光纖通信復(fù)用技術(shù)的研究畢業(yè)設(shè)計論文資料

光纖通信復(fù)用技術(shù)的研究畢業(yè)設(shè)計論文資料,光纖通信,技術(shù),研究,鉆研,畢業(yè)設(shè)計,論文,資料 第三章 時分多路復(fù)用與復(fù)接技術(shù) 1 時分多路復(fù)用 ????為了提高信道利用率，使多個信號沿同一信道傳輸而互相不干擾，稱多路復(fù)用。目前采用較 多的是頻分多路復(fù)用和時分多路復(fù)用。頻分多路復(fù)用用于模擬通信，例如載波通信，時分多 路復(fù)用用于數(shù)字通信，例如PCM通信。 ???? 時分多路復(fù)用通信，是各路信號在同一信道上占有不同時間間隙進(jìn)行通信。由前述的抽樣理 論可知，抽樣的一個重要作用，是將時間上連續(xù)的信號變成時間上離散的信號，其在信道上 占用時間的有限性，為多路信號沿同一信道傳輸提供了條件。具體說，就是把時間分成一些 均勻的時間間隙，將各路信號的傳輸時間分配在不同的時間間隙，以達(dá)到互相分開，互不干擾的目的。圖3－1為時分多路復(fù)用示意圖，各路信號經(jīng)低通濾波器將頻帶限制在3400Hz以下，然后加到快速電子旋轉(zhuǎn)開關(guān)(稱分配器)開關(guān)不斷重復(fù)地作勻速旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn) 一周的時間等于一個抽樣周期T，這樣就做到對每一路信號每隔周期T時間抽樣一次。由此可 見，發(fā)端分配器不僅起到抽樣的作用，同時還起到復(fù)用合路的作用。合路后的抽樣信號送到 PCM編碼器進(jìn)行量化和編碼，然后將數(shù)字信碼送往信道。在收端將這些從發(fā)送端送來的各路 信碼依次解碼，還原后的PAM信號，由收端分配器旋轉(zhuǎn)開關(guān)K2依次接通每一路信號，再經(jīng) 低通平滑，重建成話音信號。由此可見收端的分配器起到時分復(fù)用的分路作用，所以收端分 配器又叫分路門。 　 ????當(dāng)采用單片集成PCM編解碼器時，其時分復(fù)用方式是先將各路信號分別抽樣、編碼、再經(jīng)時 分復(fù)用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分別解碼和重建信號。 ???? 要注意的是：為保證正常通信，收、發(fā)端旋轉(zhuǎn)開關(guān)必須同頻同相。同頻是指的旋轉(zhuǎn)速度要完全相同，同相指的是發(fā)端旋轉(zhuǎn)開關(guān)連接第一路信號時，收端旋轉(zhuǎn) 開關(guān)K2也必須連接第一路，否則收端將收不到本路信號，為此要求收、發(fā)雙方必須保持嚴(yán) 格的同步。時分復(fù)用后的數(shù)碼流示意圖示于圖3－2 1.1 時分復(fù)用中的同步技術(shù) ????時分復(fù)用通信中的同步技術(shù)包括位同步(時鐘同步)和幀同步，這是數(shù)字通信的又一個重要特 點(diǎn)。位同步是最基本的同步，是實(shí)現(xiàn)幀同步的前提。位同步的基本含義是收、發(fā)兩端機(jī)的時 鐘頻率必須同頻、同相，這樣接收端才能正確接收和判決發(fā)送端送來的每一個碼元。為了 達(dá)到收、發(fā)端頻率同頻、同相，在設(shè)計傳輸碼型時，一般要考慮傳輸?shù)拇a型中應(yīng)含有發(fā)送端 的時鐘頻率成分。這樣，接收端從接收到PCM碼中提取出發(fā)端時鐘頻率來控制收端時鐘，就 可做到位同步。 ????幀同步是為了保證收、發(fā)各對應(yīng)的話路在時間上保持一致，這樣接收端就能正確接收發(fā)送端 送來的每一個話路信號，當(dāng)然這必須是在位同步的前提下實(shí)現(xiàn)。 ????為了建立收、發(fā)系統(tǒng)的幀同步，需要在每一幀(或幾幀)中的固定位置插入具有特定碼型的幀 同步碼。這樣，只要收端能正確識別出這些幀同步碼，就能正確辨別出每一幀的首尾，從而 能正確區(qū)分出發(fā)端送來的各路信號。 1.2 時分復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)  ????