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摘要：光波分復用技術是光纖通信中最重要的傳輸和擴展技術之一。其主要原理是在同一根光纖中同時傳輸不同波長的光信號，從而使單位時間內的信息傳輸量增加一倍。簡要介紹了光波分復用技術的特點，實現方法和當前的應用。該技術具有快速、靈活、經濟、可靠的優點。目前主要的實現方法主要為“復用傳輸-中繼-接收解復用”的傳輸結構，此結構已經在我國的網絡通信系統中得到了廣泛的應用，同時隨著相關的研究也越來越成熟，也展望了光波分復用技術的發展方向。

關鍵詞：光波分復；光纖傳輸；現狀與應用

一、前言

光纖通信為人類社會的信息傳輸開辟了新的視野。自20世紀70年代問世之后，它已成為信息技術領域的研究熱點。通信技術不斷創新，新設備不斷開發，傳輸速率逐漸加快。光纖通信在該國社會經濟發展中的作用越來越重要。隨著互聯網的普及，許多國家的數據流量已大大超過語音業務流量，并已成為發展核心網絡的巨大動力。數據服務對網絡帶寬有很高的需求，并且需要高動態網絡分配功能。傳統的手動配置網絡連接不利于通信網絡的發展，光波分復用（WDM）技術的發明為通信網絡帶來了新的曙光，并帶來了新的傳輸思路[1]。

二、通信光纖與光波分復用

（一）通信光纖系統的基本描述

光纖通信不僅具有更寬的傳輸頻率和更大的通信能力，而且具有更細的直徑和更輕的重量。它可以有效地節省成本，屬于目前階段替換電纜的最佳材料。盡管當前的光纖通信已經被廣泛使用，但是在網絡速度和容量方面仍然存在一些缺點。需要不斷的研究和發展，以期找到一種適當的方法來彌補這些缺點。其中，復用技術在通信光纖的應用中起著非常重要的作用。廣播復用技術的使用可以提高信道的傳輸效率，且并廣泛用于數據通信中。

（二）光波分復用技術

為了提高網絡的通信效率，在通信技術的發展中，人們逐漸設計出多種復用技術，包括時分復用（TDM）、頻分復用（FDM）、碼分復用（CDMA）和波分復用（WDM）。波分復用（WDM）是通過復用器（Multiplexer）在發送端將兩個或多個波長不同（載有各種信息）的光載波信號組合在一起，并耦合到光線路傳輸技術的同一根光纖上；在接收端，各種波長的光載波由多路分解器分離，然后由光接收器進一步處理以恢復原始信號。在同一根光纖中同時傳輸兩個或更多個不同波長的光信號的技術稱為波分復用[2]。光波分復用技術具有以下優點：（1）高傳輸帶寬：充分利用光纖的低損耗帶寬，增加光纖的傳輸能力，是光纜物理極限的兩倍甚至幾倍。光纜能傳送信息，電勢可達25THz。（2）更好的信號兼容性：具有在同一根光纖中傳輸2個或多個異步信號的能力，這有利于數字信號和模擬信號的兼容性。它與數據速率和調制模式無關，位于行的中間，可以靈活地取出或添加到通道中。（3）靈活使用：對于已建成的光纖系統，特別是早期鋪設的芯線少的光纜，只要原有系統具有一定的功率余量，就可以進一步提高容量以實現傳輸多個單向或雙向信號。原始系統發生了重大變化，并且具有很強的靈活性。（4）運行成本低：由于減少了使用的光纖數量，大大降低了建設成本。由于光纖數量少，因此在發生故障時可以快速方便地進行恢復。同時，共享有源光學設備降低了傳輸多個信號或增加新服務的成本。（5）可靠性：大大減少了系統中的有源設備，使運行過程可靠穩定。波分復用技術提高了通信信號的傳輸效率。但是，波分復用技術在通信光纖傳輸中仍然存在一些缺陷。在未來的研究和應用中，有必要結合其他技術來提高波分復用技術的使用效果。隨著社會的不斷發展和科學技術水平的不斷提高，現有的WDM技術已經無法解決光纖傳輸中的問題，一些新興技術不斷涌現。波分復用技術與時間的進步相結合，可以使波分復用技術在通信光纖傳輸中的應用達到社會發展的要求[3]。

