光纖通信 第九章

第九章波分復(fù)用技術(shù)9.1多信道復(fù)用技術(shù)9.2光波分復(fù)用原理9.3光波分復(fù)用技術(shù)9.4光波分復(fù)用器9.5WDM光傳送網(wǎng)9.6WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)本章內(nèi)容9.1多信道復(fù)用技術(shù)光放大與色散補(bǔ)償技術(shù)解決了傳輸距離問(wèn)題，但還需要解決光波承載信息容量問(wèn)題，這就要求我們研究多信道復(fù)用技術(shù)。解決這個(gè)問(wèn)題有許多方案，可以從光信號(hào)和光波兩個(gè)方面來(lái)考慮，主要有光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)、光碼分復(fù)用(OCDM)技術(shù)、副載波復(fù)用(SCM)技術(shù)、波分復(fù)用(WDM)技術(shù)等。1.光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)光時(shí)分復(fù)用是指將多個(gè)通道的低速率數(shù)字信息以時(shí)間分割的方式插入到同一個(gè)物理信道（光纖）中，復(fù)用之后的數(shù)字信息成為高速率的數(shù)字流。光時(shí)分復(fù)用與電時(shí)分復(fù)用不同，光時(shí)分復(fù)用的電數(shù)字信號(hào)還是低速率的數(shù)字流，但是復(fù)用的光信號(hào)是高速率的數(shù)字流，這樣就繞開(kāi)了高速電子器件和半導(dǎo)體激光器直接調(diào)制能力的限制；而電時(shí)分復(fù)用是低速率的電數(shù)字信號(hào)直接復(fù)用成高速率的電數(shù)字信號(hào)。光時(shí)分復(fù)用可分為比特間插OTDM和分組間插OTDM兩種方法。1）比特間插OTDM比特間插OTDM的原理見(jiàn)圖9-1-1。在比特間插OTDM幀中，每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)待復(fù)用的支路信息(一個(gè)比特)，同時(shí)有一個(gè)幀脈沖信息，形成高速的OTDM信號(hào)，主要用于電路交換業(yè)務(wù)。2）分組間插OTDM分組間插OTDM的原理見(jiàn)圖9-1-2。分組間插OTDM幀中每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)待復(fù)用支路的分組信息(若干個(gè)比特區(qū))，幀脈沖作為不同分組的界限，主要用于分組交換業(yè)務(wù)。2.光碼分復(fù)用(OCDM)技術(shù)光碼分復(fù)用(OCDM)通信是將碼分多址通信技術(shù)與大容量光纖通信技術(shù)相結(jié)合的一種通信方式，它是在OCDM通信系統(tǒng)中，每個(gè)用戶都擁有一個(gè)唯一的地址碼。在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸時(shí)，首先用該地址碼數(shù)據(jù)信息進(jìn)行光調(diào)制，同樣，在接收端用與發(fā)射端相同的址碼進(jìn)行光解碼，從而實(shí)現(xiàn)用戶間的通信。在OCDM中，一般只能用光強(qiáng)度作為調(diào)制信息，即相當(dāng)于(0,1)單極性碼。OCDM系統(tǒng)的地址碼主要有光正交碼、素?cái)?shù)碼、二次同余碼及混合碼等。下面簡(jiǎn)單介紹光正交碼，一個(gè)正交碼C是一串{0,1}序列碼，可表示為（n，ω，λa，λc），其中n是碼長(zhǎng)也稱為擴(kuò)頻系數(shù)，ω是碼重(碼中1的個(gè)數(shù))，λa是自相關(guān)限，為任意一個(gè)碼字自相關(guān)的最大側(cè)峰值，λc是互相關(guān)限，為任意兩個(gè)不同碼字之間的互相關(guān)的最大值。如一個(gè)光正交碼C為(10，3，1，1)，則碼長(zhǎng)為10，碼重為3，λa=λc=1。x是C中的一個(gè)碼字，其碼中三個(gè)“1”出現(xiàn)在0，4，7位置上，即編碼為（1，0，0，0，1，0，0，1，0，0），可以用碼字區(qū)組簡(jiǎn)單表示為(0，4，7)。如圖9-1-3所示，當(dāng)對(duì)信息比特進(jìn)行編碼時(shí)，就要將每一比特轉(zhuǎn)換為該碼字OCDM的優(yōu)點(diǎn)

