而应该是继承、发展与创新。64k子速率—PDH—SDH—DWDM都体现和遵循了这一原则。从目前在电力系统的应用现状分析, 波分复用DWDM技术水平还不能完全取代SDH, 却能与SDH技术分工合作、取长补短, 使电力通信网络得以优化, 全面提高通信带宽, 确保网络系统的安全与稳定[4]。从现在密集光波复用 (DWDM) 设备和技术来看, 设备内部不仅需要使用光放、分波器、合波器、色散补偿等部件, 也还需要较多的跳纤, 理论上讲DWDM比SDH设备存在更高的故障概率, 因此全部采用DWDM传输调度数据是不科学的[5]。从另一个角度来看, DWDM作为SDH的完善和补充, 是完全可以提供调度数据传输的保护通道的。除此之外, SDH的网管数据是基于包传输的, 大部分是以太网, 所以波分复用DWDM技术可以为SDH网管提供保护通道, 而SDH也能够稳DWDM网管提供保护通道的作用[6,7,8]。

我们可以预测, 推广和实施密集光波复用 (DWDM) 技术将在高清会议电视、远程视频监控以及NGN等方面提供强大的支持, 以提升电力通信带宽, 其最大的优势就是高性能好, 价格低。科学合理地划分DWDM与SDH业务, 可以充分发挥它们各自的优势, 减轻网管的压力, 提高通信运行管理水平。

参考文献

[1]郭敬东, 连纪文, 张泉泓, 陈建平.DWDM技术在电力通信组网中的应用[J].光电子, 2004, 15 (Z1)

[2]李伟英, 高扬.电力通信网引入NGN的演进策略与组网方案[J].电力系统通信, 2007, 28 (7)

[3]李淼, 周启龙.DWDM技术在电力通信系统中的应用研究[J].农业科技与装备, 2009 (1)

[4]赵云.波分复用DWDM技术在电力通信中的应用研究[J].云南电业, 2011, 1 (8)

[5]毛祥钱.SDH微波在传输网应用中的探讨[J].电力系统通信, 2005, 26 (8)

[6]杜兵, 邱琪.40Gbps×16DWDM传输系统的色散补偿仿真研究[J].现代有线传输, 2005 (4)

[7]任启军.DWDM的应用与维护[J].上海铁道科技, 2010 (2)

DWDM技术 第6篇

ROF(光载无线)技术是将光纤通信和无线通信相结合的无线接入技术[1]。该技术利用光纤的高带宽和低损耗优势,使多路宽带无线信号的传输距离达数十公里,并可以将原来放置在基站的高频设备转移到中心站,实现资源共享,进而可对数量庞大的基站的结构和功能进行简化,降低系统成本。为了充分利用光纤的带宽,ROF系统采用了DWDM(密集波分复用)技术,即DWDM-ROF[2]。由于无线通信采用毫米波载波时频率高,故普通的基于双边带调制的DWDM-ROF系统频谱利用率较低,为了提高系统的频谱利用率,本文采用频率间插复用技术设计了一种能实现有线和无线数据传输业务的DWDM-ROF系统。由于频率间插复用的关键技术之一是解复用器的设计,因此本文也设计了相应的解复用器系统。

1 间插复用原理

频率间插复用是指相邻光载波之间的间隔小于一个信道中载波与边带之间的间隔。这样,相邻的多个信道互相交织在一起,每个信道载波与边带之间的空闲频段也得到了利用[3]。图1所示为毫米波副载波为60 GHz的双边带调制的DWDM-ROF系统的频谱图。对于一般的WDM(波分复用)系统,最小频率间隔为100 GHz。由于毫米波所携带的信号带宽远小于毫米波载波的带宽,这就造成光纤频谱资源的浪费。频率间插复用技术可有效地解决这个问题。图2所示为使用频率间插复用技术后的DWDM-ROF系统的频谱图,这里边带间的频率间隔为25 GHz。可见,使用频率间插复用技术大大提高了系统的频谱利用率。

2 系统及解复用器的设计

2.1 系统结构设计

图3所示为本文设计的基于频率间插复用的DWDM-ROF系统,该系统整合了有线和无线服务功能[4,5],可以实现不同业务的同时传输。图中,CS(中心站)输出的DWDM信号是由两个双边带调制后的信号经频谱间插后产生的,其中两个边带信道信号和中心载波信号提供无线传输服务,另外两个边带信道信号提供有线传输服务。