現(xiàn)以PCM30/32路電話系統(tǒng)為例，來說明時分復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)，這樣形成的PCM信號稱為PCM一次 群信號。 ???? 在討論時分多路復(fù)用原理時曾指出，時分多路復(fù)用的方式是用時隙來分割的，每一路信號分 配 一個時隙叫路時隙，幀同步碼和信令碼也各分配一個路時隙。PCM30/32系統(tǒng)的意思是整個系 統(tǒng)共分為32個路時隙，其中30個路時隙分別 用來傳送30路話音信號，一個路時隙用來傳送幀同步碼，另一個路時隙用來傳送信令碼。 圖3－3是CCITT建議G.732規(guī)定的幀結(jié)構(gòu)。 ????從圖中可看出，PCM30/32路系統(tǒng)中一個復(fù)幀包含16幀，編號為幀、幀……幀，一復(fù)幀的時間為2毫秒。每一幀(每幀的時間為125微秒)又包含有32個路時隙，其編號 為，每個路時隙的時間為3.9微秒。每一路時隙包含 有8個位時隙，其編號為，每個位時隙的時間為0.488微秒。  ???? 路時隙分別傳送第1路~第15路的信碼，路時隙分 別傳送第16路~第30路的信碼。偶幀時隙傳送幀同步碼，其碼型為{×0011011}。奇幀TS0時隙碼型為{×1A1SSSSS}，其中A1是對端告警碼，A1=0時表示幀同步，A1=1時表示幀失步；S為備用比特，可用來傳送業(yè)務(wù)碼；×為國際備用比特或傳送循環(huán)冗余校 驗(yàn)碼(CRC碼)，它可用于監(jiān)視誤碼。幀時隙前4位碼為復(fù)幀同步碼，其碼型為 0000；A2為復(fù)幀失步對告碼。幀的時隙用來傳送30個話路的信 令碼。幀時隙前4位碼用來傳送第1路信號的信令碼，后4位碼用來傳送第16 路信號的信令碼……。直到幀時隙前后各4位碼分別傳送第15路、第30 路信號的信令碼，這樣一個復(fù)幀中各個話路分別輪流傳送信令碼一次。按圖3－3所示的幀 結(jié)構(gòu)，并根據(jù)抽樣理論，每幀頻率應(yīng)為8000幀/秒，幀周期為125微秒，所以PCM30/32路系統(tǒng) 的總數(shù)碼率是 ????=80000(幀/秒)×32(路時隙/幀)×8(bit/路時隙)=2048kbit/s=2.048Mbit/s ????PCM30/32路端機(jī)方框圖如圖3－4所示。 ????用戶的話音信號(發(fā)與收)采用二線制傳輸，但端機(jī)的發(fā)送與接收支路是分開的，即發(fā)與收是 采用四線制傳輸。因此，用戶的話音信號需經(jīng)2/4線變換，也就是通過差動變量器(差動變量 器1~2端發(fā)送與4－1端接收的傳輸衰減越小越好，而4－2端的衰減要越大越好，以防止通路 振鳴)1~2端送入PCM端機(jī)的發(fā)送端，經(jīng)放大(調(diào)節(jié)話音電平)、低通濾波(限制話音頻帶、防止 折疊噪聲)、抽樣、合路和編碼，編碼后的PCM碼、幀同步碼、信令碼、數(shù)據(jù)信號碼在匯總電 路里按PCM30/32系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)排列，最后經(jīng)碼型變換成適宜于信道傳輸?shù)拇a型送往信道。接收 端首先將接收到信號進(jìn)行整形、再生，然后經(jīng)過碼型反變換，恢復(fù)成原來的碼型，再由分離 電路將PCM碼、信令碼、幀同步碼、數(shù)據(jù)信號碼分離，分離出的話路信碼經(jīng)解碼、分路門恢 復(fù)出每一路的PCM信號，然后經(jīng)低通平滑，恢復(fù)成每一路的話音模擬信號，最后經(jīng)放大、差 動變量器4~1端送至用戶。再生電路所提取時鐘，除了用于抽樣判決，識別每一個碼元外， 還由它來控制收端定時系統(tǒng)產(chǎn)生收端所需的各種脈沖信號。 2 數(shù)字復(fù)接技術(shù) ????在頻分制載波系統(tǒng)中，高次群系統(tǒng)是由若干個低次群信號通過頻譜搬移并疊加而成。例如， 60路載波是由5個12路載波經(jīng)過頻譜搬移疊加而成；1800路載波是由30個60路載波經(jīng)過頻譜 搬移疊加而成。 ???? 在時分制數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率，常常需要將若干個低速數(shù)字 信號合并成一個高速數(shù)字信號流，以便在高速寬帶信道中傳輸。