在解碼過(guò)程中，不需要獲得各chip的同步信息，只要解碼器是編碼器的時(shí)域反演即可將編碼信號(hào)正確解碼，這相對(duì)于OTDM方式大大簡(jiǎn)化；保密性很好，數(shù)據(jù)只能由一個(gè)特有的解碼序列來(lái)恢復(fù)，該密匙可以始終保密，如果沒(méi)有解碼器,，有信道的頻譜是重疊的，無(wú)法解復(fù)用；抗干擾信號(hào)的頻譜非常寬，以至窄帶噪聲和干擾信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸和恢復(fù)沒(méi)有明顯的影響。3．副載波復(fù)用(SCM)副載波復(fù)用（SCM）的概念源于微波頻分復(fù)用通信技術(shù)，它利用光纖在光載波上傳輸多信道微波信號(hào)。如圖9-1-5所示在副載波復(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(gè)基帶信號(hào)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(hào)調(diào)制到光載波，從而形成光信號(hào)，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(hào)。由于通常稱電載波為副載波，因此該復(fù)用方式簡(jiǎn)稱為副載波復(fù)用方式。9.2光波分復(fù)用原理1.OWDM原理波分復(fù)用（OWDM）是在一根光纖中同時(shí)傳輸兩種或多種不同波長(zhǎng)的光波信號(hào)，WDM原理如圖9-2-1所示。

n個(gè)光發(fā)送機(jī)發(fā)送出由不同波長(zhǎng)λ1，λ2，…λn承載的光信號(hào)，通過(guò)光復(fù)用器耦合到同一根單模光纖中，經(jīng)過(guò)光纖傳輸?shù)竭_(dá)接收端后，由解復(fù)用器將不同波長(zhǎng)信號(hào)在空間上分開(kāi)，分別進(jìn)入各自的光接收機(jī)。對(duì)于長(zhǎng)途通信，還需要在傳輸光纖中加入中繼器或光放大器，以補(bǔ)償光信號(hào)的損耗。最初的WDM系統(tǒng)為1310/1550nm兩波長(zhǎng)系統(tǒng)，它是利用光纖的兩個(gè)低損耗窗口1310nm和1550nm各傳送一路光波信號(hào)的系統(tǒng)，主要用于對(duì)原來(lái)1310nm系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，兩個(gè)波長(zhǎng)之間的間隔達(dá)兩百多納米，通常稱為粗波分復(fù)用（CWDM）系統(tǒng)。目前的WDM系統(tǒng)復(fù)用的波數(shù)很多，而通道間隔則更小，只有0.8~2nm，甚至小于0.8nm，因此這樣的系統(tǒng)習(xí)慣上稱為密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)。

DWDM系統(tǒng)廣泛用于長(zhǎng)途通信，然而隨著技術(shù)的發(fā)展，用戶需求的提高，現(xiàn)在也越來(lái)越多地將其應(yīng)用到城域網(wǎng)和接入網(wǎng)之中。2.WDM系統(tǒng)的特點(diǎn)WDM系統(tǒng)具有以下的主要特點(diǎn)：(1)充分利用光纖的巨大帶寬資源(2)同時(shí)傳輸多種不同類型的信號(hào)(3)節(jié)約線路投資(4)多種應(yīng)用形式(5)降低器件的超高速要求(6)高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性3.WDM技術(shù)的應(yīng)用形式WDM技術(shù)從傳輸方向分：?jiǎn)卫w雙向結(jié)構(gòu)雙纖單向結(jié)構(gòu)如圖9-2-2所示。圖(a)為雙向結(jié)構(gòu)，它是采用兩根光纖，每根光纖中所有波長(zhǎng)的信號(hào)都在同一方向上傳播。圖(b)為雙向結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)則只用一根光纖，多個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)可以在兩個(gè)方向上同時(shí)傳播。9.3光波分復(fù)用技術(shù)1.WDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)WDM系統(tǒng)是由光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光中繼器和光監(jiān)控與管理系統(tǒng)構(gòu)成，如圖9-3-1所示為雙向結(jié)構(gòu)中其中一條單向傳輸?shù)腤DM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。2.光波長(zhǎng)區(qū)的分配WDM系統(tǒng)的光發(fā)射機(jī)首先要解決光信號(hào)分割問(wèn)題，如圖9-3-2所示，光信號(hào)是按照頻率分割的，各通道的波長(zhǎng)是固定分配的。WDM系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范包括：

