李廷军 苗青盛 鞠建波 高福光
(海军航空工程学院烟台264001)
摘 要：系统介绍WDM技术的发展，技术特点及其实现与在军民通信系统中的应用。
关键词：TDM； WDM； 光纤通信；耦合器
1概述
随着信息时代的来临，人们正迅速走向信息社会，它使各种通信业务急剧增长。通信网的现代化导致通信速率极大提高，并使业务种类扩展到数据通信与图像通信。但是现有的光纤通信系统中光纤所提供的带宽没有充分利用，带宽利用率过低。在通信化时代变革中，光纤通信的一些新技术的应用起到了关键作用。其中，复用技术在光纤通信中占有重要的地位。它对于资源共享、降低成本、提高可靠性以及实现多功能传输都有重要意义。
复用技术应用初期是重点发展时分复用技术（TDM），它是将通信的时间分成相等的间隔，每一间隔只传输固定的信道［1］，也就是说各个信道按一定的时间顺序进行传输的。90年代TDM迅速发展，从155 Mb/s～622 Mb/s再到2.5 Gb/s系统，TMD一直以过几年就翻四倍的速度提高，但在1995年，TDM 10 Gb/s技术遇到重大挫折，人们把目光移到WDM上,才使得WDM在近年又有了重大发展。
2WDM技术
光纤是目前人们发现的频率响应最好，带宽最宽，损耗最小的传输媒介，它提供了无穷无尽的带宽。WDM是在光纤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WDM系统是个1550 nm窗口实行的多波长复用技术。波分复用（WDM）实际上是光的FDM即OFDM，是指使用独立的电比特流（在电域内采用TDM与FDM技术实现）调制各自的光载波，经服用后在同一根光纤上传送［２］。OFDM信道间距可以小到几个GHz，一根光纤可以传输几百个甚至几千个信道。当传输信道相对大时（>1 nm或>100 GHz），OFDM就称为WDM。
简而言之，WDM就是指不同颜色的光（为不可见光，是指不同频率的光）在同一根光纤中传输，由于它们的光谱成分不同，在大气传输是各不干扰的。在接收端使用解复用器（等效于光通带滤波器）将各种载波上的光信号分开。
WDM本质是光域上频分复用FDM技术，每个波长通路通过频域的分割实现，每个波长通路占用一段光纤的带宽。WDM系统采用的波长是不同的也就是特定标准波长，为了区别于SDH系统普通波长，称之为"彩色光接口"［3］。
WDM系统除了极大地提高传输容量外，还可以降低系统成本，其主要特点有：
（1） 可以节约成本 EDFA的透明性可以同时放大多路波长，从而大大减少SDH再生器的数量，降低了系统成本，特别是用于军内大型主干网的建设。
（2）提高系统的可靠性 信息传输最重要的是其可靠性，由于WDM系统多采用光电元件，而光电元件的误传率极低，因此系统的可靠性可以得到保证。
（3）提高传输性能WDM减少了电子电路的处理，减少了抖动积累，提高承载信号的传输性能。
（4）安全性光纤受外部电磁干扰影响小，在安全保证上较以前又有提高。
3WDM技术实现与应用
大容量点对点通信系统中，使用WDM可以增加传输容量，提高传输速率。再多信道点对点大容量WDM系统中，每个光发信机工作在自己的载波频率上，然后把几个发射机的输出复用在一起已复用的信号入射进光纤，经传输后在接收端用解复用器把它们分开。当比特率为B1，B2,…,Bn的N个信道，同时在L长的光纤上传输后，总的比特率－距离乘积BL为：
BL=(B1+B2+…+Bn)*L
各比特率一样时，容量提高了N倍。大容量点对点系统中，可由入射点与出射点的多少决定系统的应用。取入射点为1，这系统可视为指挥系统；取出射点为1，这系统又可视为情报中心系统。
实现WDM技术重要的是光的复用与解复用技术［４］，在实际应用中，光纤耦合器是实现光信号复用／解复用的功能器件，它是一种特殊的耦合器，是构成WDM复用多信道光波系统的关键器件。有时同一器件即具有合波器功能又具有分波器功能。采用这种复合型器件可以实现光纤双向通信。
WDM/DWDM复用／解复用器件是一种无源器件，是一种特殊的有波长选择性的耦合器，可用多种方法设计制造。目前大体上分为4类：
（1）熔锥型光纤耦合器其特点是插入损耗低，最小值<0.5 dB,典型值为0.2 dB,结构简单，无需波长选择器，并有较高的光通路带宽与通路间隔比和温度稳定性。
（2）光栅型光纤耦合器其具有优良的波长选择性,新型的平面阵列波导光栅WDM作为中继站的上下录波分复用器与光ATM交换系统中的多波长选择开关,是一种具有重要应用前景的新型WDM。
（3）干涉滤波器型光纤耦合器其优点是信道带宽平坦，插入损耗低，结构尺寸小，性能稳定，与偏振无关。
（4）集成光波导型光纤耦合器。
WDM在远程线路与接入网的民用已应用较多，但在骨干网中WDM与SDH环混合在一起即不能加快建网速度，又不能降低成本，暴露了WDM的缺点［5］。需加装过多的再生中继器，而却不能体现其优点，所以军内发展的重点应是WDM系统下的全光网，由于光电子器件水准与全光网实现有一段距离，现在较为现实的是让光信号在网络中传输与交换，而控制部分用电路方法。
保证WDM技术在长途干线传输安全中重要的一环：克服光纤损耗，保证复用段的自动保护功能。实际应用中，最新的技术是掺铒光纤放大器EDFA，它替代了大量的再生中继器。保证了在恶劣环境下与难以人工维护区系统的正常运转，超越了不同信号数据格式的限制。另外，EDFA的应用投资小，应用成本低；通信中枢发生故障时，通信转接业务能迅速恢复。
4结语
WDM技术第一次将复用技术从电信号转接到光信号，在光域上用波长复用的方式提高传输速率，光信号实现了直接复用与放大，而不再回到电信号的处理上；并且，各个波长彼此独立，对传输数据格式透明，因此在某种意义上WDM技术的应用标志着光通信时代的真正到来。
在现代通信系统中，由于我国幅员辽阔，在长途干线网投入巨大，出于对线路稳定性，传输数据安全性的考虑，在应用光纤网的同时，使用WDM技术是当前很好的选择。
参考文献
1解金山，陈宝珍.光纤数字通信技术.北京：电子工业出版社，1997.10：280
2原荣.光纤通信网络.北京：电子工业出版社，1999.2：371
3张成良.DWDM技术与超长距离传输.现代通信，2002(1)
4杨祥林.光纤通信系统.北京：国防工业出版社，2000.1：76
5张臣雄.全光网络演进的发展.现代通信， 2002(4)