數(shù)字復(fù)接技術(shù)就是解決PCM 信號由低次群到高次群的合成的技術(shù)。 2.1 PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接 ????擴(kuò)大數(shù)字通信容量有兩種方法。一種方法是采用PCM30/32系統(tǒng)(又稱基群或一次群)復(fù)用的方 法。例如需要傳送120路電話時，可將120路話音信號分別用8kHz抽樣頻率抽樣，然后對每個 抽樣值編8位碼，其數(shù)碼率為8000×8×120=7680kbit/s。由于每幀時間為125微秒，每個路 時隙的時間只有1微秒左右，這樣每個抽樣值編8位碼的時間只有1微秒時間，其編碼速度非 常高 ，對編碼電路及元器件的速度和精度要求很高，實(shí)現(xiàn)起來非常困難。但這種方法從原理上講 是可行的，這種對120路話音信號直接編碼復(fù)用的方法稱PCM復(fù)用。另一種方法是將幾個(例 如4個)經(jīng)PCM復(fù)用后的數(shù)字信號(例如4個PCM30/32系統(tǒng))再進(jìn)行時分復(fù)用，形成更多路的數(shù)字 通信系統(tǒng)。顯然，經(jīng)過數(shù)字復(fù)用后的信號的數(shù)碼率提高了，但是對每一個基群編碼速度沒 有提高，實(shí)現(xiàn)起來容易，目前廣泛采用這種方法提高通信容量。由于數(shù)字復(fù)用是采用數(shù)字 復(fù)接的方法來實(shí)現(xiàn)的，又稱數(shù)字復(fù)接技術(shù)。 ???? 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)由數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器組成，如圖3－5所示。數(shù)字復(fù)接器是把兩個或兩個 以上的支路(低次群)，按時分復(fù)用方式合并成一個單一的高次群數(shù)字信號設(shè)備，它由定時、 碼速調(diào)整和復(fù)接單元等組成。數(shù)字分接器的功能是把已合路的高次群數(shù)字信號，分解成原來 的低次群數(shù)字信號，它由幀同步、定時、數(shù)字分接和碼速恢復(fù)等單元組成。  ????定時單元給設(shè)備提供一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)時鐘。碼速調(diào)整單元是把速率不同的各支路信號，調(diào)整 成與復(fù)接設(shè)備定時完全同步的數(shù)字信號，以便由復(fù)接單元把各個支路信號復(fù)接成一個數(shù)字流 。另外在復(fù)接時還需要插入幀同步信號，以便接收端正確接收各支路信號。分接設(shè)備的定時 單元是由接收信號中提取時鐘，并分送給各支路進(jìn)行分接用。 CCITT已推薦了兩類數(shù)字速率系列和復(fù)接等級，兩類數(shù)字速率系列和數(shù)字復(fù)接等級分別如表3 －1和圖3－6所示。 表3－1 兩類數(shù)字速率系列 群號 一次群 二次群 三次群 四次群 數(shù)碼率(Mbit/s) 1.544 6.312 32.064 97.728 話路數(shù) 24 24*4=96 95*5=480 480*3=1440 數(shù)碼率(Mbit/s) 2.048 8.448 34.368 139.264 話路數(shù) 30 30*40=120 120*4=480 480*4=1920 2.2數(shù)字信號的復(fù)接 ????數(shù)字復(fù)接的方法主要有按位復(fù)接、按字復(fù)接和按幀復(fù)接三種。按位復(fù)接又叫比特復(fù)接，即復(fù) 接時每支路依次復(fù)接一個比特。圖3－7(a)所示是4個PCM30/32系統(tǒng)時隙(CH1話路) 的碼字情況。圖3－7(b)是按位復(fù)接后的二次群中各支路數(shù)字碼排列情況。按位復(fù)接方法簡 單易行，設(shè)備也簡單，存儲器容量小，目前被廣泛采用，其缺點(diǎn)是對信號交換不利。