在過(guò)去的10年里,光纖作為一種傳輸介質(zhì)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。由于光纖具有大容量的傳輸特性,所以作為一種理想的傳輸介質(zhì)廣泛應(yīng)用于數(shù)字視頻的傳輸或者其他高帶寬信號(hào)的傳輸。越來(lái)越多的電視臺(tái)使用光纖代替原來(lái)的同軸電纜作為傳輸介質(zhì),甚至是光纖到戶應(yīng)用。
光纜由許多單一的光纖組成,典型的是4、12、24以及48根光纖組成一條光纜。目前主流的光纖是單模光纖,這種光纖甚至也應(yīng)用在個(gè)人的住宅內(nèi)。多模光纖主要應(yīng)用于短距離的數(shù)據(jù)傳輸。
可以想象,如果把所有已經(jīng)安裝的光纖都使用上的話,此時(shí)就可以考慮使用同一根光纖傳輸更多的信號(hào),而無(wú)需引入新光纜。有許多方法在單一的光纖上傳輸更多的數(shù)據(jù)。其中一種方法稱為時(shí)分復(fù)用(TDM),這種方案將同一類(lèi)型的信號(hào)分成多個(gè)單元電信號(hào),然后使用同樣的波長(zhǎng)進(jìn)行傳輸。另一種方法則是使用不同的波長(zhǎng)進(jìn)行光信號(hào)的傳輸,這種方法稱之為波分復(fù)用(WDM)。這種方法類(lèi)似于使用不同波段進(jìn)行不同廣播頻道的傳輸。回憶學(xué)校的光譜實(shí)驗(yàn)就能很清楚地明白波分復(fù)用技術(shù)的原理。使用多棱鏡就能將白色光分解成(解復(fù)用)其不同成分的光譜。同樣波分復(fù)用技術(shù)也是使用不可見(jiàn)的波長(zhǎng)在光纖中傳輸,然后在接收端通過(guò)光濾波器進(jìn)行解復(fù)用。
Flashlink DWDM/CWDM | DWDM(100GHz) | CWDM |
每個(gè)傳輸卡(SDI)功耗 | 5W(典型) | 1.6W |
激光波長(zhǎng)浮動(dòng)范圍(0~40°C) | ?±0.16nm | ±6.5nm |
信道間隔 | 0.8nm | ?20nm |
每個(gè)機(jī)箱信道數(shù)目 | 4+1個(gè)升級(jí)端口 | 4+1個(gè)升級(jí)端口 |
光源放大器是否適合長(zhǎng)距離的傳輸應(yīng)用 | 是 | 否 |
表1 WDM技術(shù)的比較 |
當(dāng)我們描述波分復(fù)用技術(shù)的時(shí)候常常用不同顏色組成白光的原理來(lái)解釋不同波長(zhǎng)信號(hào)合成單一信號(hào)的原理。一系列不同波長(zhǎng)的信號(hào)在我們的解釋中將詮釋成一系列的顏色。一條波分復(fù)用信道是運(yùn)行在單一波長(zhǎng)的信號(hào)。每個(gè)波分復(fù)用信道是完全獨(dú)立于其他信道的,這樣就能很容易地將一些混合信號(hào)在同一光纖上進(jìn)行傳輸,比如SDI、HD-SDI、SDH/SONET、吉比特以太網(wǎng)以及快速以太網(wǎng)信號(hào)等。
多信道波分復(fù)用存在兩種方式:一種成為密集波分復(fù)用(DWDM),另一種成為粗波分復(fù)用(CWDM)。當(dāng)需要在單一的光纖上傳輸大量的數(shù)字視頻信號(hào)的時(shí)候,密集波分復(fù)用是一種最佳的技術(shù)方案。此外,當(dāng)進(jìn)行短距離范圍傳輸以及只需少量信道的時(shí)候,粗波分復(fù)用以其每信道造價(jià)低的優(yōu)勢(shì)可以作為一個(gè)較好方案,不過(guò)這樣就需要重新鋪設(shè)一條新的光纜。
讓我們對(duì)波分復(fù)用技術(shù)的兩種應(yīng)用進(jìn)行更深入的了解。DWDM使用溫度特性穩(wěn)定的激光作為中心波長(zhǎng)的定位以及窄帶過(guò)濾,這樣就能提供高密度的間隔信道。典型的信道間隔是100GHz,對(duì)應(yīng)于大約0.8nm波段的信道間隔。這些波長(zhǎng)的使用是由國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)定義的,并且這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到了很好的使用。
粗波分復(fù)用則是使用相對(duì)不那么穩(wěn)定的激光進(jìn)行寬帶濾波,它能提供一個(gè)粗略的20nm的信道間隔。粗波分復(fù)用傳輸比密集波分復(fù)用具有較低的功耗,原因是它無(wú)需對(duì)激光二極管進(jìn)行溫度控制。CWDM使用的波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)是由ITU在2002年制定的。
作為不多的產(chǎn)品提供商之一,Network Electronics公司在其flashlink系列系統(tǒng)中提供基于CWDM 以及DWDM的解決方案,這樣就能使用最有效方法滿足不同波分復(fù)用應(yīng)用場(chǎng)合的要求。
Flashlink系列粗波分復(fù)用體系結(jié)構(gòu)基于定制的4+1體系結(jié)構(gòu),即每個(gè)機(jī)箱使用4個(gè)信道以及一個(gè)升級(jí)端口。當(dāng)然在未來(lái)4個(gè)信道的系統(tǒng)能升級(jí)成為更多信道的系統(tǒng),比如雙向8信道系統(tǒng),如圖2所示。
國(guó)際電信聯(lián)盟最新定義標(biāo)準(zhǔn)在一種特定類(lèi)型的光纖中開(kāi)放了18個(gè)CWDM信道,這些信道使用的波長(zhǎng)范圍為1270~1610nm,如圖3所示。這種光纖不同之處在于波長(zhǎng)范圍涵蓋單模光纖的最低窗口值1383nm,原先的這種單模光纖限制了CWDM系統(tǒng)的信道容量不能多于8個(gè)。目前大多數(shù)的系統(tǒng)使用的波長(zhǎng)范圍在1473~1610nm。降低了波谷值的光纖已經(jīng)應(yīng)用于新的系統(tǒng)中了,但是大多數(shù)系統(tǒng)目前還是采用流行的單模光纖。CWDM目前最適合個(gè)人住宅以及需求信道少、距離較短的應(yīng)用。
如果將來(lái)在單條光纖的帶寬需求多于8個(gè)信道以上的話,DWDM技術(shù)將是一個(gè)較好的解決方案,該方案能在1530~1610nm波段之間提供數(shù)十條的信道,如圖1所示。在光纖使用的所有波長(zhǎng)上,密集波分復(fù)用的衰減要優(yōu)于粗波分復(fù)用,如圖3所示。所以在長(zhǎng)距離的傳輸上密集波分復(fù)用是一個(gè)最好的解決方案,甚至在信道容量需求較低的情況下亦是如此。
Flashlink系統(tǒng)擁有基于CWDM和DWDM的解決方案,能夠靈活方便地將CWDM系統(tǒng)升級(jí)成如DWDM系統(tǒng)所擁有的信道數(shù)目,結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn),如圖4所示。