快速了解WDM波分复用器的相关术语

快速导读：

常用的WDM波分复用技术：介质薄膜滤波器TFF（Thin Film Filter）、阵列波导光栅AWG

WDM器件结构：C-lens和G-lens

光纤准直器（fiber collimator)

WDM器件参数：中心波長、通道数、通道间隔、插入损耗、回波损耗、方向性、偏振相关损耗、温度相关损耗

WDM设备上的端口类型：通道端口、线路端口、扩容/升级端口

波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。

常用的WDM波分复用技术

WDM传输的基本元件是光学滤波器，可通过光纤熔融拉锥（FBT）、薄膜滤光片（TFF）、阵列波导光栅（AWG）和光学梳状滤波器等技术实现。TFF和AWG是最常用的两种WDM技术。

介质薄膜滤波器TFF（Thin Film Filter）

薄膜滤波器（TFF）技术是在波分复用商用以来最早得到应用的波分复用技术。与其他技术相比，薄膜滤波器的主要优点是它在小尺寸设备中应用时有极高的准确性。

紧凑型WDM模块结构

TFF技术核心的是TFF滤光片，下面三端口WDM器件的结构可以清楚的看出TFF滤光片如何应用在WDM器件中。基于TFF的三端口WDM器件结构包括一个双光纤准直器、一个单光纤准直器和一个TFF滤光片，TFF滤光片粘贴在双光纤准直器的准直透镜的端面上。

基于TFF的三端口WDM器件结构

为了将所有波长解复用，需要将n个三端口器件串联起来，组成WDM模块，如下图所示，其中每个三端口器件中的TFF滤光片，其透射波长不同。模块中的不同波长经过不同数量的三端口WDM器件，因此产生不同的插入损耗。随着端口数增加，损耗均匀性劣化。

基于三端口WDM器件的WDM模块结构

随着DWDM系统扩展到超过40个或48个信道，需要更大端口数的复用/解复用器。DWDM系统中最早采用的波分复用/解复用模块是基于介质膜滤光片TFF的。但串联结构的WDM模块，信道间隔每压窄一般，就要多镀上百层薄膜来分离和隔离各个波长，容易造成局部薄膜厚度与密度波动产生的缺陷增加，成品率下降，且会在后面端口累积太多功率损耗。基于TFF技术的DWDM模块，其信道数通常不超过16。阵列波导光栅AWG就是采用并行结构，一次性可实现对数十个波长进行复用/解复用操作。

阵列波导光栅AWG

典型的AWG结构如图所示，它包括一个输入波导、一个输入星形耦合器（图中自由传输区域FPR）、一组阵列波导、一个输出星形耦合器和数十根输出波导。DWDM信号从输入波导进入输入星形耦合器，经自由传输之后，被分配到阵列波导之中。这个分配过程是波长无关的，所有波长被无差别的分配到阵列波导之中。阵列波导对多光束产生相位差，各光束的相位成等差级数，这与传统光栅中的情况类似。不同波长被色散展开，并聚焦在输出星形耦合器中的不同位置。不同波长被不同的波导接收，从而实现对DWDM信号的并行解复用。

AWG优于TFF的主要优势在于其成本不依赖于波长计数，因此对于高通道数应用而言，它们具有极高的成本效益。AWG的另一个优点是可以灵活选择通道号和间距。

典型AWG结构

WDM器件结构

C-lens和G-lens

WDM器件的结构如下图，主要有玻璃管Glass tube、透镜Lens、滤波片Filter组成。其中透镜分为C-lens球面透镜（conventional lens）、G-lens自聚焦透镜（Gradient-index，GRIN）。C-Lens的结构是一面为平面,另外一面为球面的折射率均匀的玻璃柱体。G-lens的结构是折射率随直径变化的圆柱形玻璃棒。从input端的输入的光纤头发出来的光是发散的，透镜的使用就是将光聚焦和成像。两个透镜的作用是不同的，第一个透镜将发散的光线平行，第二个透镜将平行的光线汇聚。

WDM器件结构

光纤准直器（fiber collimator)

将C-透镜装在光纤头的前面，外面用玻璃或金属套管封装，就做成了一个C-透镜准直器。光纤准直器由尾纤与透镜精确定位而成，利用透镜（ C-Lens或者G-Lens）的汇聚原理使原本发散的光聚成一束光斑较大的平行光束，从而达到准直（平行）效果。一般G-透镜准直器的成本要比C-透镜准直器高，所以我们大多使用C-透镜准直器。

