四種WDM技術：SWDM、CWDM、DWDM、LWDM

byfibermall

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提高光模塊速率的方法有三種：

高階調(diào)制技術，例如NRZ→PAM4→xQAM

提高光器件的速度（更高的波特率），比如從25G→50G→100G→200G

增加并行通道數(shù)（更多通道）：增加光纖對數(shù)，如采用4對多模光纖的SR4，傳輸100G（每通道25G）；采用波分復用，如采用一對單模光纖的LR4，傳輸100G（每波長25G），或采用40GBiDi，傳輸40G（單纖雙向，每波長20G）

讓我們集中討論一下波分復用的思想。

什么是波分復用？

波分復用（WDM）是光纖通信中用來增加數(shù)據(jù)傳輸容量和速度的一種技術，它將光信號分成多個波長，每個波長承載獨立的信號，從而實現(xiàn)多路信號互不干擾的傳輸。

常見WDM分類

WDM傳輸方式常見的有兩種，即雙纖單向和單纖雙向。

單纖雙向是指在單根光纖上同時進行兩個不同方向傳輸?shù)墓馔ǖ?，所采用的波長互相分離，每個波長往一個方向傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙方全雙工通信。

雙纖單向是指所有光路同時在一根光纖上朝同一個方向傳輸，不同波長攜帶不同的光信號，在發(fā)送端合路，通過一根光纖傳輸，在接收端進行解復用，完成多路光信號的傳輸，反方向則通過另一根光纖傳輸，兩個方向的傳輸分別由兩根光纖完成。

多模光纖和單模光纖環(huán)境中有不同的波分復用技術

對于多模光纖，通常采用短距離波分復用（SWDM）；對于單模，則首選長距離波分復用。長距離波分復用技術主要有CWDM、DWDM、LAN-WDM等。單纖雙向波分復用主要以BiDi技術為代表，既可用于多模環(huán)境，也可用于單模環(huán)境。此外，在400G、800G中，也有波分復用的使用，如SR4.2、DR4.2、DR8.2等，后面我們會單獨介紹。

短波分復用

SWDM（短波分復用）與單模上的CWDM類似。SWDM將傳統(tǒng)多模光纖使用的850nm延伸到850nm-950nm，延長了多模光纖的傳輸波長。它采用高性價比的短波垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）光源和優(yōu)化的寬帶多模光纖（WBMMF），將4個波長復用到1根多模光纖上進行傳輸，將所需的光纖芯數(shù)減少到原來的1/4，同時增加光纖的有效模態(tài)帶寬（EMB），延長傳輸距離。SWDM使用的工作波長從850nm開始，每30nm增加一個波長，分別是：850nm、880nm、910nm和940nm。

2017年3月，100G短波分復用多源協(xié)議（SWDMMSA）小組首次發(fā)布了40G和100GSWDM標準，MSA為以太網(wǎng)100Gbit/s光發(fā)射機定義了4x10Gbps和4x25GbpsSWDM光接口，40G傳輸距離可達440m，100G傳輸距離可達150m。

雙向

BiDi（Bidirectional）即單纖雙向，也就是說在一根光纖中可以同時發(fā)送和接收兩個方向的光信號。

在數(shù)據(jù)中心場景下，使用BiDi可以節(jié)省光纖鏈路資源，這一點在老舊的數(shù)據(jù)中心尤為突出。因此，多模40G和100GBiDi模塊經(jīng)常被大量使用。40G/100GBiDiSR光模塊的傳輸波長通常為850nm和900nm，因此比較準確的模塊描述模式是40G/100GBiDiSR1.2（相對于后來的400GSR4.2）。

除了數(shù)據(jù)中心使用的多模BiDi，還有用于長距離傳輸?shù)膯文iDi模塊，如果傳輸距離在40km以內(nèi)，光模塊的波長通常為1310nm/1550nm，1310nm/1490nm，如果傳輸距離超過40km，波長通常為1550nm/1490nm。

粗波分復用

CWDM（粗波分復用器）具有18個不同的波長通道。每個通道的不同波長相隔20nm，使用波長范圍從1270nm到1610nm。CWDM支持的通道比DWDM少，因此緊湊且經(jīng)濟高效，是短距離通信的理想解決方案。CWDM系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是成本低。

100GCWDM4QSFP28是CWDM4MSA組織于2014年公布的標準，采用1271nm、1291nm、1311nm、1331nm四個中心波長進行光信號傳輸。該標準在現(xiàn)有的100GSR4QSFP28和100GLR4QSFP28基礎上，提供了兼容的覆蓋距離（2km）和低成本的解決方案。

密集波分復用

DWDM即密集波分復用，信道間隔為1.6/0.8/0.4nm（200GHz/100GHz/50GHz）。與CWDM信道相比，每個信道占用20nm空間，在同一根光纖上可以復用更多的波長，從而提高傳輸容量。DWDM系統(tǒng)可以提供最大160波的單纖傳輸容量，使單根光纖的傳輸容量提高幾十倍到幾百倍，大大節(jié)省光纖資源，降低線路建設成本。主要用于干線網(wǎng)中長距離、大容量的數(shù)據(jù)傳輸。在EDFA（摻鉺光纖放大器）的幫助下，DWDM系統(tǒng)可以在數(shù)千公里的范圍內(nèi)工作。

局域網(wǎng)絡

LAN-WDM基于以太網(wǎng)信道的波分復用，其信道間隔為200~800GHz，介于DWDM（100GHz、50GHz）與CWDM（約3THz）之間。LAN-WDM波長范圍采用1269nm至1332nm波段內(nèi)波長間隔為4nm的12個波長（1269.23、1273.54、1277.89、1282.26、1286.66、1291.1、1295.56、1300.05、1304.58、1309.14、1313.73、1318.35nm）。LAN-WDM工作波長的特點是位于零色散附近，色散小，穩(wěn)定性好。LAN-WDM最多可以支持12個波長和25G，增加了容量，可以進一步節(jié)省光纖。最常用的是LAN-WDM4，傳輸距離約10km，使用波長為1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.14nm。

SR4.2、DR4.2、DR8.2

400G、800G也采用SR4.2、DR4.2、DR8.2等波分復用技術。以400GBASE-SR4.2為例，光收發(fā)器速率為400Gbps，SR表示連接距離在150m以內(nèi)，4表示4對光纖（8芯），2表示每芯承載2個波長。采用BiDi和PAM4（50Gbps）技術，采用850nm和910nm兩波長復用，通過8根光纖并行傳輸實現(xiàn)400Gbps。

多模應用場景中的多模光纖

新建數(shù)據(jù)中心、智能計算中心往往更多使用OM4光纖，OM4的有效帶寬是OM3的兩倍以上，傳輸距離更長。OM5相比OM4主要拓寬了高帶寬通道，可以支持850nm~950nm波段的傳輸，在使用波分復用時，比OM4提供更高的有效帶寬和更長的傳輸距離。在40G/100G/400G非WDM場景下，OM4和OM5性能沒有區(qū)別，在使用WDM（如BiDi、SWDM、SR4.2）時，OM5可以提供比OM4更長的傳輸距離。因此，在數(shù)據(jù)中心、智能計算中心進行布線時，需要根據(jù)實際情況選擇多模光纖的類型。

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