在过去的10年里,光纤作为一种传输介质得到了越来越多的应用。由于光纤具有大容量的传输特性,所以作为一种理想的传输介质广泛应用于数字视频的传输或者其他高带宽信号的传输。越来越多的电视台使用光纤代替原来的同轴电缆作为传输介质,甚至是光纤到户应用。
光缆由许多单一的光纤组成,典型的是4、12、24以及48根光纤组成一条光缆。目前主流的光纤是单模光纤,这种光纤甚至也应用在个人的住宅内。多模光纤主要应用于短距离的数据传输。
可以想象,如果把所有已经安装的光纤都使用上的话,此时就可以考虑使用同一根光纤传输更多的信号,而无需引入新光缆。有许多方法在单一的光纤上传输更多的数据。其中一种方法称为时分复用(TDM),这种方案将同一类型的信号分成多个单元电信号,然后使用同样的波长进行传输。另一种方法则是使用不同的波长进行光信号的传输,这种方法称之为波分复用(WDM)。这种方法类似于使用不同波段进行不同广播频道的传输。回忆学校的光谱实验就能很清楚地明白波分复用技术的原理。使用多棱镜就能将白色光分解成(解复用)其不同成分的光谱。同样波分复用技术也是使用不可见的波长在光纤中传输,然后在接收端通过光滤波器进行解复用。
Flashlink DWDM/CWDM | DWDM(100GHz) | CWDM |
每个传输卡(SDI)功耗 | 5W(典型) | 1.6W |
激光波长浮动范围(0~40°C) | ?±0.16nm | ±6.5nm |
信道间隔 | 0.8nm | ?20nm |
每个机箱信道数目 | 4+1个升级端口 | 4+1个升级端口 |
光源放大器是否适合长距离的传输应用 | 是 | 否 |
表1 WDM技术的比较 |
当我们描述波分复用技术的时候常常用不同颜色组成白光的原理来解释不同波长信号合成单一信号的原理。一系列不同波长的信号在我们的解释中将诠释成一系列的颜色。一条波分复用信道是运行在单一波长的信号。每个波分复用信道是完全独立于其他信道的,这样就能很容易地将一些混合信号在同一光纤上进行传输,比如SDI、HD-SDI、SDH/SONET、吉比特以太网以及快速以太网信号等。
多信道波分复用存在两种方式:一种成为密集波分复用(DWDM),另一种成为粗波分复用(CWDM)。当需要在单一的光纤上传输大量的数字视频信号的时候,密集波分复用是一种最佳的技术方案。此外,当进行短距离范围传输以及只需少量信道的时候,粗波分复用以其每信道造价低的优势可以作为一个较好方案,不过这样就需要重新铺设一条新的光缆。
让我们对波分复用技术的两种应用进行更深入的了解。DWDM使用温度特性稳定的激光作为中心波长的定位以及窄带过滤,这样就能提供高密度的间隔信道。典型的信道间隔是100GHz,对应于大约0.8nm波段的信道间隔。这些波长的使用是由国际电信联盟(ITU)定义的,并且这项技术已经得到了很好的使用。
粗波分复用则是使用相对不那么稳定的激光进行宽带滤波,它能提供一个粗略的20nm的信道间隔。粗波分复用传输比密集波分复用具有较低的功耗,原因是它无需对激光二极管进行温度控制。CWDM使用的波长标准是由ITU在2002年制定的。
作为不多的产品提供商之一,Network Electronics公司在其flashlink系列系统中提供基于CWDM 以及DWDM的解决方案,这样就能使用最有效方法满足不同波分复用应用场合的要求。
Flashlink系列粗波分复用体系结构基于定制的4+1体系结构,即每个机箱使用4个信道以及一个升级端口。当然在未来4个信道的系统能升级成为更多信道的系统,比如双向8信道系统,如图2所示。
国际电信联盟最新定义标准在一种特定类型的光纤中开放了18个CWDM信道,这些信道使用的波长范围为1270~1610nm,如图3所示。这种光纤不同之处在于波长范围涵盖单模光纤的最低窗口值1383nm,原先的这种单模光纤限制了CWDM系统的信道容量不能多于8个。目前大多数的系统使用的波长范围在1473~1610nm。降低了波谷值的光纤已经应用于新的系统中了,但是大多数系统目前还是采用流行的单模光纤。CWDM目前最适合个人住宅以及需求信道少、距离较短的应用。
如果将来在单条光纤的带宽需求多于8个信道以上的话,DWDM技术将是一个较好的解决方案,该方案能在1530~1610nm波段之间提供数十条的信道,如图1所示。在光纤使用的所有波长上,密集波分复用的衰减要优于粗波分复用,如图3所示。所以在长距离的传输上密集波分复用是一个最好的解决方案,甚至在信道容量需求较低的情况下亦是如此。
Flashlink系统拥有基于CWDM和DWDM的解决方案,能够灵活方便地将CWDM系统升级成如DWDM系统所拥有的信道数目,结合了两者的优点,如图4所示。