光分插复用(OADM)节点技术
光分插复用（OADM）节点技术
光通信具有带宽大、可靠性高、成本低等特点,光通信系统和光网络飞速发展给信息时代带来新的革命。OADM节点在光网络中的应用,使得环内路由操作不受传输信号类型和速率的影响,从而实现本地网的透明,为提供端到端的波长业务奠定基础。也就是说用户可以根据自己的需要将任何形式,任何速率的信息承载在某一个波长上,而网络通过波长标识路由将其传到目的地。
一概述
WDM光网络简介
随着数据业务以几何级数增长，尤其是Internet的迅速普及，现有网络技术已远远不能适应广大用户对网络速度和带宽的要求。90年代中期后走向实用的光波分复用（WDM）技术可以较好地利用光纤的宽带能力，是一种比较经济实用的扩大传输容量的方法，因而在近年来得到迅速发展，目前商品化的系统传输容量已达400Gb/s,实验系统则达到10Tb/s。
然而，目前光纤传送的信息到了节点上还必须全部经过光/电转换，依靠电子设备进行互联和交换，再把电信号转换成光信号向下传输。光电转换和电子设备的速率限制了交换容量的提高，即形成所谓的“电子瓶颈”。可以预计，建立在WDM传输和OADM、OXC光节点基础上的WDM全光网(WDM-AONs)将成为占主导地位的新一代光纤通信网络，以其高度的透明性、兼容性、可重构性和可扩展性，满足当今信息通信容量急剧增长的需要。
OADM是波分复用（WDM）光网络的关键器件之一，其功能是从传输光路中有选择地上下本地接收和发送某些波长信道，同时不影响其它波长信道的传输。也就是说，OADM在光域内实现了传统的SDH （电同步数字层次结构）分插复用器在时域内完成的功能，而且具有透明性，可以处理任何格式和速率的信号，这一点比电ADM更优越。OADM的研究进展和技术水平
鉴于OADM在骨干网节点及本地接入中的重要作用，国内外各大学、公司和团体都展开了比较深入的研究，有力的推动了OADM商业化进程。美国于1994年开始的MONET计划，包含基于声光可调谐滤波器结构的8波长通道OADM节点的研究。欧盟于1995年开始的ACTS计划中有COBNET（联合光干线通信网）和METON（光城域通信网）两个项目都与OADM有关，该计划对OADM器件进行了广泛而深入的研究。
从商业化程度来看，目前Lucent公司已经研制出40×10Gb/s带有完善网络接口的OADM节点，并成功推向市场。其它如Alcatel，Siemens，NEC等公司也都有成熟产品推出。目前国内对OAMD的研究也取得了很大进展，在863-300项目“中国高速信息示范网”中，大唐、武邮、中兴分别完成了8路波长，任意上下的OADM节点，具有完善的网络管理接口，可根据网络需求，对OADM进行灵活配置。
二OADM的技术原理
OADM的物理模型
一般的OADM节点可以用四端口模型来表示，基本功能包括三种：下路需要的波长信道，复用进上路信号，使其它波长信道尽量不受影响地通过。OADM具体的工作过程如下：从线路来的WDM信号包含N 个波长信道，进入OADM的“Main Input”端，根据业务需求，从N个波长信道中，有选择性地从下路端
（Drop）输出所需的波长信道，相应地从上路端（Add）输入所需的波长信道。而其它与本地无关的波长信道就直接通过OADM，和上路波长信道复用在一起后，从OADM的线路输出端（Main Output）输出。
网络设计对OADM的要求
根据不同的组网设计、业务需求情况和资源配置，光网络对用于其中的OADM节点有一定的要求，主要集中在性能要求上，具体体现在以下几个方面：重构性、可扩展性、透明性以及多通道处理能力。
此外，引入OADM对网络管理有利有弊。尽管OADM允许光信道的灵活管理，但其灵活性不是完全不受约束的，OADM带来的信号恶化需要认真考虑。在网络目标与OADM的光性能上存在一个技术选择的平衡点。
OADM 中的主要参数
主要参数有：信道间隔、信道带宽、中心波长、信道隔离度、波长温度稳定度、信道差损均匀性。
OADM节点技术分类和比较
OADM节点的核心器件是光滤波器件，由滤波器件选择要上/下路的波长，实现波长路由。目前应用于OADM中的比较成熟的滤波器有声光可调谐滤波器、体光栅、阵列波导光栅（AWG）、光纤布拉格光栅（FBG）、多层介质膜等。
根据可实现上下波长的灵活性，OADM可分为固定波长OADM、半可重构OADM和完全可重构OADM。从实际应用上看固定波长OADM和半可重构OADM已可以应用于系统中，而在大型网络节点中可以上下任意波长信道的完全可重构OADM实现起来还有一定难度。
从OADM实现的具体形式来看，主要包括分波合波器加光开关阵列及光纤光栅加光开关两大类。
1）分波合波器加光开关阵列
这种结构的波长路由采用分波合波器，OADM的直通与上下的切换由光开关或光开关阵列来实现。这种结构的支路与群路间的串扰由光开关决定，波长间串扰由分波合波器决定。由于分波合波器的损耗一般都比较大，所以这种结构的主要不足是插损较大。目前分波合波器多采用体光栅、多层介质膜和阵列波导光栅等器件。从物理上看分波器反过来用就成为合波器，当然在实际设计上分波器与合波器的考虑还是略有不同的,下面从构成分波器的角度对这三种器件分别加以简要介绍。
多层介质膜
多个FP腔级联构成多层介质膜，根据每个FP腔的透过波长不同来实现解复用功能，这是多层介质膜的工作原理。其优点是顶带平坦，波长响应尖锐，温度稳定性好，损耗低，对信号的偏振性不敏感，在商用系统中广泛应用。但由于它要通过透镜与光纤相连，因而光纤耦合需要精确校准，另外其稳定性也受到环境温度的影响，因此在生产与复制过程中难以保证通带中心波长的精确控制。
体光栅
体光栅属于角色散型器件。衍射光栅在玻璃衬底上沉积环氧树脂，在其上制造光栅线，构成反射型闪耀光栅。入射光照射到光栅上后，由于光栅的角色散作用，不同波长的光以不同角度反射，然后经透镜汇聚到不同的输出光纤，从而完成波长选择作用。由于体光栅是体型装置，不易制造，价格昂贵。
阵列波导光栅
将光从普通的N×N星型耦合器的任何一处输入都将传到所有输出端，没有任何波长选择性。而在阵列波导光栅(AWG)中，任何工作频段内的输入光都将从一个确定的端口输出，这样就可以实现复用和解复用的功能。与目前常用的多层介质膜相比，AWG的特点是结构紧凑、价格便宜、信道间隔更窄，适用于多信道的大型节点。
