基于WDM技術(shù)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)

沈琿

【摘要】 近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了質(zhì)的改變。其中，WDM技術(shù)在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，隨著我國(guó)居民生活水平的不斷提升，我國(guó)寬帶用戶量日益增加，這也就導(dǎo)致了一個(gè)問(wèn)題，如何將WDM的技術(shù)引入到網(wǎng)絡(luò)中并加以運(yùn)用，成為現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中大家爭(zhēng)相討論的問(wèn)題。下面筆者結(jié)合自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)及相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，從WDM—PON發(fā)展論述著手，就PS—PON和WDM—PON方案的比較進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述，并且對(duì)在網(wǎng)絡(luò)中存在的的部分難題和在WDM—PON中IP的業(yè)務(wù)連接的方法進(jìn)行相應(yīng)的論述，以供廣大同行參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) WDM—PON技術(shù) 光纖接入網(wǎng)

一、前言

對(duì)于這種無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（如圖1所示）典型的系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)模式就是光線路的終端（OLT，Optical Line Ternfina1）和光網(wǎng)絡(luò)的單元（ONU，Optical Network Unit）兩大部分組成，然而，在光網(wǎng)絡(luò)的單元中大都數(shù)設(shè)備都是光分支類型的，卻不含有有源地電子器件。

此外，PON的發(fā)展原先是在ATM技術(shù)的APON的基礎(chǔ)上的，在它之后的就是EFMA所提出來(lái)的EPON，然后ITU提出來(lái)的GPON吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)。就算是剛剛基ATM的APON技術(shù)，還是基于Ethernet的EPON技術(shù)或著是ITU所提出的GOPN，這3個(gè)技術(shù)全都是運(yùn)用接入技術(shù)，所以能籠統(tǒng)的成為TDM—PON。

二、普通PON技術(shù)與WDM—PON技術(shù)比較（圖2）

2.1功率的預(yù)算

在功率的預(yù)算方面，WDM—PON總共有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，第一個(gè)就是：在運(yùn)行當(dāng)中，WDM—PON接收機(jī)的工作功率低，因次在靈敏度方面具有很大的優(yōu)勢(shì)；第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是：和相對(duì)較大的分束比相比較，WDM—PON在插入時(shí)的瞬間損耗相對(duì)較小。

而在這以上兩中優(yōu)點(diǎn)方面上，WDM—PON在第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)方面的表現(xiàn)更加突出。因次在上行信號(hào)中就會(huì)用到OLT接收機(jī)中的額外的解復(fù)用器，但同時(shí)也會(huì)造成雙倍的插入時(shí)的瞬間損耗。

2.2靈活性

在WDM—PON中講究PSPON的靈活性，但是這種要求現(xiàn)在這個(gè)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)，例如：在商家對(duì)寬帶的鋪設(shè)問(wèn)題，如果是寬帶業(yè)務(wù)需要高的地區(qū)，運(yùn)營(yíng)商就鋪建1×16PSPON，但是在偏遠(yuǎn)地區(qū)和需求量低的地區(qū)，就只隨便放置1～32分束器。

一方面對(duì)于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的檢修和重新設(shè)計(jì)，只要是PON不達(dá)到峰值就不需要此操作，線路速率也不需要更改。另一方面對(duì)于WDM—PON的看待，提高Router和WDM接收機(jī)的信道數(shù)我們就需要提高分束，但是對(duì)于當(dāng)前技術(shù)來(lái)講非常困難。

