WDM/OTDM混合光网络系统性能仿真研究
0 引言
为了能在现有设备的基础上增加通信容量，一种方案是采用已投入商用的波分复用（WDM）系统。WDM系统可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量扩大几倍至几十倍。在长途网中，可以根据实际业务量的需要逐步增加波长来实现扩容，十分灵活。另一种方案是光时分复用（OTDM）系统。与WDM系统相比，OTDM系统只需单个光源，光放大时不受放大器增益带宽的限制，传输过程中也不存在四波混频等非线性参量过程引起的串扰，且具有便于用户接入、易于与现行的SDH及ATM兼容等优点。可以预见在未来的Tb/s级通信系统中，混合光网络将成为重要的通信手段。
利用WDM和OTDM技术组合构成的混合系统可以互取技术优势，具有光纤带宽资源利用率高、系统传输容量大、构建技术简单、性能价格比合理等优势，是解决干线高速大容量传输的多用户通信网络的最佳方式。我们在仿真实验中信源采用抗非线性强的RZ调制信号，波长转换采用转换效率和速率都比较高的基于SOA-XGW的全光转换方式，解时分复用采用目前比较成熟的PLL光时钟提取方法，以尽可能地改善混合光网络的传输性能。
1 混合光网络系统构成
未来全光网的发展需要使高速OTDM干线和WDM网络相互结合，扬长避短，以建设高速、大容量、性价比合理的全光网络。图1为WDM/OTDM混合光网络体统构成图。波长转换模块将多个独立信道的WDM信号波长转换成固定波长；时分复用模块把固定波长的信号进行时分复用；经过光纤传输，在解时分复用模块对信号进行解复用；然后相应信道的信号在波长转换模块中转换波长后再送到各自的终端。
图1 WDM/OTDM混合光网络系统构成图
在混合光网络系统中，波长转换是信号由WDM系统进入OTDM系统的关键技术，而光时钟提取是实现混合光网络高速通信的关键技术。因此波长转换模块和解时分及解时分复用模块将是影响混合光网络性能的关键。
2 基于Optisystem的混合光网络仿真模型
根据WDM/OTDM系统的工作原理，该仿真系统关键模块有信源模型、波长转换器模型、时分复用模型、光纤传输模型和解复用模型。
2.1信源模型
调用Transmitters Library中光输入源库中的CWLaser（连续激光器）、Tranmitters Library中的二进制序列发生器库中的Pseudo－Random Bit Sequence Gener-ator（伪随机序列发生器）、还有Pulse Generators中的电发生器中的RZ Pulse Generator（归零脉冲发生器）和Optical Modulators中的Amplitude Modulator（光振幅调制器）。按图2信源模型所示连接。本仿真实验采用RZ调制信号模拟两路WDM信号进行波长转换和时分复用，两个信源激光器的波长分别设置为λ1＝1550nm和λ2＝1560nm。
图2 WDM/OTDM混合光网络的实验图
2.2波长转换器模型
调用Transmitters Library中光输入源库中的CW Laser（连续激光器）、WDM Multiplexer Library中多路复用库中的WDM Mux 2×1(合波器)和多路分用库中的WDM Demux 1×2、Amplifiers Library中的光放大器库中的SOA（半导体光放大器），按图2中波长转换模型所示连接。本仿真利用两个波长转换模型完成两路信号的波长转换，CW Laser的转换波长设置为λOTDM=1540nm。
2.3时分复用模型
调用Passives Library中的Time Dalay（时延器）和Power Combiners库中的Power Combiners 2×1（功率耦合器）,按图2时分复用模型所示连接。2个Time Delay时延时间分别设置为Delay＝0s和Delay＝1/(bit rate)×1/2s。波长为λOTDM的信号经过时延器，再通过功率耦合器完成两时隙的时分复用。
2.4光纤传输模型