AWG需要解决的问题有：偏振的影响、温度的影响、光纤的连接与耦合。
2）光纤光栅
光纤布拉格光栅（FBG）是使用紫外光干涉在光纤中形成周期性的折射率变化（光栅）制成的光器件。其优点是可直接写入通信光纤，成本低，生产重复性高，可批量生产，易于与各种光纤系统连接，连接损耗小，波长、带宽、色散可灵活控制。存在的主要问题是受外界环境的影响较大，如温度、应变等因素的微小变化都会导致中心波长的漂移。
干线WDM信号经开关选路，每路的光栅对准一个波长，被光栅反射的波长经环行器下路到本地，其他的干线信号波长通过光栅经环行器跟本地节点的上路信号波长合波，继续在干线上向前传输。这个方案可以根据开关和光栅来任意选择上下话路的波长，使网络资源的配置具有较大的灵活性。由于每个FBG只能下一路波长信道，由于生产成本的原因，这种结构只能适用于上下话路不多的小型节点。
三、小结
随着半导体工艺以及光子集成技术的不断发展，可以预计，未来OADM将向小型化、集成化发展，其价格也会进一步降低，从而满足实用化的需要
一种新颖的光分插复用器设计
一种新颖的光分插复用器设计*X 武晓晶**,罗风光 (华中科技大学激光研究院激光技术国家重点实验室,湖北武汉430074) 摘要:提出了一种新颖的光分插复用器(OADM)结构设计方案,可实现任一波长的上/下载功能。该OADM结构具有灵活性强、与偏振和波长无关、光学元件少、结构紧凑、易于光学装配和调试的特点。计算得到输出路和上/下路的插损分别为-16.807dB和0.412dB。采用机械方法控制P LM开关,开关时间为012ms。 关键词:光通信;光分插复用器(OA DM);上/下载;密集波分复用(DW DM) 中图分类号:T N929.11文献标识码:A文章编号:1005-0086(2003)07-0718-03 Novel Design of an OADM WU Xiao-jing,LUO Feng-guang (T he State Key L ab.On Laser T echnolog y,Huazho ng U niversity of Science&T echnolog y,Wuhan430074, China) Abstract:A novel confi guration des i gn of optical add/drop multiplexer(OADM)us ed i n D WDM al-l optical comm uni cation network was presented.It has the features of flexibility,polari z ati on independent,wavelength independent,l ess opti cal elem ents,compact cons titution and easy to packaging.The ulti m ately obtai ned in-s er-t loss of output and add/drop is-16.807dB and0.412dB respectively.Mechanical m ethod was ap-plied to control PLM,which results0.2m s swi tch time. Key words:opti cal com municati on;optical add/drop m ultiplexr(OAD M);add/dr op;DWDM 1引言 随着密集波分复用(DWDM)技术的日益成熟和实用化,网络中的信道数量越来越多,传输速率也越来越快,为了避免光-电-光转换的高昂代价,产生了在光层管理网络容量的强烈要求。光分插复用器(OADM)正是适应这一要求而产生的DWDM全光通信网中一种重要的无源器件,可用于点到点的DWDM干线网中间的上/下载(add/drop)业务。 本文提出了两种新颖的自由空间全光OADM的设计方案,可实现DWDM全光通信信网中一路或多路波长信号同时上/下载话路功能。该OADM具有结构简单、紧凑的特点。所用光学器件少而常用,从而减少了系统的损耗。同时易于光学装配和调试。与传统光分插复用装置相比,该设计一反从波长角度出发的原则,适用于任何波长且与偏振无关。 2结构设计及工作原理 设计采用自由空间光学构造方式[1],器件结构及光路如图1所示。它由2个偏振分束器(PBS1、PBS2),2个一面镀全反膜的直角棱镜(TR1、T R2),偏振光调制器(PLM)和1 个光程补偿片组成。 图1当偏振光调制器关闭时,OADM处于通路状态 Fig.1When PLM=OFF,OADM connect through 光电子#激光 第14卷第7期2003年7月Journal of Optoelectronics#Laser V ol.14N o.7Jul.2003 X收稿日期:2002-11-18修订日期:2003-02-23 *基金项目:国家自然科学基金资助项目(60177023) **E-mail:qrr1007@https://www.360docs.net/doc/2f7070032.html,
信道复用技术
信道复用技术 姓名：李睿 摘要: 复用是通信技术中的基本概念。在计算机网络中的信道广泛地使用各种复用技术。 Abstract:: Multiplexing is the basic concept of communication technology.Multiplexing technology is widely used in various fields in channel of computer network. 关键词： 复用技术，信道 简介： 信道复用技术分为频分复用，时分复用，波分复用，码分复用，空分复用，统计复用，极化波复用。 发展综述： 电话、电视网之间的信号传输最初是通过模拟信号来传输的,而后出现的计算机网络间的信号传输则依赖于数字信号。由于电话、电视网已经发展到了相当大的规模,如何利用模拟信号传输数字信号信息,使得语音、图像和计算机网络数据信号在同一个网络上传输,就成为通信界自然而然研究的方向。