知識科普：波分復用技術（WDM）及其衍生技術的知識

波分復用（WDM）技術基礎

定義與核心原理

波分復用（Wavelength DivisionMultiplexing, WDM）是一種通過單根光纖并行傳輸多個波長光信號的技術。其核心流程包括：

發送端：合波器（Mux）將不同波長的光信號復合成一路信號。

傳輸端：復用后的信號在單根光纖中傳輸，必要時可采用中繼放大器（如EDFA）補償長距損耗。

接收端：分波器（Demux）分離波長并送入對應接收機恢復原始信號。

本質：將光纖的物理帶寬分割為多個獨立“虛擬通道”，每個通道承載獨立業務，實現容量倍增。

技術優勢

帶寬倍增：單纖傳輸容量提升數十至數百倍（如DWDM支持96波×800G）

協議透明：支持以太網、OTN、SDH等多種協議混合傳輸

成本優化：減少光纖用量（如BiDi節省50%纖芯），無需改造舊光纜即可擴容。

低時延：全光中繼減少光電轉換延遲（較傳統網絡降低50%）。

波分復用技術分類

粗波分復用（CWDM）

波長規劃：18個通道（1270–1610nm），間隔20nm（ITU-T G.694.2標準）。

特點：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）。

應用場景：城域網接入層（<80km）、企業網擴容、5G前傳。

密集波分復用（DWDM）

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

特點：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38.4Tbps（96波×400G），用于骨干網與海底光纜。

關鍵技術：相干調制（16QAM/PCS）、拉曼放大器、動態色散補償。

光模塊中的波分復用技術

 BiDi（單纖雙向）模塊

原理：單纖雙向傳輸，收發波長不同（如Tx1310nm/Rx1270nm）·

優勢：節省50%光纖，老舊數據中心改造首選方案

成對使用：需匹配收發波長

演進方向：與PAM4調制結合（如400G SR4）

SWDM（短波波分復用）

波段范圍：850–950nm（多模光纖窗口）

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

兼容OM5光纖（支持950nm波段），傳輸距離達150m

應用：高密度數據中心服務器-ToR交換機互聯。

高速數據中心模塊

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

DR4.2/DR8.2：單模版本，波長擴展至1310nm波段（如CWDM波長），支持500m~2km DCI互聯。

關鍵技術組件與系統架構

核心器件

系統架構模式

雙纖單向：兩根光纖分別承載正向/反向信號（如DWDM干線）·

單纖雙向：單纖雙向傳輸，收發波長分離（如BiDi技術）

應用場景深度解析

 5G前傳網絡

挑戰：單基站需12芯光纖（25G速率）

方案：MWDM重用CWDM波長，TEC溫控擴展至12波，節省90%光纖

LWDM ：4nm間隔，12波25G聚合為300G，時延<100μs

長途骨干網

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

未來演進方向

波分復用技術通過“光層并行”突破香農極限，成為現代光通信的核心容量引擎：

短距場景：SWDM/SR4.2解決機架內高密度布線瓶頸。

中距場景：CWDM/MWDM以低成本支撐城域接入與5G前傳。

長距場景：DWDM+相干技術構建Tbps級骨干網與海底光纜。

隨著硅光集成與空分復用的成熟，波分復用將推動光網絡向“每比特成本趨零”持續演進，成為算力時代不可或缺的數字基礎設施。