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1光波分復用技術在光纖通信系統中的具體應用

1.1光纖通信系統概述光纖通信系統以光纖為傳輸介質，主要由數據源、光發送端、光學信道、光接收機等。其中，數據源中包括所有數據、語音業務經過信道編碼形成的信號；光發送機將信號變成適合在光學信道上傳輸的光信號，并從中提取信息，轉換成電信號，最后得到相應的語音、數據等信息。如圖2所示為光纖通信系統結構示意圖。1970年，美國康寧公司研發出世界上首根套層光纖，其損耗率為20db/km，它使得光纖通信成為可能。1975年，貝爾實驗室開展世界上第一次光纖點到點的通信試驗。1977年，貝爾實驗室和日本電報電話公司同時研制成功壽命在10年左右的半導體激光器，使得光纖通信步入實用化階段。同年，美國興建起世界首個光纖通信系統，傳輸速率為45MB/s，通信窗口為850nm。經過三四十年的發展，光纖通信有了巨大進步和革新，尤其是在上世紀90年代，光纖通信系統迎來其發展高峰期，大量的技術和設備被研發出來，解決了線路中的電子瓶頸，通信窗口也迅速移到1550nm。到今天，光波分復用技術的發明又為光纖通信系統帶來新的發展面貌。

1.2在光纖通信系統中的應用第一，在接入網中的應用。光纖接入網的接入方式可分為無源接入和有源接入兩種，其中，無源光網絡是一種非常優質的接入方式，具有低成本、光纖少、中心局終端少、雷電影響小、電磁干擾少等優點，后期的運營維護成本也較少，其擴展性強，能隨著技術的發展而升級改造。帶寬大、傳輸距離可達20km。正是由于諸多的優點無源光網絡接入方式成為光纖接入網的首選接入方式，其中，上行接入技術乃技術關鍵點和難點，不能采用以往的以太網CSMA/CD媒體接入控制方式進行上行接入，可以將光波分復用技術應用到其中，進行上行接入。基于光波分復用技術的波分多址上行接入方式以波長為用戶端ONU的標識，實現上行接入，具有較大的帶寬，能充分利用光纖的大帶寬，實現對稱寬帶接入。同時，該種接入方式還能有效解決ONU測距、快速比特同步等困難，在網絡管理和系統升級方面具有顯著優勢。隨著光波分復用技術的發展，光波分復用器材價格越來越低，性能越來越優，這有效推動了無源光網絡的發展。第二，在城域網建設中的應用。傳統電信城域網無法適應數據業務突變性特點，承載多業務的帶寬效率低。因此，當前城域網發展的目標為面向數據和多媒體業務應用的IP優化網絡。基于IP和光波分復用技術建設的城域網成為新型城域網的主要方案，其采用IPoverWDM傳輸技術，就是使IP數據包直接在光路上跑，減少網絡層之間的冗余部分，該方法省去了中間的ATM層和SDH層，傳輸效率高、運行成本低，用戶網絡費用少，非常適合于城域網建設。從通信協議角度來講，該方案的網絡結構層次為IP業務層和光網絡層，光網絡層又可以分成光網絡適配子層、光復用子層、光傳輸子層，其中，光復用子層為核心，它完成光復用協議的相關內容，復用帶寬、保護線路、定位故障點。該方案有效應用了光纖的巨大帶寬資源，提高帶寬和傳輸速率，實現數據格式、調制方式的透明化，實現與現有通信網的兼容，支持網絡升級，具有極高的推廣性和生存性。同時，該方案也有一定缺點，網絡管理與其傳輸的信號和網管分離開來，只是點對點的拓撲結構方式，沒有實現真正意義上的光網絡。在光纖通信系統中，若沒有應用光波分復用技術，則需要多投入n-1根光纖，若光纖通信方式為多個用戶協同工作，則適用光波分復用技術能更好突出光波分復用技術的優勢，實現單根光纖傳輸容量成幾倍乃至幾十倍的增長，更好利用現有的光纖帶寬資源。在遠距離運輸中，適用WDM技術有助于節省大量光纖，降低光纖通信系統的開發建設成本。WDM以波長路由代替傳統電子信號路由，以解復用器代替光電轉換交換器，消除延遲轉發等瓶頸問題，保證傳輸的透明性。總而言之，光波分復用技術在光纖通信系統中有廣闊的應用空間，能帶來良好的應用效果，值得大力推廣。

1.3光波分復用技術的發展趨勢隨著光波分復用技術的發展和應用，光纖通信朝著高速率、大傳輸容量方向發展，光纖通信對光波分復用技術提出更高要求，進一步推動光波分復用技術的發展。作為一種對米元件依賴性強的技術，未來的WDM技術發展方向是研發出更多新的、性能更好的米元件，開發低價的小型集成光元件，如：放大器、光交叉連接器、光分插復用器、濾波器、信號調節器、光存儲器等。其實現互通性和標準化服務，還必須實現傳輸協議和網關標準的規范化。伴隨著光纖通信系統的發展，以WDM為基礎的光網絡層將逐步實現全光網絡連接，實現用戶與光纖通信網絡的親密接觸，到時候，人們可以利用WDM技術實現可視電視、可視會議、遠程技術等支援，進行語音、數據、圖像等多媒體信息的傳輸、處理和交換。簡單來說，WDM技術的完善將推動廣電數字網絡的發展，用戶對廣電數字網絡的需求又成為WDM發展的巨大推動力。WDM技術第一次實現了電信號到光信號的轉換，它標志著光通信時代的到來。當前的研究重點是密集波分復用技術，其商用水平為320Gbit/s，也就是說，一對光纖可傳送400萬話路，商用系統的傳輸能力僅是單根光纖傳輸容量的百分之一。在光纖網絡中，FTTH解決的是光纖通信“最后一公里”的問題，日本、美國、韓國緊鑼密鼓的建設FTTH網絡，進行大規模建設，將光波分復用就似乎應用其中，發展成為今天的WDM-PON。在我國，FTTH網絡的技術越來越多，且理論也較為完善，但卻還媒體一項技術被認為是完善的技術，這個時候充分利用無源光網絡技術則是可行的一種選擇，推動光波分復用技術的發展，逐漸根據社會需求，采用WDM-PON方式建設FTTH網絡。

2結論

隨著信息技術的發展和信息時代的繁榮，光纖到戶成為可能，人們對其需求不斷提高，而信息領域則要積極研發新技術，學會將更多新技術、新產品應用到光纖到戶中，推動人類社會進步。光波分復用技術最為一種優質新技術，具有眾多優點，在光纖網絡中的應用能產生成本少、帶寬大、傳輸容量大、傳輸速率大等優點，已被廣大通信運營商所認可，并積極應用到光纖通信網絡建設中。光波分復用技術在光纖通信系統中的應用有效降低成本，提高網絡的可靠性和穩定性。如果說20世紀的通信是電網絡時代，那么21世紀的通信則是全光網絡時代。

作者：楊薇單位：北京電子科技職業學院