而信道复用技术就是从不同角度来解决这个问题的一种尝试。 自2011年9月，近几十年来，无线通信经历了从模拟到数字，从固定到移动的重大变革。而就移动通信而言，为了更有效地利用有限的无线频率资源，时分多址技术（TDMA）、频分多址技术（FDMA）、码分多址技术（CDMA）得到了广泛的应用，并在此基础上建立了GSM和CDMA（是区别于3G的窄带CDMA）两大主要的移动通信网络。就技术而言，现有的这三种多址技术已经得到了充分的应用，频谱的使用效率已经发挥到了极限。空分多址技术（SDMA）则突破了传统的三维思维模式，在传统的三维技术的基础上，在第四维空间上极大地拓宽了频谱的使用方式，使用移动用户仅仅由于空间位置的不同而复用同一个传统的物理信道称为可能，并将移动通信技术引入了一个更为崭新的领域。 由于通信工程中用于通信线路架设的费用相当高，需要充分利用通信线路的容量；再者网络中传输介质的传输容量都会超过单一信道传输的通信量，为了充分利用传输介质的带宽，需要在一条物理线路上建立多条通信信道。 传统的频分复用典型的应用莫过于广电HFC网络电视信号的传输了，不管是模拟电视信号还是数字电视信号都是如此，因为对于数字电视信号而言，尽管在每一个频道（8 MHz）以内是时分复用传输的，但各个频道之间仍然是以频分复用的方式传输的。 时分复用（TDM，Time Division Multiplexing）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率。时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应用，电话就是其中最经典的例子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛
光纤通信技术 分题型期末考试复习
光纤通信 分题型复习 前言 水平有限，仅供参考。如有错误，敬请纠正。 （一）选择填空判断或名词解释 第一章 1、利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。 2、属于光波范围之内的电磁波主要包括紫外线、可见光和红外线。目前光纤通信使用的工作波长0.85μm （损耗2dB/km ）,1.31μm （损耗0.5dB/km ）和 1.55μm （损耗0.2dB/km ）（0.8~1.8μm ），对应的频率是167~375THz 。 3、光纤通信系统的形式：强度调制/直接检波（IM/DD ），主要由光发射机，光纤，光接收机，及光中继器组成。（光发射机将电信号转化成光信号耦合进光纤，光接收机将光信号转换成电信号，中继器分为光-电-光和光层上直接进行放大的光放大器）。 4、光纤通信优越性：1、传输频带宽，通信容量大，2、传输损耗小，中继距离长。3、抗电磁干扰能力强。4、光纤细，重量轻，制作资源丰富。 第二章 1、外层的折射率比内层低。折射率高的叫纤芯，其折射率为n 1，直径为2a ，折射率低的叫包层，其折射率为n 2，直径为2b 。n 1>n 2。 2、光纤的分类：1、按光纤横截面折射率分布不同：阶跃型光纤（均匀光纤）和渐变型光纤（非均匀光纤）。2、按纤芯中的传输模式:单模光纤 (直径较小，为4~10μm ，纤芯较小，适合于大容量，长距离)，多模光纤（直径约为50μm ，传输多种模式） 3、反射定律：θ1=θ1'，反射角=入射角。折射定律：n 1 sin θ1=n 2 sin θ2 。 4、全反射的条件： n 1>n 2； θc <θ1<90o 。 5、弱波导光纤：1 21n n -n ≈? 。 6、数值孔径:光纤捕捉光射线能力的物理量，用NA 表示。?=-==2n n n sin 121max 22φNA 7、全反射形成导波的条件：221n n sin 2-≤φ ，是入射角。 8、渐变型光纤的本地数值孔径：()()()a n r n r 22-= NA ， 9、光纤的自聚焦：渐变型光纤中，不同射线具有相同的轴向速度的现象。 10、截止：光纤中出现了辐射模时，即认为导波截止。 11、0 判断题（共10道小题，共50.0分） 1. OTN帧就是OTUk帧，是OTN信号在电层的帧格式。 2. 1.正确 2.错误 知识点:阶段作业二 学生答案:[A;] 标准答 案: A 得分:[5]试题分 值: 5.0 提示: 3. OTN的完整功能OTM接口用作不同管理域间各节点之间的域间中继连接接口。 4. 1.正确 2.错误 知识点:阶段作业二 学生答案:[B;] 标准答 案: B 得分:[5]试题分 值: 5.0 提示: 5. 光分插复用器(OADM)和光交叉连接(OXC)设备是DWDM传输网的主要节点设备。 6. 1.正确 2.错误 知识点:阶段作业二 学生答案:[A;] 标准答 案: A 得分:[5]试题分 值: 5.0 提示: 7. DWDM系统中，对于用作后置放大器(OBA)的EDFA的监控管理，必须采用单独的光信道来传输监控管理信息。 8. 1.正确 2.错误 知识点:阶段作业二 学生答案:[B;] 标准答 案: B 得分:[5]试题分 值: 5.0 提示: 9. 目前DWDM系统的波长间隔一般从0.2nm到1.2nm。 10. 1.正确 2.错误 知识点:阶段作业二 学生答案:[A;] 标准答 案: A 得分:[5]试题分 值: 5.0 提示: 11. 根据信道间波长间隔的不同，WDM系统通常可分为CWDM和DWDM两种。 12. 1.正确 2.错误 知识点:阶段作业二 学生答案:[A;] 标准答 案: A 得分:[5]试题分 值: 5.0 提示: 13. MSTP中，链路接入规程(LAPS)可以根据实际应用中被映射业务流量大小和所需带宽来调整虚级联的容量。 14. 1.正确 2.错误 知识点:阶段作业二 学生答案:[B;] 标准答 案: B 得分:[5]试题分 值: 5.0 提示: 15. MSTP将SDH的高可靠性、ATM的统计复用和QoS保证以及IP网络的带宽共享等特征集于一身。 16. 光分插复用（OADM）节点技术 光通信具有带宽大、可靠性高、成本低等特点,光通信系统和光网络飞速发展给信息时代带来新的革命。OADM节点在光网络中的应用,使得环内路由操作不受传输信号类型和速率的影响,从而实现本地网的透明,为提供端到端的波长业务奠定基础。