光纖通信復(fù)用技術(shù)主要分為:光波復(fù)用和光信號(hào)復(fù)用兩大類.光波復(fù)用包括波分復(fù)用(wdm)和空分復(fù)用(sdm),而光信號(hào)復(fù)用包括時(shí)分復(fù)用( tdm),此外還有光碼分復(fù)用(ocdm)、副載波復(fù)用(scm)技術(shù).在此先對復(fù)用概念進(jìn)行討論.
1.光波分復(fù)用
光波分復(fù)用是指將兩種或多種各自攜帶有大量信息的不同波長的光載波信號(hào),在發(fā)射端經(jīng)復(fù)用器匯合,并將其耦合到同一根光纖中進(jìn)行傳輸,在接收端通過解復(fù)用器對各種波長的光載波信號(hào)進(jìn)行分離,然后由光接收機(jī)做進(jìn)一步的處理,使原信號(hào)復(fù)原,這種復(fù)用技術(shù)不僅適用于單模戲多模光纖通信系統(tǒng),同時(shí)也適用于單向或雙向傳輸.
波分復(fù)用系統(tǒng)的工作波長可以從0.8 μm到1.7μm,由此可見,它可以適用于所有低衰減、低色散窗口,這樣可以充分利用現(xiàn)有的光纖通信線路,提高通信能力,滿足急劇增長的業(yè)務(wù)需求。
當(dāng)同一根光纖中傳輸?shù)墓廨d波路數(shù)更多,波長間隔更?。ㄍǔP∮?.8 nm)時(shí),時(shí)分系統(tǒng)稱為密集波分復(fù)用系統(tǒng).由此可見,此復(fù)用的通信容量成倍地得到提高,這樣可以帶來巨大 的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然,由于其信道間隔小,在實(shí)現(xiàn)上所存在的技術(shù)難點(diǎn)也比波分復(fù)用的大些,因而在光頻分復(fù)用系統(tǒng)中,各支路信號(hào)是在發(fā)射端從適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式調(diào)制在相應(yīng)的光載頻上,再依靠光功率耦合器件耦合到一根光纖中進(jìn)行傳輸,在接收端義采用濾波器將各種光載波信號(hào)分開,從而完成復(fù)用、解復(fù)用的過程。
2.空分復(fù)用
所謂空分復(fù)用就是利用空問分割,根據(jù)需要構(gòu)成不同的信道進(jìn)行光復(fù)用的一種復(fù)用技術(shù),例如,一根光纜中的兩根光纖可以構(gòu)成兩個(gè)不同的信道,也可以構(gòu)成不同傳輸方向(一根去向,一根來向)的一個(gè)系統(tǒng),這是目前普遍使用的最為簡單的復(fù)用方式。
隨著技術(shù)的不斷提高,人們對空間分割的理解更加深刻,使空間復(fù)用向著多路空分復(fù)用通信方式發(fā)展,例如,對于一幅由若干象素構(gòu)成的圖像來說,如果用一根光纖傳送其中一個(gè)象素的信息,這樣通過利用多芯光纖可使傳輸圖像的傳輸速率成數(shù)量級(jí)的提高,同時(shí)仍保持其良好的色保持特性和透光性.這是空分復(fù)用的一個(gè)發(fā)展方向。
3.時(shí)分復(fù)用
在以電信號(hào)為主的通信系統(tǒng)中,時(shí)分復(fù)用技術(shù)是一種廣為應(yīng)用的技術(shù).它是將通信時(shí)間分成相等的間隔,某一固定的信道占據(jù)某一固定的間隔,這樣各信道是按照一定的時(shí)間順序進(jìn)行傳輸.但隨著傳輸速率的提高,電子器件對高速率電信號(hào)會(huì)產(chǎn)生限制作用,因此必須考慮光復(fù)用和光分接的問題。
光復(fù)用和光分接技術(shù)難度較大,但近幾年來隨著光開關(guān)和摻鉺光纖放大器方面取得了突破性進(jìn)展,這項(xiàng)技術(shù)的利用已成為可能,目前已實(shí)現(xiàn)了200 km無中繼、速率高達(dá)160 gbit/s的單通道信道。
4.光碼分復(fù)用
光碼分復(fù)用技術(shù)與電碼分復(fù)用技術(shù)在原理上并沒有根本的區(qū)別,只是在ocdm通信系統(tǒng)中,每個(gè)用戶都擁有一個(gè)唯一的地址碼,該碼是一組光正交碼中的一個(gè).因而在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸時(shí),首先用該地址碼對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行光調(diào)制,同樣,在接收端用與發(fā)射端相同的地址碼進(jìn)行光解碼,從而實(shí)現(xiàn)用戶間的通信。
由此可見,光碼分復(fù)用技術(shù)能充分發(fā)揮光纖信道頻帶寬的特點(diǎn),具有動(dòng)態(tài)地分配帶寬、 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方便、多址連接方便、控制靈活、網(wǎng)管簡單、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),適用于實(shí)時(shí)要求高、業(yè)務(wù)突發(fā)性強(qiáng)、速率高的寬帶通信環(huán)境之中,具有非常好的應(yīng)用前景,因而受到世界各國的關(guān)注,相信隨著其技術(shù)的不斷完善,將顯現(xiàn)其巨大的開發(fā)價(jià)值。
5.副載波復(fù)用
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)用方式簡稱為副載波復(fù)用方式。
在此通信方式中,因?yàn)楦鞲陛d波所傳輸?shù)男盘?hào)之間相互無關(guān),彼此獨(dú)立,故可實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字以及圖像信號(hào)的兼容,加之微波技術(shù)的成熟以及其產(chǎn)品的實(shí)用化,使之更適用于用戶接入網(wǎng)的catv多頻道的傳輸系統(tǒng)之中。
由于不同的復(fù)用技術(shù),其工作原理不同,并且各自具有不同的特點(diǎn),因而在此我們根據(jù)實(shí)際使用情況,主要對光波分復(fù)用、密集波分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行較詳細(xì)的介紹。