（三）光波分復用的意義

為寬帶網絡建設提供了擴展平臺。由于可以提供語音，數據和圖像的完美融合傳輸，并且隨著對光通信帶寬的需求增加，光波分復用技術將成為光纖應用領域的首選技術。滿足網絡擴展的需求。由于主要通過改變基本速率和增加每根光纖的傳輸容量來增加光纜傳輸的總容量，因此使用光波分復用可以逐步擴展并升級有限數量的傳輸管電纜芯線。更低的花費。另外，還可以與IP技術結合，實現光波分復用系統中路由器數據的透明傳輸，從而簡化了設備組成[4]。應用范圍廣泛。光波分復用系統不僅可以應對信息流量的快速增長，保護原始線路投資，減少建設和維護成本，而且在光子網絡的建設和應用中具有獨特的技術優勢。此外，它將在超大容量光傳輸的發展和更廣泛區域的信息傳輸的實現中發揮重要作用。為不斷增長的網絡規模提供擴展空間。由于具有透明性，可重構性和強大的網絡生存能力等優點，未來的光波分復用技術光網絡將朝著基于光波長選擇和光波長切換的靈活組網的方向發展，并最終成為快速的網絡，具有恢復和重建功能。

三、通信光纖傳輸中波分復用技術的應用分析

（一）無源光網絡

光纖傳輸用于無源光網絡，光纖進入網絡有兩種主要方式：有源和無源。無源光網絡的主要特征是投資成本低、終端少、光纖少和抗干擾能力強。通信傳輸距離比較長，可達20km，因此無源光網絡是光纖傳輸中使用最廣泛的網絡，也是首選。但是，這種方法的應用仍然存在一些不足，例如上行傳輸的連接問題[5]。采用光波復用技術可實現寬帶計費對稱性，解決了上行速率連接問題。光波復用技術也用于城市局域網中。在電信城域網中，由于業務量大和寬帶速度相對較慢，不能滿足企業的需求。因此，當前的局域網正在向IP優化的方向發展。在構造局域網時，如果結合使用波分復用技術，則可以有效地增加帶寬。提高公司信號的傳輸效率還可以降低公司的運營成本。因此，它非常適合于城域網。光復用技術和IP技術的結合可以確保傳輸質量并提高系統性能。這種類型的局域網主要結合了光網絡層和IP服務層。光網絡具有一個光復用子層。該層的結構可以定位故障，保護線路并確保線路傳輸的質量。

（二）在接入網中的應用

光纖接入網的接入方式可以分為被動接入和主動接入。其中，無源光網絡是一種高質量、低成本、光纖少、中心局終端少的接入方法，雷電影響小，電磁干擾少，后期運維成本也少，可擴展性強，可以隨著技術的發展而升級。帶寬大，傳輸距離可達20km。正是由于許多優點，無源光網絡接入方法已成為光纖接入網絡的首選接入方法。其中，上游接入技術是該技術的關鍵和難點，而以前的以太網CSMA/CD媒體訪問控制無法使用。上行接入方式可以采用光波分復用技術進行上行接入。基于光波分復用技術的波分多址上行接入方法是利用波長作為用戶側ONU的標識來實現上行接入。它具有較大的帶寬，可以充分利用光纖的大帶寬來實現對稱的寬帶接入。同時，這種接入方式可以有效解決ONU測距和比特快速同步的難題，在網絡管理和系統升級方面具有明顯的優勢。隨著光波分復用技術的發展，光波分復用設備的價格越來越低，性能越來越好，有效地促進了無源光網絡的發展。

（三）在城域網建設中的應用

傳統的電信城域網無法適應數據業務的突變特性，承載多種業務的帶寬效率較低。因此，城域網的當前發展目標是針對數據和多媒體服務應用的IP優化網絡?；贗P和光波分復用技術的城域網已成為新型城域網的主要解決方案。它采用IPoverWDM傳輸技術，使IP數據包直接在光路上運行，減少了網絡層之間的冗余部分。該方法節省了中間的AMT層和DSH層，傳輸效 率高，運行成本低，用戶網絡成本低，非常適合城域網的建設。從通信協議的角度來看，該方案的網絡結構層是IP服務層和光網絡層。光網絡層可以分為光網絡適配子層，光復用子層和光傳輸子層。其中，以光復用子層為核心，完成了光復用協議，復用帶寬，保護線路和故障點定位的相關內容。該方案有效地利用了光纖的巨大帶寬資源，提高了帶寬和傳輸速率，實現了數據格式和調制方式的透明性，實現了與現有通信網絡的兼容，支持網絡升級，具有極高的推廣性和生存性。同時，這種解決方案也有一定的缺陷。網絡管理與其傳輸的信號和網絡管理是分開的。它只是點對點拓撲，不能實現真正的光網絡。在光纖通信系統中，如果不應用光波分復用技術，則需要投資更多的n-1根光纖。如果光纖通信模式是讓多個用戶共同工作，則光波分復用技術的應用可以更好地突出光波分復用技術的優勢，可以使單根光纖的傳輸能力提高幾倍，甚至可以提高幾倍。甚至數十次，現有的光纖帶寬資源都可以得到更好的利用。在長途運輸中，M技術的應用可以幫助節省大量光纖，并降低光纖通信系統的開發和建設成本。WDM用波長路由取代了傳統的電子信號路由，并用解復用器取代了光電轉換開關，從而消除了諸如延遲和轉發之類的瓶頸，并確保了傳輸的透明性?？偠灾?，光波分復用技術在光纖通信系統中具有廣闊的應用空間，可以帶來良好的應用效果，值得大力推廣。