也就是说用户可以根据自己的需要将任何形式,任何速率的信息承载在某一个波长上,而网络通过波长标识路由将其传到目的地。 一概述 WDM光网络简介 随着数据业务以几何级数增长，尤其是Internet的迅速普及，现有网络技术已远远不能适应广大用户对网络速度和带宽的要求。90年代中期后走向实用的光波分复用（WDM）技术可以较好地利用光纤的宽带能力，是一种比较经济实用的扩大传输容量的方法，因而在近年来得到迅速发展，目前商品化的系统传输容量已达400Gb/s,实验系统则达到10Tb/s。 然而，目前光纤传送的信息到了节点上还必须全部经过光/电转换，依靠电子设备进行互联和交换，再把电信号转换成光信号向下传输。光电转换和电子设备的速率限制了交换容量的提高，即形成所谓的“电子瓶颈”。可以预计，建立在WDM传输和OADM、OXC光节点基础上的WDM全光网(WDM-AONs)将成为占主导地位的新一代光纤通信网络，以其高度的透明性、兼容性、可重构性和可扩展性，满足当今信息通信容量急剧增长的需要。 OADM是波分复用（WDM）光网络的关键器件之一，其功能是从传输光路中有选择地上下本地接收和发送某些波长信道，同时不影响其它波长信道的传输。也就是说，OADM在光域内实现了传统的SDH （电同步数字层次结构）分插复用器在时域内完成的功能，而且具有透明性，可以处理任何格式和速率的信号，这一点比电ADM更优越。OADM的研究进展和技术水平 鉴于OADM在骨干网节点及本地接入中的重要作用，国内外各大学、公司和团体都展开了比较深入的研究，有力的推动了OADM商业化进程。美国于1994年开始的MONET计划，包含基于声光可调谐滤波器结构的8波长通道OADM节点的研究。欧盟于1995年开始的ACTS计划中有COBNET（联合光干线通信网）和METON（光城域通信网）两个项目都与OADM有关，该计划对OADM器件进行了广泛而深入的研究。 从商业化程度来看，目前Lucent公司已经研制出40×10Gb/s带有完善网络接口的OADM节点，并成功推向市场。其它如Alcatel，Siemens，NEC等公司也都有成熟产品推出。目前国内对OAMD的研究也取得了很大进展，在863-300项目“中国高速信息示范网”中，大唐、武邮、中兴分别完成了8路波长，任意上下的OADM节点，具有完善的网络管理接口，可根据网络需求，对OADM进行灵活配置。 二OADM的技术原理 OADM的物理模型 一般的OADM节点可以用四端口模型来表示，基本功能包括三种：下路需要的波长信道，复用进上路信号，使其它波长信道尽量不受影响地通过。OADM具体的工作过程如下：从线路来的WDM信号包含N 个波长信道，进入OADM的“Main Input”端，根据业务需求，从N个波长信道中，有选择性地从下路端 光波分复用系统的基本原理 本文简要介绍光波分复用系统的基本原理、结构组成、功能配置、关键技术部件和技术特点，说明光波分复用WDM系统是今后光通信发展的方向。 一、光波分复用（WDM）技术 光波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。 WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。 二、WDM系统的基本构成 WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM系统在开发和应用方面都比较广泛，而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响，目前实际应用较少。 三、双纤单向WDM系统的组成 以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。 1.光发射机 光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）来选择具有一定色度色散容量的发射机。在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号，再利用合波器合成多通路光信号，通过光功率放大器（BA）放大输出。 2015届学士学位论文 频分复用原理及其应用研究 频分复用原理及其应用研究 摘要频分复用(FDM)是通信系统中信号多路复用方式中的一种，本质上是依据频率来分隔信道的。频分复用技术在当今通信领域有着很重要的地位。根据性质和特点的不同频分复用还可以被细分为传统的频分复用(FDM)和正交频分复用(OFDM)。 本论文主要由以下几个部分组成。第一部分介绍频分复用基本原理，系统实现以及其应用特点；第二部分介绍正交频分复用的基本原理及DFT的实现；第三部分主要介绍在实际应用中当载波频率接近时，频谱会发生重叠，传统的频分复用解调效果容易出现失真，正交频分复用由于其载波的正交性特点,在频谱发生重叠时可以保证解调效果；最后通过MATLAB程序中的SIMULINK仿真图来表现正交频分复用的优越之处。 关键词频分复用；正交频分复用；MA TLAB仿真 Frequency division multiplexing principle and its application research Abstract Frequency division multiplexing (FDM) is a kind of signal multiplexing mode in communication system, which is divided by frequency channel essentially. Frequency division multiplexing technology is very widely used in today's communication. Frequency division multiplexing can also be divided into the traditional frequency division multiple(FDM) and orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) depending