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按照预计的进度完成了毕业论文。

六、参考文献

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摘　要:

简要概述了光复用这个新技术、它的发展史和它的潜力。

介绍了光复用技术的类型。

着重比较光波分复用（WDM）、光时分复用（OTDM）、光码分多址复用（OCDMA）和频分复用技术（FDM）四种光复用技术。

关键词:

光纤通信波分复用时分复用码分多址复用频分复用技术

Abstract:

Abriefoverviewoftherecoverywiththisnewtechnology,itshistoryanditspotential.Describessomeofthemorecommonopticalmultiplexing.Comparisonofopticalwavelengthdivisionmultiplexingfocus（WDM）,opticaltimedivisionmultiplexing（OTDM）,opticalcodedivisionmultipleaccessmultiplexing（OCDMA）andfrequencydivisionmultiplexing（FDM）fourkindsofopticalmultiplexing.Thisrealizationofthisprincipleofthefourtechniques,theiradvantagesanddisadvantages,andtherelationshipbetweenadetailedcomparison,anddescribesthefourmostpromisingtechnologiesofsubjectivityandobjectivity.Imagineinthefutureopticalnetworkopticalmultiplexingofthesefourbroadfuture,ifwecancombinethefourtechniquesused,thenthehugefiberbandwidthwillbemostfullyutilized.

Keywords：

OpticalFiberCommunicationWDMOTDMFDMOCDMA

目录

1、前言3

2、光复用的发展史4

2.1光纤的发展4

2.2光复用技术的产生4

2.3光复用技术的发展4

3、各种光复用技术的简介4

3.1时分复用4

3.2频分复用5

3.3波分复用5

3.4码分复用5

3.5空分复用5

3.6副载波复用5

4、光波分复用技术5

4.1WDM的原理及关键技术6

4.2WDM技术的优点7

5、频分复用技术7

5.1FDM的原理及关键技术7

5.2FDM技术的优点8

6、光时分复用技术10

6.1OTDM的原理及关键技术10

6.2OTDM技术的优点11

7、光码分复用技术11

7.1OCDMA队的原理及关键技术12

7.2OCDMA技术的优点13

8、四种复用技术的未来13

9、小结15

10、参考文献16

11、辞谢17

1、前言

所以，现实的出路应是转向光的复用方式，在光领域里对光纤的传输容量进行扩容。

光纤最重要的特点是容量大,可以传送高速率的数字信号。

光纤通信一直被人们称为是通信行业的一座金矿,如何对这座“金矿”进行有效的开采和利用,是通信界最为关注的问题之一,为此,许多基于电子学而产生的成熟技术被广泛地应用到光通信领域里来。

复用技术的引用就是成功的例子。

理论与实践都已证明,光复用技术作为构建信息高速公路的重要技术,在过去、现在和将来,对光通信系统及网络的发展,对充分挖掘光纤巨大传输容量的潜力,都将起到非常重要的作用。

通信技术的发展总是与复用技术的发展密切相关的，为了更进一步提高光纤的利用率和带宽,人们采用了各种光的复用方法，并且各种复用技术的出现都在不同程度起到了扩大传输容量和提高传输效率的作用。