2.2 解复用器设计

由于使用了频率间插复用技术,普通的解复用器无法分解出所需的毫米波光信号,因此需要采用特殊的解复用器。我们设计的解复用器结构如图4所示,它利用FBG(光纤布拉格光栅)和滤波器(Filters)分别滤出所需要的载波信号和边带信号,再通过合成器将信号合成后从输出端口输出。图4中各点对应的具体波形如图5所示,其中,(a)为BS接收到的中心局使用频率间插复用技术后的信号的频谱图,(b)为经过FBG反射的中心载波信号,(c)为经过滤波器后的边带信号,(d)为最终需要的ROF载波和相应的边带信号。

3 仿真实验

用OptiSystem7.0进行仿真实验,模拟链路如图6所示。两路连续光信号(LD1和LD2)的工作波长分别为λa=1 552.524 nm和λb=1 552.331 nm,采用40 GHz射频信号调制MZM(马赫-曾德调制器),使两个波长同时进行了双边带调制,MZM的半波电压Vπ设为4V。DMUX(解复用器)将两路中心光载波(λa,λb)和4路边带光载波(λa1,λb1,λa2,λb2)分开,其中,解复用器的6个通道的中心载波的波长依次设定为λa1、λb1、λa、λb、λa2和λb2。4个AM(幅度调制器)将2.5 Gbit/s非归零码比特序列的无线和有线数据信号分别调制到4个边带上,其中λa1和λb1为无线数据信号,λa2和λb2为有线数据信号。边带光载波与两个中心光载波同时经过MUX(复用器)耦合到一根光纤中,这样就实现了频率间插复用。信号经过50 km SMF(单模光纤)传输,并由EDFA(掺铒光纤放大器)进行放大。图7所示为在DWDM-ROF模拟链路图中A点观测到的频率间插复用后的信号频谱图,两个中心载波的间隔(Δf)为24 GHz,一个中心载波对应的两个边带间隔(2fRF)为80 GHz。当fRF保持不变而Δf变小时,眼图变得越来越模糊,特别是当Δf减小到10.5 GHz时,信道间的串扰比较严重,误码率很高,整个系统的传输质量很差,终端无法接收到有用的信号;当Δf保持不变而fRF增大时,接收到的眼图很清晰,误码率很低;当Δf保持不变而fRF减小时,观测到的眼图越来越模糊,特别是当fRF减小到30 GHz时,信道间的串扰比较严重,误码率很高,终端无法接收到有用信号。所以在节省频带资源的前提下,要选取比较合适的Δf和fRF,以提高系统传输的质量。

BS将不同需求的业务数据传输到不同的用户,提供有线或者无线传输服务。在BS,对于无线信号而言,FBG1和FBG2分别将两个中心光载波(λa,λb)反射,反射系数为99%。如果FBG反射系数设得比较低,会对FBG后面设置的两个滤波器产生干扰。在FBG1之后的两个滤波器的中心波长分别设定为λa1和λb1,最后所得的携带无线信号的两路边带光载波λa1和λb1分别与各自的中心光载波λa、λb一起进入到PD(光电二极管)中,经光/电转换后生成两路携带无线信号的40 GHz毫米波信号。图8所示为其中一路毫米波信号。该无线毫米波信号由天线发送给无线终端。

对无线信号的传输进行检测,可将携带无线信号的毫米波信号与40 GHz本振信号混频,通过低通滤波器后得到无线信号并对其进行误码检测,眼图如图9所示。眼图比较清晰且眼图张开比较大,说明信号的误码率比较低,间插复用信道间的串扰比较小;另一路无线业务信号与此类似。对于有线信号,通过中心波长为λa2和λb2的光滤波器,滤出有线信号的边带,经PD光/电转换后,可恢复有线信号,图10所示为检测到的信号眼图。由图可见,眼图比较清晰且眼图张开比较大,说明信号的BER比较低,间插复用信道间的串扰比较小。另一路有线业务信号与此类似。