on the nature and characteristics. This paper consists of the following parts. The basic principle of frequency division multiplexing, system implementation and its application characteristics are introduced in the first part . The basic principle of orthogonal frequency division multiplexing and its realization of DFT are introduced in the second part .Due to its characteristics ,orthogonal frequency division multiplexing can guarantee the demodulation compare with the traditional frequency division multiplexing when the carrier frequency is close to in the practical application, spectrum overlap happens ,which is introduced in the third part .Finally by SIMULINK of MA TLAB simulation diagram to show the superiority of the orthogonal frequency division multiplexing. Keywords Frequency division multiplexing; Orthogonal frequency division Multiplexing ;MA TLAB simulation 光波分复用(WDM)技术 一、波分复用技术的概念 波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在 发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。 通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同，WDM可以细分为CWDM（稀疏波分复用）和DWDM（密集波分复用）。CWDM 的信道间隔为20nm，而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm，所以相对于DWDM，CWDM称为稀疏波分复用技术。 CWDM和DWDM的区别主要有二点：一是CWDM载波通道间距较宽，因此，同一根光纤上只能复用5到6个左右波长的光波，“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来；二是CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光。冷却激光采用温度调谐，非冷却激光采用电子调谐。由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀，因此温度调谐实现起来难度很大，成本也很高。CWDM避开了这一难点，因而大幅降低了成本，整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。CWDM是通过利用光复用器将在不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输来实现。在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，接到不同的接收机。 二、波分复用技术的优点 WDM技术之所以在近几年得到迅猛发展是因为它具有下述优点： (1) 传输容量大，可节约宝贵的光纤资源。对单波长光纤系统而言，收发一个信号需要使用一对光纤，而对于WDM系统，不管有多少个信号，整个复用系统只需要一对光纤。例如对于16个2.5Gb/s系统来说，单波长光纤系统需要32根光纤，而WDM系统仅需要2根光纤。 (2) 对各类业务信号“透明”，可以传输不同类型的信号，如数字信号、模拟信号等，并能对其进行合成和分解。 (3) 网络扩容时不需要敷设更多的光纤，也不需要使用高速的网络部件，只需要换端机和增加一个附加光波长就可以引入任意新业务或扩充容量，因此WDM技术是理想的扩容手段。 (4) 组建动态可重构的光网络，在网络节点使用光分插复用器（OADM）或者使用光交叉连接设备（OXC），可以组成具有高度灵活性、高可靠性、高生存性的全光网络。 三、波分复用技术目前存在的问题 以WDM技术为基础的具有分插复用功能和交叉连接功能的光传输网具有易于重构、良好的扩展性等巨大优势，已成为未来高速传输网的发展方向，但在真正实现之前，还必须解决下列问题。 1．网络管理 目前，WDM系统的网络管理，特别是具有复杂的上/下通路需求的WDM网络管理仍处于不成熟期。如果WDM系统不能进行有效的网络管理，将很难在网络 《信息处理课群综合训练与设计》任务书学生姓名：黄在勇专业班级：通信1104班 指导教师：周建新工作单位：信息工程学院 题目: 频分复用 初始条件： Matlab软件、信号与系统、通信处理等。 要求完成的主要任务: 根据频分复用的通信原理，用matlab采集两路以上的信号（如语音信号），选择合适的高频载波进行调制，得到复用信号。然后设计合适的带通滤波器、低通滤波器，从复用信号中恢复出所采集的语音信号。设计中各个信号均需进行时域和频域的分析。 参考书： [1]陈慧慧、郑宾. 频分多址接入模型设计及MATLAB仿真计算（第三版）. 高等教育出版社，北京: 2000 [2]李建新、刘乃安、刘继平. 现代通信系统分析与仿真MATLAB通信工 具箱. 西安电子科技大学出版社，西安: 2000 [3]邓华等. MATLAB通信仿真及应用实例详. 