“一分價(jià)錢，一分貨”如果想要選擇更好更多的設(shè)備，相應(yīng)的花費(fèi)就會(huì)提高很多。

2.3安全性

由于廣播式的下行PSPPON信號(hào)中的全部的ONU所接收的都是PON凈負(fù)荷，所以我們要保證安全就要采取加密處理的方法。WDM—PON不同方向ONU的信號(hào)的選路是根據(jù)不同波長(zhǎng)來(lái)確定的，但是其中有一定的缺點(diǎn)，就是Router中的串話在大多數(shù)ONUR全部可以接收到，只是信號(hào)很弱。所以就會(huì)有一些技術(shù)人員通過(guò)這種技術(shù)來(lái)盜取或截取其他ONU的信號(hào)。但是Router的防密措施很好，所以就不用進(jìn)行加密處理。所以，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的選擇就會(huì)有兩個(gè)選擇：第一，加密處理；第二，提高防串或性能。WDM—PON具有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，就是能升級(jí)PON網(wǎng)絡(luò)。在當(dāng)代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、用戶的飛速增長(zhǎng)的情況下，最好的辦法就是是用光纖技術(shù)。

三、WDM—PON中的關(guān)鍵的技術(shù)

3.1光源

1、DFB的激光器的陣列。DFB激光器的陣列是在同一片的基底上生產(chǎn)很多性質(zhì)一樣的InGaAsP/InP多量子阱脊的波導(dǎo)激光器，它和分立DFB的激光器對(duì)比有著價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)屬于集成的多波長(zhǎng)的光源的一種，并且通過(guò)調(diào)節(jié)控制某一個(gè)信號(hào)，可以控制全部的波長(zhǎng)。必須精確的對(duì)輸出波長(zhǎng)進(jìn)行控制從而使所有波長(zhǎng)都能夠滿足信道的間隔，要完成這種精確地控制非常的不容易。

2、多頻的激光器。多頻的激光器（IvlFL）是一種在集成半導(dǎo)體的放大器和WGR的技術(shù)的新型WDM的激光器。在INP上的制作的WGR含有低插的損耗和和良好的頻譜的特性。

WGR的激光器含有能夠同時(shí)進(jìn)行很多頻率工作的能力。信道波長(zhǎng)的間隔是由陣列的波導(dǎo)光柵（AWG）的臨近陣列的波導(dǎo)的長(zhǎng)度差△L所進(jìn)行決定的，目前的工藝水平可以對(duì)△L進(jìn)行精確的控制，所以信道的波長(zhǎng)間隔能夠穩(wěn)定的控制，對(duì)整個(gè)器件來(lái)進(jìn)行溫度的從而來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)波長(zhǎng)。

另外，貝爾的實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在已經(jīng)作為實(shí)驗(yàn)的器件，在陣列的波導(dǎo)光柵（AWG）的12個(gè)頻率的WDM的激光器，信道的波長(zhǎng)間隔為3.2nm（400GHz）、自由頻譜的距離（FSR）38. 4nm，中心的波長(zhǎng)156Onm，器件的大小為14minx3.6ram。圖3為它的輸出的頻譜，圖的上方為12個(gè)放大器的輸出的頻譜，下方為一個(gè)單獨(dú)的放大器的輸出的頻譜。

3.2單纖的雙向WDM—PON的設(shè)計(jì)

當(dāng)前伴隨著大功率的LED和多通道AWG的器件的在商業(yè)方面的應(yīng)用，在LED的頻譜的分割的WDM—PON的網(wǎng)絡(luò)會(huì)引起大量的注意，由于WDM—PON能夠?qū)峅LT和ONU點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的傳轄，所以系統(tǒng)面對(duì)協(xié)議要透明，從而降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的這一難度。隨著WDM的器件價(jià)格一直的下降，WDM—PON可能會(huì)變成接入網(wǎng)最后的解決辦法。

當(dāng)前的PON的系統(tǒng)（如圖4）上下行大多采用了空分的方式進(jìn)行傳輸，所以為了減少相干的Rayleigh的散射和光器件的端面的反射產(chǎn)生較大的光功率的代價(jià)，當(dāng)前Jung采用將頻譜進(jìn)行分割的高功率的LED作為上行的光源，實(shí)現(xiàn)了l5路500MbiLs、上行155MbiLs的WDM—PON的設(shè)計(jì)。面對(duì)接入網(wǎng)的網(wǎng)徑很短并且成本這一因素，實(shí)現(xiàn)了單纖的雙向的傳轄有其的必要的性質(zhì)和可能的性質(zhì)。在下文中按照當(dāng)前的部分器件的水平，我們?cè)O(shè)計(jì)并完成了單纖雙向的wDM—PON的系統(tǒng)，并且在理論上計(jì)算出了Raylei的出散射以及光器件的反射產(chǎn)生的光功率的代價(jià)。

