2.2.5 光波分复用技术
1．WDM概述
光波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时传输多波长光信号的技术，其基本原理是将不同光纤通信系统终端的光线路信号变换成不同的波长，通过合波器耦合在同一根光纤中传输，在接收端通过分波器分解出各个波长的光信号，送往各自的终端。
WDM和SDH之间是服务层与客户层的关系。WDM系统的客户层信号都是基于SDH系统，但WDM系统与业务无关，可以承载各种格式的信号。SDH和WDM的相同点是都建立在光纤这一物理媒质上，利用光纤作为传输手段。SDH和WDM的本质区别是WDM更趋近于物理媒介的系统，是在光域上进行复用；SDH则是在电路层上实施的光同步传送技术。
WDM可分为三类：粗波分复用（CWDM）、密集波分复用（DWDM）和光频分复用（OFDM）。其中，CWDM的通带间隔10～100nm波段，只能容纳2～5个WDM系统；DWDM的通带间隔0.1～10nm波段，能够容纳8个以上的WDM系统；OFDM的通带间隔小于0.1nm，能够容纳上百个WDM系统。
2．WDM系统组成
WDM系统组成包括光发送机、光中继放大、光接收机、光监控信道发送器和网络管理系统5个部分。图2-18给出了WDM系统框图，可以看到这5个部分都是建立在WDM光器件基础上的，其中OUT是光转发器，BA是光功率放大器，LA是线路放大器，PA是前置放大器。
图2-18 WDM系统框图（单向）
①光发送机：主要完成3个任务，即波长转换、合波、信号放大。
②光中继放大：主要任务是对光信号进行光中继放大。目前常使用掺铒光纤放大器（EDFA），在放大时还必须采用增益平坦技术，使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益。
③光接收机：主要完成3个任务，即信号放大、分波、接收。
④光监控信道发送器：将波长λs设为专门的光监测信道，用于传输网管信息、帧同步信息等。
⑤网络管理系统：通过光监控信道物理层传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节对WDM系统进行监控、管理，实现配置网络、故障管理、性能管理、安全管理等功能，并与上层网管系统相连。
3．WDM系统的基本形式
波分复用系统的基本结构主要有两种形式：双纤单向传输和单纤双向传输。
（1）双纤单向传输
双纤单向传输WDM系统，是指一根光纤只完成一个方向光信号的传输，反方向的信号由另一光纤完成，如图2-19所示，在发送端将载有各种信息的、具有不同波长的已调光信号λ1,λ2,…,λn通过光合波器组合在一起，并在同一根光纤中沿着同一方向传输。由于各个光信号是调制在不同光波长上的，因此彼此间不会相互干扰。所以，同一波长可以在两个方向上重复利用。
图2-19 双纤单向传输WDM系统原理图
双纤单向传输的特点如下。
①需要两根光纤实现双向传输。
②在同一根光纤上所有光通道的光波传输方向一致。
③对于同一个终端设备，收、发波长可以占用一个相同的波长。
（2）单纤双向传输
单纤双向传输WDM系统是指光通路同时在一根光纤上有两个不同的传输方向，如图2-20所示，所用波长相互分开，因此这种传输允许单根光纤携带全双工通路。与双纤单向传输WDM系统相比，单纤双向传输WDM系统可以减少光纤和线路放大器的数量。但单纤双向传输WDM系统设计比较复杂，在该系统中为消除双向波道干扰，两个方向的波道应分别设置在红波段区（长波段区）和蓝波段区（短波段区）。另外，该系统对于同一终端设备的收、发波长不能相同。
图2-20 单纤双向传输WDM系统原理图
单纤双向传输的特点如下。
①只需要一根光纤实现双向通信。
②在同一根光纤上，光波同时向两个方向传输。
③对于同一个终端设备，收、发需占用不同的波长。
④为了防止双向信道波长的干扰，收、发波长应分别位于红波段区和蓝波段区，且在设备终端需要进行双向通路隔离。此外，在光纤信道中需采用双向放大器实现两个方向光信号放大。