知識(shí)科普：波分復(fù)用技術(shù)（WDM）及其衍生技術(shù)的知識(shí)

波分復(fù)用（WDM）技術(shù)基礎(chǔ)

定義與核心原理

波分復(fù)用（Wavelength DivisionMultiplexing, WDM）是一種通過單根光纖并行傳輸多個(gè)波長(zhǎng)光信號(hào)的技術(shù)。其核心流程包括：

發(fā)送端：合波器（Mux）將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)復(fù)合成一路信號(hào)。

傳輸端：復(fù)用后的信號(hào)在單根光纖中傳輸，必要時(shí)可采用中繼放大器（如EDFA）補(bǔ)償長(zhǎng)距損耗。

接收端：分波器（Demux）分離波長(zhǎng)并送入對(duì)應(yīng)接收機(jī)恢復(fù)原始信號(hào)。

本質(zhì)：將光纖的物理帶寬分割為多個(gè)獨(dú)立“虛擬通道”，每個(gè)通道承載獨(dú)立業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)容量倍增。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

帶寬倍增：?jiǎn)卫w傳輸容量提升數(shù)十至數(shù)百倍（如DWDM支持96波×800G）

協(xié)議透明：支持以太網(wǎng)、OTN、SDH等多種協(xié)議混合傳輸

成本優(yōu)化：減少光纖用量（如BiDi節(jié)省50%纖芯），無需改造舊光纜即可擴(kuò)容。

低時(shí)延：全光中繼減少光電轉(zhuǎn)換延遲（較傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)降低50%）。

波分復(fù)用技術(shù)分類

粗波分復(fù)用（CWDM）

波長(zhǎng)規(guī)劃：18個(gè)通道（1270–1610nm），間隔20nm（ITU-T G.694.2標(biāo)準(zhǔn)）。

特點(diǎn)：使用非制冷激光器，工作溫度范圍寬（?5℃~70℃），功耗<1W/通道。

無源器件成本低（濾波器鍍膜僅50層，DWDM需150層）。

應(yīng)用場(chǎng)景：城域網(wǎng)接入層（<80km）、企業(yè)網(wǎng)擴(kuò)容、5G前傳。

密集波分復(fù)用（DWDM）

波長(zhǎng)規(guī)劃：C波段（1525–1565nm）或L波段（1570–1610nm），間隔0.4~0.8nm（100/50GHz柵格）

特點(diǎn)：需制冷型激光器（溫漂<0.01nm/℃），配合EDFA放大器支持超千公里傳輸單纖容量達(dá)38.4Tbps（96波×400G），用于骨干網(wǎng)與海底光纜。

關(guān)鍵技術(shù)：相干調(diào)制（16QAM/PCS）、拉曼放大器、動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償。

光模塊中的波分復(fù)用技術(shù)

 BiDi（單纖雙向）模塊

原理：?jiǎn)卫w雙向傳輸，收發(fā)波長(zhǎng)不同（如Tx1310nm/Rx1270nm）·

優(yōu)勢(shì)：節(jié)省50%光纖，老舊數(shù)據(jù)中心改造首選方案

成對(duì)使用：需匹配收發(fā)波長(zhǎng)

演進(jìn)方向：與PAM4調(diào)制結(jié)合（如400G SR4）

SWDM（短波波分復(fù)用）

波段范圍：850–950nm（多模光纖窗口）

配置：4波長(zhǎng)（850/880/910/940nm），每波長(zhǎng)25G PAM4，總帶寬100G。

兼容OM5光纖（支持950nm波段），傳輸距離達(dá)150m

應(yīng)用：高密度數(shù)據(jù)中心服務(wù)器-ToR交換機(jī)互聯(lián)。

高速數(shù)據(jù)中心模塊

SR4.2：8芯多模光纖，每芯承載850nm/910nm雙波長(zhǎng)，PAM4調(diào)制（8×2×50G=800G）支持OM4/OM5光纖，150m內(nèi)替代16芯并行方案

DR4.2/DR8.2：?jiǎn)文０姹荆ㄩL(zhǎng)擴(kuò)展至1310nm波段（如CWDM波長(zhǎng)），支持500m~2km DCI互聯(lián)。

關(guān)鍵技術(shù)組件與系統(tǒng)架構(gòu)

核心器件

系統(tǒng)架構(gòu)模式

雙纖單向：兩根光纖分別承載正向/反向信號(hào)（如DWDM干線）·

單纖雙向：?jiǎn)卫w雙向傳輸，收發(fā)波長(zhǎng)分離（如BiDi技術(shù)）

應(yīng)用場(chǎng)景深度解析

 5G前傳網(wǎng)絡(luò)

挑戰(zhàn)：單基站需12芯光纖（25G速率）

方案：MWDM重用CWDM波長(zhǎng)，TEC溫控?cái)U(kuò)展至12波，節(jié)省90%光纖

LWDM ：4nm間隔，12波25G聚合為300G，時(shí)延<100μs

長(zhǎng)途骨干網(wǎng)

超千公里傳輸：DWDM+EDFA+拉曼放大，80波×200G，中繼間距150km?

海底光纜：96波×500G（48Tbps），采用概率整形（PS）抗非線性效應(yīng)

未來演進(jìn)方向

波分復(fù)用技術(shù)通過“光層并行”突破香農(nóng)極限，成為現(xiàn)代光通信的核心容量引擎：

短距場(chǎng)景：SWDM/SR4.2解決機(jī)架內(nèi)高密度布線瓶頸。

中距場(chǎng)景：CWDM/MWDM以低成本支撐城域接入與5G前傳。

長(zhǎng)距場(chǎng)景：DWDM+相干技術(shù)構(gòu)建Tbps級(jí)骨干網(wǎng)與海底光纜。

隨著硅光集成與空分復(fù)用的成熟，波分復(fù)用將推動(dòng)光網(wǎng)絡(luò)向“每比特成本趨零”持續(xù)演進(jìn)，成為算力時(shí)代不可或缺的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。