波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展

光纖通信飛速發(fā)展，光通信網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)代通信網(wǎng)的基礎(chǔ)平臺(tái)。光纖通信系統(tǒng)經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段，從80年代末的PDH系統(tǒng)，90年代中期的SDH系統(tǒng)，WDM系統(tǒng)，光纖通信系統(tǒng)快速地更新?lián)Q代。雙波長(zhǎng)WDM(1310/1550nm)系統(tǒng)80年代在美國(guó)AT&T網(wǎng)中使用，速率為2×17Gb/s?！?yīng)用WDM技術(shù)第一次把復(fù)用方式從電信號(hào)轉(zhuǎn)移到光信號(hào)，在光域上用波分復(fù)用(即頻率復(fù)用)的方式提高傳輸速率，光信號(hào)實(shí)現(xiàn)了直接復(fù)用和放大，并且各個(gè)波長(zhǎng)彼此獨(dú)立，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式透明。當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一是DWDM，DWDM實(shí)驗(yàn)室水平可達(dá)到100╳10Gbit/s，中繼距離400km;30╳40Gbit/s，中繼距離85km;64╳5Gbit/s，中繼距離720km。密集波分復(fù)用DWDM商用水平為320Gbit/s，即一對(duì)光纖可傳送400萬(wàn)話路。目前商用系統(tǒng)的傳輸能力僅是單根光纖可能傳輸容量為數(shù)十Tbit/s的1/100。中國(guó)開(kāi)展WDM技術(shù)的研究起步比較晚，首先在長(zhǎng)途干線上采用WDM技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)擴(kuò)容，后在節(jié)點(diǎn)上采用OADM、OXC技術(shù)進(jìn)行上/下話路。中國(guó)于1997年引進(jìn)第一套8波長(zhǎng)WDM系統(tǒng)，并安裝在西安至武漢的干線上。1998年中國(guó)開(kāi)始大規(guī)模引進(jìn)8×2.5Gb/sWDM系統(tǒng)，對(duì)總長(zhǎng)達(dá)2萬(wàn)多km的12條省際光纜干線進(jìn)行擴(kuò)容改造。同時(shí)各省內(nèi)干線也相繼采用WDM技術(shù)擴(kuò)容，如在“南昌-九江”光纜擴(kuò)容工程中，采用的就是AT&T公司的設(shè)備和雙窗口WDM系統(tǒng)，即在G.652光纖的1310nm、1550nm兩個(gè)低損耗工作窗口分別運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)。這樣可在不拆除1310nm窗口原有PDH設(shè)備的情況下，利用未使用的1550nm窗口，加開(kāi)SDH2.5Gb/s系統(tǒng)。為保證中國(guó)干線網(wǎng)的高速率、大容量并有足夠的余量確保網(wǎng)絡(luò)安全和未來(lái)發(fā)展的需要，采用WDM技術(shù)的工作已全面展開(kāi)。

90年代中期，WDM系統(tǒng)發(fā)展速度并不快主要原因TDM(時(shí)分復(fù)用)技術(shù)的發(fā)展，155Mb/s-622Mb/s-2.5Gb/sTDM技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2.5Gb/s系統(tǒng)以下(含2.5Gb/s系統(tǒng))，系統(tǒng)每升級(jí)一次，每比特的傳輸成本下降30%左右。因此在系統(tǒng)升級(jí)中，人們首先想到并采用的是TDM技術(shù)波分復(fù)用器件不成熟。波分復(fù)用器/解復(fù)用器和光放大器在90年代初才開(kāi)始商用化，1995年開(kāi)始WDM技術(shù)發(fā)展很快，特別是基于摻鉺光纖放大器EDFA的1550nm窗口密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)。Ciena推出了16×2.5Gb/s系統(tǒng)，Lucent公司推出8×2.5Gb/s系統(tǒng)，目前試驗(yàn)室已達(dá)Tb/s速率。

發(fā)展迅速的原因光電器件的迅速發(fā)展，特別是EDFA的成熟和商用化，使在光放大器(1530～1565nm)區(qū)域采用WDM技術(shù)成為可能利用TDM方式已接近硅和鎵砷技術(shù)的極限，TDM已無(wú)太多的潛力，且傳輸設(shè)備價(jià)格高已敷設(shè)G.652光纖1550nm窗口的高色散限制了TDM10Gb/s系統(tǒng)的傳輸，光纖色散的影響日益嚴(yán)重。從電復(fù)用轉(zhuǎn)移到光復(fù)用，即從光頻上用各種復(fù)用方式來(lái)提高復(fù)用速率，WDM技術(shù)是能夠商用化最簡(jiǎn)單的光復(fù)用技術(shù)。

WDM技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，得到快速發(fā)展。可利用光纖的帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)傳輸增加幾倍至幾十倍;多波長(zhǎng)復(fù)用在單模光纖中傳輸，在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)可大量節(jié)約光纖;對(duì)于早期安裝的電纜，芯數(shù)較少，利用波分復(fù)用無(wú)需對(duì)原有系統(tǒng)作較大的改動(dòng)即可進(jìn)行擴(kuò)容操作;由于同一光纖中傳輸?shù)男盘?hào)波長(zhǎng)彼此獨(dú)立，因而可以傳輸特性完全不同的信號(hào)，完成各種電信業(yè)務(wù)信號(hào)的綜合與分離，包括數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以及PDH信號(hào)和SDH信號(hào)的綜合與分離;波分復(fù)用通道對(duì)數(shù)據(jù)格式透明，即與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān)。一個(gè)WDM系統(tǒng)可以承載多種格式的“業(yè)務(wù)”信號(hào)，如ATM、IP等;在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和發(fā)展中，是理想的擴(kuò)容手段，也是引入寬帶新業(yè)務(wù)(例如CATV、HDTV和B-ISDN等)的有利手段，增加一個(gè)附加波長(zhǎng)即可引入任意想要的新業(yè)務(wù)或新容量;利用WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)，從而可能實(shí)現(xiàn)未來(lái)透明的、具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò);在國(guó)家骨干網(wǎng)的傳輸時(shí)，EDFA的應(yīng)用可以減少長(zhǎng)途干線系統(tǒng)SDH中繼器的數(shù)目，從而減少成本。