第8章多信道复用技术

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1、第第8章多信道复用技术章多信道复用技术8 8 8.1.1.1 复用技术的基本概念复用技术的基本概念复用技术的基本概念复用技术的基本概念复用技术的基本概念复用技术的基本概念8 8 8.2.2.2 光波分复用技术光波分复用技术光波分复用技术光波分复用技术光波分复用技术光波分复用技术8 8 8.3.3.3 密集波分复用密集波分复用密集波分复用密集波分复用密集波分复用密集波分复用技术技术技术技术技术技术第8章多信道复用技术 在目前实用的光纤通信系统中，还延用传统的强度调制一直接检波(IM/DD)的系统方式，即电光转换和光电转换的信号传输方式，虽然随着大规模集成电路的不断发展，系统容量也得到了不断提高，

2、但电子器件处理信息的速率还远远低于光纤所能提供的巨大负荷量为了进一步满足各种宽带业务对网络容量的需求，进一步挖掘光纤的频带资源，开发和 使用新型光纤通信系统将成为未来的趋势，其中采用多信道复用技术，便是行之有效的方式之一本章将就各种复用方式的工作原理、特点和实现的关键技术问题进行讨论8.1 复用技术的基本概念 光纤通信复用技术主要分为：光波复用和光信号复用两大类。光波复用包括波分复用(WDM)和空分复用(SDM)，光信号复用包括光时分复用(OTDM)和光频分复用(OFDM)，此外还有光码分复用(OCDMA)、副载波复用（SCM)技术。8.1 复用技术的基本概念8.1.1光波分复用（WDM）光波

3、分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原，这种复用技术不仅适用于单模或多模光纤通信系统，同时也适用于单向或双向传输。8.1 复用技术的基本概念8.1.2 空分复用（SDM）空分复用就是利用空间分割，根据需要构成不同的信道进行光复用的一种复用技术。例如，一根光缆中的两根光纤可以构成两个不同的信道，也可以构成不同传输方向（一根去向，一根来向）的一个系统，这是目前普遍使用的最为简单的复用方式。8.1 复用技术的基本概念8.1.3

4、 光时分复用（OTDM）OTDM是指可以将多个高速电调制信号分别转换为等速率的光信号，然后在光层上利用超窄光脉冲进行时域复用。光时分复用分为比特间插OTDM和分组间插OTDM8.1 复用技术的基本概念8.1.4 光码分复用（OCDMA）在OCDMA通信系统中，每个用户都拥有一个惟一的地址码，该码是一组光正交码中的一个。因而在进行数据信息的传输时，首先用该地址码对数据信息进行调制，同样，在接收端用与发射端相同的地址码进行光解码，从而实现用户间的信道。光码分复用技术能充分发挥光纤信道频带宽的特点，具有动态地分配带宽、网络扩容方便、多址连接方便、控制灵活、网管简单、保密性强等优点，适用于实时要求高、

5、业务突发性强、速率高的宽带通信环境之中，具有非常好的应用前景。8.1 复用技术的基本概念8.1.5 副载波复用（SCM）在副载波复用技术中，包含两次调制。第一次是电调制，即将多个基带信号分别调制到具有不同的微波频率的电载波上；然后再进行光调制，即将这些经频分复用的群信号调制到光载波，从而形成光信号，使之进入光纤。同样在接收端先进行光解调，再进行电解调，恢复为原各路基带信号，由于通常称电载波为副载波，因此该复用方式简称为副载波复用方式。8.2 光波分复用技术光波分复用技术8.2.1 光波分复用系统的结构1.单向结构 所谓单向结构是指如图8-1所示的不同波长的光信号都在单独一根光纤中沿同一方向进行

6、传输的系统结构方式图8-1 单向结构WDM传输系统 8.2.1 光波分复用系统的结构2双向结构 所谓双向传输结构是指如图8-2所示，在单根光纤中，光信号可以在两个相反方向传 输,即某波长沿一个方向传输，而另一波长沿相反方向传输，从而实现将不同方向的信息混合在一根光纤上，达到单纤双向传输的目的图8-2 双向结构WDM传输系统 8.2.1 光波分复用系统的结构 将上述两种情况进行比较，可以看出单向WDM传输系统的扩容效率高，具有升级效应,同时并不要求对原有的光纤设施进行改动，而单根光纤的双向传输结构，具有简化传输网络等方面的优点8.2.2 光波分复用通信技术的特点1光波分复用器结构简单、体积小、可

7、靠性高2不同容量的光纤系统以及不同性质的信号均可兼容传输3提高光纤的频带利用率4可更灵活地进行光纤通信组网5存在插入损耗和串光问题8.2.3 光波分复用器1光波分复用器的工作原理 光波分复用器是对光波波长进行分离与合成的光器件，其原理如图8-3所示，其中的一个端口作为器件的输出输入端，而N个端口作为器件的输入输出端 当作为对光波波长起合成作用的器件时，从N个端口各自注入不同波长的光信号，在一个端口处将获得按一定光波波长顺序分开的光波信号；当器件作为解复用器时，注入到入射端的各种光波信号，将分别根据其波长的不同，传输到对应的不同出射端口（N个端口之一）由以上分析可以知道，各端口可以作为输入端口，

8、也可以作为输出端口 图8-3 WDM光传输原理图8.2.3 光波分复用器2光波分复用器的光学特性 为了保证器件的正常工作，则在作为解复用器时，要求器件具有最低的插入损耗，同时该光信号应被其他输出端口所隔离，同理，当作为复用器时，则要求给定工作波长的光信号从对应输入端口（N个端口之一）被传输到单端口时，具有最低的插入损耗，同时又被其他输入端口所隔离。8.3 密集波分复用技术密集波分复用技术 当光载波波长间隔小于0.8nm时的复用技术，称为密集波分复用(DWDM)技术 正是由于此复用状态下，各信道之间的光载波间隔比光波分复用情况下的信道间隔窄很多，因而大大增加了复用信道数量，提高了光纤频带利用率，

9、当然也增加了其技术的复杂程度 8.3.1 密集波分复用系统的结构 1点对点传输方式8.3.1 密集波分复用系统的结构 2广播式分配网络 图8一14广播式分配网络结构示意图 8.3.1 密集波分复用系统的结构 3多路多址局域网络8.3.2 DWDM复用系统中的关键器件 从上面分析的三种DWDM系统的典型结构可知，星型耦合器、可调滤波器、衍射光栅分波器都是密集波分复用系统中的关键器件，8.3.3 关键技术问题1信道串扰 所谓串扰是指一个信道的能量转移到另一个信道，因而当信道之间存在串扰时，会引起接收信号误码率的升高，如果此时仍要求系统能够保持正常工作，那么系统必须在保证一定码率的前提下，增加接收机信道信号的光功率，这样串扰便引起接收灵敏度的下降，因而对串扰产生机理的研究更显其重要性2稳频 由于发射激光器的频率（或波长）会随着工作条件（例如温度和电流）的变化而发生漂移因而保持每个信道的载频的稳定是多信道光纤通信系统设计中的又一重要方面