4 结束语

采用双边带调制和频率间插复用技术,设计了一个DWDM-ROF系统,可同时将N个经过双边带调制的毫米波信道间插复用在一起,充分利用光信道的频谱资源,提供更多的数据业务服务。本文采用两个经过双边带调制的毫米波信道间插复用的DWDM-ROF系统,同时利用FBG和滤波器设计了一种解复用器结构。实验所得到的眼图比较清晰,表明系统信道间串扰对系统影响不大,同时也验证了所设计的解复用器在系统中应用的可行性。在DWDM-ROF系统中采用双边带调制技术和频率间插复用技术可以极大地提高频谱的利用率,有效地提高整个系统的性能。

此外,不同载波的信号间插在一起经过长距离的光纤传输后,在传输光纤中由于非线性效应产生了新的频率分量,即四波混频现象。在一般的WDM系统中,采用等间隔复用所产生的四波混频现象比较严重,因此可采用非均匀间隔复用系统,从而提高传输中的信号质量。综上所述,在未来高速率、多数据业务通信浪潮下,采用间插复用DWDM-ROF技术的光通信系统将具有良好的发展前景。

摘要：文章设计了一个基于频率间插复用的DWDM-ROF(密集波分复用-光载无线)系统,使每个信道载波与边带之间的空闲频段得到利用,从而提高了DWDM-ROF系统的频谱利用率。同时,为该系统设计了一种基于FBG(光纤布拉格光栅)的新颖的解复用器。数据传输的仿真实验不仅验证了该方法的可行性,还显示出了该系统具有良好的抗信道串扰能力。

关键词：密集波分复用,光载无线系统,光纤布拉格光栅,频率间插,频谱效率

参考文献

[1] Ogawa H, Polifko D, Banba S. Millimeter-wave fiber optics systems for personal radio communication [J]. IEEE Trans Microw Theory Tech, 1992, 40(12):2285-2292.

[2]Noel L,Wake D,Moodie D G,et al.Novel tech-niques for high capacity 60GHz fiber-radio transmis-sion system[J].IEEE Trans Microw Theory Tech,1997,45(8):1416-1423.

[3]Chen Xinqiao,Li Ruitao.A DWDM-ROF system baseon frequency interleaving and SSB modulation[A].In-formation Science and Engineering(ICISE)2010[C].Hangzhou,China:IEEE,2010.10(1109):1688-1691.

[4]Elbers Grobe Klaus,Peter Jorg.PON evolution fromTDMA to WDM-PON[A].Optical Fiber Communi-cation/National Fiber Optic Engineers Conf 2008[C].San Diego,Amarica:OSA,2008.4528293.

城域DWDM光网设计器 第7篇

项目所有人:罗宏平所在国:美国专业:软件研发与管理学历:硕士

项目简介:

随着互联网在人类生产和生活中的深化和普及, 人们对带宽的需求将呈指数规律递增。传统的基于金属线路的通讯网络由于种种原因已难以满足对带宽的要求。于是, 光网便油然而生。由于现有成熟的DWDM技术已使每一通讯频道具有2500bps的能力, 而且每条光纤可同时容纳多条通讯频道并存。这样光网为满足日益增长的带宽提供了一个答案。城域DWDM光网是一种常见的通讯网络。它是由光纤和众多的结点构成。一般以环的形式存在。每个结点可以是一个办公中心, 或是其它信息汇集点。信息在不同的结点之间传递。要设计一个最优城域DWDM光网是一件很复杂的工程。对于小型网络的优化设计, 单纯的人工方法已显得力不从心。因此必须借助计算机以及强有力的算法和模型, 才能解决城域DWDM光网的优化设计问题。我们介绍的城域DWDM光网设计器使得城域DWDM光网自动优化设计成为可能。该设计器以用户提供的带宽负荷为依据, 为其算出最优的频道分配, 放大器的最佳配置, 带宽分布, 结点所需的硬件设备, 以及其它网络品质信息。该设计器可用于环形网, 星形网和线性网。可用来设计UPSR1+1, BLSR/2, 或不加保护的单向及双向环。该产品应是每家城域网建设, 规化, 管理, 以及决策部门必备的工具。

DWDM在全光网中的应用 第8篇

现阶段光通信仍在发展的第一阶段。全光通信目前主要以波分复用 (WDM) 为核心, 对WDM的传输, 交换和网络技术的研究与试验。在传输方面, 掺铒光纤放大器 (EDFA) 和波分复用, 再加上光纤色散补偿技术是全光通信的一种合理的方式;在技术交换, 全光通信网由于波分复用技术的引入, 使传输链路带宽大大增加;另外, 波长路由的引入也使得WDM全光网络中的交换节点具有独特优势, 可以实现信息在光层上的交换, 结构简单灵活, 易于升级网络。