圖3－7 (c)是按字復(fù)接，對PCM30/32系統(tǒng)來說，一個碼字有8位碼，它是將8位碼先儲存起來，在規(guī) 定時間四個支路輪流復(fù)接，這種方法有利于數(shù)字電話交換，但要求有較大的存儲容量。按幀 復(fù)接是每次復(fù)接一個支路的一個幀(一幀含有256個比特)，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)接時不破壞 原來的幀結(jié)構(gòu)，有利于交換，但要求更大的存儲容量。 2.3 數(shù)字復(fù)接中的碼速變換 ????幾個低次群數(shù)字信號復(fù)接成一個高次群數(shù)字信號時，如果各個低次群(例如PCM30 /32系統(tǒng))的時鐘是各自產(chǎn)生的，即使它們的標(biāo)稱數(shù)碼率相同，都是2048kbit/s，但它們的瞬 時數(shù)碼率也可能是不同的。因?yàn)楦鱾€支路的晶體振蕩器的振蕩頻率不可能完全相同(CCIT規(guī) 定PCM 30/32系統(tǒng)的瞬時數(shù)碼率在2048kbit/s±100bit/s)，幾個低次群復(fù)接后的數(shù)碼就會產(chǎn)生重 疊或錯位，如圖3－8所示。 這樣復(fù)接合成后的數(shù)字信號流，在接收端是無法分接恢復(fù)成原來的低次群信號的。因此， 數(shù)碼率不同的低次群信號是不能直接復(fù)接的。為此，在復(fù)接前要使各低次群的數(shù)碼率同步 ，同時使復(fù)接后的數(shù)碼率符合高次群幀結(jié)構(gòu)的要求。由此可見，將幾個低次群復(fù)接成高次 群時，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?，以調(diào)整各低次群系統(tǒng)的數(shù)碼率使其同步，這種同步是系統(tǒng)與系 統(tǒng)之間的同步，稱系統(tǒng)同步。  ????系統(tǒng)同步的方法有兩種，即同步復(fù)接和異步復(fù)接。同步復(fù)接是用一個高穩(wěn)定的主 時鐘來控制被復(fù)接的幾個低次群，使這幾個低次群的碼速統(tǒng)一在主時鐘的頻率上，這樣就 達(dá) 到系統(tǒng)同步的目的。這種同步方法的缺點(diǎn)是主時鐘一旦出現(xiàn)故障，相關(guān)的通信系統(tǒng)將全部中 斷。它只限于在局部區(qū)域內(nèi)使用。異步復(fù)接是各低次群使用各自的時鐘。這樣，各低次群的 時鐘速率就不一定相等，因而在復(fù)接時先要進(jìn)行碼速調(diào)整，使各低次群同步后再復(fù)接。 ???不論同步復(fù)接或異步復(fù)接，都需要碼速變換。雖然同步復(fù)接時各低次群的數(shù)碼率完全一致 ，但復(fù)接后的碼序列中還要加入幀同步碼、對端告警碼等碼元，這樣數(shù)碼率就要增加，因此 需要碼速變換。 ???? CCITT規(guī)定以2048kbit/s為一次群的PCM二次群的數(shù)碼率為8448kbit/s。按理說，PCM二次 群的數(shù)碼率是4×2048kbit/s=8192kbit/s。當(dāng)考 慮到4個PCM一次群在復(fù)接時插入了幀同步碼、告警碼、插入碼和插入標(biāo)志碼等碼元，這此碼 元 的插入，使每個基群的數(shù)碼率由2048kbit/s調(diào)整到2112kbit/s，這樣4×2112kbit/s=8448kb it/s。碼速調(diào)整后的速率高于調(diào)整 前的速率，稱正碼速調(diào)整。 ???? 正碼速調(diào)整方框圖如圖3－9所示。每一個參與復(fù)接的數(shù)碼流都必須經(jīng)過一個碼速調(diào)整裝置 ，將瞬時數(shù)碼率不同的數(shù)碼流調(diào)整到相同的、較高的數(shù)碼率，然后再進(jìn)行復(fù)接。 ???? 碼速調(diào)整裝置的主體是緩沖存儲器，還包括一些必要的控制電路、輸入支路的數(shù)碼率=2.048Mbit/s±100bit/s，輸出數(shù)碼率為=2.112Mbit/s。所謂正碼速調(diào)整就是因?yàn)槎妹?。? ???? 假定緩存器中的信息原來處于半滿狀態(tài)，隨著時間的推移，由于讀出時鐘大于寫入時 鐘，緩存器中的信息勢必越來越少 ，如果不采取特別措施，終將導(dǎo)致緩存器中的信息 被取空，再讀出的信息將是虛假的信息。 ????為了防止緩存器的信息被取空，需要采取一些措施。一旦緩存器中的信息比特數(shù)降到規(guī)定數(shù) 量時 ，就發(fā)出控制信號，這時控制門關(guān)閉，讀出時鐘被扣除一個比特。由于沒有讀出時鐘，緩存 器中的信息就不能讀出去，而這時信息仍往緩存器存入，因此緩存器中的信息就增加一個比 特。如此 重復(fù)下去，就可將數(shù)碼流通過緩沖存儲器傳送出去，而輸出信碼的速率則增加為 圖3－10中某支路輸入碼速率為，在寫入時鐘作用下，將信碼寫入緩存器，讀出 時鐘頻率是，由于，所以緩存器是處于慢寫快讀的狀態(tài)，最后將會出現(xiàn)“取 空”現(xiàn)象。如果在設(shè)計電路時加入一控制門，當(dāng)緩沖存儲器中的信息尚未“取空”而快要“ 取空”時，就讓它停讀一次。同時插入一個脈沖(這是非信息碼)，以提高碼速率，如圖中① ②所示。從圖中可以看出，輸入信碼是以的速率寫入緩存器，而讀出脈沖是以速率 讀出，如圖中箭頭所示。由于，讀、寫時間差(相位差)越來越小，到第6個脈沖 到來時，與幾乎同時出現(xiàn)，這將出現(xiàn)沒有寫入都要求讀出信息的情況從而造成“取 空”現(xiàn)象。為了防止“取空”，這時就停讀一次，同時插入一個脈沖，如圖中虛線所示。 插入脈沖在何時插入是根據(jù)緩存器的儲存狀態(tài)來決定的，可通過插入脈沖控制電路來完成。 儲存狀態(tài)的檢測可通過相位比較器來完成。 ???? 在收端，分接器先將高次群信碼進(jìn)行分接，分接后的各支路信碼分別寫入各自的緩存器。 為了去掉發(fā)送端插入的插入脈沖(稱標(biāo)志信號脈沖)，首先要通過標(biāo)志信號檢出電路檢出標(biāo)志 信號， 然后通過寫入脈沖扣除電路扣除標(biāo)志信號?？鄢藰?biāo)志信號后的支路信碼的順序與原來信碼 的順 序一樣，但在時間間隔上是不均勻的，中間有空隙如圖中③所示。但從長時間來看，其平均 時間間隔，即平均碼速與原支路信碼相同，因此，在收端要恢復(fù)原支路信碼，必須先 從圖中③波形中提取時鐘。脈沖間隔均勻化的任務(wù)由鎖相環(huán)完成。鑒相器的輸入為已扣 除插入脈沖的，另一個輸入端接輸出，經(jīng)鑒相、低通和后獲得一個頻率 等于時鐘平均頻率的讀出時鐘，從緩存器中讀出信碼。 ?????????? [上一章] [下一章] 光網(wǎng)絡(luò)中三種復(fù)用技術(shù) 　　在光纖通信中，復(fù)用技術(shù)被認(rèn)為是擴(kuò)展現(xiàn)存光纖網(wǎng)絡(luò)工程容量的主要手段。復(fù)用技術(shù)主要包括時分復(fù)用TDM（Time Division Multiplexing）技術(shù)、空分復(fù)用SDM（Space Division Multiplexing）技術(shù)、波分復(fù)用WDM（WaveLength Division Multiplexing）技術(shù)和頻分復(fù)用FDM（Frequency Division Multiplexing）技術(shù)。但是，因?yàn)镕DM和WDM一般認(rèn)為并沒有本質(zhì)上的區(qū)別，所以可以認(rèn)為波分復(fù)用是＂粗分＂，而頻分復(fù)用是＂細(xì)分＂，從而把兩者歸入一類。下面主要討論SDM、TDM和WDM三種復(fù)用方式。 　　TDM技術(shù) 　　TDM技術(shù)在電子學(xué)通信中已經(jīng)是很成熟的復(fù)用技術(shù)。這種技術(shù)就是將傳輸時間分割成若干個時隙，將需要傳輸?shù)亩嗦沸盘柊匆欢ㄒ?guī)律插入相應(yīng)時隙，從而實(shí)現(xiàn)多路信號的復(fù)用傳輸。但是，這種技術(shù)在電子學(xué)通信使用中，由于受到電子速度、容量和空間兼容性諸多方面的限制，使得電子時分復(fù)用速率不能太高。例如，PDH信號僅達(dá)到0.5Gbps，盡管SDH體制信號采用同步交錯復(fù)接方法己達(dá)到10Gbps（STM-64）的速率，但是，達(dá)到20Gbps卻是相當(dāng)困難的。