密集波分复用的关键技术，波分复用的技术原理

在模拟载波通信系统中，通常采用分频复用法来提高系统的传输能力，充分利用电缆的带宽资源，即在同一根电缆中同时传输多个通道的信号，接收机可以根据每个载波的不同频率，使用带通滤波器滤除每个通道的信号。 同样，在光纤通信系统中，也可以采用光分复用的方法提高系统的传输能力，在接收端使用解复用器（相当于光带通滤波器）来分离每个信号的光载波。 由于光的频域中信号频率差异较大，一般采用波长来定义频率的差异，多路复用方法称为波分复用。

为了充分利用单模光纤低损耗区域带来的巨大带宽资源，光纤的低损耗窗口可以根据每个通道光波的频率（或波长）划分为若干通道，并以光波作为信号的载体。 在接收端，波分多路复用器（Wavesplitter）将这些不同波长的光载波分离，这些载波携带不同的信号。 由于不同波长的光载波信号可以看作是相互独立的（无论光纤的非线性如何），因此可以在一根光纤中实现多个光信号的多路复用传输。

两个方向的信号可以以不同的波长传输，以实现双向传输。 根据波分复用器的不同，可以复用的波长数量也不同，从2个波长到几十个波长不等，一般商业化是8个波长和16个波长系统，取决于允许的光载波波长的间距。

WDM本质上是一种光频率上的频分复用（FDM）技术。 从我国应用了几十年的传输技术来看，它走的是FDM-TDM-TDM FDM的路线。 一开始，明线和同轴电缆采用FDM仿真技术，即电域中的频分复用技术，每个语音的带宽为4kHz，每个语音占据了传输介质（如轴向电缆）带宽的一部分。 PDH和SDH系统是在光纤上传输的TDM基带数字信号，每个通道的语音速率为64KB S; WDM技术是光纤上频分复用技术，16（8）WDM系统是光频上的FDM模拟技术和电频上的TDM数字技术的结合。

WDM本质上是一种在光频率上的频分复用FDM技术，每个波长路径都是通过频域的分割来实现的。 每个波长路径都占用光纤带宽的一段，这与过去的同轴电缆FDM技术不同：（1）传输介质不同，WDM系统是对光信号的分频，同轴系统是对电信号的分频和利用。

2）在每条路径上，同轴电缆系统传输模拟4kHz语音信号，而WDM系统目前在每个波长路径上传输数字信号或更高速率的数字系统。

DWDM光传输系统的研发进展迅速，已达到DWDM在实验室的传输容量，2000年将达到商用系统的容量。 多路复用30至40波长的DWDM系统已经得到广泛应用，100至160波长的系统即将商业化。 实验室中已经对 1000 多个波长进行了多路复用。

1996年，美国贝尔实验室首次进行了总容量为1TB S的DWDM传输实验，这是当时的最新纪录，但这一纪录在不到一年的时间里就被打破了。 在开放式基金型公司'97年，NEC宣布实现变速器实验，被誉为世界最新纪录。 但这个纪录只保持了两年，就被OFC刷新了'99日，NTT宣布完成3TBS OTDM+DWDM的传输实验，西门子也宣布完成总容量为80 40GB S的传输实验，打破了NEC的记录。

同年，北电在电信'99 年公布了两项世界纪录，这是单通道 80GB 秒和总容量的最高纪录。 但是，这两项记录是在朗讯在11月的新发明展示会上宣布实现单通道160Gb S和DWDM 16TBS传输实验后不久宣布的，将北电远远甩在后面。 谁属于下一个世界纪录，英雄们争夺鹿，风波正在上升。

中国国内DWDM市场也是如此，几家主要的通信设备厂商纷纷进入DWDM市场进行竞争，中国国内市场也被炒作了一段时间。

可接受的理想DWDM系统应具有某些共享的关键特性。 任何DWDM系统都应该具有这些功能，以便运营商实现该技术的巨大潜力。 以下问题将有助于确定特定DWDM系统是否合规。