四、影響密集波分復用技術推廣和應用的因素分析

（一）非線性因素的影響

影響波分復用傳輸系統性能的關鍵因素是光纖的非線性特性。其原因包括：光功率密度、通道寬度、色散等。通常，光功率密度越大，但是通道間隔越小，這將導致嚴重的光纖非線性。纖維成本線性和色散之間的關系更加復雜，并且各種非線性隨色散而變化。例如，當色散和零相對接近時，四波混頻的幅度將起重要作用。

（二）色散因子的影響

光通信中的信號由許多單獨的光脈沖代碼組成。在分析光脈沖的頻域時，我們可以發現頻率分量非常不同。換句話說，波長中包含的成分是不同的。這主要是由于光纖中的色散，導致光脈沖中的頻率分量不同，并且它們各自的傳播速度也不同[6]。這樣，當信號長距離傳輸時，脈沖將被拉伸。如果拉伸足夠，則會導致信號產生誤判或誤判結果，從而使錯誤出現在表格中。因此，如果光散射現象非常明顯，將對通信系統的正常運行產生巨大影響。為了盡可能避免光纖通信系統中信號傳輸的分散，主要有以下幾種方法：1.使用光譜較窄的光源；2.由于脈沖寬度由色散系數確定，因此應使用色散系數較小的光纖；3.利用光纖的非線性特性；4.使用色散補償光纖。

（三）長距離傳輸中的各種因素

使用光纖放大器時，自發輻射噪聲會產生獨特的噪聲。光纖放大器具有廣泛的放大范圍。除了放大信號光之外，它還可以自發地放大隨機光信號。實際上，自發生成的隨機信號是噪聲源。因此，隨著經過的中繼站數量的增加，背景噪聲將逐漸增加，從而降低了系統的信噪比。增益不均勻會降低信噪比，因為光纖放大器會以不同的倍數放大不同波長的光信號。隨著信號通過的中繼站數量的增加，具有不同增益的信號的功率差將變得越來越大。結果，系統的信噪比逐漸降低。在傳輸過程中不可避免地會發生累積的抖動，但是如果中繼器是光纖放大器，則調制信號的抖動將無法實現。因此，在光纖信號的傳輸中存在抖動，這將限制中繼站的數量。

五、波分復用主要技術指標和產品選擇

波分復用器的技術指標涉及使用中的損耗率，觀察波長隔離的高度等。選擇波分復用器時，應選擇單極或多極融合錐波分復用器。多路復用器的帶寬應為20mhz，并且波長隔離高度必須大于35dB。這種波分復用器被廣泛用于通信光纖傳輸中。波分復用技術在通信光纖傳輸中的應用主要具有以下優點，可以大大擴展光纖的傳輸容量，解決傳輸不足的困難，并且傳輸帶寬不受外圍因素的限制。在傳輸較大信息的同時，可以保證傳輸質量，節省傳輸成本?，F階段在我國使用波分復用器具有簡單的系統結構，相對較小的占用空間，使用過程中的高傳輸性能，高可靠性以及以低投資成本耦合光的能力。在一根光纖上可實現兩個方向的傳輸。這在我國的通信和傳輸中得到了廣泛的應用，特別是在彼此之間的距離相對較長，信號相對較差的一些項目中。需要進行工作溝通和數據傳輸，從而可以提高人們的工作和數據傳輸效率。

六、設備的安裝和調試

安裝波分復用器時，需要首先調試機器。通常，購買機器時會提供安裝手冊指南。員工需要閱讀安裝說明，并嚴格按照說明進行安裝。在安裝過程中，需要擦拭并消毒波分復用器的尾纖連接器，然后將其連接到光發射器連接器。如果發生意外故障，則應將信號直接發送到變送器。在開關操作期間，請嚴格執行以下步驟，以免在打開開關時先打開發射機，在關閉開關時先切斷射頻信號。如果不遵循開關設備的規程，很容易導致短路故障。打開光發射器電源后，如果發現該值不在指定范圍內，則必須及時進行調整，并使用光功率計檢查系統的問題點。當所有組件均處于正常狀態時，就可以正常使用了。

七、結語

WDM技術具有明顯的技術優勢。對于廣大的發展中國家，促進WDM技術的應用尤為重要。目前，密集波分復用（DWDM）系統的研究越來越受到重視。該技術的突破將大大提高網絡信息的傳輸速度，并使現有的向全光網絡的發展成為可能。波分復用系統已成為當今網絡傳輸技術發展的重要動力。

作者：張景 單位：新疆油田公司數據公司