重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院 張相國(guó)

河南工業(yè)大學(xué)信息科技與工程學(xué)院 李 飛

燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院 王龍海

波分復(fù)用技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院 張相國(guó)

河南工業(yè)大學(xué)信息科技與工程學(xué)院 李 飛

燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院 王龍海

隨著時(shí)代的發(fā)展與科技的進(jìn)步，我們的生活質(zhì)量得到了不斷的改善和提高，網(wǎng)絡(luò)在我們?nèi)粘Ｉ钪幸财鸬搅嗽絹?lái)越重要的作用，不斷上升的網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量則是直接引起了網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)擔(dān)的急劇增大，這更是使得我們必須注意到增加網(wǎng)絡(luò)帶寬容量的重要性。然而，波分復(fù)用技術(shù)的使用則可以有效地對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量進(jìn)行擴(kuò)展，極大地提高了帶寬的利用效率，降低了光纖通信的成本問(wèn)題，促進(jìn)了光纖通信系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣。

波分復(fù)用技術(shù)；光纖通信；分析

1 引言

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，光纖通信系統(tǒng)對(duì)人類(lèi)的生活提供了巨大的便利，人們對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)也越來(lái)越大。我國(guó)目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)所采用的主要是光纖技術(shù)，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)相比，光纖技術(shù)具有安全性高、所占空間小以及傳輸速率快等優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的工程中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。但在光纖通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)容量及其抗干擾能力逐漸成為我們目前急需解決的問(wèn)題。而解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵需要利用復(fù)用技術(shù)，波分復(fù)用技術(shù)則是復(fù)用技術(shù)中對(duì)于網(wǎng)絡(luò)容量的拓寬以及抗干擾能力的增強(qiáng)最有效的技術(shù)。

所謂波分復(fù)用技術(shù)，實(shí)際則是利用一根傳輸信息量較大的光纖將不同的圖片信息、視頻信息、電話信號(hào)、以及控制信號(hào)等傳輸給很多不同的用戶。在信息的接收端，我們?cè)侔堰@些組合在一起的信號(hào)按需求分給指定的用戶。

2 波分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 提升光纖傳輸容量

波分復(fù)用技術(shù)最大化地利用了光纖傳輸中的低損耗波段，有效地將光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量進(jìn)行了提升，可以將光纖傳輸容量提升一倍甚至幾倍。目前我們所采用的光纖技術(shù)中僅僅只是利用了很小一部分的光纖低損耗，而波分復(fù)用技術(shù)能夠給我們提供使用的單模光纖寬帶在25THz左右，我們所能利用的傳輸寬帶是十分充足的。

2.2 靈活性較強(qiáng)

針對(duì)早期生產(chǎn)建立起來(lái)的鋪設(shè)光纜芯數(shù)較少的光纖通信系統(tǒng)，只要該光纖通信系統(tǒng)擁有一定余量的功率，我們都可以對(duì)其進(jìn)行增容，在不對(duì)光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行較大改動(dòng)的情況下將其形成多個(gè)單向或者雙向信號(hào)的傳輸模式。因此，我們可以利用它較強(qiáng)的靈活性來(lái)對(duì)早期光纖系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

2.3 減少光纖使用數(shù)量

波分復(fù)用技術(shù)的使用帶來(lái)了光纖數(shù)量的減少，我們不再需要過(guò)多的光纖來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此這將可以大大降低初期建設(shè)階段光纖通信系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。另一方面，光纖使用數(shù)量的減少還可以大大降低光纖通信系統(tǒng)后期維護(hù)的成本，將對(duì)用戶的干擾降低的最小，減少維護(hù)工作量的同時(shí)又提高了工作效率，體現(xiàn)了波分復(fù)用技術(shù)強(qiáng)大的自適應(yīng)能力。

2.4 可傳送多個(gè)非同步信號(hào)

波分復(fù)用技術(shù)能夠在同一時(shí)間內(nèi)利用一根光纖傳輸多個(gè)非同步的信號(hào)，更好地兼容了數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，可以隨時(shí)在線路中間獲取或者添加信道[1]。

2.5 減少噪聲的危害

在傳統(tǒng)的光纖傳輸系統(tǒng)中，噪聲問(wèn)題始終是影響系統(tǒng)通信信號(hào)傳輸質(zhì)量的不利因素之一，不僅如此，噪聲還會(huì)引起光纖壽命降低等一系列危害。而我們?cè)谕ㄐ畔到y(tǒng)中使用波分復(fù)用技術(shù)則可以有效地把噪聲危害降到最低。這樣做的好處是不僅提高了通信信號(hào)的傳輸效率，又降低了光纖通信系統(tǒng)的傳輸成本，進(jìn)一步促進(jìn)了光纖通信技術(shù)的應(yīng)用與推廣。

3 波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用

3.1 光纖的信號(hào)輸出

在光纖通信系統(tǒng)中使用波分復(fù)用技術(shù)意義重大，它可以將光纖傳輸系統(tǒng)容量拓展的過(guò)程在信號(hào)傳輸中得到實(shí)現(xiàn)，保證了光纖通信系統(tǒng)的完整性。其中，信號(hào)的輸出是波分復(fù)用系統(tǒng)的一個(gè)重要表現(xiàn)形式。根據(jù)光源的型號(hào)不同，輸出端可以輸出不同種類(lèi)的信號(hào)，且信息的完整性得到了保障。

