DWDM技術(shù)在CATV中的應(yīng)用

袁文武

【摘 要】傳統(tǒng)的通信技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會大容量超高速的傳送要求，漸漸被DWDM技術(shù)取代。本文論述了DWDM技術(shù)的技術(shù)原理，已經(jīng)關(guān)于DWDM核心技術(shù)的解決，相信它會以獨特的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于CATV領(lǐng)域中，帶給我國的有線電視技術(shù)一個光明的前景。

【關(guān)鍵詞】DWDM技術(shù)，CATV，應(yīng)用

【中圖分類號】TS801.8【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0485-01

1、引言

傳統(tǒng)的SDH技術(shù)已經(jīng)在我國的光纖干線網(wǎng)中進(jìn)行了全面的應(yīng)用，然而隨著數(shù)字信號付費電視行業(yè)的發(fā)展，電視節(jié)目源越老越多，要傳輸?shù)膶拵?shù)據(jù)也越來越大，SDH技術(shù)逐漸被先進(jìn)的DWDM（光波分復(fù)用）技術(shù)取代，這一新技術(shù)可以對光纖的寬帶潛力進(jìn)行充分的挖掘，完成超高速光纖通信。目前國際上長距離高速光纖通信線路的主流技術(shù)方向是EDFA +非零色散光纖+光子集成+密集波分復(fù)用。

2、光波分復(fù)用技術(shù)原理概述

DWDM系統(tǒng)屬于大容量WDM系統(tǒng)，是WDM的一種特殊形式。它的特點是波長間隔相對較小、波長復(fù)用密集、各個信道都共用著光纖的一個低損耗窗口，在傳輸時共享光纖放大器。

2.1 DWDM概念

光波分復(fù)用技術(shù)是一種能夠完成在一根光纖上同時傳輸多個波長信號的技術(shù)，它依靠發(fā)送端對不同波長的光信號進(jìn)行復(fù)用，并耦合到位于光纜線路上的同一根光纖中，最后進(jìn)行傳輸。信號發(fā)送到接收端之后，它又可以把組合波長的光信號進(jìn)行分解，進(jìn)行深一層的處理之后，對原信號進(jìn)行恢復(fù)，接著送入不同的終端，完成信號的傳輸。根據(jù)它的作用原理我們把這項技術(shù)稱為光波分復(fù)用技術(shù)。

2.2 DWDM的基本工作流程

光波分復(fù)用器和解復(fù)用器是DWDM技術(shù)中的關(guān)鍵器件，復(fù)用器的作用是將不同波長的信號結(jié)合在一起然后通過一根光纖進(jìn)行輸出，解復(fù)用器是功能是把同一傳輸光纖送來的多個波長信號分解為多個波長然后進(jìn)行輸出。經(jīng)過原理分析可知這些器件是互易的，如果將解復(fù)用器的輸出端和輸入端反過來使用，就會變成復(fù)用器，所以本質(zhì)上它們是相同的。

2.3 DWDM系統(tǒng)的基本組成

實際的DWDM系統(tǒng)基本由光中繼放大器、光接收機(jī)、光發(fā)射機(jī)、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)五部分組成。

在DWDM系統(tǒng)的發(fā)送端有光發(fā)射機(jī)，來自光發(fā)射機(jī)輸出的光信號首先會被光復(fù)用器合成多路光信號，通過功率放大器BA放大輸出多路光信號，在一定距離的傳輸之后，EDFA會放大光信號，在應(yīng)用時可以根據(jù)實際情況把EDFA用作線放、功放和前放。

2.4 DWDM的主要特點

DWDM是一項新的光通信技術(shù)，特點如下：（1）器件的運轉(zhuǎn)速度要求下降。目前信號的傳輸速率越來越高，不少光器件響應(yīng)速度已明顯不能適應(yīng)這種狀況，DWDM技術(shù)可有效降低信號傳輸對某些光器件在性能上的極大要求，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大容量的傳輸。（2）DWDM技術(shù)發(fā)出的各個波長都是獨立的，互不影響的，所以能夠同時傳輸許多傳輸特性和速率完全不同的信號，保證各種例如數(shù)字信號和模擬信號等業(yè)務(wù)信號的傳輸。（3）組網(wǎng)的靈活性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性很高，DWDM技術(shù)的應(yīng)用形式多種多樣，對于長途干線網(wǎng)、CATV廣播分配網(wǎng)和多路尋址局域網(wǎng)都可以利用DWDM技術(shù)來進(jìn)行實現(xiàn)，完成網(wǎng)絡(luò)交換和故障恢復(fù)，大大提高光網(wǎng)絡(luò)的生命力。（4）對光纖帶寬資源的充分挖掘，光纖具有很大的帶寬資源，DWDM技術(shù)使一根光纖的傳輸容量比普通的單波長多出幾倍至甚至上百倍，大大增強(qiáng)了光纖的傳輸量、壓縮了成本，從應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)價值方面來看都有很大的前景。（5）大大降低線路建設(shè)成本，DWDM技術(shù)既可以用單根光纖傳輸，也可以選擇雙向傳輸，尤其是在遠(yuǎn)距離和大容量的傳輸時能夠大大節(jié)省光纖，降低成本。同時方便擴(kuò)容，不需要進(jìn)行大的變動，只需要進(jìn)行小規(guī)模增容，操作方便，節(jié)省人力。

3、DWDM的核心技術(shù)問題和應(yīng)用

3.1 光放大技術(shù)