人民邮电出版社，北京: 2003 时间安排： 1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料； 2、课程设计时间为2周。 （1）理解相关技术原理，确定技术方案，时间2天； （2）选择仿真工具，进行仿真设计与分析，时间6天； （3）总结结果，完成课程设计报告，时间2天。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要........................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................. II 1绪论 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (2) 1.3设计要求 (2) 2频分复用通信系统模型 (3) 3频分复用系统方案设计 (6) 3.1语音信号采样 (6) 3.2语音调制信号 (7) 3.3 系统的滤波器设计 (8) 3.4信道噪声 (9) 4频分复用原理实现与仿真 (11) 4.1 语音信号的时域和频域仿真 (11) 4.2 复用信号的频谱仿真 (12) 4.3 传输信号的仿真 (13) 4.4 解调信号的频谱仿真 (14) 4.5恢复信号的时域与频域仿真 (16) 5 心得体会 (18) 附录I 源程序 (19) 附录II 参考文献 (24) OADM工作原理和应用 一，OADM概念与性能 1，OADM概念 光分插复用器（optical add-drop multiplexer），简写为OADM。其定义为对多波长光信号,一种能从中分出单个光波长信号,或将单个光波长信号加入到多波长光信号中的光波分复用设备。光分插复用（OADM）可以看作是OXC的功能简化OADM 光分插复用器是一种用滤光器或分用器从波分复用传输链路插入或分光信号的设备。它是光传送网(OTN)的关键网元，可以不经光／电／光转换和电处理，就能实现波分复用信道的分插功能，也就是说OADM在光域实现了传统的电SDH分插复用器在时域内完成的功能，因而在光网络中有着极大的应用前景。 OADM在光域内实现传统的电SDH分插复用在时域内完成的功能，而且具有透明性，可以处理任何格式和速率的信号，这一点比在SDH网络中所用的电ADM（分插复用器）更优越。 分插在这里的解释是上路和下路的意思。上路的意思就是在进入到光分插复用器的光信号中，新增加一种或多种波长的信道，和其他的信道一起复用到光纤中。下路的意思就是在进入到光分插复用器的光信号中，去掉一种或多种波长的信道，其他无关的信道直接通过光分插复用器，下路的信道直接转到设备中进行业务处理了，不是截断 的意思。 工作结构示意图： 2. OADM的主要性能 衡量OADM的性能主要有： 1)容量大小 OADM的端口数量（即支持的链路数）、每端口可容纳的波长数量和可以上下路的波长数量。这些参数反映出OADM节点的容量。 2) 业务接入及汇聚能力 OADM应能开放式的支持多业务,对任何厂家的SDH设备STM-N 信号进行透明接入，包括STM-1/-4/-16/-64-256；还可承载其它格式的光信号，如ATM业务或POS，包括STM-1c/4c/16c/64C；以太网业务，支持100M/GBE/10GBE业务的接入；企业互联业务(ESCON)；光纤通道(FC)。其它业务方面，提供灵活的多速率接口，可以承载45Mbit/s-2.5Gbit/s之间的任意速率业务, 汇聚多个低速率信号为高速率信号，如4×155M、4×622M、4×2.5G等。 3）多种粒度的业务调度能力 OADM应能实现波长级和子波级的调度管理，灵活地对上下路的通道进行动态配置。根据此功能，OADM可分成两种：一种是固定上下路的OADM，即只能上下一个或几个固定波长的OADM。另一种是可动态重构的光分插复用设备（ROADM），它可以通过网管软件远程控制网元中的ROADM子系统实现上下路波长的配置和动态调整。 信道复用技术[图解] ?提出信道（多路）复用技术的基本原因 ?通信线路的架设费用较高，需要尽可能地充分使用每个信道的容量，尽可能不重复建设通信线路； ?一个物理信道（传输介质）所具有的通信容量往往大于单个通信过程所需要的容量要求，如果一个物理信道仅仅为一个通信过程服务，必然会造成信道容量资源的浪费。 ?信道（多路）复用技术实现的基本原理 把一个物理信道按一定的机制划分为多个互不干扰互不影响的逻辑信道，每个逻辑信道各自为一个通信过程服务，每个逻辑信道均占用物理信道的一部分通信容量。 ?实现信道多路复用技术的关键 ?发送端如何把多个不同通信过程的数据（信号）合成在一起送到信道上一并传输 ?接收端如何把从信道上收到的复合信号中分离出属于不同通信过程的信号（数据） ?实现多路复用技术的核心设备 ?多路复用器（Multiplexer）：在发送端根据某种约定的规则把多个低速（低带宽）的信号合成一个高速（高带宽）的信号； ?多路分配器（Demultiplexer）：在接收端根据同一规划把高速信号分解成多个低速信号。 多路复用器和多路分配器统称为多路器（MUX）：在半双工和全双工通信系统中，参与多路复用的通信设备通过一定的接口连接到多路器上，利用多路器中的复用器和分配器实现数据的发送和接收。 信道复用技术的类型： FDM技术： ?频分多路复用（FDM：Frequency Division Multiplexing）技术的适用领域 ?采用频带传输技术的模拟通信系统，如：广播电视系统、有线电视系统、载波电话通信系统等； ?FDM技术的基本原理 ?把物理信道的整个带宽按一定的原则划分为多个子频带，每个子频带用作一个逻辑信道传输一路数据信号，为避免相邻子频带之间的相互串扰影响，一般在两个相邻的子频带之间流出一部分空白频带（保护频带）；每个子频带的中心频率用作载波频率，使用一定的调制技术把需要传输的信号调制到指定的子频带载波中，再把所有调制过的信号合成在一起进行传输。 接收端各路信号的区分：依赖于载波中心频率。 TDM技术： ?时分多路复用（TDM：Time Division Multiplexing）技术的适用领域 ?