基于wdm系统关键因素的控制分析

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1、基于WDM系统关键因素的控制分析　1前言　　数据业务已是当今互联X发展的主要推动力，特别是近年来IPTV、高清视频、3D游戏等业务的迅速发展，对于带宽的需求更是迫在眉睫。现有基于SDH为基础的MSTP平台能很好的支持10Gb/s的业务，而对40Gb/s甚至100Gb/s以上的业务目前还存在着瓶颈。而系统能充分利用现有的基础，承载多种业务，缓减目前对X络带宽需求，并对X络资源整合，能够有效提高X络的可靠性和可维护性，有着巨大的发展空间。　　2技术简介　　技术是一种光纤复用技术，将不同波长的光信号复用在一根光纤中传播。光在传播中会受到损

2、耗和色散等因素的影响。目前，技术比较成熟已经开始商用，但也存在很多因素影响系统的可靠性，主要是线路衰耗、色散、非线性效应。　　3线路衰耗　　波分复用技术从光纤通信出现伊始就出现了，两波长（1310/1550nm）系统80年代就在美国ATTX中使用，速率为21.7Gb/s。而多年来一直发展比较缓慢主要就是受到线路衰耗的影响。由于光信号通过光纤后，功率降低，限制了传输距离。在SDH系统中，主要采用再生中继器的办法，需要光电光的转换和处理。如果系统也采用这种办法，就必须先把多波长分解到单波长光，转换为电信号放大，传输成本很高，仅仅节约了光

3、缆不够实用。通常通过使用放大器的方法来解决线路衰耗问题。因此，直到光放大器的商用化才使得技术焕发春天。　　放大器在系统中根据用途不用可分为光功率放大器、光线路放大器和光前置放大器。光功率放大器放在发送端台波器之后，主要是为了提高发射信号的功率。光功率放大器放在光纤线路中间，主要是光通过长距离传播后衰减达到28db左右，需要进行放大。光前置放大器放在接收端的分波器前，补偿信号在传输过程中的衰减。一股情况下，光功率放大器和光前置放大器会同时使用，以延长信号的传输距离，光功率放大器会根据实际情况选用。　　目前，人们已经研究出半导体激光放大

4、器、非线性光纤放大器和掺稀土元素的光纤放大器。在系统中应用比较广泛的是掺铒放大器（EDFA）和喇曼光纤放大器（RFA）。掺铒放大器实用化始于1994年，是目前最为成熟的技术，它具有高增益、低噪声、有效工作波长宽、输出功率大的特点，并且价格较低，已经在系统中大量使用。掺铒放大器由掺铒光纤、泵浦光源、耦合器、隔离器等几个部分组成。主要是通过泵浦光源来激活铒离子，产生电子跃迁，而这些电子从高能级回到低能级时放出新光子来释放剩余能量，从而实现放大光信号功能。掺铒放大器又可以分为同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。同向泵浦噪声系数好，反向泵浦输出功

5、率高，双向泵浦则输出功率高噪声系数与同向泵浦相当。由于EDFA工作波长正好落在光纤通信最佳波段（1500～1600nm），并且平均无故障时间高、寿命长，根据不同用途已经制成不同放大器广泛应用。喇曼光纤放大器是一种非线性放大器。喇曼现象最早由1928年Raman爵士发现的，即将一个光束在晶格振动过程中，自身能量转移而频率下移，将其能量叠加在信号光上，从而完成对信号光的放大。由于EDFA非常适合做C波段的放大器。而通过调节泵浦光的波长，喇曼光纤放大器可以放大几乎所有波长。当的波数达到32波及以上的时候，就需要同时用C和L两个波段，采用E

6、DFA和和喇曼光纤放大器相结合，就能有效的提供增益，特别适合高速率、长距离的通信。　　4色散　　色散现象是光纤传输中另外要考虑的重要问题。色散现象主要是不同波长由于速度不同产生的延迟，引起误码。除了光纤外，光源的中心频率、接收机性能等都会影响色散。在系统中主要要考虑的是色度色散和偏振模色散。　　4.1色度色散　　首先，我们讨论色度色散。当传输速率从10Gb/s增加到40Gb/s，比特间隔变小，色散容忍就降为原来的1/6，因此在高速率、宽频域的系统受到色散影响就比较大。目前在工程上主要是用色散补偿光纤及光纤布拉格光栅补偿。　　1）色散

7、补偿光纤。目前工程中常用的是G.652光纤，其色散色度是正值。而色散补偿光纤色散度与G.652相反，是一种特制的为负色散值和负色散斜率的光纤。在工程中，将这两种光纤相互补偿，就能有效的控制色散。由于色散补偿光纤是一种无源的补偿办法，可以替代原光纤的任何位置，使用起来灵活方便，易于控制。由色散补偿光纤导致损耗增大的问题可以使用放大器来解决，因此得到大量的使用。　　2）光纤布拉格光栅补偿。光纤光栅是利用光敏性制成的，使得不同的光反射的位置不同，形成相对的时间差。光纤布拉格光栅补偿的原理是当光脉冲通过线性啁啾光栅后，短波长的光时延比长波长

8、的光时延大，正好起到了色散均衡作用，从而实现色散补偿。布拉格光栅所能补偿的色散量和带宽由光栅长度和啁啾量来决定，利用光纤对应变和温度的响应特性，实现啁啾光纤光栅动态调谐功能。布拉格光栅补偿的关键在于啁啾的精确控制。　　当然还有预啁啾补