基于WDM技术的无源光网络

沈珲

【摘要】 近年来，随着科学技术的不断发展，我国的信息网络技术也得到了质的改变。其中，WDM技术在无源光网络中得到了广泛的应用。同时，随着我国居民生活水平的不断提升，我国宽带用户量日益增加，这也就导致了一个问题，如何将WDM的技术引入到网络中并加以运用，成为现在科学技术领域中大家争相讨论的问题。下面笔者结合自己所学的专业知识及相关工作经验，从WDM—PON发展论述着手，就PS—PON和WDM—PON方案的比较进行简要的论述，并且对在网络中存在的的部分难题和在WDM—PON中IP的业务连接的方法进行相应的论述，以供广大同行参考借鉴。

【关键词】 无源光网络 WDM—PON技术 光纤接入网

一、前言

对于这种无源光网络（如图1所示）典型的系统组织结构模式就是光线路的终端（OLT，Optical Line Ternfina1）和光网络的单元（ONU，Optical Network Unit）两大部分组成，然而，在光网络的单元中大都数设备都是光分支类型的，却不含有有源地电子器件。

此外，PON的发展原先是在ATM技术的APON的基础上的，在它之后的就是EFMA所提出来的EPON，然后ITU提出来的GPON吉比特无源光网络。就算是刚刚基ATM的APON技术，还是基于Ethernet的EPON技术或着是ITU所提出的GOPN，这3个技术全都是运用接入技术，所以能笼统的成为TDM—PON。

二、普通PON技术与WDM—PON技术比较（图2）

2.1功率的预算

在功率的预算方面，WDM—PON总共有两个优点，第一个就是：在运行当中，WDM—PON接收机的工作功率低，因次在灵敏度方面具有很大的优势；第二个优点就是：和相对较大的分束比相比较，WDM—PON在插入时的瞬间损耗相对较小。

而在这以上两中优点方面上，WDM—PON在第二个优点方面的表现更加突出。因次在上行信号中就会用到OLT接收机中的额外的解复用器，但同时也会造成双倍的插入时的瞬间损耗。

2.2灵活性

在WDM—PON中讲究PSPON的灵活性，但是这种要求现在这个技术难以实现，例如：在商家对宽带的铺设问题，如果是宽带业务需要高的地区，运营商就铺建1×16PSPON，但是在偏远地区和需求量低的地区，就只随便放置1～32分束器。

一方面对于发射机和接收机的检修和重新设计，只要是PON不达到峰值就不需要此操作，线路速率也不需要更改。另一方面对于WDM—PON的看待，提高Router和WDM接收机的信道数我们就需要提高分束，但是对于当前技术来讲非常困难。

“一分价钱，一分货”如果想要选择更好更多的设备，相应的花费就会提高很多。

2.3安全性

由于广播式的下行PSPPON信号中的全部的ONU所接收的都是PON净负荷，所以我们要保证安全就要采取加密处理的方法。WDM—PON不同方向ONU的信号的选路是根据不同波长来确定的，但是其中有一定的缺点，就是Router中的串话在大多数ONUR全部可以接收到，只是信号很弱。所以就会有一些技术人员通过这种技术来盗取或截取其他ONU的信号。但是Router的防密措施很好，所以就不用进行加密处理。所以，系统设计者的选择就会有两个选择：第一，加密处理；第二，提高防串或性能。WDM—PON具有一个很大的优点，就是能升级PON网络。在当代，随着科学技术的发展、用户的飞速增长的情况下，最好的办法就是是用光纤技术。

三、WDM—PON中的关键的技术

3.1光源

1、DFB的激光器的阵列。DFB激光器的阵列是在同一片的基底上生产很多性质一样的InGaAsP/InP多量子阱脊的波导激光器，它和分立DFB的激光器对比有着价格便宜的优点，同时属于集成的多波长的光源的一种，并且通过调节控制某一个信号，可以控制全部的波长。必须精确的对输出波长进行控制从而使所有波长都能够满足信道的间隔，要完成这种精确地控制非常的不容易。

2、多频的激光器。多频的激光器（IvlFL）是一种在集成半导体的放大器和WGR的技术的新型WDM的激光器。在INP上的制作的WGR含有低插的损耗和和良好的频谱的特性。

