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“光纤通信原理”第08章
第八章 光复用技术;8.1 光复用技术的基本概念
8.2 光时分复用技术
8.3 密集波分复用技术
8.4 密集波分复用系统的非线性串扰;8.1 光复用技术的基本概念; 光纤通信经过30多年的发展,单信道实用化系统的传输速率从1976年的45Mbit/s发展到了10Gbit/s,线路的利用率得到了很大提高(但与光纤巨大的带宽潜力相比这点带宽还微不足道)。; 光波分复用(WDM)技术是在一芯光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来,并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输,在接收端将组合波长的光信号分开,并作进一步处理,恢复出原信号后送入不同的终端。; 为了进一步提高光纤带宽利用率,相邻两光载波的间隔将越来越小,一般认为:当相邻光载波的间隔小到0.1nm(10GHz)以下时,此时的复用称为光频分复用。
光时分复用(OTDM)技术指利用高速光开关把多路光信号在时域里复用到一路上的技术。
光副载波复用(OSCM)技术是将基带信号首先调制到GHz的副载波上,再把副载波调制到THz的光载波上。; 光码分复用(OCDM)技术是CDM(Code Division Multiplexing)技术和光纤通信技术相结合的产物,在这种复用技术中,每个信道不是占用一个给定的波长、频率或者时隙,而是以一个特有的编码脉冲序列方式来传送其比特信息。
光波分复用、光时分复用、光副载波复用和光码分复用都是正在使用和研究的光纤复用技术,这些技术的使用能增加线路容量,提高线路利用率。;8.2 光时分复用技术;8.2.1 比特交错光时分复用
比特交错光时分复用时,首先由锁模激光器产生窄脉冲周期序列,然后将窄脉冲周期序列分路为n路,每路窄脉冲周期序列分别被一路支路数据流(电信号)外调制,对已调制过的第i支路光数据流(i=1,2,…n)脉冲通过适当长度的硅光纤延时i×τ(光在硅光纤中传播速度约为2×108m/s,1km的光纤提供约5μs的时延),这样,不同支路光脉冲流延迟时间不同,在时间上复用不会重叠,便于数据流的复接。;8.2.2 分组交错光时分复用
分组交错光时分复用和比特交错光时分复用一样,首先由锁模激光器产生窄脉冲周期序列,然后将窄脉冲周期序列分路为n路,每路窄脉冲周期序列分别被一路支路数据流(电信号)外调制。;实现压缩的原理框图如图8.7(b)所示。图中的3dB耦合器起分路和合路作用,它将输入的窄光脉冲分为两路,或将处理完后的两路光脉冲合并为一路;两个半导体放大器(Semiconductor Optical Amplifier,SOA)具有高电平驱动时透光,低电平驱动时吸光的特性,它们的驱动时钟相位相差180°,放大器的作用一是对分路损耗进行补偿,二是在互补的两路时钟驱动下轮流透光,从而将光脉冲流分组(每组的比特数取决于驱动时钟高电平的宽度),使一组通过延迟线,另一组则不通过延迟线;延迟线的作用是将比特组延迟一定的时间。;图8.7 分组交错复用原理图; 一种实用的方法是采用与门堆,首先将输入的高速串行的复用数据流变换为低速的并行数据流,然后再进行处理。;8.3 密集波分复用技术; 波分复用技术有以下主要特点。
(1) 可以充分利用光纤的巨大带宽潜力,使一根光纤上的传输容量比单波长传输增加几十至上万倍。
(2) N个波长复用以后在一根光纤中传输,在大容量长途传输时可以节约大量的光纤。;(3) 波分复用通道对传输信号是完全透明的,即对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性,可同时提供多种协议的业务,不受限制地提供端到端业务。
(4) 可扩展性好。
(5) 降低器件的超高速要求。;8.3.1 WDM系统基本类型
WDM系统从不同的角度可以分为不同的类型,常见的分类方法有:从传输方向分,可以分为双纤单向波分复用系统和单纤双向波分复用系统;从光接口类型分,可以分为集成式波分复用系统和开放式波分复用系统。
1. 双纤单向传输
单向DWM是指所有光路同时在一根光纤上沿同一方向传送,如图8.10所示。;图8.10 双纤单向传输示意图;2. 单纤双向传输
同一光波分复用器既可作合波器,又可作分波器,具有方向的可逆性,因此,可以在同一根光纤上实现双向传输。
3. 集成式波分复用系统
考虑到各波长之间的影响最小和更多厂家的设备能互通工作,WDM使用的激光器发出的光的中心波长、波长间隔、中心频率偏移等均有严格的规定,必需符合ITU-T G.692建议。;4. 开放式波分复用系统
开放式系统就是在波分复用器前加入波长转换器(Optical Transition Unit,OTU),将SDH非规范的波长转换为标准波长,如图8.13 所示。;图8.13 开放式WDM系统
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