1.系统是否利用现有设备和设施。 GBPS级DWDM系统应能够充分利用现有设备和电缆设施。

2.该系统使用氟化物或硅基光纤放大器。 在 1530 至 1565 纳米光谱中，带有滤波器和氟化物光放大器的硅基光放大器性能良好。

然而，氟化物光放大器的实现成本很高。 氟化物纤维的长期可靠性尚未经过测试。

3.更改频道时是否需要人工干预。 当光通道数增加或减少以达到最佳系统性能时，光放大器会自动调整。

这很重要，因为如果高能系统中只有一个通道，自相位调制现象会导致系统性能下降。 另一方面，功率过低会导致放大器无法获得足够的增益。

4.系统是否坚固可靠。 精心设计和构建的DWDM系统提供可靠性、系统可用性和系统冗余。 尽管过滤器经常受到潮湿环境的影响，但这不再是问题。

5.激光泵浦是否有连接器。 光放大器有两个关键组件：

掺铒光学滤光片和放大器。 当激光泵浦用特定波长的激光激活铒时，铒充当增益介质来放大引入的激光信号。 如果使用连接器而不是直接接头，表面上的轻微污垢会损坏连接器。

6.系统的波长数量和透射率是否可以升级。 虽然所有DWDM系统的答案都是肯定的，但规划升级也很重要。

如果服务提供商以特定方式将其网络组装为一个整体，然后对其进行升级，则可能会发生以下情况：网络需要更多功率或额外的信噪比增量。 例如，每当商家将通道数或比特率增加一倍时，就需要额外增加 3 dB 的信噪比。

7.系统是否提供符合标准的维护接口。 STL 1接口在DWDM系统下可以广泛使用。 接口应适应服务提供商的通常维护方案。

DWDM网络优化是指根据实际线路光缆的各种参数，如衰减、色散等，对DWDM链路进行优化计算和配置，并在项目执行过程中进行具体的优化调整，以尽可能消除或抑制信号传输过程中的失真和劣化， 使DWDM网络处于相对优化的工作状态，保证全过程高质量传输。在通过DWDM系统进行业务信号传播的过程中，由于系统和传输介质的特性，会出现不同程度的信号失真。 以下速率的信号由于速率低，不会受到失真的很大影响; 10 Gbs以上的高速信号对这些信号失真非常敏感，并且受到很大影响，因此系统优化对于确保高速和大容量DWDM网络的高性能至关重要。

导致信号失真的因素主要有两种：线性失真和非线性失真。

广义上的DWDM网络优化是一个涉及广泛方面的过程，包括项目招标时基本配置的确定，项目执行过程中实际参数的测量，根据测量结果调整DCM模块和泵卡，每个具体部分的实际参数设置， 以及信号预加重的调整。DWDM网络优化是一个科学严谨的过程，必须严格遵循相关的操作说明和计算结果，不允许有想象和随意。 此外，鉴于光纤连接器清洁度对于10GbS速率DWDM网络的重要性，需要确保整个链路中的每个光连接器都完好无损，否则会影响优化结果，降低系统性能。 优化后的DWDM系统主要参数冗余一般如下：

单级衰减为3dB，整个色散约为400ps nm。 如果出现以下情况，一般需要重新优化; 如果线路衰减变化太大而无法恢复，则需要重新计算，必要时需要更改光功率参数。 如果线路的光纤类型保持不变，但长度变化很大，则需要重新计算，可能需要调整DCM模块顺序或更换DCM模块。 如果线路的光纤类型发生变化，则肯定需要重新计算、调整和重新优化。

总之，对于新建的DWDM链路，只有通过科学、严谨、准确、有效的系统优化，才能彻底摆脱传统DWDM链路难以在长距离、高速、大容量之间完全结合的局限性，真正实现高速、大容量、远距离、高性能传输。

由密集波分复用器组成的组合和分割部分是系统的基本组成部分之一，它直接决定了系统的性能参数，如容量、多路复用波长稳定性和插入损耗等。 密集波分复用器也可以衍生自适用于DWDM的各种其他重要功能设备，例如波长路由器，它是用于宽带业务和波长选址的点对点业务的全光通信网络; 上下电路 - 用于指定上下电路的波长; 梳状滤光片 – 用于生成多波长光源和测量光谱; 波长选择性切换、不同波长信号的路由等，因此对密集波分复用器的研究和生产具有重要的理论意义和良好的市场前景。

密集波分复用器的核心是窄带光学滤波技术。

目前常用的光通信滤光片主要有以下几种：介质薄膜滤光片、光纤光栅、阵列波导光栅、M-Z干涉仪和F-P标准具。