WDM器件参数

中心波長(Center Wavelength）

ITU中心波长：ITU国际电信联盟规定的各通道标准中心波长。

通道数、通道间隔（Channel Spacing）

通道数指波分复用/解复用器可以合成或分离的信道的数量，这个数字可以从4到160不等，通过增加更多的频道来增强设计, 常见的信道数有4、8、16、32、40、48等。 通道间隔（channel spacing）是指两个相邻信道的标称载频的差值，可以用来防止信道间干扰。按ITU-T G.692的建议，间隔小于200GHz(1.6nm)的有100GHz（0.8nm）、50GHz（0.4nm）和25GHz等，目前优先选用的是100GHz和50GHz信道间隔。

通道带宽和通道间隔

插入损耗（Insertion Loss, IL）

插入损耗是光传输系统中波分复用器(WDM)插入引起的衰减。 它是以工作窗口的两个典型波长1310nm和1550nm来定义的。对于两个光通路端口，插入损耗定义为输出端口的光功率与输入端光功率之比，以dB为单位。定义为：IL=-10log(Po/Pi)

Pi—→输入到输入端口的光功率, 单位为mw；

Po—→从输出端口接收到的光功率,单位为mw。

透射插损（Pass , ILP）

光信号在通过器件时，透射光线的损耗。

反射插损（Reflect , ILR）

光信号在通过器件时，反射光线的损耗。

以上指标的数值越小越好。数值越小，表示光信号经过器件时所损耗的能量越小，越稳定。

回波损耗（Return Loss , RL）

入射到器件的光信号中，由于散射等原因导致有一小部分的光信号沿原路返回。 回损就是用来描述这种返回光信号的强度。如果这种往回传输的光信号太大可能会影响光源的正常工作，所以一般要求返回的光信号越小越好。指标的数值越大，表示返回的光信号越小。

方向性（Direction , DIR）

波长在透射带宽内的信号光从器件的透射端口入射，在器件的反射端口检测到的信号光的损耗即为方向性。原理与回损类似，数值越大，表示反方向传输的光信号越小，系统越稳定。

WDM方向性

偏振相关损耗（Polarization , PDL）

由不同偏振态而引起器件插损变化的变化量称为偏振相关损耗。 偏振相关损耗PDL是在固定温度、波长及同Band下，不同极化态所造成的最大与最小Loss之间距离，即所有输入偏振状态下插入损耗的最大偏差。

温度相关损耗（Temperature , TDL）

由不同温度而引起器件插损变化的变化量称为温度相关损耗。

偏振相关损耗（PDL）： WDM滤波器显示的损耗取决于光的光学偏振。PDL是在所有偏振态下最大插入损耗的最大差异。

其他相关术语

带宽（Passband）

带宽也叫通带宽度，生产厂商常给出通道传输最大值下降1dB、3dB和20dB处的通带宽度。带宽值不仅取决于信道的间隔，还取决于通带本身的线型。

加/减： 加/减术语可能是指单波长滤波器或多通道WDM产品。对于滤光片，这是描述滤光片双向特性的另一种方式，其中特定的通道波长可以像多路传输一样被添加；或按解复用方式删除。

水峰

水峰是指OH-离子引起的损耗峰。现在，水峰及其水峰值上下的衰减可以超过2dB/km。

通带

通带是指能够通过滤波器的频率或波长范围，它是WDM滤波器的参数之一。事实上，通带是以中心波长为中心分布的一定波长范围，例如，CWDM滤波器的典型通带在中心波长±6.5nm的范围内。因此，一个波长为1551nm的光可以在没有额外信道损耗的情况下，在1544.5nm到1557.5nm的范围内传输。

WDM设备上的端口类型

WDM-分波

WDM-合波

通道端口

WDM设备通常具有几个不同波长的通道端口，每个端口均是一个特定波长。CWDM有18个波长，从1270nm到1610nm，因此有2~18个通道端口数。DWDM波长间隔密集，可容纳的波长更多，通道端口数可至96个。

线路端口

COM端——输入端，EXT端——反射端

扩容/升级端口

扩容/升级端口旨在为WDM解决方案增加额外的波长。它们对于将旧设备合并到WDM网络中非常有用。CWDM复用器/解复用器上的扩容端口或升级端口是用来增加、终止或通过新增信道，这些新增信道能串联两个CWDM复用器/解复用器，从而在光纤链路不变的情况下加倍增加了通道容量。

WDM - 扩容/升级端口

亿源通科技在光通信行业拥有20年OEM/ODM制造经验，自主研发制造的WDM器件全面应用于城域网和5G网络，多元化设计制作能力满足各种应用需求，如尾纤模块、插片LGX、高密度机架、6portWDM、CCWDM、无热多通道AWG、5G模块等，全力助力全球5G部署与发展。