OLT側(cè)的下行光源利用了多頻的激光器，復(fù)用和解復(fù)的用器利用了16x16的陣列AWG，它的通道的間隔是08rim，當(dāng)中一路的光源在不加載的調(diào)制信號(hào)，并且在遠(yuǎn)端的節(jié)點(diǎn)直接的反射到了OLT的一側(cè)，按照它接受光功率的值來(lái)調(diào)節(jié)MFL和OLT一側(cè)AWG的溫度的控制，并且使MFL和AWG在溫度的漂移和遠(yuǎn)端的節(jié)點(diǎn)AWG的通道的變化一樣。ONU一側(cè)的接受機(jī)和LED通過(guò)了3dB耦合器的連接，但是LED不含有諧振腔，入射地LED的光不會(huì)對(duì)LED的工作產(chǎn)生影響。為了避免信道間的相互串?dāng)_。需要利用可調(diào)諧的并且攜帶通濾波器，他的變換要根據(jù)MFL的調(diào)節(jié)來(lái)改變，ONU一側(cè)的帶通濾波器的調(diào)節(jié)能夠通過(guò)信令的傳遞。分離上、下行的光信號(hào)可以通過(guò)環(huán)形器來(lái)進(jìn)行。系統(tǒng)光功率的預(yù)算如表1所顯示。在以上的方案當(dāng)中，遠(yuǎn)端的節(jié)點(diǎn)AWG能夠同時(shí)完成復(fù)用和解復(fù)用器的作用。

在上面的系統(tǒng)中還有可能出現(xiàn)上下行雙向的傳輸統(tǒng)一的頻率光信號(hào)這種情況，可是上下行一致采用相同的傳輸波長(zhǎng)，系統(tǒng)中的反射光和主信號(hào)的光相互的進(jìn)行疊加，并且形成了干涉，同時(shí)引起了較大的系統(tǒng)功率的代價(jià)。與此同時(shí) Rayleigh的散射可能會(huì)引起比較大的功率為代價(jià)。但是在過(guò)去的的WDM—PON的文獻(xiàn)當(dāng)中沒(méi)有對(duì)剛才的兩方面功率的代價(jià)來(lái)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，可是在本文章中給出了量化的計(jì)算的結(jié)果，結(jié)果暗示表明：系統(tǒng)中的光器件的反射的功率所花的代價(jià)占據(jù)主要的地位，但是因?yàn)榻尤刖W(wǎng)的網(wǎng)徑比較短，采用直接的調(diào)制的光源，Rayleigh的散射表比較弱。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)對(duì)于WDM—PON寬帶連入方式的研究仍是不完全。由于這種技術(shù)在初次投入運(yùn)行資金較大，因此在大多數(shù)國(guó)家來(lái)講都是只是停留在理論研究方面。而在今后的發(fā)展過(guò)程中，WDM和DWDM技術(shù)在骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)中將會(huì)得到更好的運(yùn)用，也將造成WDM器件在制造方面趨向于過(guò)熱化，導(dǎo)致其價(jià)格下跌；另外，在用戶市場(chǎng)需求向的不斷加大，寬帶業(yè)務(wù)必將會(huì)是發(fā)展的打方向，WDM技術(shù)也終將會(huì)成為在寬帶接入方面的一個(gè)重要解決方案。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]常娟. PON網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵技術(shù)之研究與對(duì)比[J]. 電腦開發(fā)與應(yīng)用. 2013（09）

[2]張磊. 波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化. 2013（05）