在网络技术方面, 近年来, WDM传输技术已进入实用阶段, 同时也开始走进商业化。在世界上许多国家开始采用波分复用技术和现有的或即将铺设的光纤网络的所有光网络实验, 为了寻求一个透明的, 一个可扩展的, 一个可重建的全光网络的全面解决方案, 并为未来的宽带通信网络的实现打下了坚实的基础。

1 全光通信的新进展

研究机构的最新成果表明, 密集波分复用 (DWDM) 成为全光通信网建设的关键技术。因此在我国未来网络的发展, 应重点关注和使用DWDM技术。现有通信网络可以说是一个过渡的传输网络, DWDM全光网络是我们发展的一个方向。全光网的最新进展:

1.1 光通信技术在光纤领域、光学领域已经取得了很大的进步

目前的理论科学型光纤的几种, 包括非色散位移光纤, 色散位移光纤和非零色散位移光纤 (例如, 真波光纤) 。真波光纤是专为1550nm波段多波长高码率传输而设计的, 是由纺丝的方法制造, 分散性和稳定性好, 为海底光缆的建设提供保障;

1.2 光纤放大器 (OFA) 在构建远程光纤网络进行了大规模的使用, 促进所有光网络设备的进一步开放

目前, DWDM系统中波数为16的和波数为32的已经被广泛的应用。产品如华为公司的512波已投入业务, 现在日本已成功开发出1024×40Gbit/s大容量光纤传输系统。放大区通常是在1525nm~1565nm的范围, 新的光纤放大器可以支持三个波段, 常用的结构1525nm~1565nm的C波段, 1570nm~1620nm的L波段以及1400nm~1460nm的S波段。现在, 在1024×40Gbit/s大容量光纤传输系统中长距离光放大器放大的光信号可以达到120公里无中继塑形。随着波分复用技术的不断发展, 在同一时间, 使用多个光纤放大器, 每个任务集的一个子集集中的所有波长的光纤放大器的放大作用, 使波长信道的总数可以大大增加;

1.3 光插入/落地功能的实现是一个全光信号最重要的条件

光交叉连接设备必须遵循公开透明的原则, 光信号通路在比特率, 信号格式, 调制方式和其他信号的特点, 要符合国际标准, 应与一般的兼容。为了实现高速传输准确无误, 开放和透明的全光交叉能力的标准化是建设大型高速全光网络的基本要求;

1.4 光网络的维护

光网络的维护是光纤通信系统的重要组成部分的, 也是未来光网络的研究重要方向。高速智能维护系统, 是光网络维护的发展方向。光网络管理系统是现在流行的系统, 基本实现了智能自修复功能。业务信号和网管信号有着不同波长, 一般在DWDM系统的信道网络管理, 不参与信号复用和分解, 与光信号板网络灵敏度比主要业务信道高多了。例如, 像电信DWDM网络管理系统。实现专用通信信道管理可以在整个通信系统中加上一个额外的波长信道。通过以上论述, 我们可以知道, 伴随着DWDM技术的不断发展和进步, 光网络系统也会飞速发展, 正一步步走向我国通信行业建设的骨干路上。

2 密集波分复用 (DWDM) 的系统组成

DWDM通常有开放式和集成式两种应用形式。开放式DWDM系统对复用终端的光接口没有特殊的要求, 仅仅需要满足ITU-T建议的光学接口标准。DWDM系统采用波长转换, 光信号将被转换成指定的波长, 不同的终端设备转换的波长不同, 但都符合ITU-T建议, 最后进行合波。集成式DWDM系统无波长转换技术的使用, 它需要满足DWDM系统的规范, 不同复用终端设备的传输波长不同但都符合ITU-T建议, 所以他们合成器可以占据不同的信道, 从而完成合波。工程上有不同的需求, 所以选择形式也各不相同。实际应用中还可以混合使用两种形式。