光纤通信复用技术主要可分为两大类型：

光波复用和光信号复用。

光波复用包括波分复用（WDM）和空分复用（SDM）。

而光信号复用包括时分复用（TDM）和频分复用（FDM）。

此外还有副载波复用（SCM）和码分复用（CDM）技术。

其中,被认为最具潜力的是波分复用、频分复用、码分复用和时分复用这4种光复用技术以及它们的混合应用技术被认为是最具潜力的光复用技术。

由于这四种技术差别较大，都有其各自的优缺点，因此，选择合适的光复用技术对未来光网络的发展至关重要。

本论文通过比较对这四种主要的光复用技术进行一些研究。

2、光复用的发展史

2.1光纤的发展

在1966年高锟博士等人提出用介质光波导或光导纤维来取代传统的电缆,用导波光来传送信息,奠定了光纤通信的理论基础。

1970年美国康宁玻璃公司率先拉制出损耗为20dBö

km的光纤,成为世界上公认的第一根通信用光导纤维。

1976年在0185um窗口达到116dBö

km,光纤通信开始了工业化生产及商业化应用的新时期。

1977年在美国芝加哥城的两个电话局之间开通了世界上第一条商业服务的光纤通信系统。

到80年代初,世界各地开通的光纤通信线路已达上千要,除作电话通信外,也用于数据传输、闭路电视、工业控制及监测以及军事目的的应用。

目前在世界上使用的光纤通信系统基本上以SDH系统（同步通信系统）为主。

随着信息时代的来临,传输信息量的剧增,光纤通信日渐向超大容量。

2.2光复用技术的产生

传统的电时分复用系统目前实验室里已经达到40Gb／s的水平，由于电子运动速率的极限，已经没有多少潜力可以挖掘了。

为了更进一步提高光纤的利用率，参考已经比较成熟的电复用方法，从而产生了光的复用方法。

特别是商品化的单波长10Gbö

s（STM264）SDH光传输设备（曾一度被誉为是现阶段性价比为最佳的光通信设备）的推出及对以G.652光纤为主所建立起的遍布全球的光缆通信网的扩容需求,更需要光复用技术的不断应用。

2.3光复用技术的发展

为更好地利用光复用技术,国内外对光波分复用技术（OWDM）、光时分复用技术（OTDM）、光码分复用技术（OCDMA）、光频分复用技术（OFDM）、光空分复用技术（OSDM）、光副载波复用技术（OSCM）等技术开展了较为深入的研究,其中光波分复用技术、频分复用技术、码分复用技术和时分复用技术以及它们的混合应用技术被认为是最具潜力的光复用技术。

迄今为止,实用化程度最高的当属光波分复用技术,其技术及产品已被广泛地应用在光通信系统中，传输容量更可高达数十Tbit／s。

3、各种光复用技术的简介

3.1时分复用

时分复用（TimeDivisionMultiplexer,TDM）是把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息，把N个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。

当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。

与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。

待指定的使用时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。

时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通信的主要方法，因而PCM通信常称为时分多路通信。

TDM包括同步时分复用和统计时分复用。

3.2频分复用

频分复用（FDM，FrequencyDivisionMultiplexing）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1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（条件之一）。

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，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。

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）。

3.3波分复用

指在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息,称为光波分复用技术,简称WDM。

光波分复用包括频分复用和波分复用。

光频分复用（FDM）技术和光波分复用（WDM）技术无明显区别,因为光波是电磁波的一部分,光的频率与波长具有单一对应关系。

通常也可以这样理解,光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。

光波分复用指光频率的粗分,光倍道相隔较远,甚至处于光纤不同窗口。

3.4码分复用

码分复用（CDM，CodeDivisionMultiplexing）是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。

例如在多址蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳1个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。

移动通信系统是一个多信道同时工作的系统，具有广播和大面积覆盖的特点。

在移动通信环境的电波覆盖区内，建立用户之间的无线信道连接，是无线多址接入方式，属于多址接入技术。

联通CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）就是码分复用的一种方式，称为码分多址，此外还有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和同步码分多址（SCDMA）。

3.5空分复用

空分复用指通过空间的分割来区别不同的用户。

在移动通信中，能实现空间分割的基本技术就是采用自适应阵列天线，在不同的用户方向上形成不同的波束。

每个波束可提供一个无其他用户干扰的唯一信道。

典型的应用是TD-SCDMA中的智能天线技术。

3.6副载波复用

图示出副载波复用（SCM）模拟电视光纤传输系统方框图。

N个频道的模拟基带电视信号分别调制频率为f1,f2,f3,…,fN的射频（RF）信号，把N个带有电视信号的副载波f1s,f2s,f3s，…,fNs组合成多路宽带信号，再用这个宽带信号对光源（一般为LD）进行光强调制，实现电/光转换。

