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文章導(dǎo)讀 1. 什么是WDM波分復(fù)用 以及WDM工作原理 2. 通用WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 3. WDM波分復(fù)用的優(yōu)勢(shì) 4. 什么是復(fù)用Mux和解復(fù)用Demux？ 5. WDM波分復(fù)用器 和 光分路器的區(qū)別 6. 影響WDM波分復(fù)用器的性能指標(biāo)有哪些？ 7. 如何區(qū)分O、E、S、C、L、U波段波長(zhǎng)？ 8. 什么是CWDM, DWDM, FWDM, LWDM, MWDM？ 什么是WDM波分復(fù)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(zhǎng)信號(hào)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(fù)用技術(shù)（WDM）。WDM (Wavelength Division Multiplexing) 是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)（攜帶著各種信息），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(zhǎng)的光信號(hào)分離出來(lái)，然后由光接收機(jī)進(jìn)一步處理恢復(fù)為原信號(hào)。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可以看下圖，在傳統(tǒng)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(hào)，如果是要不同的業(yè)務(wù)，就需要無(wú)數(shù)根不同的、獨(dú)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(shè)大量的光纖來(lái)進(jìn)行傳輸，這對(duì)布線(xiàn)空間以及成本都是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。而一個(gè)WDM系統(tǒng)的應(yīng)用則可以快速解決上述問(wèn)題。WDM系統(tǒng)可以承載多種格式的“業(yè)務(wù)”信號(hào)，如ATM、IP等，通過(guò)復(fù)用、解復(fù)用的技術(shù)將多種業(yè)務(wù)信號(hào)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(kuò)充和發(fā)展中理想的擴(kuò)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(zhǎng)即可。 
通用WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) WDM系統(tǒng)的基本構(gòu)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(zhǎng)承載不同的光信號(hào)，在發(fā)送端復(fù)合通過(guò)一根光纖進(jìn)行傳輸，在接收端經(jīng)解復(fù)用，完成多路光信號(hào)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(zhǎng)相互分開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)彼此雙方全雙工的通信聯(lián)絡(luò)。
通用的WDM系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、光發(fā)送機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道五個(gè)部分組成。
WDM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖 其中簡(jiǎn)單的WDM系統(tǒng)里面主要有收發(fā)器、WDM波分復(fù)用器、跳線(xiàn)、暗光纖組件。
在整個(gè)WDM系統(tǒng)中，光波分復(fù)用器和解復(fù)用器是WDM技術(shù)中的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量具有決定性作用。 WDM波分復(fù)用的優(yōu)勢(shì) 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(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基本架構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加數(shù)據(jù)傳輸容量，使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)增加多倍。如DWDM系統(tǒng)在一對(duì)光纖中最多可支持192個(gè)波長(zhǎng)，每個(gè)波長(zhǎng)的傳輸能力高達(dá)100Gbit/s ~約400Gbit/s和一個(gè)Terabit / s。 兼容性好 WDM對(duì)不同的信號(hào)具有很好的兼容性，在同一根光纖中傳輸圖像、數(shù)據(jù)及話(huà)音等不同性質(zhì)信號(hào)時(shí)，各個(gè)波長(zhǎng)相互獨(dú)立，互不干擾，保證傳輸?shù)耐该餍浴?br /> 高度的網(wǎng)絡(luò)靈活性，經(jīng)濟(jì)性和可靠性 波分復(fù)用技術(shù)允許在不中斷現(xiàn)有流量服務(wù)的情況下根據(jù)需要連接新通道，從而使升級(jí)變得更加容易。在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和擴(kuò)容時(shí)，無(wú)需對(duì)光纜線(xiàn)路進(jìn)行改造，增加波長(zhǎng)即可開(kāi)通或疊加新業(yè)，在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)節(jié)省大量光纖和3R再生器，傳輸成本顯著下降。 