现代作战人员的高级战术数据链路网关技术介绍

现代作战人员依靠及时、准确的数据来执行任务。世界各地的军事组织使用的这些关键任务数据在战术数据链路 （TDL） 之间可靠、安全地共享。数据可以来自任意数量的来源，例如空中、地面或海上平台。但是，由于不同的设备使用不同的 TDL 类型进行通信，因此需要高度复杂的 TDL 网关来转换所有各种链路类型的信息。

不幸的是，历史TDL网关设计与现代军事需求之间存在巨大脱节。现有的网关系统可以是安装在拖车上的小型冰箱的大小，拖车被拖到陆地车辆后面或放置在大型飞机上。此外，它们的设置、配置和操作是出了名的困难和耗时。这些传统网关旨在由经验丰富的专家团队在受控环境中工作，在空中运营中心 （AOC） 和控制与报告中心 （CRC） 的幕后使用。它们不是为在战场战术边缘积极参与任务活动的作战人员而设计的。

对于作战人员来说，拖着他们没有知识、技能或时间操作的笨重、笨重的设备是没有意义的。通常，当军事装备使用起来困难且耗时，它就会被抛在后面。取而代之的是，作战人员需要一个非常易于设置的 TDL 网关，任何经过最少培训的人只需按下一个按钮即可启动网关，并在几秒钟内让系统完全运行。

在过去几年中，对日益一体化的通信网络的需求已成为大多数海军的主要目标。其基本原理是，更加集成的海军舰载通信系 统将使所有海军资产在任何行动中更容易相互共享战术情报，并与军队的其他部门共享战术情报。正如美国海军陆战队作战 发展司令部司令所指出的那样，“如果你看情报，如果你看威胁，如果你看预算将持平或下降，你真的只有一条路可以走 ——一支真正整合的海军力量来支持联合部队。可互操作的战术数据链系统是有人和无人海军平台上完全集成的海军通信系统的重要组成部分。所有海军指挥、控制和通信 （C3） 系统都依赖 TDL 系统和标准来传输、中继或接收关键战术数据，这些数据将有助于获得水面、地下、空中和太空环 境的通用关键任务视图。这些系统使操作员能够在有人驾驶平台上实时共享战术数据，并使来自无人平台的数据能够集成到 指挥和控制站的数据流中。由于舰队中有如此多的载人舰艇、潜艇、无人水下航行器 （UUV） 和飞机，海军需要大量不同 的 TDL 网关、转换器和支持系统，以实现每艘船上的人员、与其他资产以及指挥和控制中心之间的可互操作通信。鉴于战术通信和 TDL 系统在海军作战中的重要性，在每个海军平台上集成 TDL 网关和转换器是海军调试、建造、部署和维 护计划的关键考虑因素也就不足为奇了。

不幸的是，TDL 系统的集成通常是一个漫长、昂贵且资源密集型的定制过程。来自 多个供应商的多个 TDL 硬件和软件解决方案以及许多不同的 TDL 版本必须集成到每个平台中。这增加了集成过程的复杂 性，并带来了互操作性挑战，需要额外的工程时间和精力。因此，每个海军项目漫长的TDL集成过程往往使海军资产落后于 最先进的TDL标准，并且在平台部署后很长一段时间内仍难以解决互操作性问题。随着海军开始用更多资产来建立自己的舰队，这些资产可以与空军和陆军指挥中心以及联合国际特遣部队无缝运作，TDL系 统的集成和部署将需要更加高效和具有成本效益。但是，这只能通过利用由商用现成 （COTS） 组件构建的真正可互操作的 TDL 解决方案的优势来实现，从而减少集成过程中对定制工程的需求。虽然战术数据链路 11、链路 16 或可变消息格式 （VMF） 等 TDL 标准得到了修订和更新，并且链路 22 等新标准不断发展， 但系统通常不会得到更新。因此，海军平台在船上拥有多个TDL系统并不罕见，每个系统都基于不同的标准。

战术数据链（TDL）确保了在日益复杂和竞争激烈的环境中的最佳态势感知和指挥控制能力。TDL提供战区级连接和远距离实时通信，是现代部队联合和/或联盟行动的关键资产。

泰雷兹的TopLink系列是一系列经过实战验证的TDL产品和解决方案，与最苛刻的用户共同开发，具有领先的功能和技术。

超过200个TopLink系统在超过15个国家/地区投入使用，并已在最苛刻的空中、陆地和海上环境中得到充分验证。依赖TopLink的计划包括北约的空中指挥和控制系统（ACCS），中东国家地空通信系统，MARTHA（法国），SAMP-T（GBAD），E-3F预警机和T31护卫舰（英国）。