另一方面，在光纖中，對于光信號產(chǎn)生的損耗（Attnuation）、反射（Reflectance）、顏色色散（Chromatic Dispersion）以及偏振模式色散PMD（Polarization Mode Dispersion）都將嚴(yán)重影響高速率調(diào)制信號的傳輸。當(dāng)信號達(dá)到STM-64或者更高速率時，PMD的脈沖擴(kuò)展效應(yīng)，就會造成信號＂模糊＂，引起接收機(jī)對于信號的錯誤判斷從而產(chǎn)生誤碼。這是由于不同模式的偏振光在光纖運(yùn)行中會產(chǎn)生輕微的時間差，因而一般要求PMD系數(shù)必須在0.1ps/km以下。綜上所述，電時分復(fù)用技術(shù)的局限性，將電子學(xué)通信的傳輸速率限制在10～20Gbps以下。 　　SDM技術(shù) 　　對SDM的一般理解是：多條光纖的復(fù)用即光纜的復(fù)用。在某些地方，有現(xiàn)成的光纖通信網(wǎng)管道，并且還有空余的位置。所以為了增加容量，可以在管道中拉入更多光纖，這比電子學(xué)方法更便捷。對于空分復(fù)用的另一種理解是：在一根光纖中實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用，即對于光纖的纖芯區(qū)域光束的空間分割。因?yàn)閱文９饫w纖芯部分芯徑僅有9～10mm，而且傳輸?shù)墓馐娓鼽c(diǎn)相位要存在漲落，因而這種波面的空間分割是極為困難的。盡管最近有人提出了相干度的理論分割方法，但是距離實(shí)用化還有漫長的道路要走。 　　WDM技術(shù) WDM技術(shù)是在一根光纖上承載多個波長（信道）系統(tǒng)，將一根光纖轉(zhuǎn)換為多條＂虛擬＂纖，每條虛擬纖獨(dú)立工作在不同波長上。每個信道運(yùn)行速度高達(dá)2.5～10Gbps。 WDM技術(shù)作為一種系統(tǒng)概念，可以追溯到1970年初，在當(dāng)時僅用兩個波長，在1300nm窗口一個波長、在1500nm窗口一個波長，利用WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)單纖全雙工傳輸。初期的WDM網(wǎng)絡(luò)主要致力于點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)的研究，作為WDM技術(shù)發(fā)展的重要階段，1987年Bellcore在LAMB-DANET規(guī)劃中開發(fā)出有18個波長波道的WDM系統(tǒng)。具有開拓性進(jìn)展的是1978年K.O.Hill等人首次發(fā)現(xiàn)摻鍺光纖中的光感應(yīng)光柵效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上Meltz等人于1989年終于研究發(fā)明出紫外光側(cè)面寫入光折度光柵技術(shù)，從而使采用光纖光柵實(shí)現(xiàn)WDM復(fù)用技術(shù)獲得突破性進(jìn)展，其復(fù)用波道數(shù)增加到100個以上。初期報道在1550nm窗口實(shí)現(xiàn)25個波道的WDM系統(tǒng)，總?cè)萘窟_(dá)到500Gbps。接著又有報道在1550nm窗口實(shí)現(xiàn)25個波道的WDM系統(tǒng)，其波道間隔僅為0.6nm，總?cè)萘窟_(dá)1.1Tbps，到1999年中期WDM實(shí)現(xiàn)化系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)96個波道。北電公司宣布于2000年起開發(fā)有160個波長波道數(shù)的WDM系統(tǒng)，每個波道傳輸10Gbps，其一根光纖傳輸信息總?cè)萘繛?.6Tbps。由于WDM系統(tǒng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與有效性，使之成為當(dāng)前光纖通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的主要手段。 　　第二代WDM系統(tǒng)即密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM）可以承載8～160個波長。