采用基带传输的数字通信系统，如计算机网络系统、现代移动通信系统等； ?TDM技术的基本原理 ?由于基带传输系统采用串行传输的方法传输数字信号，不能在带宽上划分。 ?TDM技术在信道使用时间上进行划分，按一定原则把信道连续使用时间划分为一个个很小的时间片，把各个时间片分配给不同的通信过程使用； 由于时间片的划分一般较短暂，可以想象成把整个物理信道划分成了多个逻辑信道交给各个不同的通信过程来使用，相互之间没有任何影响，相邻时间片之间没有重叠，一般也无须隔离，信道利用率更高。 频分复用相关拓展 频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输一路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延。 频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外，还有一种是正交频分复用(OFDM)，下面主要介绍正交频分复用(OFDM ，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)。 传统的频分复用（FDM）的优点是简单、直接。但是频谱的利用率低，子信道之间要留有保护频带，而且在频分路数N较大时多个滤波器的实现使系统复杂化。 正交频分复用（OFDM）技术的基本思想就是在频域内将所给信道分成许多正交子信道，在每一个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这样，尽管总的信道并非平坦的，也就是说，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，并且在每个信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相关带宽，因此可以大大消除符号间干扰。 OFDM实际是一种多载波数字调制技术。OFDM全部载波频率有相等的频率间隔，它们是一个基本振荡频率的整数倍，正交指各个载波的信号频谱是正交的。 OFDM系统比传统FDM系统要求的带宽要小得多。由于OFDM使用无干扰 正交载波技术，单个载波间无需保护频带，这样使得可用频谱的使用效率更高。另外，OFDM技术可动态分配在子信道中的数据，为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。 因此我们总结出OFDM技术有如下优点： （1）OFDM技术实现了多载波调制（MCM），克服了多径接收，提高了系统的传输码率。 （2）OFDM技术将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，大大消除信号波形间的干扰，也提高了频谱效率。 （3）OFDM技术可适应不同设计需求，灵活分配数据容量和功率，便于提供灵活的高速和变速综合数据传输。 （4）OFDM技术能提供较大的系统容量，且具有较强的抗多径干扰、抗频率选择性衰落和频率扩散能力，适应多径和移动信道传播条件。 （5）OFDM技术可以实现较高的安全传输性能，它允许数据在高速的射频上编码。 （6）OFDM技术能够持续不断地监控传输介质上通信特性的突然变化。能动态地接通或切断相应的载波，以保证持续地进行成功的通信。 尽管OFDM有很大的优点，在技术上也还存在两个缺点： (1) OFDM的基础是子载波必须满足正交，如果正交性恶化，则整个系统的性能会严重下降，产生OFDM特有的子载波间串扰。在实际工作中由于无线衰落信道的时变性，往往会造成频率弥散，引起多普勒频移效应，从而影响载波频率正交性。如何实现子载波的精确同步是OFDM技术中的一个难点。 1.光开关是按一定要求将一个光通道的光信号转换到另一个光通道的器件。 2.光开关可使光路之间进行直接交换, 是光网络中完成全光交换的核心器件,在全光网络中, 光开关可实现在全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接以及自愈保护等重要功能。 3.其中光交叉连接设备(OXC) 和光分插复用设备(OADM) 可以说是全光网的核心。而光开关和光开关阵列恰恰是OXC 和OADM的核心技术。 4.全光网络中应用的光开关应具有快的响应速度、低的插入损耗、低通道串音、对偏振不敏感、可集成性和可扩展性、低成本、低功耗、热稳定性好等特性。 今后光开关发展的方向：光调制光开关和波导调制光开关的技术发展较快,其开关时间具有几个ps 到10ps的开发潜力,可以满足全光通信网络实现高速光交换、光交叉连接的要求。因此,光调制光开关和波导调制光开关是今后光开关的发展方向。但是,光调制光开关和波导调制光开关串音大的缺点目前尚无技术突破,还处于实验室研究阶段,而且价格昂贵,近几年要达到实用化的水平并投入市场不太可能。目前采用较为成熟的MEMS技术研制开发光开关、光开关列阵,并在此基础上组建、完善全光交换机及其交换矩阵系统等全光网络节点设备，具有非常大的现实应用价值。 目前,MEMS技术还存在一些问题:一是迫切需要用于微电子机械系统设计的先进的模拟工具和模型建立工具(大多数微电子机械设备都是用功能差的不能准确预测执行情况的分析工具来建立的,这种方式效率低下,费时费力),只有运用合适的开发工具,并配以连通高性能工作站以及本地的和远程的超级计算机网络才能从根本上改变这种局面;其次,微电子机械系统的包装面临独特的挑战,因为微电子机械装置形状差异大,并且部分装置还要求放置于特定的环境中,所以几乎每开发一套微电子机械系统就需要为其设计一个专用的包装。容许设计者从已有的标准包中挑选出新的微电子机械设备的包装也不失为一个较好的办法。（应用光学2005） 常见的光开关： 1.MEMS光开关：而MEMS光开关是基于半导体微细加工技术构筑在半导体基片上的微镜阵列, 即将电、机械和光集成为一块芯片, 能透明地传送不同速率、不同协议的业务。目前已成为一种最流行的光开关制作技术。其基本原理通过静电力或电磁力的作用, 使可以活动的微镜产生升降、旋转或移动, 从而改变输入光的传播方向以实现光路通断的功能, 使任一输入和输出端口相连接, 且1 个输出端口在同一时间只能和1个输入端口相连接。