WGR的激光器含有能够同时进行很多频率工作的能力。信道波长的间隔是由阵列的波导光栅（AWG）的临近阵列的波导的长度差△L所进行决定的，目前的工艺水平可以对△L进行精确的控制，所以信道的波长间隔能够稳定的控制，对整个器件来进行温度的从而来进行调节波长。

另外，贝尔的实验室现在已经作为实验的器件，在阵列的波导光栅（AWG）的12个频率的WDM的激光器，信道的波长间隔为3.2nm（400GHz）、自由频谱的距离（FSR）38. 4nm，中心的波长156Onm，器件的大小为14minx3.6ram。图3为它的输出的频谱，图的上方为12个放大器的输出的频谱，下方为一个单独的放大器的输出的频谱。

3.2单纤的双向WDM—PON的设计

当前伴随着大功率的LED和多通道AWG的器件的在商业方面的应用，在LED的频谱的分割的WDM—PON的网络会引起大量的注意，由于WDM—PON能够实OLT和ONU点对点进行简单的传辖，所以系统面对协议要透明，从而降低系统实现的这一难度。随着WDM的器件价格一直的下降，WDM—PON可能会变成接入网最后的解决办法。

当前的PON的系统（如图4）上下行大多采用了空分的方式进行传输，所以为了减少相干的Rayleigh的散射和光器件的端面的反射产生较大的光功率的代价，当前Jung采用将频谱进行分割的高功率的LED作为上行的光源，实现了l5路500MbiLs、上行155MbiLs的WDM—PON的设计。面对接入网的网径很短并且成本这一因素，实现了单纤的双向的传辖有其的必要的性质和可能的性质。在下文中按照当前的部分器件的水平，我们设计并完成了单纤双向的wDM—PON的系统，并且在理论上计算出了Raylei的出散射以及光器件的反射产生的光功率的代价。

OLT侧的下行光源利用了多频的激光器，复用和解复的用器利用了16x16的阵列AWG，它的通道的间隔是08rim，当中一路的光源在不加载的调制信号，并且在远端的节点直接的反射到了OLT的一侧，按照它接受光功率的值来调节MFL和OLT一侧AWG的温度的控制，并且使MFL和AWG在温度的漂移和远端的节点AWG的通道的变化一样。ONU一侧的接受机和LED通过了3dB耦合器的连接，但是LED不含有谐振腔，入射地LED的光不会对LED的工作产生影响。为了避免信道间的相互串扰。需要利用可调谐的并且携带通滤波器，他的变换要根据MFL的调节来改变，ONU一侧的带通滤波器的调节能够通过信令的传递。分离上、下行的光信号可以通过环形器来进行。系统光功率的预算如表1所显示。在以上的方案当中，远端的节点AWG能够同时完成复用和解复用器的作用。

在上面的系统中还有可能出现上下行双向的传输统一的频率光信号这种情况，可是上下行一致采用相同的传输波长，系统中的反射光和主信号的光相互的进行叠加，并且形成了干涉，同时引起了较大的系统功率的代价。与此同时 Rayleigh的散射可能会引起比较大的功率为代价。但是在过去的的WDM—PON的文献当中没有对刚才的两方面功率的代价来进行详细的计算，可是在本文章中给出了量化的计算的结果，结果暗示表明：系统中的光器件的反射的功率所花的代价占据主要的地位，但是因为接入网的网径比较短，采用直接的调制的光源，Rayleigh的散射表比较弱。

四、结束语

综上所述，我国对于WDM—PON宽带连入方式的研究仍是不完全。由于这种技术在初次投入运行资金较大，因此在大多数国家来讲都是只是停留在理论研究方面。而在今后的发展过程中，WDM和DWDM技术在骨干网、城域网中将会得到更好的运用，也将造成WDM器件在制造方面趋向于过热化，导致其价格下跌；另外，在用户市场需求向的不断加大，宽带业务必将会是发展的打方向，WDM技术也终将会成为在宽带接入方面的一个重要解决方案。

参 考 文 献

[1]常娟. PON网络中关键技术之研究与对比[J]. 电脑开发与应用. 2013（09）

[2]张磊. 波分复用无源光网络的机遇与挑战[J]. 电信工程技术与标准化. 2013（05）