多信道復(fù)用技術(shù)

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1、第8章　多信道復(fù)用技術(shù)8.1復(fù)用技術(shù)的基本概念8.2光波分復(fù)用技術(shù)8.3密集波分復(fù)用技術(shù)第8章　多信道復(fù)用技術(shù)在目前實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)中，還延用傳統(tǒng)的強(qiáng)度調(diào)制一直接檢波(IM/DD)的系統(tǒng)方式，即電／光轉(zhuǎn)換和光／電轉(zhuǎn)換的信號傳輸方式，雖然隨著大規(guī)模集成電路的不斷發(fā)展，系統(tǒng)容量也得到了不斷提高，但電子器件處理信息的速率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于光纖所能提供的巨大負(fù)荷量．為了進(jìn)一步滿足各種寬帶業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)容量的需求，進(jìn)一步挖掘光纖的頻帶資源，開發(fā)和使用新型光纖通信系統(tǒng)將成為未來的趨勢，其中采用多信道復(fù)用技術(shù)，便是行之有效的方式之一．本章將

2、就各種復(fù)用方式的工作原理、特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行討論．8.1復(fù)用技術(shù)的基本概念光纖通信復(fù)用技術(shù)主要分為：光波復(fù)用和光信號復(fù)用兩大類。光波復(fù)用包括波分復(fù)用(WDM)和空分復(fù)用(SDM)，光信號復(fù)用包括光時分復(fù)用(OTDM)和光頻分復(fù)用(OFDM)，此外還有光碼分復(fù)用(OCDMA)、副載波復(fù)用（SCM)技術(shù)。8.1復(fù)用技術(shù)的基本概念8.1.1光波分復(fù)用（WDM）光波分復(fù)用是指將兩種或多種各自攜帶有大量信息的不同波長的光載波信號，在發(fā)射端經(jīng)復(fù)用器匯合，并將其耦合到同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端通過解復(fù)用器對各種波長

3、的光載波信號進(jìn)行分離，然后由光接收機(jī)做進(jìn)一步的處理，使原信號復(fù)原，這種復(fù)用技術(shù)不僅適用于單?；蚨嗄９饫w通信系統(tǒng)，同時也適用于單向或雙向傳輸。8.1復(fù)用技術(shù)的基本概念8.1.2空分復(fù)用（SDM）空分復(fù)用就是利用空間分割，根據(jù)需要構(gòu)成不同的信道進(jìn)行光復(fù)用的一種復(fù)用技術(shù)。例如，一根光纜中的兩根光纖可以構(gòu)成兩個不同的信道，也可以構(gòu)成不同傳輸方向（一根去向，一根來向）的一個系統(tǒng)，這是目前普遍使用的最為簡單的復(fù)用方式。8.1復(fù)用技術(shù)的基本概念8.1.3光時分復(fù)用（OTDM）OTDM是指可以將多個高速電調(diào)制信號分別轉(zhuǎn)換為等

4、速率的光信號，然后在光層上利用超窄光脈沖進(jìn)行時域復(fù)用。光時分復(fù)用分為比特間插OTDM和分組間插OTDM8.1復(fù)用技術(shù)的基本概念8.1.4光碼分復(fù)用（OCDMA）在OCDMA通信系統(tǒng)中，每個用戶都擁有一個惟一的地址碼，該碼是一組光正交碼中的一個。因而在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸時，首先用該地址碼對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，同樣，在接收端用與發(fā)射端相同的地址碼進(jìn)行光解碼，從而實(shí)現(xiàn)用戶間的信道。光碼分復(fù)用技術(shù)能充分發(fā)揮光纖信道頻帶寬的特點(diǎn)，具有動態(tài)地分配帶寬、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方便、多址連接方便、控制靈活、網(wǎng)管簡單、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于實(shí)時要求高

5、、業(yè)務(wù)突發(fā)性強(qiáng)、速率高的寬帶通信環(huán)境之中，具有非常好的應(yīng)用前景。8.1復(fù)用技術(shù)的基本概念8.1.5副載波復(fù)用（SCM）在副載波復(fù)用技術(shù)中，包含兩次調(diào)制。第一次是電調(diào)制，即將多個基帶信號分別調(diào)制到具有不同的微波頻率的電載波上；然后再進(jìn)行光調(diào)制，即將這些經(jīng)頻分復(fù)用的群信號調(diào)制到光載波，從而形成光信號，使之進(jìn)入光纖。同樣在接收端先進(jìn)行光解調(diào)，再進(jìn)行電解調(diào)，恢復(fù)為原各路基帶信號，由于通常稱電載波為副載波，因此該復(fù)用方式簡稱為副載波復(fù)用方式。8.2光波分復(fù)用技術(shù)8.2.1光波分復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.單向結(jié)構(gòu)所謂單向結(jié)構(gòu)是指如圖8-

6、1所示的不同波長的光信號都在單獨(dú)一根光纖中沿同一方向進(jìn)行傳輸?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)方式．圖8-1單向結(jié)構(gòu)WDM傳輸系統(tǒng)8.2.1光波分復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2．雙向結(jié)構(gòu)所謂雙向傳輸結(jié)構(gòu)是指如圖8-2所示，在單根光纖中，光信號可以在兩個相反方向傳輸,即某波長沿一個方向傳輸，而另一波長沿相反方向傳輸，從而實(shí)現(xiàn)將不同方向的信息混合在一根光纖上，達(dá)到單纖雙向傳輸?shù)哪康模畧D8-2雙向結(jié)構(gòu)WDM傳輸系統(tǒng)8.2.1光波分復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將上述兩種情況進(jìn)行比較，可以看出單向WDM傳輸系統(tǒng)的擴(kuò)容效率高，具有升級效應(yīng),同時并不要求對原有的光纖設(shè)施進(jìn)行改動，而

7、單根光纖的雙向傳輸結(jié)構(gòu)，具有簡化傳輸網(wǎng)絡(luò)等方面的優(yōu)點(diǎn)．8.2.2光波分復(fù)用通信技術(shù)的特點(diǎn)1．光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高2．不同容量的光纖系統(tǒng)以及不同性質(zhì)的信號均可兼容傳輸3．提高光纖的頻帶利用率4．可更靈活地進(jìn)行光纖通信組網(wǎng)5．存在插入損耗和串光問題8.2.3光波分復(fù)用器1．光波分復(fù)用器的工作原理光波分復(fù)用器是對光波波長進(jìn)行分離與合成的光器件，其原理如圖8-3所示，其中的一個端口作為器件的輸出／輸入端，而N個端口作為器件的輸入／輸出端．當(dāng)作為對光波波長起合成作用的器件時，從N個端口各自注入不同波長的光信號

8、，在一個端口處將獲得按一定光波波長順序分開的光波信號；當(dāng)器件作為解復(fù)用器時，注入到入射端的各種光波信號，將分別根據(jù)其波長的不同，傳輸?shù)綄?yīng)的不同出射端口（N個端口之一）．由以上分析可以知道，各端口可以作為輸入端口，也可以作為輸出端口．圖8-3WDM光傳輸原理圖8.2.3光波分復(fù)用器2．光波分復(fù)用器的光學(xué)特性為了保證器件的正常工作，則在作為解復(fù)用