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WDM 和 TDM 系统的原理
波分复用（WDM）是一种通过使用不同波长（即颜色）的激光将多个光载波信
号复用到一根光纤上的技术，如图 1 所示。该技术能够在一根光纤上进行双向
通信，并实现容量的倍增。作为一种模拟过程，波分复用（WDM）基于一个众
所周知的概念，即频分复用（FDM）。利用该技术，将一个信道的带宽划分为
多个信道，每个信道占用一部分较大的频谱。在 WDM 网络中，每个信道都被
称为波长。之所以使用这个名称，是因为每个信道以不同的频率和不同的光波
长工作。光纤上的波长被未使用的光谱分开。这种做法使波长彼此分离，有助
于防止它们相互干扰。这种想法被称为通道间距，或者简称为间距。
波分复用工作原理
图 1:WDM 工作原理
时分复用（TDM）是一种通过在传输线的每一端的同步开关在公共信号路径上
发送和接收独立信号的技术，使得每一个信号仅以交替模式出现在线路上的一
小部分时间，如图 2 所示。TDM 是一种数字（或很少是模拟）多路复用技术，
其中两个或多个比特流或信号作为子信道在一个通信信道中同时传输，但在物
理上轮流在信道上传输。将时域划分为若干固定长度的周期时隙，每个时隙对
应一个子信道。在时隙 1 期间传送子信道 1 的样本字节或数据块，在时隙 2 期
间传送子信道 2，等等。一个 TDM 帧包括每个子信道一个时隙加上同步信道，
有时在同步之前包括纠错信道。在最后一个子信道、纠错和同步之后，循环以
新帧重新开始，从来自子信道 1 的第二个样本、字节或数据块开始，等等。

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波分复用和时分复用的特点
WDM 具有高传输容量，可以节省光纤资源。对于单波长光纤系统，需要使用
一对光纤来接收和发送一个信号，而 WDM 系统，无论等待传输多少个信号，
只需要一对光纤。波分复用（WDM）对各种业务信号都是透明的，能够传输不
同种类的信号，然后对其进行复合和分解。波分复用（WDM）作为一种最佳的
扩容方式，可以不使用大量的光纤或高速网络设备，而只通过改变交换机和增
加一个波长来引入各种业务或扩容。利用光分插复用器（OADM）和光交叉连
接（OXC），WDM 可以构成高灵活性、高可靠性、高生存性的全光网络。
TDM 是为实现大容量、高速传输而设计的。TDM 能够采用非线性孤子传输等
有用技术，消除高速传输中的色散效应。同时，TDM 能够消除电子器件的速率
效应，实现单波长的高速传输。TDM 作为一种有效的光复用方式，可以充分利
用频谱资源，大大提高频谱带宽的利用率。与波分复用不同，时分复用不受光
纤非线性效应的限制，有效地利用了光波长，可以在不同距离、不同容量的网
络中工作。尽管还不成熟，TDM 是一种比 WDM 更长期的技术。
波分复用与时分复用的区别
TDM 和 WDM 是将多个信号复用到一个载波中的两种方法。多路复用是将多个
信号组合成一个信号的过程，这样每个单独的信号都可以在目的地检索。由于
多个信号占用信道，它们需要以某种方式共享资源。
波分复用和时分复用的主要区别在于它们如何划分信道。WDM 将信道划分为
两个或多个不重叠的波长范围，而 TDM 以交替的方式将特定的时间周期划分

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和分配给每个信道。由于这个事实，我们可以说，对于 TDM，每个信号使用所
有带宽和一些时间，而对于 WDM，每个信号使用一小部分带宽和所有时间。
TDM 通过动态地为需要更多带宽的信号分配更多的时间周期，同时将时间周期
减少到不需要带宽的信号，提供了更大的灵活性和效率。WDM 缺乏这种灵活
性，因为它不能动态地改变所分配波长的宽度。
与 TDM 相比，WDM 具有更好的延迟。延迟是数据到达目的地所需的时间。由
于 TDM 分配时间段，在给定的时间内，只有一个信道可以传输数据，并且一
些数据通常会延迟，尽管它通常仅以毫秒为单位。由于波分复用（WDM）中的
信道可以在任何时候进行传输，因此它们的延迟比 TDM 要低得多。波分复用
（WDM）通常用于延迟是最高优先级的应用程序，例如那些需要实时信息的应
用程序。
波分复用与时分复用的关系
WDM 和 TDM 都是超高速传输技术。TDM 消除了电子器件的速度限制，不受
光纤非线性效应的限制，实现了单波长的高速传输，但目前仍处于研发阶段。
波分复用（WDM）技术是一种非常成熟的技术，在通信网络中得到了广泛的应
用，但其复用波长和传输性能受到光纤非线性效应的限制。从长远来看，WDM
和 TDM 可以在传输网络中同时使用和共存。如图 3 所示，我们可以使用 TDM
高速信道连接由 WDM 组成的子网，从而构建一个更大的光传输网络。在子网
中，WDM 可以显著提高网络的灵活性和可靠性。同时，TDM 是实现高速大容
量传输的有效手段。
WDM 和 TDM 的光传输网
图 3:WDM 和 TDM 的光传输网络

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结论
波分复用（WDM）作为一种成熟的大容量光传输技术，已经在网络中得到了广
泛的应用。它具有透明性、可重构性和良好的网络生存性等优点。未来的
WDM 光网络将朝着基于光波长路由和交换的灵活组网方向发展，具有快速恢
复和重构网络的能力，在未来的光传输网络中将发挥主要作用。TDM 作为一种
非常有效的复用技术，可以充分利用频谱资源，消除由于非线性效应对 WDM
系统的一些限制。近年来，TDM 在研究领域取得了很大的进展，但还不够成
熟。简单地说，波分复用和时分复用作为光复用技术各有利弊。随着相关研究
的不断深入，WDM 和 TDM 可以结合起来广泛应用于超高速传输网络中。
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