其帶寬增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了將信號以電的方式進(jìn)行復(fù)用的時分復(fù)用技術(shù)（TMD）。 　　FDM是將在光纖中傳輸?shù)墓獠ò雌漕l率進(jìn)行分割成若干光波頻道，使其每個頻道作為信息的獨(dú)立載體。從而實(shí)現(xiàn)在一條光纖中的多頻道復(fù)用傳輸。FDM技術(shù)可以與WDM技術(shù)聯(lián)合使用，使復(fù)用路數(shù)成倍提高，即首先將光波波道按波長進(jìn)行粗分，若每個波道寬度為Δλ，則在每個寬度為Δλ波道內(nèi)，再載入幾個頻道(f1、f2、…、fn)，每個頻道還可以獨(dú)立荷載信息。由于相干光通信提供了極好的選擇性，因此FDM技術(shù)與其相結(jié)合，為采用FDM技術(shù)的光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)用化創(chuàng)造了條件。光FDM復(fù)用技術(shù)設(shè)備復(fù)雜，對于光器件性能的要求高，因此進(jìn)入實(shí)用工程階段還需要不少努力。 波分復(fù)用和頻分復(fù)用光纖通信技術(shù)研究 吳德明, 徐安士, 朱立新, 王子宇, 張肇儀, 謝麟振 (北京大學(xué)電子學(xué)系，區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100871) 摘要： 波分復(fù)用(WDM)和頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)可用來充分開發(fā)光纖的寬頻帶特性，實(shí)現(xiàn)超大容量信息傳輸。在“八五”期間科研成果基礎(chǔ)上，完成了4×2.488Gbit/s 雙向154km無中繼波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)，并已安裝于京九九光纜干線廣州-深圳段通信線路上作現(xiàn)場試驗(yàn)和試運(yùn)行。該系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，在5個多月試運(yùn)行中未發(fā)現(xiàn)誤碼。同時，完成4×155Mbit/s頻分復(fù)用光纖通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制。該系統(tǒng)頻道間距為0.1nm，傳輸距離為18km。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的穩(wěn)定性，實(shí)測24小時無誤碼。這一成果為FDM的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞： 波分復(fù)用；頻分復(fù)用；光纖通信；光纖低損耗帶寬 1.頻分多路復(fù)用 FDM技術(shù)原理 　　在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同(或略寬)的子信道，每個子信道傳輸一路信號，這就是頻分多路復(fù)用。 　　多路原始信號在步分復(fù)用前，先要通過頻譜搬移技術(shù)將各路信號的頻譜搬移到物理信道頻譜的不同段上，使各信號的帶寬不相互重疊，然后用不同的頻率調(diào)制每一個信號，每個信號要一個樣以它的載波頻率為中心的一定帶寬的通道。為了防止互相干擾，使用保護(hù)帶來隔離每一個通道。 2.時分多路復(fù)用 TDM技術(shù)原理 　　若媒體能達(dá)到的位傳輸速率超過傳輸數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率，可采用時分多路復(fù)用 TDM技術(shù)，即將一條物理信道按時間分成若干個時間片輪流地分配給多個信號使用。每一時間片由復(fù)用的一個信號占用，這樣，利用每個信號在時間上的交叉，就可以在一條物理信道上傳輸多個數(shù)字信號。 　　時分多路復(fù)用 TDM不僅局限于傳輸數(shù)字信號，也可同時交叉?zhèn)鬏斈M信號。