DWDM系统包括光发射机, 光放大器, 光接收机, 光监控信道及网络管理系统五部分。光发射机是WDM系统的核心, 它发出的光信号的波长不同, 但精度和稳定性满足一定的要求, 信号通过一条波分复用通路合成传输到光功率放大器, 然后耦合到传输光纤。光中继放大器用掺铒光纤放大器 (EDFA) , 主要用于长距离传输的信号衰减引起光信号的补偿。该光接收机包括一个前置放大器, 一个分光器。前置放大器首先放大衰减的光信号, 然后用分波器把光信号的每个特定的波长分离, 然后接收;网络管理系统对光波分复用系统进行管理, 主要包括性能, 配置, 安全管理等功能, 与上层管理系统连接。

波分复用器可分为发端的光学多路复用器和终端光分路器。光合波器是一个发送端传输系统, 是一个具有多输入和单输出端口的设备, 不同波长的光波信号通过不同的输入端口输入, 之后再由同一个端口输出。光分波器有单一输入端口和多个输出端口, 和合波器相反, 它可以将不同波长的多个光信号按照一定条件进行分离。

光学放大器可以直接对光信号放大, 除此之外, 它还具有实时性好, 增益高, 噪声低, 宽带宽, 损耗低等优点, 新一代的光纤通信系统中起着重要关键器件的作用。现阶段的光纤放大器有很多中了, 最常用的是掺铒光纤放大器, 它的优点很多, 性能相比其他要好很多, 满足现阶段我们对长距离、大容量、高速率的要求, 广泛应用在现在的光通信系统中, 他既可以做为前置放大器, 也可以是线路放大器, 还可以做功率放大器使用。

光监控信道的建立是要监测WDM光传输系统。ITU-T建议选择波长1510nm, 容量2Mbit/s;如果速率低, 但是接收灵敏度高的话也是可以工作的, 但下光路必须要在EDFA之前, 而上光路要在EDFA之后。

3 全光通信发展中的限制

WDM光因其透明传输, 可扩展性, 好的和巨大的带宽资源, 基于一个强大的吸引力的重建, 但也存在许多问题:

(1) 目前在线的主要是掺铒光纤放大器, 有商业产品, 但它的带宽是有限的, 一般1530nm和1560nm之间, 约30nm左右。这使得可用的波长资源是有限的, 但也有其局限性, 由于EDFA级联受限, 会产生增益不均匀和交叉饱和带, 将限制波长数可容。

(2) 交换节点 (OXC, OADM) 将加重串扰。在全光网络的交换节点中, 因为光开关和滤波器的大量的存在, 会产生很多串扰, 串扰可以迅速积累。这些串扰可以分为两类:不同波长串扰和同波长串扰。不同波长时, 如果串扰和信号差的波长是足够大的, 那么就会高于接收机的带宽很多倍, 输出信号功率和串扰的接收器是线性 (线性串扰) 的。同波长时, 如果接收机带宽足够大, 包括信号和串扰在内的串扰就会产生相互干扰形成相干串扰, 和线性串扰相比, 相干串扰更为严重。

(3) 全光通信光滤波器会存在级联, 而级联对传输进行约束。级联滤波器系统传输函数的所有光学滤波器产品的传输功能, 所以总的有效带宽将减少。滤波器, 以及滤波器的通带和信号波长, 还有可能没有对齐, 这也会导致信号的衰减。

同时, 网络的运行, 管理和控制是目前还没有成熟的方案, 这可能会在未来的全光通信发展成为最大障碍。

近年来, 中国已完成的大型光纤通信系统长途骨干网络大运营商建设。国防通信早在10多年前的光纤也基本完成。在全国范围内, 大量铺设光缆, 不论是长途电信的骨干网还是居间的中继网络, 都开始使用光纤网络, 而且光纤在信息高速公路上的使用和全光网在各个国家的实施的策略和趋势表明, 通信已成为光传输发展的必然。

摘要：在通信技术飞速发展的今天, 人们对通信速率和稳定性的要求越来越高, 为了满足用户的需求, 我们正在积极的组建新的可靠的全光通信网络。其中密集波分复用 (DWDM) 作为全光通信的核心技术在本文中做了介绍。本文介绍了密集波分复用技术的原理, 同时也介绍了密集波分复用技术构成的全光网络的组成以及全光网络的关键技术, 并对其在通信网络中的应用进行了探讨。

关键词：通信网络,全光通信密,集波分复用技术

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