DWDM技術在CATV中的應用

袁文武

【摘 要】傳統的通信技術已經無法滿足現代社會大容量超高速的傳送要求，漸漸被DWDM技術取代。本文論述了DWDM技術的技術原理，已經關于DWDM核心技術的解決，相信它會以獨特的優勢廣泛應用于CATV領域中，帶給我國的有線電視技術一個光明的前景。

【關鍵詞】DWDM技術，CATV，應用

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

1、引言

傳統的SDH技術已經在我國的光纖干線網中進行了全面的應用，然而隨著數字信號付費電視行業的發展，電視節目源越老越多，要傳輸的寬帶數據也越來越大，SDH技術逐漸被先進的DWDM（光波分復用）技術取代，這一新技術可以對光纖的寬帶潛力進行充分的挖掘，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方向是EDFA +非零色散光纖+光子集成+密集波分復用。

2、光波分復用技術原理概述

DWDM系統屬于大容量WDM系統，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

光波分復用技術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，它依靠發送端對不同波長的光信號進行復用，并耦合到位于光纜線路上的同一根光纖中，最后進行傳輸。信號發送到接收端之后，它又可以把組合波長的光信號進行分解，進行深一層的處理之后，對原信號進行恢復，接著送入不同的終端，完成信號的傳輸。根據它的作用原理我們把這項技術稱為光波分復用技術。

2.2 DWDM的基本工作流程

光波分復用器和解復用器是DWDM技術中的關鍵器件，復用器的作用是將不同波長的信號結合在一起然后通過一根光纖進行輸出，解復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行輸出。經過原理分析可知這些器件是互易的，如果將解復用器的輸出端和輸入端反過來使用，就會變成復用器，所以本質上它們是相同的。

2.3 DWDM系統的基本組成

實際的DWDM系統基本由光中繼放大器、光接收機、光發射機、光監控信道和網絡管理系統五部分組成。

在DWDM系統的發送端有光發射機，來自光發射機輸出的光信號首先會被光復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，在應用時可以根據實際情況把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，特點如下：（1）器件的運轉速度要求下降。目前信號的傳輸速率越來越高，不少光器件響應速度已明顯不能適應這種狀況，DWDM技術可有效降低信號傳輸對某些光器件在性能上的極大要求，并在此基礎上進行大容量的傳輸。（2）DWDM技術發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，保證各種例如數字信號和模擬信號等業務信號的傳輸。（3）組網的靈活性、經濟性和可靠性很高，DWDM技術的應用形式多種多樣，對于長途干線網、CATV廣播分配網和多路尋址局域網都可以利用DWDM技術來進行實現，完成網絡交換和故障恢復，大大提高光網絡的生命力。（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，大大增強了光纖的傳輸量、壓縮了成本，從應用和經濟價值方面來看都有很大的前景。（5）大大降低線路建設成本，DWDM技術既可以用單根光纖傳輸，也可以選擇雙向傳輸，尤其是在遠距離和大容量的傳輸時能夠大大節省光纖，降低成本。同時方便擴容，不需要進行大的變動，只需要進行小規模增容，操作方便，節省人力。

3、DWDM的核心技術問題和應用

3.1 光放大技術

根據光的原理可以知道，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被光放大器解決。EDFA目前已經被廣泛應用，大量的應用在了長距離DWDM系統的技術領域。EDFA有著很多優勢，因此被WDM系統是大力應用，需要強調的是，WDM系統對EDFA有著一個增益穩定的要求，一般的，EDFA用在WDM系統時，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而使信號特性惡化，惡果就是在DWDM光傳送網絡中無法正確傳輸信號，關于光放大器的選擇，我們應該根據系統使用的信道數、系統的要求來選擇，以此估算成本。

3.2 克服色散的技術

色散受限也是決定系統傳輸距離的一個主要因素。色散容納技術，是指通過某些技術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）色散補償光纖的運用。這種技術目前已經比較成熟，即采用色散補償光纖對傳輸線路的色散性進行補償。這種光纖是特制的，色度色散為負值。在原理上來說在光纖線路的任何位置都可以放置色散補償光纖，但是因為它的模場直徑很小，導致縮小了光傳輸的有效作用面積，加強了非線性效應，所以我們在進行設計時最好不要把它放置在光放大器的輸出端，想獲得較好的系統性能，就要將色散補償光纖置于接收機側。

（2）選用新型的光纖。傳統的光纖已經進行了大量的鋪設，所以DWDM技術的中心就放在了如何利用這種傳統光纖擴容技術。目前的性能更加優越的光纖在傳統光纖的基礎上擴大了模場的直徑，因此光纖的傳輸有效面積變大，這種技術的應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。

（3）對光源的譜線寬度進行壓縮。色散對光脈沖的主要影響表現在經過傳輸的光脈沖將受到展寬，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和光源發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，可選用外調制來進行控制。目前在WDM系統中，大多數的光源均為外調制激光器。

3.3 光合波與分波技術

目前，光合波與分波器在高速、大容量波分復用系統中起著十分重要的作用，它們性能的好壞決定著系統的傳輸質量。合波與分波器性能指標主要有插入損耗和串擾，WDM系統對它們的要求是： A、較小的信道串擾。B、較低的偏振相關。C、較小的損耗和偏差。目前新型的光器件已經得到了大力的推廣應用，光合波與分波技術得到了飛速的發展。

3.4 網絡管理技術

所有的網絡運營，落實到最基本的問題，都是監測、控制和管理。對于DWDM光傳送網也同樣如此，網絡的管理技術主要包括以下幾個方面的內容：

（1）網絡故障監測。具體內容是控制局部或全局的故障診斷和故障節點和路由隔離、自適應實時保護倒換和網絡自我愈合、重新置構。

（2）管理網絡傳輸結構，具體內容是管理波長路由和波長變換的控制，光域內實現網絡無阻塞連接和重組的關鍵就在于此。

（3）對網絡及其各組成系統的電氣和光譜特性進行監測，具體的內容是檢測光信號功率變化與波長的穩定情況、記錄系統的噪聲與非線性效應、系統的傳輸色散與衰減、系統各單元部件的接口狀態。

4、結束語

DWDM技術自使用之日來就發展迅速，目前基本上已經應用在了所有的光纖系統中，對于原有的傳統管弦也會進行改造，使其成為DWDM系統。我們分析了DWDM系統的各種強大優勢和應用管理方法，相信在不久的未來，DWDM技術一定會給CATV帶來一個無限美好的未來。

參考文獻

[1] 丁煒.DWDM技術在CATV中的應用.網絡與多媒體.2005，（07）

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