光分插復用(OADM),OADM主要參數(shù)有哪些?

光分插復用(OADM),OADM主要參數(shù)有哪些?

目錄
1 OADM的物理模型
2 網(wǎng)絡設計對OADM的要求
3 OADM 中的主要參數(shù)
4 OADM節(jié)點技術(shù)分類和比較?
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從商業(yè)化程度來看，目前Lucent公司已經(jīng)研制出40×10Gb/s帶有完善網(wǎng)絡接口的OADM節(jié)點，并成功推向市場。其它如Alcatel，Siemens，NEC等公司也都有成熟產(chǎn)品推出。目前國內(nèi)對OAMD的研究也取得了很大進展，在863-300項目“中國高速信息示范網(wǎng)”中，大唐、武郵、中興分別完成了8路波長，任意上下的OADM節(jié)點，具有完善的網(wǎng)絡管理接口，可根據(jù)網(wǎng)絡需求，對OADM進行靈活配置。?
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OADM的物理模型

一般的OADM節(jié)點可以用四端口模型來表示，基本功能包括三種：下路需要的波長信道，復用進上路信號，使其它波長信道盡量不受影響地通過。OADM具體的工作過程如下：從線路來的WDM信號包含N個波長信道，進入OADM的“Main Input”端，根據(jù)業(yè)務需求，從N個波長信道中，有選擇性地從下路端（Drop）輸出所需的波長信道，相應地從上路端（Add）輸入所需的波長信道。而其它與本地無關(guān)的波長信道就直接通過OADM，和上路波長信道復用在一起后，從OADM的線路輸出端（Main Output）輸出。

網(wǎng)絡設計對OADM的要求

根據(jù)不同的組網(wǎng)設計、業(yè)務需求情況和資源配置，光網(wǎng)絡對用于其中的OADM節(jié)點有一定的要求，主要集中在性能要求上，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：重構(gòu)性、可擴展性、透明性以及多通道處理能力。

此外，引入OADM對網(wǎng)絡管理有利有弊。盡管OADM允許光信道的靈活管理，但其靈活性不是完全不受約束的，OADM帶來的信號惡化需要認真考慮。在網(wǎng)絡目標與OADM的光性能上存在一個技術(shù)選擇的平衡點。

OADM 中的主要參數(shù)

主要參數(shù)有：信道間隔、信道帶寬、中心波長、信道隔離度、波長溫度穩(wěn)定度、信道差損均勻性。

OADM節(jié)點技術(shù)分類和比較

OADM節(jié)點的核心器件是光濾波器件，由濾波器件選擇要上/下路的波長，實現(xiàn)波長路由。目前應用于OADM中的比較成熟的濾波器有聲光可調(diào)諧濾波器、體光柵、陣列波導光柵（AWG）、光纖布拉格光柵（FBG）、多層介質(zhì)膜等。

根據(jù)可實現(xiàn)上下波長的靈活性，OADM可分為固定波長OADM、半可重構(gòu)OADM和完全可重構(gòu)OADM。從實際應用上看固定波長OADM和半可重構(gòu)OADM已可以應用于系統(tǒng)中，而在大型網(wǎng)絡節(jié)點中可以上下任意波長信道的完全可重構(gòu)OADM實現(xiàn)起來還有一定難度。

從OADM實現(xiàn)的具體形式來看，主要包括分波合波器加光開關(guān)陣列及光纖光柵加光開關(guān)兩大類。

1）分波合波器加光開關(guān)陣列

這種結(jié)構(gòu)的波長路由采用分波合波器，OADM的直通與上下的切換由光開關(guān)或光開關(guān)陣列來實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)的支路與群路間的串擾由光開關(guān)決定，波長間串擾由分波合波器決定。由于分波合波器的損耗一般都比較大，所以這種結(jié)構(gòu)的主要不足是插損較大。目前分波合波器多采用體光柵、多層介質(zhì)膜和陣列波導光柵等器件。從物理上看分波器反過來用就成為合波器，當然在實際設計上分波器與合波器的考慮還是略有不同的,下面從構(gòu)成分波器的角度對這三種器件分別加以簡要介紹。

多層介質(zhì)膜

多個FP腔級聯(lián)構(gòu)成多層介質(zhì)膜，根據(jù)每個FP腔的透過波長不同來實現(xiàn)解復用功能，這是多層介質(zhì)膜的工作原理。其優(yōu)點是頂帶平坦，波長響應尖銳，溫度穩(wěn)定性好，損耗低，對信號的偏振性不敏感，在商用系統(tǒng)中廣泛應用。但由于它要通過透鏡與光纖相連，因而光纖耦合需要精確校準，另外其穩(wěn)定性也受到環(huán)境溫度的影響，因此在生產(chǎn)與復制過程中難以保證通帶中心波長的精確控制。

體光柵

體光柵屬于角色散型器件。衍射光柵在玻璃襯底上沉積環(huán)氧樹脂，在其上制造光柵線，構(gòu)成反射型閃耀光柵。入射光照射到光柵上后，由于光柵的角色散作用，不同波長的光以不同角度反射，然后經(jīng)透鏡匯聚到不同的輸出光纖，從而完成波長選擇作用。由于體光柵是體型裝置，不易制造，價格昂貴。

