简介：WDM的容量限制是多少？
这不是单纯的理论计算，而是综合考虑了光纤的可用光谱、单波长最大传输速率、最小允许波长间隙三大因素的影响后得出的结论.
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在再次说明波分容量之前，有必要了解一下带宽和传输速率的概念。 带宽的概念来源于信号频带的定义，而传输速率对应于数据通信系统质量指标有效性中的信息速率。
带宽是指在固定时间可以传输的数据量，即传输管道中可以传输的数据的容量。
在数字设备中，带宽通常以比特每秒（bps)，表示每秒可以传输的比特数； 在模拟设备中，带宽通常以每秒循环数或赫兹 (Hz) 表示。
“带宽”（bandwidth）有以下两种不同的含义。
1.指信号频带的宽度。 信号的带宽是信号中包含的各种不同频率分量所占据的频率范围。
2、在计算机网络中，带宽用来表示网络通信线路传输数据的能力，因此网络带宽表示单位时间内从网络中的一点到另一点所能传递的“最大数据速率” .
对于信号，零频率和要考虑的最高频率分量之间的频率范围称为带宽。
1.1 信号频带
(i) 实际上，对于以采样函数为包络的频谱，将零频率与频谱包络的第一个过零点对应的频率之间的频率范围定义为信号频带。
(ii) 对于一般频谱，从零频率开始到幅度下降到的频率的频率范围 1/10 包络的最大点定义为信号频带。
2.1 数据通信系统质量指标
概括起来有几个方面。
有效性：指信息传递的速度。
可靠性：指信息传输的质量。
适应性：指环境使用条件。
标准化：指元器件的标准互换性。
经济：指成本的高低。
维护：易于使用。
下面描述的概念都是有效性的重要指标。
2.2码元率
定义：每秒传输的信号元素个数称为码元率。 单位：波特（B），用符号R表示。B .
码元率仅由码元宽度T决定。例如，在N位十进制信号中，码元宽度为T，每秒码元数为1/T，则码元率RB = 1/T波特率，码元率也叫调制率。 调制率表示信号元素内的最短持续时间。
2.3 信息率
定义：每秒传输的信息量称为数据信号的信息率。 单位：比特每秒（bit/s），用符号R表示。湾
一个N位十进制数据信号，有 每个码元N个可能的状态，设每个状态出现的概率P相同，即P=1/N。 在信息论中，每个码元的信息量定义为
I=log2 1/P=log2 N(位)
信息速率为 N 的十进制数据信号
Rb =RB ×我=RB log2 N(比特/秒)
对于二进制数据信号，码元率和数据信息率在数值上是相等的，但单位不同。
考虑到上述描述，例如，考虑具有 155 Mbit/s 速率的信号的可用带宽[1] ，在数值上应等于 155MHZ。 对于二进制数据信号，我们可以建立传输数率和带宽之间的对应关系。
讨论了三个主要因素，包括光纤的可用光谱、单波长下的最大传输速率和最小允许波长间隔，以得出在当前技术限制下单对光纤可能的容量限制。 最后，再次给出了单对光纤可能容量的理论极限。
3.1 光纤的可用光谱
从可用的波长范围来看，WDM 系统在低端受限于为防止模式噪声而调节的光纤截止波长，在高端受限于光纤的二氧化硅吸收损耗和弯曲损耗、光缆衰减和光纤色散。对工作波长范围的一些限制。
根据最新的 ITU-T 规范，可用波长范围大致为 1260-1675 nm。 扣除光纤在 1385 nm 处的水峰，总可用光谱约为 415 nm，对应约 58 THZ （通常大约 50 THZ )[2].
当然，设计系统还会考虑到光源光学装置等因素，实际可用的光谱范围会略有降低。
3.2 单波长最大传输速率
理论上，单波长的透过率是有上限的，主要受制于集成电路硅、砷化镓材料的电子迁移率，以及半导体材料的色散和偏振模色散等因素。传输介质。 此外，还需要考虑所开发系统的性价比是否具有成本效益和商业经济价值。
从目前来看，材料问题并不是主要的限制因素，尤其是磷化铟材料，由于其高电子和空穴迁移率，在40Gbit/s以上的速率上表现出色。 然而传输介质的色散和偏振模色散，以及系统的性能比限制，使得40Gbit/s以上速率的实用前景十分暗淡。 因此，我们有理由将40Gbit/s视为单波长的最大传输速率。
3.3 允许的最小波长间隙
理论上，光信号的真实信息带宽大约是传输比特率的两倍。
事实上，系统设计中的最小波长间隔通常远大于传输比特率的两倍（因为光学滤波器没有理想的平坦度和绝对稳定性，光源也缺乏绝对稳定性。即使使用波长锁定技术，仍然会有是波长漂移）。
从保守的角度估计最大传输容量，假设2.5Gbit/s、10Gbit/s和40Gbit/s的最小波长间隔至少是传输比特率的5倍、2.5倍和1.25倍，对应于 12.5 GH 的最小波长间隔Z , 25 生长激素Z 和 50 GHZ 。
3.4 容量限制预测
已知4000TH可用频谱下单波长速率2000Gbit/s、1000Gbit/s和2.5Gbit/s的最大波长数分别为10、40和50Z。
最大波长数=可用光谱/最小波长间隙
由此可推导出总输电容量约为 分别为10Tbit/s、20Tbit/s和40Tbit/s
总传输容量=最大波长数X单波速率
