CWDM_低成本WDM传输技术 - 威林百科weilinceramic.com

CWDM

低成本WDM传输技术

CWDM是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术。从原理上讲，CWDM就是利用光复用器将不同波长的光信号复用至单根光纤进行传输，在链路的接收端，借助光解复用器将光纤中的混合信号分解为不同波长的信号，连接到相应的接收设备。

名词解释

WDM Wavelength Division Multiplexer ，波分复用器

CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexer ，稀疏波分复用器，也称粗波分复用器

DWDM Dense Wavelength Division Multiplexer ，密集波分复用器

DWDM（密集波分复用）无疑是当今光纤应用领域的首选技术，但其昂贵的价格令不少手头不够宽裕的运营商颇为踌躇。有没有或能以较低的成本享用波分复用技术呢？面对这一需求，CWDM（稀疏波分复用）应运而生。

系统原理

技术

与DWDM的主要区别在于：相对于DWDM系统中0.2nm到1.2nm的波长间隔而言，CWDM具有更宽的波长间隔，业界通行的标准波长间隔为20nm。各波长所属的波段覆盖了单模光纤系统的O、E、S、C、L等五个波段。

由于CWDM系统的波长间隔宽，对激光器的技术指标要求较低。由于波长间隔达到20nm，所以系统的最大波长偏移可达－6.5℃～+6.5℃，激光器的发射波长精度可放宽到±3nm，而且在工作温度范围（－5℃～70℃）内，温度变化导致的波长漂移仍然在容许范围内，激光器无需温度控制机制，所以激光器的结构大大简化，成品率提高。

另外，较大的波长间隔意味着光复用器/解复用器的结构大大简化。例如，CWDM系统的滤波器镀膜层数可降为50层左右，而DWDM系统中的100GHz滤波器镀膜层数约为150层，这导致成品率提高，成本下降，而且滤波器的供应商大大增加有利于竞争。CWDM滤波器的成本比DWDM滤波器的成本要少50%以上，而且随着自动化生产技术和批量的增大会进一步降低。

系统的优点

CWDM的最重要的优点是设备成本低。具体情况前面已经介绍过了。除此之外，CWDM的另一个优点是可以降低网络的运营成本。由于CWDM设备体积小、功耗低、维护简便、供电方便，可以使用220V交流电源。由于其波长数较少，所以板卡备份量小。使用8波的CWDM设备对光纤没有特殊要求，G.652、G.653、G.655光纤均可采用，可利用现有的光缆。 CWDM系统可以显著提高光纤的传输容量，提高对光纤资源的利用率。城域网的建设都面临着一定程度的光纤资源的紧张或租赁光纤的昂贵价格。目前典型的粗波分复用系统可以提供8个光通道，按照ITU-T的G.694.2规范最多可以达到18个光通道。 CWDM的另一个优点是体积小、功耗低。CWDM系统的激光器无需半导体制冷器和温度控制功能，所以可以明显减小功耗，如DWDM系统每个激光器要消耗大约4W的功率，而没有冷却器的CWDM激光器仅消耗0.5W的功率。CWDM系统中简化的激光器模块使得其光收发一体化模块的体积减小，设备结构的简化也减小了设备的体积，节约机房空间。与传统的TDM方式相比，CWDM具有速率和协议透明性，这使之更适应城域网高速数据业务的发展。城域网中有许多不同协议和不同的速率的业务，CWDM提供了在一根光纤上提供不同速率的、对协议透明的传输通道，如以太网、ATM、POS、SDH等，而且CWDM的透明性和分插复用功能可以允许使用者直接上下某一个波长，而不用转换原始信号的格式。也就是说，光层提供了独立于业务层的传送结构。CWDM具有很好的灵活性和可扩展性。对于城域业务来讲，业务提供的灵活性，特别是业务提供速度和随着业务发展进行扩展的能力非常重要。利用CWDM技术可以在1天或者几个小时的时间内为用户开通业务，而且可以随着业务量的增加，可以通过插入新的OTU板进行容量的扩展。　提高业务质量。在城域网中应用CWDM系统可以使光层恢复成为可能。光层恢复比电层恢复要经济得多。考虑到光层恢复是独立于业务和速率的，那么原来一些自身体制无保护功能的体系（如千兆以太网），则可以利用CWDM来进行保护。由于CWDM技术的上述优点，所以CWDM在电信、广电、企业网、校园网等领域获得越来越多的应用。