1)絕對(duì)參考頻率(AFR)和信道間隔絕對(duì)參考頻率是為維持光信號(hào)頻率的精度和穩(wěn)定度而規(guī)范的特定頻率參考。AFR的應(yīng)用包括：WDM測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)、為制作和校準(zhǔn)WDM器件提供參考頻率、直接為多信道系統(tǒng)提供基準(zhǔn)頻率、控制和維持光源的工作波長(zhǎng)。ITU-T建議G.692文件，在考慮了各國(guó)的頻率標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際度量衡委員會(huì)(CIPM)的相關(guān)建議的基礎(chǔ)上，確定WDM系統(tǒng)的絕對(duì)參考頻率規(guī)范為193.10THz。關(guān)于信道間隔，G.692文件規(guī)范WDM的信道間隔為25GHz的整數(shù)信，目前優(yōu)先選用的是100GHz和50GHz信道間隔。G.652或G.655光纖系統(tǒng)是均勻間隔。G.653光纖采用非均勻間隔來(lái)抑制四波混頻效應(yīng)。2)標(biāo)準(zhǔn)中心頻率和偏差為了保證不同WDM系統(tǒng)之間的橫向兼容性，必須對(duì)各個(gè)通路的中心頻率進(jìn)行規(guī)范，所謂標(biāo)稱中心頻率指的是光波分復(fù)用系統(tǒng)中每個(gè)通路對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)。標(biāo)準(zhǔn)中心頻率見(jiàn)表9-3-1，表中列出了在1528～1561nm之間，以50GHz及100GHz或以上為通路間隔。標(biāo)準(zhǔn)中心頻率（50GHz間隔）/THz標(biāo)準(zhǔn)中心頻率（100GHz間隔）/THz標(biāo)準(zhǔn)中心波長(zhǎng)(nm)標(biāo)準(zhǔn)中心頻率（50GHz間隔）/THz標(biāo)準(zhǔn)中心頻率（100GHz間隔）/THz標(biāo)準(zhǔn)中心波長(zhǎng)(nm)196.10196.101528.77194.10194.101544.53196.05

1529.16194.05

1544.92196.00196.001529.55194.00194.001545.32195.95

1529.94193.95

1545.72195.90195.901530.33193.90193.901546.12195.85

1530.72193.85

1546.52195.80195.801531.12193.80193.801546.92195.75

1531.51193.75

1547.32195.70195.701531.90193.70193.701547.72195.65

1532.29193.65

1548.11195.60195.601532.68193.60193.601548.51195.55

1533.07193.55

1548.91195.50195.501533.47193.50193.501549.32195.45

1533.86193.45

1549.72195.40195.401534.25193.40193.401550.12195.35

1534.64193.35

1550.52195.30195.301535.04193.30193.301550.92195.25

1535.43193.25

1551.32195.20195.201534.82193.20193.201551.72195.15

1536.22193.15

1552.12195.10195.101536.61193.10193.101552.52表9-3-1標(biāo)準(zhǔn)中心頻率標(biāo)準(zhǔn)中心頻率（50GHz間隔）/THz標(biāo)準(zhǔn)中心頻率（100GHz間隔）/THz標(biāo)準(zhǔn)中心波長(zhǎng)(nm)標(biāo)準(zhǔn)中心頻率（50GHz間隔）/THz標(biāo)準(zhǔn)中心頻率（100GHz間隔）/THz標(biāo)準(zhǔn)中心波長(zhǎng)(nm)195.05