光信号经光纤传输后，由光接收机实现光/电转换，经分离和解调，最后输出N个频道的电视信号。

模拟基带电视信号对射频的预调制，通常用残留边带调幅（VSBAM）和调频（FM）两种方式，各有不同的适用场合和优缺点。

我们主要讨论残留边带调幅副载波复用（VSBAM/SCM）模拟电视光纤传输系统。

4、光波分复用技术

光波分复用技术WDM（WavelengthDivisionMultiplexing）是将光纤的可用波段分成若干个小信道，每个信道对应一个光波长，使光纤由单波长传输变成多波长同时传输，从而大大增加光纤的传输容量。

例如，如果每个光波长的传输速率为2．5Gbit／s，在一根光纤中同时使用4个光波长，则光纤总的传输容量可达2．5×

4=lOGbit／s。

WDM技术过去主要在光纤的C波段（1530~1565nm）范围内使用。

最新的技术已可使石英光纤在1．3～1．6um的两个低损耗窗口打通并连成一个区域，未来的WDM可在1．3～1．6um的全波段窗口中使用，每根光纤可复用的光波长数能达到几千，传输容量更可高达数十Tbit／s。

因此，完全可以认为WDM技术将为未来光网络的发展提供几乎取之不尽的资源。

4.1WDM的原理及关键技术

WDM技术在光网络中的典型应用如图1所示。

WDM系统由光合波器（光复用器）、光放大器和可以提取独立光波长的光分波器（光解复用器）组成。

其基本工作原理是：

发端的光发射机发出光波长不同且精度和稳定度满足一定要求的光信号，经过光合波器合到一起，再经过光功率放大器放大，最后耦合进单根光纤中传输（为补偿光纤线路的传输损耗，还需根据需要在线路中放置一定数目的光线路放大器）。