3.2 對(duì)復(fù)用器以及解復(fù)用器的設(shè)計(jì)要求

在我們生產(chǎn)設(shè)計(jì)復(fù)用器與解復(fù)用器的時(shí)候，我們首先要考慮的就是它的生產(chǎn)成本與工作穩(wěn)定性；當(dāng)我們使用復(fù)用器與解復(fù)用器的時(shí)候，就要考慮它的能耗大小，在保證工作質(zhì)量的前提下，能耗越低越好。

在光纖通信系統(tǒng)下，波導(dǎo)的寬度也受到嚴(yán)格要求，因此這便需要我們合理分析波導(dǎo)寬度并且掌握波間變動(dòng)，及時(shí)地查找使用波分復(fù)用技術(shù)中的振動(dòng)問(wèn)題以及溫度不合理問(wèn)題等。復(fù)用器和解復(fù)用器在外觀上有所差別，設(shè)計(jì)與制造工藝上有所不同，相比較起來(lái)，解復(fù)用器的設(shè)計(jì)與制造工藝會(huì)比復(fù)用器更為嚴(yán)格。但是在使用中可以不對(duì)二者加以區(qū)分，要根據(jù)指定的波長(zhǎng)來(lái)選擇不同的設(shè)備，測(cè)試波導(dǎo)對(duì)波光的敏感度[2]。

3.3 光源的選擇

在早期的光源選擇中，較為常用的光源則是發(fā)光二極管，它具有功率小、能量低等優(yōu)點(diǎn)。但在使用過(guò)程中我們也逐漸發(fā)現(xiàn)了它的不足之處，比如發(fā)射光譜較寬且功率較小就是發(fā)光二極管使用過(guò)程中無(wú)法回避的缺陷。隨著科技與時(shí)代的進(jìn)步，激光二極管開(kāi)始出現(xiàn)在光源的選擇中，相比發(fā)光二極管而言，激光二極管克服了很多不足，它可以產(chǎn)生較短波長(zhǎng)的光，減小了波導(dǎo)與波導(dǎo)之間的相互干擾；另一方面，激光二極管也大大提升了信息的傳輸效率，減少了影響信息傳輸?shù)牟焕蛩氐某霈F(xiàn)。但激光二極管的輸出功率以及發(fā)射波長(zhǎng)受環(huán)境溫度影響較為明顯。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)光纖傳輸系統(tǒng)的時(shí)候，要為激光二極管創(chuàng)造出一個(gè)較為穩(wěn)定的環(huán)境，使系統(tǒng)的溫度變化在一定的范圍內(nèi)。

4 波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 造價(jià)成本問(wèn)題

雖然波分復(fù)用技術(shù)提高了光纖通信系統(tǒng)的工作效率，節(jié)省了工程上的成本，但它在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要很高的成本，其生產(chǎn)造價(jià)是光纖鋪設(shè)廠家十分看重的一個(gè)因素。在未來(lái)對(duì)波分復(fù)用技術(shù)的研究中，技術(shù)人員應(yīng)該從設(shè)備生產(chǎn)造價(jià)著手，盡可能降低其生產(chǎn)成本。

4.2 相關(guān)技術(shù)難題

波分復(fù)用技術(shù)在城域網(wǎng)的應(yīng)用中經(jīng)常利用多個(gè)光分插復(fù)用器來(lái)保證配置的靈活性，但由于現(xiàn)階段光分插復(fù)用器技術(shù)還不夠成熟，普及率并不高。所以目前研究人員也應(yīng)該把研究重點(diǎn)放在研制出性?xún)r(jià)比更高的光分插復(fù)用器上。

5 結(jié)論

波分復(fù)用技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用極大地降低了通信信號(hào)傳輸?shù)某杀?，提高了工作效率，相比較其他的復(fù)用技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)。但無(wú)論是在技術(shù)上還是在推廣上，波分復(fù)用技術(shù)需要面臨的困難仍有很多，這還需要我們一步一步去攻克，不斷對(duì)波分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，將波分復(fù)用技術(shù)的優(yōu)勢(shì)最大化的體現(xiàn)出來(lái)，帶動(dòng)我國(guó)以及全世界光纖通信系統(tǒng)的進(jìn)步，縮短我國(guó)與其他發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距。

[1]馮衛(wèi),邵憶群,羅玉娟,鄧文清．光纖通信系統(tǒng)中波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用[J]．電子技術(shù)與軟件工程,2013(19):24．

[2]范秀國(guó)．淺析光纖通信系統(tǒng)中波分復(fù)用技術(shù)的運(yùn)用[J]．中國(guó)新通信,2017(05):47．

[3]曹姍,尹晨晨．通信光纖傳輸中波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用分析[J]．黑龍江科技信息,2016(20):12．

張相國(guó)（1996—），男，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院，研究方向：光纖通信系統(tǒng)。