WDM波分复用技术讲座.pdf

中国通信网通信基础培训教程

WDM波分复用技术讲座

第一讲WDM技术的基本原理

目前，WDM（波分复用）技术发展十分迅速，已展现出巨大的生命力和光明的发展

前景，我国的光缆干线和一些省内干线已开始采用WDM系统，并且国内一些厂商也正在

开发这项技术。为帮助读者了解和熟悉这一新技术，我们组织了该系列讲座。第一讲是

WDM技术的基本原理；第二讲介绍WDM系统中应用的光电器件的种类及其主要原理，以

及它们的应用情况；第三讲介绍WDM系统的技术规范，特别是信息产业部刚刚制定发布

的16（8）×2.5Gb／sWDM系统规范，并予以较详细的说明；第四讲主要是关于WDM系

统管理方面的要求，以及WDM和SDH网管系统的关系；第五讲是关于WDM系统测试方法

和相关仪表；第六讲主要探讨采用0ADM组环的技术，另外还将讨论基于OXC和0ADM的

全光网技术。

1概述

在过去20年里，光纤通信的发展超乎了人们的想象，光通信网络也成为现代通信

网的基础平台。就我国长途传输网而言，截止到1998年底，省际干线光缆长度已接近

2O万km。光纤通信系统经历了几个发展阶段，从80年代末的PDH系统，90年代中期的

SDH系统，以及近来风起云涌的WDM系统，光纤通信系统自身在快速地更新换代。

波分复用技术从光纤通信出现伊始就出现了，两波长WDM（1310／1550nm）系统80

年代就在美国AT&T网中使用，速率为2×1.7Gb／s。但是到90年代中期，WDM系统发

展速度并不快，主要原因在于：（1）TDM（时分复用）技术的发展，155Mb／s—622Mb

／s—2.5Gb／sTDM技术相对简单。据统计，在2.5Gb／s系统以下（含2.5Gb／s系统），

系统每升级一次，每比特的传输成本下降3O％左右。正由于此，在过去的系统升级中，

1
中国通信网通信基础培训教程

人们首先想到并采用的是TDM技术。（2）波分复用器件还没有完全成熟，波分复用器

／解复用器和光放大器在90年代初才开始商用化。

1995年开始，WDM技术的发展进入了快车道，特别是基于掺饵光纤放大器EDFA的

1550nm窗口密集波分复用（DWDM）系统。Lucent率先推出8×2.5Gb／s系统，Ciena

推出了16×2.5Gb／s系统，试验室目前已达Tb／s速率，世界上各大设备生产厂商和

运营公司都对这一技术的商用化表现出极大的兴趣，WDM系统在全球范围内有了较广泛

的应用。发展迅速的主要原因在于：（1）光电器件的迅速发展，特别是EDFA的成熟和

商用化，使在光放大器（1530～1565nm）区域采用WDM技术成为可能。（2）TDM10Gb／

s面临着电子元器件的挑战，利用TDM方式已日益接近硅和镓砷技术的极限，TDM已没

有太多的潜力可挖，并且传输设备的价格也很高。（3）已敷设G.652光纤1550nm窗口

的高色散限制了TDM10Gb／s系统的传输，光纤色度色散和极化模色散的影响日益加重。

人们正越来越多地把兴趣从电复用转移到光复用，即从光域上用各种复用方式来改进传

输效率，提高复用速率，而WDM技术是目前能够商用化最简单的光复用技术。

从光纤通信发展的几个阶段看，所应用的技术都与光纤密切相关。80年代初期的多

模光纤通信，所应用的是多模光纤的850nm窗口；80年代未、90年代初期的PDH系统，

所应用的是单模光纤1310nm窗口；1993年开始的SDH系统开始转向1550nm窗口；WDM

是在光纤上实行的频分复用技术，更是与光纤有着不可分割的联系。目前的WDM系统是

在155Onm窗口实施的多波长复用技术，因而在深入讨论WDM技术以前，有必要讨论一

下光纤的特性，特别是光纤的带宽和损耗特性。

2光纤的基本特性

由于单模光纤具有内部损耗低、带宽大、易于升级扩容和成本低的优点，因而得到

了广泛应用。从80年代未起，我国在国家干线网上敷设的都是常规单模光纤。常规石

英单模光纤同时具有1550nm和1310nm两个窗口，最小衰减窗口位于1550nm窗口。多

2
中国通信网通信基础培训教程

数国际商用光纤在这两个窗口的典型数值为：1310nm窗口的衰减在（0.3～0.4）dB／km；

1550nm窗口的衰减在（O.19～0.25）dB／km。

从上图可以看出，除了在1380nm有一个OH-根离子吸收峰导致损耗比较大外，其它

区域光纤损耗都小于0.5dB／km（据报道已有公司推出了ALLWAVE全波光纤，消除了这

一损耗峰峰值，使整个频带更加平坦）。现在人们所利用的只是光纤低损耗频谱（1310～

1550nm）极少的一部分。以常规SDH2.5Gb／s系统为例，在光纤的带宽中只占很小一