存在的不足

CWDM技术的最大问题是其相对于DWDM设备的成本优势仍不够明显。光收发模块和光器件是降低成本的关键。但由于市场规模不大，供应商的出货量不大，所以器件成本优势不明显。另外一个降低成本的方法是简化设备功能，而这种方法导致系统的可靠性和可管理能力降低。价格不断降低的DWDM产品也给CWDM技术很大的压力，而且采用DWDM技术可以形成一个完整的城域DWDM网，所以可扩展性好，对CWDM的压力比较大。目前的CWDM设备支持的光通道（波长）数目不超过8个，主要是E波段的光收发模块制造工艺还不成熟，另外，消除了水吸收峰的G.652C光缆在现网中应用较少，所以对E波段光收发模块的市场需求不大。更高速率和更远传输距离的CWDM系统还存在很多技术问题。如10G系统的色散问题、超宽带光放大技术等。另外，标准化进程需要加快，特别是对业务接口功能方面需要运营商的引导。

发展方向

目前制约CWDM产品发展的关键因素之一是光收发模块和复用解复用器件的价格。随着市场的发展和制造工艺的进步，进一步降低设备成本是一个重要的发展方向。开发E波段的光器件技术，使之尽快成熟。开发10G速率光通道技术，提高CWDM系统的容量和可升级性。支持各种业务接口是CWDM发展的方向。城域网接入层对多业务接口的需求是各厂商进一步开发多业务接口的动力，CWDM设备将提供FE、GE、SDH、ESCON、FC等多种业务接口。另外一个发展方向是能与MSTP或者高性能路由交换设备结合，作为MSTP设备或者高速路由器扩展线路侧容量的手段。提供多层次的光层和业务层保护功能也是一个发展方向，以满足不同客户的需求。网络管理技术和设备安全性、可靠性等方面进一步提高，提高在市场上的竞争力。对于最新推出的G.652C光纤，由于G.652C光缆的价格是G.652B价格的两倍，而且E波段的CWDM光收发模块技术尚不成熟，短期内（1－2年）应用全波段CWDM设备的可能性不大，采用G.652C光缆存在投资大、短期内无效益的问题，所以G.652C光纤在城域用户光缆网中的应用受到一定限制。

目前，有几家公司正推出与CWDM相关的产品。北京森润达公司推出SRD系列CWDM产品，可以支持2-16通道，有源无源产品。LuxN公司出品的widewav系列的CWDM模块支持8个CWDM信道，或者支持4个CWDM信道加16个DWDM信道。时代华纳公司已与LuxN公司签署长期采购协议，用包含widewave模块的wavsystem DWDM设备在纽约、俄亥俄等地部署千兆以太网。Ocular公司推出的采用CWDM技术的产品有OSX-6000和OSX-1000两个系列的交换机，其最大特色在于能为高端用户提供专用波长信道服务的SAN服务。

技术标准

美国的1　400nm商业利益组织正在致力于为CWDM系统制定标准。目前建议草案考虑的CWDM系统波长栅格分为3个波段。“O波段”包括4个波长：1290nm、1310nm、1330nmt和1350nm；“E波段”包括4个波长：1380nm、1400nm、1420nm、1440nm；“S+C+L”波段包括从1　470nm到1　610nm的范围、间距为20nm的8个波长。这些波长利用了光纤的全部光谱，包括在1　310nm、1　510nm、1　550nm处的传统光源，从而增加了复用的信道数。20nm的信道间距允许利用廉价的不带冷却器的激光发射机和宽带光滤波器，同时，它也躲开了1270nm高损耗波长，并且使相邻波段之间保持了30nm的间隙。尽管目前还没有CWDM的技术标准，但在市场上已存在一个事实上的城域网标准：IEEE已经制定了万兆以太网10GbE标准。CWDM的标准将据此来制定。

对城域网和接入网的业务提供商而言，CWDM系统的开发及其标准的制定是很及时的。随着宽带需求遍及边缘网络，低价传输系统就显得非常迫切。今天的CWDM技术正好适应了这一需求，它为城域网的接入网提供了一种可升级的体系结构。CWDM的复用/解复用器和激光器正在逐渐形成自己的标准。相邻波长间隔根据无冷却的激光器在很宽的温度范围内工作产生的波长漂移来决定。目前被确定为20nm，其中心波长为：1　491nm、1　511nm、1　531nm等一直到1　611nm。而在1　300nm波段，IEEE以太网定义通道宽度为20nm，但是中心波长为1　290nm、1　310nm、1　330nm、1　350nm。

虽然CWDM目前尚没有形成统一的技术标准，不过，CWDM用户组已经成立，估计不远的将来，这种混乱的局面将结束。目前已经有设备生产厂商着手开发CWDM的传输设备，并已经有设备投入商用化，能够支持从100Mbit/s~2.5Gbit/s的传输速率。