1537.00193.05

1552.93195.00195.001537.40193.00193.001553.33194.95

1537.79192.95

1553.73194.90194.901538.19192.90192.901554.13194.85

1538.58192.85

1554.54194.80194.801538.98192.80192.801554.94194.75

1539.37192.75

1555.34194.70194.701539.77192.70192.701555.75194.65

1540.16192.65

1556.15194.60194.601540.56192.60192.601556.55194.55

1540.95192.55

1556.96194.50194.501541.35192.50192.501557.36194.45

1541.75192.45

1557.77194.40194.401542.14192.40192.401558.17194.35

1542.54192.35

1558.58194.30194.301542.94192.30192.301558.98194.25

1543.33192.25

1559.39194.20194.201543.73192.20192.201559.79194.15

1544.13192.15

1560.20

192.10192.101560.61中心頻率偏差中心頻率偏差定義為標(biāo)稱中心頻率與實(shí)際中心頻率之差。由于16通路WDM系統(tǒng)的通道間隔為100GHz，最大中心頻率偏移為±20GHz(約為0.16nm)。對(duì)于8通路WDM系統(tǒng)，采用均勻間隔200GHz(約為1.6nm)作為通路間隔，而且為了未來(lái)向16通路系統(tǒng)升級(jí)，規(guī)定對(duì)應(yīng)的最大中心頻率偏差為±20GHz(約為0.16nm)。3.光轉(zhuǎn)發(fā)器技術(shù)WDM光的發(fā)射是采用光轉(zhuǎn)發(fā)器（OUT）技術(shù)，OUT是WDM的關(guān)鍵技術(shù)之一。開(kāi)放式WDM系統(tǒng)在發(fā)送端采用OTU將非標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，圖9-3-3是一個(gè)OTU的示意圖，該器件的主要作用在于把非標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為ITU-T所規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，以滿足系統(tǒng)的波長(zhǎng)兼容性

4.可調(diào)光濾波接收技術(shù)WDM系統(tǒng)的光接收端均使用了波長(zhǎng)可調(diào)的光濾波器，光濾波器也稱為波長(zhǎng)選擇器。其作用是在接收端于接收器前從多信道復(fù)用的光信號(hào)中選擇出一定波長(zhǎng)的信號(hào)，以供接收機(jī)進(jìn)行接收。

波長(zhǎng)選擇器有:(1)F-P光腔型;(2)介質(zhì)膜干涉型;(3)光柵型(4)波導(dǎo)型

通常使用法布－珀羅(F－P)干涉儀作為光濾波器，其多諧振峰的傳輸特性如圖9-3-5所示。

圖9-3-6為電可調(diào)液晶光濾波器的結(jié)構(gòu)圖，其基本原理是用外加直流電場(chǎng)改變液晶分子的取向，從而改變腔中填充材料的折射率來(lái)實(shí)現(xiàn)諧振頻率的微調(diào)。兩側(cè)的透光材料鏡面涂覆夾著液晶腔構(gòu)成光學(xué)諧振腔。

圖9-3-7是另一種光波長(zhǎng)選擇器，為角度可調(diào)F-P腔式濾波器。基本元件是裝在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)支架上的F-P標(biāo)準(zhǔn)具(即F-P諧振腔)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)支架改變FP諧振腔的激光束的入射角來(lái)調(diào)整諧振波長(zhǎng)。9.4光波分復(fù)用器光波分復(fù)用器是實(shí)現(xiàn)不同的光信號(hào)合波和分波的器件。光波分復(fù)用器分為發(fā)端的合波器和收端的分波器。合波器又稱復(fù)用器，其功能是將滿足G.692規(guī)范的多個(gè)單通路光信號(hào)合成為一路合波信號(hào)，然后耦合進(jìn)同一根光纖傳輸。分波器又稱解復(fù)用器，它的作用是在收端將一根光纖傳輸?shù)暮喜ㄐ盘?hào)再還原成單路波長(zhǎng)光信號(hào)，然后分別耦合進(jìn)不同的光纖。光波分復(fù)用器是WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。

光波分復(fù)用器的種類很多。應(yīng)用不同的領(lǐng)域，WDM器件的技術(shù)要求和制造方法都不相同，大致可分為：熔錐光纖型介質(zhì)膜干涉型光柵型波導(dǎo)型1.熔維光纖型這是最早使用的一種波分復(fù)用器。熔錐型波分復(fù)用器的原理有人用瞬逝波理論描述。當(dāng)兩根單模光纖的纖芯充分靠近時(shí)，單模光纖中的兩個(gè)基模(LP01橫電橫磁混合模)會(huì)通過(guò)瞬逝波產(chǎn)生相互耦合，在一定的耦合系數(shù)和耦合長(zhǎng)度下，便可以造成不同波長(zhǎng)成分的波道分離，而實(shí)現(xiàn)分波效果。