波長(zhǎng)路由 WDM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在將來(lái)有望實(shí)現(xiàn)的全光網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)改變和調(diào)整光信號(hào)在光路上的波長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)各種電信業(yè)務(wù)的上/下和交叉連接。 什么是復(fù)用Mux和解復(fù)用Demux？ 復(fù)用器MUX 合波器MUX的主要作用是將多個(gè)信號(hào)波長(zhǎng)合在一根光纖中傳輸。在發(fā)送端，N個(gè)光發(fā)射機(jī)分別工作在N個(gè)不同波長(zhǎng)上，這N個(gè)波長(zhǎng)間有適當(dāng)?shù)拈g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(hào)調(diào)制而攜帶信號(hào)。一個(gè)合波器將這些不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)進(jìn)行合并，耦合入單模光纖。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立（不考慮光纖非線(xiàn)性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。通過(guò)多路復(fù)用，通信運(yùn)營(yíng)商可以避免維護(hù)多條線(xiàn)路，有效地節(jié)約了運(yùn)營(yíng)成本。 解復(fù)用器DEMUX 分波器DEMUX的主要作用是將一根光纖中傳輸?shù)亩鄠�(gè)波長(zhǎng)信號(hào)分離出來(lái)。在接收部分由一個(gè)分波器將不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)分開(kāi)， 由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。多路復(fù)用器(Demux)是一種對(duì)多路復(fù)用器進(jìn)行反向處理的設(shè)備。 從原理上說(shuō)，該器件是互易（雙向可逆）的，即只要將解復(fù)用器的輸出端和輸入端反過(guò)來(lái)使用，就是復(fù)用器。 WDM波分復(fù)用器 和 光分路器的區(qū)別 有很多人不能理解波分復(fù)用和光分路器之間的區(qū)別。簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)，WDM是將線(xiàn)路中多個(gè)波長(zhǎng)的光分開(kāi)單獨(dú)傳輸，當(dāng)然也可以復(fù)合多個(gè)波長(zhǎng)的光一起傳輸；分路器是將一個(gè)波長(zhǎng)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(guī)格來(lái)定。兩者的最重要區(qū)分就在前者是可以復(fù)合傳輸各種業(yè)務(wù)波長(zhǎng)的光信號(hào)，而后者是僅僅傳輸一個(gè)波長(zhǎng)的光來(lái)按照一定的分光比例來(lái)分光。
影響WDM波分復(fù)用器的性能指標(biāo)有哪些？ 1. 工作波段 WDM器件的工作波段，如1550波長(zhǎng)區(qū)分三個(gè)波段：S波段（短波長(zhǎng)波段 1460~1528nm）、C波段（常規(guī)波段 1530~1565nm）、L波段（長(zhǎng)波長(zhǎng)波段 1565~1625nm）。 2. 信道數(shù)和信道間隔 信道數(shù)指波分復(fù)用/解復(fù)用器可以合成或分離的信道的數(shù)量，這個(gè)數(shù)字可以從4到160不等，通過(guò)增加更多的頻道來(lái)增強(qiáng)設(shè)計(jì), 常見(jiàn)的信道數(shù)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(biāo)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(tǒng)中波分復(fù)用器(WDM)插入引起的衰減。 波分復(fù)用器本身對(duì)光信號(hào)的衰減作用，直接影響系統(tǒng)的傳輸距離。通常地，插入損耗越低，信號(hào)衰減越少。 4. 隔離度 隔離度指各個(gè)波道信號(hào)之間的隔離程度， 隔離度值高能夠有效防止信號(hào)之間相互串?dāng)_導(dǎo)致傳輸信號(hào)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(zhǎng)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(dāng)然還有其它影響WDM器件的性能參數(shù)，如工作溫度、帶寬等。 如何區(qū)分O、E、S、C、L、U波段波長(zhǎng)？
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(zhǎng)波段，信號(hào)失真（由于色散）最小。 什么是E band？ E波段（擴(kuò)展波長(zhǎng)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(kuò)展，但應(yīng)用很少，主要是由于許多現(xiàn)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(tǒng)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(guī)波段。光纖在C波段中表現(xiàn)出最低的損耗，在長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中占有較大的優(yōu)勢(shì)，通常應(yīng)用在與WDM結(jié)合的許多城域，長(zhǎng)途，超長(zhǎng)途和海底光傳輸系統(tǒng)中使用 和EDFA技術(shù)。隨著傳輸距離變長(zhǎng)，并且開(kāi)始使用光纖放大器代替光對(duì)電子對(duì)光中繼器，C波段變得越來(lái)越重要。