TopLink 符合最新的 Link 11、Link 22 和 Link 16 通信北约标准以及 LCALL 和 LU2 等国家要求。它还具有适用于任何类型的战斗管理系统 （CMS） 的标准化界面。

TopLink 系列包括数据链路处理器 （DLP）、独立解决方案和终端，这些终端采用易于部署的多链路配置。

TopLink 是一套最先进的数据链路处理器 （DLP），可根据特定需求进行定制，并为地面、海军和机载平台提供扩展的多链路路由和转发功能。

它可以托管在COTS或坚固的机载计算机上，并为C2系统和武器系统提供一整套高级功能。

TopLink-Core 是一种软件定义的数据路由器和转发器，可作为异构网络上同时通信的网关。TopLink-Core 可以在独立配置中使用，也可以与一台或多台主机连接。得益于这种多主机功能，TopLink-Core优化了传输资源的使用，并为网络管理系统提供了完整的连接。

TopLink-Core 能够在北约的 Link 11、Link 16、JREAP（联合范围扩展应用协议）和 Link 22 标准以及 VMF、LCALL 和 LU2 之间转换和转发消息。由于 TopLink-Core 的模块化、可扩展架构，可以轻松实现新链路。

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TopLink-Core的主要特点：

多条件筛选PPLI管理，包括导航数据多链路管理多MIDS管理在 Intel® 和 ARM® 计算机上运行支持的链接：- 北约：链接 11、链接 16、链接 22、SIMPLE、JREAP 应用程序 C、 - 其他：VMF、LCALL、LU2

TopLink-Commander 是 TopLink-Core 的附加组件，为命令和控制 （C2） 主机提供前端服务。

TopLink-Commander的主要特点：

监控：轨道编号、饱和度、报告责任、冲突和警报、相关性武器协调和管理：指挥命令、交接、配对、控制单元报告、交战状态报告空中任务控制：控制单元变更、任务分配、制导矢量、飞行路径、目标数据、交战状态、目标/航迹相关性

TopLink-Effector 是 TopLink-Core 的附加组件，为非 C2 主机提供前端服务。

TopLink-Effector的主要特点：

监控：跟踪数据库、饱和度、过滤器空中任务控制：控制签到、接收任务分配/矢量/飞行路径、目标数据、交战状态、目标/航迹相关性、指针飞行中：任务/目标分配、目标数据、参与状态

最先进的紧凑型机载计算机，托管 TopLink 套件

坚固耐用的机载计算机旨在满足现代军用机载平台在优化的 SWAP-C（尺寸、重量和功率 - 成本）方面日益增长的需求，是一种易于部署、可扩展、商用现成的多数据链系统，比传统产品小得多。ARINC 600 兼容系统托管 TopLink 软件套件，专为恶劣的军事环境而设计，具有最新一代英特尔®酷睿™i7 处理器、小尺寸 （2 MCU） 和广泛的 I/O 连接。

空战和联合盟军行动需要在越来越多的授权用户之间更安全、更及时地共享越来越多的数据。要求包括：

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下一代欧洲战术数据链正在开发中

ESSOR MIDS项目旨在在欧洲联合军事行动中与L16战术数据链开发安全的数据和语音通信.

HENSOLDT宣布通过ESSOR MIDS项目（欧洲安全软件定义无线电多功能信息分发系统）开发独立的下一代战术数据链。

HENSOLDT将为新硬件和加密技术的概念开发做出贡献，以建立新的数据分发系统的基础。该合同由四个ESSOR国家（法国，德国，意大利和西班牙）和欧盟委员会在欧洲国防工业发展计划（EDIDP）的框架内根据第044号赠款协议共同资助。

ESSOR MIDS项目旨在为长期结构化合作铺平道路，为欧洲军用软件定义无线电系统开发联合技术。

该项目的目的是在联合军事行动中为欧洲部队提供数据和语音通信技术。法国、德国、意大利和西班牙将首先设计战斗机终端F-ESSOR MIDS。直升机、导弹和单兵的完整产品线也将同时启动。目前的概念阶段将持续到2025年。

HENSOLDT通信产品经理Hans-Joachim Reijinga表示：“多网、移动自组织网络、低延迟和高数据速率是FCAS等未来网络系统的基石。“我们非常高兴能够参与为空中、海上和地面应用创建无缝、现代、欧洲和灵活的数据链路。'ESSOR MIDS是现有MIDS数据链的继任者，将提供欧洲高性能数据链功能，包括新的欧洲加密、具有扩展Link 16功能的高性能波形和飞行中数据链路波形（IFDLWF），同时确保北约和盟国内部的互操作性。

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