根據(jù)光的原理可以知道，在長距離的光傳輸中，傳輸距離越長，光功率信號越弱。光功率受限的問題已經(jīng)被光放大器解決。EDFA目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，大量的應(yīng)用在了長距離DWDM系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。EDFA有著很多優(yōu)勢，因此被WDM系統(tǒng)是大力應(yīng)用，需要強(qiáng)調(diào)的是，WDM系統(tǒng)對EDFA有著一個增益穩(wěn)定的要求，一般的，EDFA用在WDM系統(tǒng)時，各信道的波長并不相同，所以存在增益偏差，而又由于多級放大的作用，增益偏差會越來越大，低電平信道的SNR逐漸惡化，高電平信道信號也會由于光纖的非線性效應(yīng)而使信號特性惡化，惡果就是在DWDM光傳送網(wǎng)絡(luò)中無法正確傳輸信號，關(guān)于光放大器的選擇，我們應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)使用的信道數(shù)、系統(tǒng)的要求來選擇，以此估算成本。

3.2 克服色散的技術(shù)

色散受限也是決定系統(tǒng)傳輸距離的一個主要因素。色散容納技術(shù)，是指通過某些技術(shù)手來段減小或消除色散的影響，延長傳輸距離。我們常常有如下的解決方法：

（1）色散補(bǔ)償光纖的運用。這種技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，即采用色散補(bǔ)償光纖對傳輸線路的色散性進(jìn)行補(bǔ)償。這種光纖是特制的，色度色散為負(fù)值。在原理上來說在光纖線路的任何位置都可以放置色散補(bǔ)償光纖，但是因為它的模場直徑很小，導(dǎo)致縮小了光傳輸?shù)挠行ё饔妹娣e，加強(qiáng)了非線性效應(yīng)，所以我們在進(jìn)行設(shè)計時最好不要把它放置在光放大器的輸出端，想獲得較好的系統(tǒng)性能，就要將色散補(bǔ)償光纖置于接收機(jī)側(cè)。

（2）選用新型的光纖。傳統(tǒng)的光纖已經(jīng)進(jìn)行了大量的鋪設(shè)，所以DWDM技術(shù)的中心就放在了如何利用這種傳統(tǒng)光纖擴(kuò)容技術(shù)。目前的性能更加優(yōu)越的光纖在傳統(tǒng)光纖的基礎(chǔ)上擴(kuò)大了模場的直徑，因此光纖的傳輸有效面積變大，這種技術(shù)的應(yīng)用能夠得到更好的信噪比，并且同時有效減小光纖的非線性效應(yīng)。

（3）對光源的譜線寬度進(jìn)行壓縮。色散對光脈沖的主要影響表現(xiàn)在經(jīng)過傳輸?shù)墓饷}沖將受到展寬，在一定的傳輸距離中，這種展寬的大小就取決于傳輸光纖的色散系數(shù)和光源發(fā)送的光波的頻譜寬度。我們選用的激光器的最主要特點是頻率啁啾系數(shù)比較小，這樣才能夠有效的減小傳輸線路色散的影響，若想有效的減小光源啁啾系數(shù)，可選用外調(diào)制來進(jìn)行控制。目前在WDM系統(tǒng)中，大多數(shù)的光源均為外調(diào)制激光器。

3.3 光合波與分波技術(shù)

目前，光合波與分波器在高速、大容量波分復(fù)用系統(tǒng)中起著十分重要的作用，它們性能的好壞決定著系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。合波與分波器性能指標(biāo)主要有插入損耗和串?dāng)_，WDM系統(tǒng)對它們的要求是： A、較小的信道串?dāng)_。B、較低的偏振相關(guān)。C、較小的損耗和偏差。目前新型的光器件已經(jīng)得到了大力的推廣應(yīng)用，光合波與分波技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。

3.4 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)

所有的網(wǎng)絡(luò)運營，落實到最基本的問題，都是監(jiān)測、控制和管理。對于DWDM光傳送網(wǎng)也同樣如此，網(wǎng)絡(luò)的管理技術(shù)主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：

（1）網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測。具體內(nèi)容是控制局部或全局的故障診斷和故障節(jié)點和路由隔離、自適應(yīng)實時保護(hù)倒換和網(wǎng)絡(luò)自我愈合、重新置構(gòu)。

（2）管理網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)，具體內(nèi)容是管理波長路由和波長變換的控制，光域內(nèi)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無阻塞連接和重組的關(guān)鍵就在于此。

（3）對網(wǎng)絡(luò)及其各組成系統(tǒng)的電氣和光譜特性進(jìn)行監(jiān)測，具體的內(nèi)容是檢測光信號功率變化與波長的穩(wěn)定情況、記錄系統(tǒng)的噪聲與非線性效應(yīng)、系統(tǒng)的傳輸色散與衰減、系統(tǒng)各單元部件的接口狀態(tài)。

4、結(jié)束語

DWDM技術(shù)自使用之日來就發(fā)展迅速，目前基本上已經(jīng)應(yīng)用在了所有的光纖系統(tǒng)中，對于原有的傳統(tǒng)管弦也會進(jìn)行改造，使其成為DWDM系統(tǒng)。我們分析了DWDM系統(tǒng)的各種強(qiáng)大優(yōu)勢和應(yīng)用管理方法，相信在不久的未來，DWDM技術(shù)一定會給CATV帶來一個無限美好的未來。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁煒.DWDM技術(shù)在CATV中的應(yīng)用.網(wǎng)絡(luò)與多媒體.2005，（07）

[2] 王榛.DEDM的主要技術(shù)問題與解決.武漢科技學(xué)院學(xué)報.2003，（05）