到达接收端后，先由光前置放大器对光信号进行功率预放大，再经过具有光波长选择功能的光分波器，将不同波长的光信号分解开来，再送到光接收机接收。

从图1中可以看出，WDM的关键技术包括三个方面：

合／分波器、光放大器和光源器件。

合／分波器是一种光学滤波器，其作用是对各路光波长信号进行复用与解复用。

对合／分波器的基本要求是：

插入损耗低、隔离度高、具有良好的带通特性、温度稳定性好、复用波长数多、具有较高的分辨率等。

光放大器的作用是对复用后的光信号进行直接光放大，以解决WDM系统的长距离传输时的损耗问题。

由于合／分波器的插入损耗较大，使得WDM系统的传输距离较短，一般仅为三四十公里左右，很难满足实际通信的需要。

使用光放大器后，不仅可使WDM系统的传输距离达到常规要求，而且还可实现超长距离传输，达到600km以上的无电中继传输。

因此对光放大器的基本要求是：

增益高、带宽大、噪声系数小等。

为了保证WDM系统的超长距离传输，光源器件必须具有十分狭窄的谱宽和非常稳定的发射光波长。

由于WDM系统的传输距离受到系统损耗和光纤色散的限制，虽然使用光放大器可以解决系统损耗问题，但色散问题则需要选择谱宽极窄的半导体激光器来解决。

实践证明，采用传统的直接调制方式会使半导体激光器在高速率时产生啁啾声，极大限制了WDM系统的传输距离。

因此，要想实现超长距离传输，就必须减小或避免啁啾声现象，所以WDM系统使用的光源器件必须放弃传统的直接调制方式而改用外调制方法，即所谓外调制型光源。

4.2WDM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）高容量：

可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使传输容量比单波长传输增大几倍、几十倍乃至几百倍；

（2）低成本：

在大容量长途传输时可节约大量光纤和再生器，大大降低传输成本；

（3）透明性：

对各类业务信号“透明“，与信号的速率、格式无关，可以同时传输特性完全不同的信号，如数字信号和模拟信号等，是引入宽带新业务（例如CATV）的方便手段；

（4）易扩容：

不需要敷设更多的光纤，也不需要使用高速的网络部件，只需将端机进行更换，同时增加光波长就可以引入任意新业务或扩充容量；

（5）波长路由：

利用WDM的波长选路功能，可实现光网络的交换和恢复，从而实现未来透明的、具有高度灵活性、高可靠性、高生存性的全光网络。

5、频分复用技术

一般相邻两峰值波长的间隔小于１ｎｍ时，我们称之为光频分复用系统（ＦＤＭ），它与波分复用在本质上没有什么区别。

频率表示每秒出现的波峰数，波长表示此电磁波的一个波峰到另一个相邻波峰的长度，两者互为倒数关系。

在光载波间隔比较大时，用波长衡量比较方便，一般称之为波分复用。

而当光载波间隔比较小时，用波长来衡量就显得不方便了，所以光载波间隔小于１ｎｍ的系统习惯称为频分复用系统。

5.1FDM的原理及关键技术

由于FDM的光载波间隔很密，传统的WDM器件如分波器、合波器等技术已很难区分开光载波，所以要求用分辨力更高的技术来选取各个光载波。

目前能采用的主要有可调谐的光滤波器和相干光通信技术等。

FD一般可以用于大容量高速通信系统或分配式网络系统，如CATV、广播等。

传统的频分复用

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（8MHz）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。

正交频分复用

OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）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。

目前OFDM技术已被广泛应用于广播式的音频和视频领域以及民用通信系统中，主要的应用包括：

非对称的数字用户环线（ADSL）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视（HDTV）、无线局域网（WLAN）和第4代（4G）移动通信系统等。

5.2FDM技术的优点

在无线通信中，对于10GHz频段以下的通信系统必须考虑多径衰落，利用OFDM（正交频分复用）调制技术将可用带宽划分成若干个子载波，这样每个子载波的带宽较窄，每个OFDM符号的持续时间就比较长，由多径时延扩展带来的影响将减小，可以有效地提高系统的抗多径干扰能力，扩大设备的适用范围。

OFDM调制方式具有较高的频谱利用率，在抵抗多径衰落、抵抗窄带干扰上具有明显的优势，可以提高系统的非视距传播能力。

（1）频谱利用率高传统频分复用（FrequencyDivisionMultiplexing，FDM）系统不允许各路信号的频谱之间有重叠，通常为防止邻路信号间的干扰，需要在相邻的信道间设置一定的保护间隔（GuardInterval，G1）或保护频带（GB），以便接收端能用带通滤波器分离出相应子信道的信号，这样做的最大缺点是频谱利用率低，造成了频谱资源的极大浪费。

OFDM系统比传统FDM系统要求的带宽要小得多。

OFDM使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带，而且相邻信道间信号的频谱的主瓣还相互重叠，如图2-1所示。

各子信道信号的频谱在频域上是相互正交的，各子载波在时域上是正交的，OFDM系统的各子信道信号的分离（解调）是靠这种正交性来完成的，因而频谱利用率很高，频谱效率比串行系统高出近一倍。

另外，OFDM的各子信道上还可以采用多进制调制（如频谱效率很高的QAM），进一步提高了OFDM系统的频谱效率。

OFDM信道利用率高，这点在频谱资源有限的无线环境中尤其重要。

（2）实现过程简单在2～11GHz频段，必须考虑多径衰落，而多径衰落会引起码间干扰（1S1）。

克服码间干扰的措施一般采用自适应均衡器，但随着数据传输速率的提高，为了克服ISI，往往要求均衡器的抽头数很大，均衡器的复杂性大大增加。

例如，一个200kbit／s的QPSK系统，符号周期为10tzs。

如果多径信道的时延拓展为20ps，则此时N＝20／10＝2个符号，这时的均