波分复用（一种信号传输技术）

发展历程

WDM技术发明于20世纪90年代，第一个商业WDM系统有8条信道，每条信道的带宽为2.5Gbps。1998年，出现了40条信道的商业WDM系统，每条信道带宽是2.5Gbps。到了2001年，市场上有了96条信道的产品，且每条信道的带宽为10Gbps，这样总共的带宽可达960Gbps。实验室还在研制具有更多信道的波分复用系统，当信道的数量很多，波长的间隔将变小(比如0.1nm)，这时候的WDM通常称为密集波分复用(dense wavelength didision multiplexing，DWDM)。

WDM技术得到了广泛的使用，发展也非常迅速。单根光纤的带宽约为25000Ghz，从理论上计算，即使每赫兹传输1位信息，仍然有2500条10Gbps信道的发展前景。^[1]

中国开展WDM技术的研究起步比较晚，首先在长途干线上采用WDM技术进行点到点扩容，后在节点上采用OADM、OXC技术进行上/下话路。中国于1997年引进第一套8波长WDM系统，并安装在西安至武汉的干线上。1998年中国开始大规模引进8×2.5Gb/sWDM系统，对总长达2万多km的12条省际光缆干线进行扩容改造。同时各省内干线也相继采用WDM技术扩容，如在“南昌-九江”光缆扩容工程中，采用的就是AT&T公司的设备和双窗口WDM系统，即在G.652光纤的1310nm、1550nm两个低损耗工作窗口分别运行一个系统。这样可在不拆除1310nm窗口原有PDH设备的情况下，利用未使用的1550nm窗口，加开SDH2.5Gb/s系统。为保证中国干线网的高速率、大容量并有足够的余量确保网络安全和未来发展的需要，采用WDM技术的工作已全面展开。

复用器分类

波分复用器的主要类型有熔融拉锥型，介质膜型，光栅型和平面型四种。

性能指标

其主要特性指标为插入损耗和隔离度

由于光链路中使用波分复用设备后，光链路损耗的增加量称为波分复用的插入损耗。当波长λ通过同一光纤传送时，在与分波器中输入端λ的功率与λ输出端光纤中混入的功率之间的差值称为隔离度。

现状

由于多路载波的光波分复用对光发射机、光接收机等设备要求较高，技术实施有一定难度，同时多纤芯光缆的应用对于传统广播电视传输业务未出现特别紧缺的局面，因而WDM的实际应用还不多。但是，随着有线电视综合业务的开展，对网络带宽需求的日益增长，各类选择性服务的实施、网络升级改造经济费用的考虑等等，WDM的特点和优势在CATV传输系统中逐渐显现出来，表现出广阔的应用前景，甚至将影响CATV网络的发展格局。

技术原理

（1）输入端的每路光信号处于不同的波长处，组合器将其组合成一个光信号，并输出到复用的光纤上；

（2）通过复用的光纤，复用的光信号被传输到远方的接收端；

（3）在接收端，复合光束被分离器分离出和输入端一样多的不同波长的光信号。

在图所示的波分复用原理图中，需要注意的是：

（1）4个光信号可以推广到N个，N值的大小受制于组合器和分离器的处理能力以及光纤的复用能力；

（2）波分复用光纤通信系统分为单向和双向两类，双向系统需要使用双向耦合器来实现波分复用；

（3）组合器、分离器、双向耦合器都可以使用WDM复用器来称呼，它是波分复用光纤通信系统的关键部件；

（4）相对于FDM来说，光纤通信系统通常采用无源的衍射光栅，是完全被动的，因而也是非常可靠的；

（5）以前，复用的信道每100KM就需要进行光电转换，放大之后，再转回光信号，继续传输，以便长距离传输。现在，有了全光放大器，它可以重新产生整个信号，单独放大，可每1000KM做一次，无须进行多次光电转换，大大地提升了干线的传输性能。^[1]

波分复用原理使用图

技术特点

波分复用

一个WDM系统可以承载多种格式的“业务”信号，如ATM、IP等；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（例如CATV、HDTV和B-ISDN等）的有利手段，增加一个附加波长即可引入任意想要的新业务或新容量；利用WDM技术实现网络交换和恢复，从而可能实现未来透明的、具有高度生存性的光网络；在国家骨干网的传输时，EDFA的应用可以减少长途干线系统SDH中继器的数目，从而减少成本。

存在问题

波分复用

WDM是一项新的技术，其行业标准制定较粗，因此不同商家的WDM产品互通性极差，特别是在上层的网络管理方面。为了保证WDM系统在网络中大规模实施，需保证WDM系统间的互操作性以及WDM系统与传统系统间互连、互通，因此应加强光接口设备的研究。

WDM系统的网络管理，特别是具有复杂上/下通路需求的WDM网络管理不是很成熟。在网络中大规模采用需要对WDM系统进行有效网络管理。例如在故障管理方面，由于WDM系统可以在光通道上支持不同类型的业务信号，一旦WDM系统发生故障，操作系统应能及时自动发现，并找出故障原因；目前为止相关的运行维护软件仍不成熟；在性能管理方面，WDM系统使用模拟方式复用及放大光信号，因此常用的比特误码率并不适用于衡量WDM的业务质量，必须寻找一个新的参数来准确衡量网络向用户提供的服务质量等。

一些重要光器件的不成熟将直接限制光传输网的发展，如可调谐激光器等。通常光网络中需要采用4～6个能在整个网络中进行调谐的激光器，但目前这种可调谐激光器还很难商用化。

发展方向

WDM技术问世时间不长，但由于具有许多显著的优点迅速得到推广应用。建立一个以它和OXC（光交叉连接）为基础的光网络层，实现用户端到端的全光网连接，用一个纯粹的“全光网”消除光电转换的瓶颈将是未来的趋势。现在WDM技术还是基于点到点的方式，但点到点的WDM技术作为全光网通讯的第一步，也是最重要的一步，它的应用和实践对于全光网的发展起到决定性的作用。形成一个光层的网络既全光网，将是光通讯的最高阶段。全光技术的发展表现在以下几个方面：

光纤通信用的光源即半导体激光器只能发出固定波长的光波。将来会出现激光器光源的发射波长可按需要进行调谐发送，其光谱性能将更加优越，而且具有更高的输出功率、稳定性和可靠性。不仅如此，可变波长的激光器更有利于大批量生产，降低成本。

中继器需要经过光-电-光的转换过程，即通过对电信号的处理来实现再生（整形、定时、数据再生）。电再生器体积大、耗电多、成本高。掺铒光纤放大器虽然可以用来作再生器使用，但它只是解决了系统损耗受限的难题，而无法解决色散的影响，这就对光源的光谱性能提出了极高的要求。未来的全光中继器不需要光-电-光的处理过程，可以对光信号直接进行再定时、再整形和再放大，而且与系统的工作波长、比特率、协议等无关。由于它具有光放大功能，所以解决了损耗受限的难题，又因为它可以对光脉冲波形直接进行再整形，所以也解决了色散受限方面的难题。

未来的OXC（光交叉连接）可以利用软件对各路光信号灵活的交叉连接。OXC对全光网络的调度、业务的集中与疏导、全光网络的保护与恢复等都将发挥作用。

采用的OADM只能在中间局站上、下固定波长的光信号，使用起来比较僵化。未来的OADM对上、下光信号将完全可控，通过网管系统就可以在中间局站有选择地上、下一个或几个波长的光信号，使用起来非常方便，组网（光网络）十分灵活。