熔錐光纖波分復(fù)用器的制作與結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖9-4-1，圖9-4-1(a)為熔錐型波分復(fù)用器制作裝置的示意圖，圖中的夾具一方面是使兩根光纖預(yù)先靠緊，同時(shí)又起控制光纖耦合距離的作用，合適的耦合系數(shù)則直接由通光監(jiān)測(cè)來(lái)控制。圖9-4-1(b)為成品的示意圖。熔錐光纖波分復(fù)用器具有可逆性，因此也能用于分波。利用熔錐技術(shù)很容易制成1310nm/1550nm、1480nm/1550nm、980nm/1550nm等二波長(zhǎng)WDM器件，而且被廣泛采用，它的最大優(yōu)點(diǎn)是插入損耗非常低，可小于0.1dB。2.介質(zhì)膜干涉型介質(zhì)膜干涉型波分復(fù)用器的基本單元由玻璃襯底上交替地鍍上折射率不同的兩種光學(xué)薄膜制成，它實(shí)際上就是光學(xué)儀器中廣范應(yīng)用的增透膜，如圖9-4-2所示。3.光柵型光波分復(fù)用器所謂光柵是指在一塊能夠透射或反射的平面上刻劃平行且等距的槽痕，形成許多具有相同間隔的狹縫。當(dāng)含有多波長(zhǎng)的光信號(hào)在通過(guò)光柵時(shí)產(chǎn)生衍射，不同波長(zhǎng)成分的光信號(hào)將以不同的角度出射，因此，該器件與棱鏡的作用一樣，均屬角色散型器件。用于WDM中的主要是閃耀光柵，它的刻槽具有一定的形狀，如圖9-4-4中所示的小階梯，當(dāng)光纖陣列中某根輸入光纖中的光信號(hào)經(jīng)透鏡準(zhǔn)直后，以平行光束射向閃耀光柵。由于光柵的衍射作用，不同波長(zhǎng)的光信號(hào)以方向略有差異的各種平行光束返回透鏡傳輸，再經(jīng)透鏡聚焦后，以一定規(guī)律分別注入輸出光纖之中。在圖9-4-4中的透鏡一般采用體積較小的自聚焦透鏡，見(jiàn)圖9-4-5。若將光柵直接刻制在透鏡端面，則可使器件結(jié)構(gòu)更加緊湊，穩(wěn)定性大大提高。所謂自聚焦透鏡是一種具有漸變折射率分布的光纖，由于它對(duì)光線具有會(huì)聚作用，因而具有透鏡的性質(zhì)。如果截取1/4的長(zhǎng)度并將端面研磨拋光，即形成了自聚焦透鏡，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直或聚焦。自聚焦透鏡常用S或GRIN表示。4.陣列波導(dǎo)光柵(AWG)型光波分復(fù)用器波導(dǎo)陣列型光柵(ArrayedWaveguideGrating，AWG)器件的結(jié)構(gòu)如圖9-4-7所示。由輸入輸出波導(dǎo)群、兩個(gè)盤(pán)形波導(dǎo)及AWG一起集成在襯底上而構(gòu)成。各波導(dǎo)路徑長(zhǎng)度差所產(chǎn)生的效應(yīng)與閃耀光柵溝槽作用相當(dāng)，從而起到“光柵”之用，輸入和輸出端通過(guò)扇形波導(dǎo)與AWG相連。當(dāng)某根輸入光纖中含有多波長(zhǎng)信號(hào)時(shí)，則在輸出端的各光纖中分別具有相關(guān)波長(zhǎng)的光信號(hào)。這種結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)數(shù)十個(gè)乃至上百個(gè)波長(zhǎng)的復(fù)用與解復(fù)用，其原因是利用了N×N矩陣形式，即在N個(gè)不同波長(zhǎng)上可同時(shí)傳輸N×N路光信號(hào)。AWG型光波分復(fù)用器具有波長(zhǎng)間隔小、信道數(shù)多、通帶平坦等優(yōu)點(diǎn)，非常適合超高速、大容量WDM系統(tǒng)使用，因此已成為目前研制、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的重點(diǎn)。9.5WDM光傳送網(wǎng)

1.WDM光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)的關(guān)系從圖中可以看出，最下層就是光傳送層。最上層是業(yè)務(wù)層，各種不同業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供不同的業(yè)務(wù)信號(hào)，如視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號(hào)，業(yè)務(wù)層直接為電交換/復(fù)用層提供服務(wù)內(nèi)容，最后要通過(guò)光傳送/網(wǎng)絡(luò)層在光域上進(jìn)行信號(hào)傳輸?？梢?jiàn)各層之間的關(guān)系與SDH傳送網(wǎng)是相同的，即下層為上層提供支持手段，上層為下層提供服務(wù)內(nèi)容。2.WDM光傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)按照G.805建議的規(guī)定，從垂直方向上光傳送網(wǎng)分為光通道(OCH)層、光復(fù)用段(OMS)層和光傳輸段(OTS)層三個(gè)獨(dú)立層網(wǎng)絡(luò)，它們之間的關(guān)系如圖9-5-2所示。3.WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備1）光分插復(fù)用器(OADM)OAMD的主要功能包括：波長(zhǎng)上、下話路的功能、具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能、具有光中繼放大和功率平衡功能、提供復(fù)用段和通道保護(hù)倒換功能、具有多業(yè)務(wù)接入功能等。分插復(fù)用單元是OADM的基本功能單元，其構(gòu)成方案有很多，歸納起來(lái)主要有以下四種形式：分波器、空間交換單元和合波器組成的OADM；耦合單元、濾波單元和合波器構(gòu)成的OADM；電聲光可調(diào)濾波器耦合單元、濾波單元和合波器構(gòu)成的OADM波長(zhǎng)光柵路由器（WGR）構(gòu)成的OADM。下面簡(jiǎn)單介紹分波器、空間交換單元和合波器組成的OADM。圖9-5-4為基于分波器、空間交換單元和合波器組成的OADM結(jié)構(gòu)示意圖。2）光數(shù)字交叉連接器（OXC）