与现有的基于光波导技术的光开关相比, MEMS 光开关具有低串音、低插损的优点成为全光网络中的关键光器件。 MEMS光开关优点：与现有的基于光波导技术的光开关相比, MEMS 光开关具有低串音、低插损的优点成为全光网络中的关键光器件。同时它既有机械光开关和波导光开关的优点, 又克服了光机械开关难以集成和扩展性差等缺点, 它结构紧凑、重量轻, 且扩展性较好。 MEMS光开关特性：低插入损耗; 低串扰; 与波长、速率、调制方式无关; 功耗低; 坚固、寿命长; 可集成扩展成大规模光开关矩阵; 适中的响应速度(开关时间从100ns～10ms)。在光交叉连接及需要支持大容最交换的系统中, 基于MEMS 技术的解决方案已是主流。 MEMS光开关分类：MEMS 光开关可以分为二维和三维光开关。二维光开关由一种受静电控制的二维微小镜面阵列组成,光束在二维空间传输。准直光束和旋转微镜构成多端口光开关, 对于M×N 的光开关矩阵, 光开关具有M×N个微反射镜。二维光开关的微反射镜具有两个状态0和1(通和断), 当光开关处于1 态时, 反射镜处于由输入光纤准直系统出射的光束传播通道内, 将光束反射至相应的输出通道并经准直系统进入目标输出光纤;当光开关处于0 态时, 微反射镜不在光束传播通道内, 由输入通道光纤出射的光束直接进入其对面的光纤。三维MEMS 的微镜固定在一个万向支架上, 可以沿任意方向偏转。每根输入光纤都有一个对应的MEMS 输入微镜, 同样, 每根输出光纤也都有其对应的MEMS 输出微镜[17]。因此, 对于M×N 三维MEMS 光开关, 则具有M+N 个MEMS 微反射镜。由每根输出光纤出射的光束可以由其对应的输入微镜反射到任意一个输出微镜, 而相应的输出微镜可以将来自任一输入微镜的光束反射到其对应的输出光纤。对于M×N 三维MEMS 光开关, 每个输入微镜有N 个态, 而输出微镜则具有M个状态。目前, Iolon 利用MEMS 实现了光开关的大量自动化生产。该结构开关时间小余5ms。Xeros 基于MEMS 微镜技术, 设计了能升级到1152×1152 的光 通信工程综合实验报告 姓名：学号：班级： 上课时间：星期（三）（16:20）——（18:10） 一、实验名称：光波分复用器特性测试 二、实验目的 (1) 了解光波分复用器的工作原理及其结构。 (2) 掌握光波分复用器的特性参数测试和正确使用方法。 三、实验仪器 JH5002A+光纤通信原理实验箱 光功率计 1310/1550光波分复用器两只 FC/PC光纤跳线四根 四、基本原理 波分复用器的主要技术指标如下： (1) 工作波长λ1、λ2：本实验中工作波长分别为1310nm和1550nm。 (2) 插入损耗Li 插入损耗的定义为： 即波长为λ1的输入光功率P1与输出光功率P2之比(化成分贝数)或波长为λ2的输入光功率P1与输出光功率P2之比(化成分贝数)。优良的波分复用器的插入损耗可小于0．5dB。 (3) 波长隔离度Lλ 指一个波长的光功率串扰另一波长输出臂程度的度量(化成分贝数)。Lλ值一般应达到20 dB以上。 波长隔离度的数学定义为： (4) 光谱响应范围△λ 通常指插入损耗小于某一容许值的波长范围。要根据应用要求而定。除此以外还有机械性能和温度性能指标。一个典型的1310nm／1550nm熔锥型单模光纤波分复用器的谱损曲线如下图所示： 图1 熔锥型单模光纤波分复用器的谱损曲线 (5) 波分复用器的光串扰： 测量1310nm的光串扰的方框图如图16-4(a)所示： 测量1550nm的光串扰的方框图如图16-4(b)所示： 图2 波分复用器光串扰的测量框图 上式中L12，L21即是光波分复用器相应的光串扰。 五、实验内容 1、波长隔离度测量 (1) 按下图将光发送机模块的光输出端、Y型分路器、光功率计连接好。 信道复用技术 今晚学习下信道复用技术。为什么要采用信道复用技术呢？我总结了一下原因： 采用信道复用技术原因： 1.通信线路架设费用较高，所以应该充分利用每个信道的容量，尽可能不重复建 设通信线路。 2.一个物理信道(传输介质)所具有的通信容量往往比它单次传输过程所需的容量 要大，如果一个物理信道紧紧为单个通信过程服务，就会造成很多不必要的浪 费。 信道（多路）复用技术实现的基本原理 把一个物理信道按一定的机制划分为多个互不干扰互不影响 的逻辑信道，每个逻辑信道各自为一个通信过程服务，每个 逻辑信道均占用物理信道的一部分通信容量。 ?实现信道多路复用技术的关键 ?发送端如何把多个不同通信过程的数据（信号）合成在一起送到信道上一并传输 ?接收端如何把从信道上收到的复合信号中分离出属于不同通信过程的信号（数据） ?实现多路复用技术的核心设备 ?多路复用器（Multiplexer）：在发送端根据某种约定的规则把多个低速（低带宽）的信号合成一个高速（高带宽）的信号； ?多路分配器（Demultiplexer）：在接收端根据同一规划把高速信号分解成多个低速信号。 多路复用器和多路分配器统称为多路器（MUX）：在半双工和全双工通信系统中，参与多路复用的通信设备通过一定的接口连接到多路器上，利用多路器中的复用器和分配器实现数据的发送和接收。 信道复用技术的类型： FDM技术： ?频分多路复用（FDM：Frequency Division Multiplexing）技术的适用领域 ?采用频带传输技术的模拟通信系统，如：广播电视系统、有线电视系统、载波电话通信系统等； ?FDM技术的基本原理 ?把物理信道的整个带宽按一定的原则划分为多个子频带，每个子频带用作一个逻辑信道传输一路数据信号，为避免相邻子频带之间的相互串扰影响，一般在两个相邻的子频带之间流出一部分空白频带（保护频带）；每个子频带的中心频率用作载波频率，使用一定的调制技术把需要传输的信号调制到指定的子频带载波中，再把所有调制过的信号合成在一起进行传输。 接收端各路信号的区分：依赖于载波中心频率。 此外，还有波分复用，码分复用，我就不在此深究了。光网络阶段作业二
光分插复用(OADM)节点技术
光波分复用系统的基本原理
频分复用原理及其应用研究
光波分复用(WDM)技术复习过程
频分复用系统设计报告
光分插复用器(OADM)
信道复用技术[图解]
频分复用相关拓展
光开关定义分类
北交大通信专业综合实验2_2光波分复用器特性测试
信道复用技术