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1、光时分复用 OTDM,第十二周,内容提要,TDM； OTDM概念； 比特间插、分组间插原理； 全光时分系统原理； OTDM发展前景。,0 序,提高速率和增大容量是光纤通信的目标。电子器件的极限速率大约在20 Gbit/s左右，现在通过电时分复用(TDM)已经达到这个极限速率。 若要继续提高速率一般有两种途径： 波分复用(WDM) ，特别是DWDM 光时分复用(OTDM),1 时分复用TDM,时分复用(TDM)Time Division Multiplex TDM是通信系统通用的实现高速率等级的调制方式，单个波长通道光通信系统也能实现多路TDM通道。 但是，当数据速率达到10Gbit/s时，TD
2、M调制就很困难。 一个解决的办法OTDM,2 OTDMOptical TDM,所谓OTDM技术就是用多个电信道信号调制具有同一个光频的不同光信道，经复用后在一根光纤中传输的扩容技术。 这种方法使用宽带光电器件代替高速电子器件，是一种构成高比特率传输的很有效的技术。,如今WDM技术研究非常热，其技术已经成熟并实用化；而OTDM技术还处于实验研究阶段，许多关键技术还有待解决。OTDM是在光域上进行时间分割复用， 一般有两种复用方式： 比特间插(Bitinterleaved) 信元间插(Cellinterleaved) 比特间插是目前广泛被使用的方式，信元间插也称为光分组(Optical Packe
3、t)复用。,2.1 OTDM关键器件及技术,超短脉冲光源； 光时分复用/解复用技术； 光定时提取技术； 光时分交换网络,2.2 OTDM关键器件及技术,超短脉冲光源； 光时分复用/解复用技术； （重点掌握） 光定时提取技术； 光时分交换网络,3 OTDM和DWDM区别,OTDM 用多个电信道信号调制具有同一个光频的不同光通道，经复用后在同一根光纤中传输。 DWDM 在同一根光纤中传输多波长光信号的技术。,4.1 几个概念,帧 时隙 同步技术,4.2 比特间插OTDM,4.3 分组（包）间插OTDM,5 全光时分复用的方法,利用光纤延迟线实现全光时分复用 （比特间插） 原理描述： 其他方法见课本
4、P72P75均有详细描述,6 全光时分解复用,在OTDM传输方式中，将低速光信号复用成超高速光信号的光时分复用技术及将超高速光信号解复用成低速率光信号的光时分解复用技术是实现高速OTDM传输所必须的技术。,光时分复用系统框图,系统光源是超短光脉冲光源，由光分路器分成N束，各支路电信号分别被调制到各束超短光脉冲上，然后通过光延迟线阵列， 使各支路光脉冲精确地按预定要求在时间上错开，再由合路器将这些支路光脉冲复接在一起，于是便完成了在光时域上的间插复用。 接收端的光解复用器是一个光控高速开关， 在时域上将各支路光信号分开。,原 理 描 述,要求：了解各种器件的特点。 光时分复用要求光源产生高重复率
5、（520GHz）、占空比相当小的超窄光脉冲。 那么，为什么要如此“窄”？,7 超短光脉冲源,7 常见超短光脉冲源,锁模环形光纤激光器MLFRL； 锁模半导体激光器MLSL； DFB激光器+电吸收调制器（EAM）； 增益开关DFB激光器； 超连续（SC）脉冲发生器。,7.1锁模环形光纤激光器MLFRL,特点： 1、产生的脉冲几乎没有啁啾； 2、输出波长灵活、稳定性好； 3、国外采用较多，技术复杂，但很有前途。 原理图见P81图4.14,7.2 DFB激光器+电吸收调制器（EAM）,特点： 1、重复频率可以任意改变； 2、易于外部信号同步； 3、稳定，但脉冲宽度较宽。,7.3 SC光源,特点： 1
6、、能够产生小于ps的光脉冲，波长可变，频谱宽。 2、技术仍不成熟。,8 全光定时提取,为了使节点接收电路与接收光脉冲数据流同步，需时钟恢复。 当数据流速率达到几十Gbit/s到100 Gbit/s时，就需要光时钟恢复技术。,8.1 可变光纤延迟线TOFL,同步，即是两个脉冲流在时间上的对准。一个脉冲流与另一个脉冲流不同步无非是时间超前（or滞后）于另一个脉冲流T。 因此，同步的目的就是使一个脉冲相对另一个脉冲流延迟T 。 这可以采用光纤延迟线来实现。,8.1 可变光纤延迟线TOFL,特点： 1、原理简单； 2、方法成本高，开关状态控制较为复杂。,8.2 其他全光定时提取方法,电光锁相环PLL
7、用于LAN、MAN中 光学锁相环OPLL 特别关注近几年新研究的“分频锁相环路定时提取方式”Prescaled Timing Extraction”,9 OTDM的应用前景,由于OTDM的应用是在一根光纤中只传输单一波长的光信号，通过提高信号的传输速率来提高传输容量，具有很多优点： 1、对EDFA的增益平坦度要求不高； 2、不存在四波混频串扰及拉曼散射问题； 3、便于利用OXC进行上/下话路。 缺点：设备复杂、带宽宽、色散影响大,9 OTDM的应用前景,近几年发展 国外： 研究进展很快，目前NTT公司可以实现166.3Gbit/s 200Km实验 国内： 清华、北邮、天大等可以实现：82.5G
8、bit/s 100Km传输实验；武汉邮电、天大还进行了410Gbit/s 200Km,9 OTDM的应用前景,未来发展： 无论DWDM or OTDM，由于各自本身技术的限制，都不可能将信道数做的很大，因此容量和总速率受到一定限制。 如果将二者结合使用，发挥各自优势，则可以改变这一限制。 NTT公司进行的3T bit/s OTDM/WDM传输实验就是利用这一方法。,9 OTDM的应用前景,对于光纤其带宽可达100Tbit/s，如何充分利用之，单靠OTDM、DWDM或二者结合是不行的。如果利用OCDM/OTDM/DWDM方式，总速率可达几十Tbit/s，则接近可利用的带宽。 什么是OCDM，如何使用，下节课再将。,