OXC是一種光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，它可在光層上進(jìn)行交叉連接和靈活的上下話路操作，同時(shí)還提供網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理功能，它是實(shí)現(xiàn)可靠地網(wǎng)絡(luò)保護(hù)與恢復(fù)以及自動(dòng)配線和監(jiān)控的重要手段。OXC的主要功能是可以在光纖和波長(zhǎng)兩個(gè)層面上為網(wǎng)絡(luò)提供帶寬管理，如動(dòng)態(tài)重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)、提供光信道的交叉連接以及本地上下話路操作、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各個(gè)光纖中的流量分布等。同時(shí)在出現(xiàn)斷纖故障時(shí)，OXC還能提供1+1光復(fù)用段保護(hù)，即使用其中的光開(kāi)關(guān)將原主用信道中所傳輸?shù)男盘?hào)倒換到備用信道上，而當(dāng)故障排除之后再倒換回主用信道，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)與恢復(fù)功能。如果在出現(xiàn)故障線路的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間啟用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，那么可通過(guò)波長(zhǎng)路由重新選擇功能來(lái)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)。9.6WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)

WDM系統(tǒng)的性能，除了插入損耗和分配損耗以及噪聲等影響因素之外，最大的影響因素是信道串?dāng)_，常分為：1)線性串?dāng)_2)非線性串?dāng)_四波混頻現(xiàn)象

四波混頻(FourWaveMixing，F(xiàn)WM)是指兩個(gè)以上不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在光纖的非線性影響下，除了原始的波長(zhǎng)信號(hào)外還會(huì)產(chǎn)生許多原始波長(zhǎng)之外的混合成分(或叫邊帶)。圖9-6-1為兩個(gè)波長(zhǎng)f1和f2的四波混頻，從圖上可以清楚地看到由于四波混頻產(chǎn)生了兩個(gè)新的頻率2f1-f2和2f2–f1，N個(gè)原始波長(zhǎng)信號(hào)頻率四波混頻將會(huì)產(chǎn)生更多個(gè)額外的波長(zhǎng)信號(hào)。四波混頻邊帶的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)功率的大量耗散。當(dāng)各通路按相等的間隔分開(kāi)時(shí)混頻產(chǎn)物直接落到信號(hào)通路上，則會(huì)引起信號(hào)脈沖幅度的衰減，致使接收器輸出的眼圖開(kāi)啟程度減小，于是誤碼性能降低。1.復(fù)用路數(shù)與波長(zhǎng)范圍的選擇原則上講，WDM系統(tǒng)允許的復(fù)用路數(shù)越多，通信成本就越低。WDM系統(tǒng)的最大復(fù)用路數(shù)取決于兩個(gè)因素：信道最大可利用帶寬和最小信道間隔。信道最大可利用帶寬受制于光放大器的平坦增益帶寬。我們這里講的平坦增益帶寬是指增益波動(dòng)不超過(guò)1dB的波長(zhǎng)范圍。目前WDM系統(tǒng)中實(shí)用的光放大器是EDFA。典型的EDFA(高摻鋁)增益譜線如圖9-6-2所示。EDFA的最大可利用帶寬要分成兩種情況：①20nm帶寬，即1540～1560nm范圍，無(wú)須進(jìn)行通帶平坦化處理。②32nm，即1528.77～1560.61nm范圍，需要進(jìn)行通帶平坦化處理。如上所述給出表9-6-1，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。表中加*是現(xiàn)在的ITU-T文件沒(méi)有這樣