设备简介

补充：CWDM粗波分复用器设备介绍

功能描述

光波长转换器可以用来增加网络的传输带宽和传输距离。可以使网络容量在不影响原有业务的情况下迅速成倍地增加, 同时大大提高网络的安全性。具有光中继、波长转换、传输介质在单模光纤与多模光纤之间转换等功能。它适用于在10Mb/s～2.5 Gb/s速率范围内各种数字信号(SDH、ATM、以太网、光纤通道)和模拟信号在光纤中的复用传输和波长转换。

设备特性

u 标准：

支持全双工、半双工模式；

u 波长：见附件一

u 光纤接口：

本光波长转换器可以匹配目前市面上所有SFP，支持双纤连接或单纤连接，波长转换数量和传输距离可选。

u 环境：

工作温度：-10～+50℃

储存温度：-40～+85℃

湿度：10～90% 无冷凝

u 技术指标：

参数单位 155Mb/s 622Mb/s 1.25Gb/s 2.5Gb/s

接收波长范围 nm 短波长：760～870；长波长：1100～1600

输入/输出模式多模、单模任选

传输距离分类 km A：短距离（≤15）；

B：中长距离（≥40）；长距离（≥80）；

接收灵敏度 dBm ≤－26 ≤－26 ≤－24 ≤－20

接收过载点 dBm ≥－3 ≥－3 ≥－3 ≤0

输出波长 dBm 典型值：850，1310，1550

发射光功率 dBm 具体的发射功率由选用的光模块决定，以下数据仅供参考

-7～+2 -7～+2 -7～+2 -7～+2

主要应用

6项应用

1、网络扩容和升级: 可以将任意输入光波长转换为固定的ITU-CWDM输出光波长, 在一根光纤里同时传输多达十几路的光信号, 大大扩充光纤的传输容量和利用率, 节省铺设光缆的时间和成本, 在开通新业务时不影响原有业务.

2、各类信号混合传输: 适用于10Mb/s～2.5 Gb/s速率内的SDH、ATM、以太网、光纤通道设备升级改造、长距离线路中继, 模拟信号的传输, 以及数字和模拟信号在一根光纤中的混合传输.

3、模式转换: 可完成单模光波转换成任意单模、多模光波, 适用于各种复杂的网络情况.

4、波长转换：完成单模、多模光波任意波长转换成CWDM波长，或将一个CWDM波长转换为另一个任意波长, 传输距离可达几百公里.

5、光中继：可将多个cwdm串联以增加传输距离(可达数百公里).

6、安全组网: 利用cwdm可在单对光纤中组成多个在物理通道上相互隔离虚拟光网(OPN), 使网络完全免受所有软件病毒和黑客的攻击, 其安全性远高于通用的VPN, 尤其适用于政府, 公安, 银行等领域.

光纤扩容解决方案

在部分电信光缆资源不足、而业务增长迅速，且急需光缆扩容又不方便的地区， CWDM可以利用多种老旧型号的有限光缆，包括不能在 DWDM 上使用的 G.653光缆，采用点到点的拓扑应用方式，提供几倍于现有传输容量的带宽来实现两点之间多业务的双向汇聚，比传统 DWDM 具有更优的性价比。 CWDM的扩容过程十分简单，只需在两端增加一对 CWDM 设备就能将光缆容量扩大 8倍，扩容过程中业务中断时间短，扩容完成后，原有业务不受任何影响，保证了业务的平滑过渡。

利用 CWDM 可非常容易地实现以波长来区分不同用户，为用户提供所需的指定带宽，从而让运营商更便利地提供波长出租业务。目前，天津钛讯通信公司的 CWDM 提供 2.5G 以下多种接口速率，可满足不同用户对速率的需求，提高光纤的实际传输容量。

点到多点

从核心局到多个分支局间的不同业务传送，到汇聚局与客户端之间的接入网络建设， CWDM可以适应多种网络复杂的环境。采用CWDM 接入传输多种数据业务能够实现互不干扰，且各客户的业务传送能够得到可靠安全的保证。CWDM还可与EPON 或APON 组成无源光网络，与DISLAM一起进行互联，为实现光纤到大楼用户(FTTH)提供很好的解决方案，实现多种业务的融合。

通常为实现在光网络中点到多点的应用，需要较多数量的光纤组成星型拓扑。在光纤资源不足情况下，利用一条光路串接各个需要传输数据的分局，通过事先定义波长来区分用户和业务，在各个业务节点利用 CWDM的终端复用设备和分插复用设备，以实现地区业务的复用传输和业务的上下传输。通过这种方式可用来解决中心节点到多个分支节点间的不同业务传送，从而用一条简单的物理光路实现了逻辑上的星型结构。