隨著可使多個(gè)信號(hào)共享一條光纖的DWDM（密集波分復(fù)用）的出現(xiàn)，C波段的使用得到了擴(kuò)展。 什么是L band？ L波段（Long-wavelength Band）（長(zhǎng)波長(zhǎng)波段：1565-1625 nm）是第二低損耗的波長(zhǎng)波段，常常在C波段不足以滿(mǎn)足帶寬需求時(shí)被使用。隨著摻b光纖放大器（EDFA）廣泛可用，DWDM系統(tǒng)向上擴(kuò)展到了L波段，最初常被用于擴(kuò)展地面DWDM光網(wǎng)絡(luò)的容量�，F(xiàn)在，它已被引入海底電纜運(yùn)營(yíng)商，以做同一件事-擴(kuò)展海底電纜的總?cè)萘俊?br /> 因?yàn)镃波段和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(tǒng)中信號(hào)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(zhǎng)波段：1625-1675 nm）。 850 nm波段是多模光纖通信系統(tǒng)的主要波長(zhǎng)，結(jié)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(jiān)控。 WDM技術(shù)根據(jù)不同的波長(zhǎng)模式，又可以分為WDM，CWDM, DWDM。ITU對(duì)CWDM（ITU-T G.694.2）規(guī)定的波長(zhǎng)范圍為1271至1611 nm，但在應(yīng)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(zhǎng)。
什么是CWDM, DWDM, FWDM, LWDM, MWDM？ WDM承載方案有粗波分復(fù)用（CWDM）、密集波分復(fù)用（DWDM）以及中等波分復(fù)用（MWDM）、細(xì)波分復(fù)用（LWDM）。 CWDM粗波分復(fù)用器 CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexer）是稀疏波分復(fù)用器，也稱(chēng)粗波分復(fù)用器。CWDM具有18個(gè)不同的波長(zhǎng)通道，每個(gè)通道的不同波長(zhǎng)相隔20nm，使用1270 nm至1610 nm的波長(zhǎng)。CWDM支持的信道少于DWDM，因?yàn)樗o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(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)在于成本低，器件成本主要表現(xiàn)在濾波器和激光器。20nm的寬波長(zhǎng)間隔同樣給CWDM帶來(lái)了對(duì)激光器的技術(shù)指標(biāo)要求低、光復(fù)用器/解復(fù)用器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的優(yōu)勢(shì)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，成品率提高，故成本下降。
DWDM密集波分復(fù)用器 DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexer）是密集波分復(fù)用器。DWDM的信道間隔為1.6/0.8/0.4 nm（200GHz/100 GHz/50 GHz），遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于CWDM。與CWDM相比，具有更緊密波長(zhǎng)間隔的DWDM，可以在一個(gè)光纖上承載8~160個(gè)波長(zhǎng)，更適于長(zhǎng)距離傳輸。 在EDFA的幫助下，DWDM系統(tǒng)可以在數(shù)千公里的范圍內(nèi)工作。
FWDM濾波片式波分復(fù)用器 FWDM（Filter Wavelength Division Multiplexing）濾波片式波分復(fù)用器，是基于成熟的薄膜濾器技術(shù)。濾波片型波分復(fù)用器能在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)將不同波長(zhǎng)的光糅合或分開(kāi)，廣泛應(yīng)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(fù)用 MWDM是重用CWDM的前6波，將CWDM的20nm的波長(zhǎng)間隔壓縮為7nm，采用TEC（Thermal Electronic Cooler, 半導(dǎo)體制冷器）溫控技術(shù)實(shí)現(xiàn)1波擴(kuò)為2個(gè)波。這樣就實(shí)現(xiàn)了容量提升的同時(shí)可以進(jìn)一步節(jié)省光纖。MWDM就是在CWDM 6波的基礎(chǔ)上，左右偏移3.5nm擴(kuò)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(guó)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(fù)用Lan-WDM技術(shù)，也被稱(chēng)為細(xì)波分復(fù)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(zhǎng)，波長(zhǎng)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(zhǎng)的特點(diǎn)是位于零色散附近，色散小，穩(wěn)定性好。同時(shí)LWDM可支持12波25G，容量提升，可進(jìn)一步節(jié)省光纖。
億源通科技在光通信行業(yè)擁有20年OEM/ODM制造經(jīng)驗(yàn)，自主研發(fā)制造的WDM器件全面應(yīng)用于城域網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)，多元化設(shè)計(jì)制作能力滿(mǎn)足各種應(yīng)用需求，如尾纖模塊、插片LGX、高密度機(jī)架、6portWDM、CCWDM、無(wú)熱多通道AWG、5G模塊等，全力助力全球5G部署與發(fā)展。 |