陣列波導光柵

將光從普通的N×N星型耦合器的任何一處輸入都將傳到所有輸出端，沒有任何波長選擇性。而在陣列波導光柵(AWG)中，任何工作頻段內(nèi)的輸入光都將從一個確定的端口輸出，這樣就可以實現(xiàn)復用和解復用的功能。與目前常用的多層介質(zhì)膜相比，AWG的特點是結(jié)構(gòu)緊湊、價格便宜、信道間隔更窄，適用于多信道的大型節(jié)點。

AWG需要解決的問題有：偏振的影響、溫度的影響、光纖的連接與耦合。

2）光纖光柵

光纖布拉格光柵（FBG）是使用紫外光干涉在光纖中形成周期性的折射率變化（光柵）制成的光器件。其優(yōu)點是可直接寫入通信光纖，成本低，生產(chǎn)重復性高，可批量生產(chǎn)，易于與各種光纖系統(tǒng)連接，連接損耗小，波長、帶寬、色散可靈活控制。存在的主要問題是受外界環(huán)境的影響較大，如溫度、應變等因素的微小變化都會導致中心波長的漂移。

干線WDM信號經(jīng)開關(guān)選路，每路的光柵對準一個波長，被光柵反射的波長經(jīng)環(huán)行器下路到本地，其他的干線信號波長通過光柵經(jīng)環(huán)行器跟本地節(jié)點的上路信號波長合波，繼續(xù)在干線上向前傳輸。這個方案可以根據(jù)開關(guān)和光柵來任意選擇上下話路的波長，使網(wǎng)絡資源的配置具有較大的靈活性。由于每個FBG只能下一路波長信道，由于生產(chǎn)成本的原因，這種結(jié)構(gòu)只能適用于上下話路不多的小型節(jié)點。

OADM是波分復用（WDM）光網(wǎng)絡的關(guān)鍵器件之一，其功能是從傳輸光路中有選擇地上下本地接收和發(fā)送某些波長信道，同時不影響其它波長信道的傳輸。也就是說，OADM在光域內(nèi)實現(xiàn)了傳統(tǒng)的SDH（電同步數(shù)字層次結(jié)構(gòu)）分插復用器在時域內(nèi)完成的功能，而且具有透明性，可以處理任何格式和速率的信號，這一點比電ADM更優(yōu)越。

OADM節(jié)點在光網(wǎng)絡中的應用,使得環(huán)內(nèi)路由操作不受傳輸信號類型和速率的影響,從而實現(xiàn)本地網(wǎng)的透明,為提供端到端的波長業(yè)務奠定基礎。也就是說用戶可以根據(jù)自己的需要將任何形式,任何速率的信息承載在某一個波長上,而網(wǎng)絡通過波長標識路由將其傳到目的地。如圖1所示為OADM的基本原理示意圖。一般的OADM節(jié)點可以用四端口模型來表示，基本功能包括三種：下路需要的波長信道，復用進上路信號，使其它波長信道盡量不受影響地通過。OADM具體的工作過程如下：從線路來的WDM信號包含N個波長信道，進入OADM的“Main Input”端，根據(jù)業(yè)務需求，從N個波長信道中，有選擇性地從下路端（Drop）輸出所需的波長信道，相應地從上路端（Add）輸入所需的波長信道。而其它與本地無關(guān)的波長信道就直接通過OADM，和上路波長信道復用在一起后，從OADM的線路輸出端（Main Output）輸出。

根據(jù)不同的組網(wǎng)設計、業(yè)務需求情況和資源配置，光網(wǎng)絡對用于其中的OADM節(jié)點有一定的要求，主要集中在性能要求上，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：重構(gòu)性、可擴展性、透明性以及多通道處理能力。

此外，引入OADM對網(wǎng)絡管理有利有弊。盡管OADM允許光信道的靈活管理，但其靈活性不是完全不受約束的，OADM帶來的信號惡化需要認真考慮。在網(wǎng)絡目標與OADM的光性能上存在一個技術(shù)選擇的平衡點。

OADM 中的主要參數(shù)有：信道間隔、信道帶寬、中心波長、信道隔離度、波長溫度穩(wěn)定度、信道差損均勻性。

OADM節(jié)點的核心器件是光濾波器件，由濾波器件選擇要上/下路的波長，實現(xiàn)波長路由。

目前應用于OADM中的比較成熟的濾波器有聲光可調(diào)諧濾波器、體光柵、陣列波導光柵（AWG）、光纖布拉格光柵（FBG）、多層介質(zhì)膜等。

根據(jù)可實現(xiàn)上下波長的靈活性，OADM可分為固定波長OADM、半可重構(gòu)OADM和完全可重構(gòu)OADM。從實際應用上看固定波長OADM和半可重構(gòu)OADM已可以應用于系統(tǒng)中，而在大型網(wǎng)絡節(jié)點中可以上下任意波長信道的完全可重構(gòu)OADM實現(xiàn)起來還有一定難度。

從OADM實現(xiàn)的具體形式來看，主要包括分波合波器加光開關(guān)陣列及光纖光柵加光開關(guān)兩大類。

隨著半導體工藝以及光子集成技術(shù)的不斷發(fā)展，可以預計，未來OADM將向小型化、集成化發(fā)展，其價格也會進一步降低，從而滿足實用化的需要。