CWDM

CWDM是一種面向城域網接入層的低成本WDM傳輸技術。從原理上講，CWDM就是利用光復用器將不同波長的光信號復用至單根光纖進行傳輸，在鏈路的接收端，藉助光解復用器將光纖中的混合信號分解為不同波長的信號，連線到相應的接收設備。

基本介紹

• 中文名：CWDM粗波分復用器
• 外文名：CWDM
• 釋義：低成本WDM傳輸技術
• 別稱：粗波分復用器
• 相關領域：光傳輸,城域網,WDM技術

名詞解釋

WDM Wavelength Division Multiplexer ，波分復用器

CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexer ，稀疏波分復用器，也稱粗波分復用器

DWDM Dense Wavelength Division Multiplexer ，密集波分復用器

DWDM（密集波分復用）無疑是當今光纖套用領域的首選技術，但其昂貴的價格令不少手頭不夠寬裕的運營商頗為躊躇。有沒有或能以較低的成本享用波分復用技術呢？面對這一需求，CWDM（稀疏波分復用）應運而生。

系統原理

技術

其原理如圖1所示。與DWDM的主要區別在於：相對於DWDM系統中0.2nm到1.2nm的波長間隔而言，CWDM具有更寬的波長間隔，業界通行的標準波長間隔為20nm。ITU-T G.694.2規定的波長如表1所示。各波長所屬的波段如圖2所示，覆蓋了單模光纖系統的O、E、S、C、L等五個波段。

由於CWDM系統的波長間隔寬，對雷射器的技術指標要求較低。由於波長間隔達到20nm，所以系統的最大波長偏移可達－6.5℃～+6.5℃，雷射器的發射波長精度可放寬到±3nm，而且在工作溫度範圍（－5℃～70℃）內，溫度變化導致的波長漂移仍然在容許範圍內，雷射器無需溫度控制機制，所以雷射器的結構大大簡化，成品率提高。

另外，較大的波長間隔意味著光復用器/解復用器的結構大大簡化。例如，CWDM系統的濾波器鍍膜層數可降為50層左右，而DWDM系統中的100GHz濾波器鍍膜層數約為150層，這導致成品率提高，成本下降，而且濾波器的供應商大大增加有利於競爭。CWDM濾波器的成本比DWDM濾波器的成本要少50%以上，而且隨著自動化生產技術和批量的增大會進一步降低。

系統的優點

CWDM的最重要的優點是設備成本低。具體情況前面已經介紹過了。除此之外，CWDM的另一個優點是可以降低網路的運營成本。由於CWDM設備體積小、功耗低、維護簡便、供電方便，可以使用220V交流電源。由於其波長數較少，所以板卡備份量小。使用8波的CWDM設備對光纖沒有特殊要求，G.652、G.653、G.655光纖均可採用，可利用現有的光纜。 CWDM系統可以顯著提高光纖的傳輸容量，提高對光纖資源的利用率。城域網的建設都面臨著一定程度的光纖資源的緊張或租賃光纖的昂貴价格。目前典型的粗波分復用系統可以提供8個光通道，按照ITU-T的G.694.2規範最多可以達到18個光通道。 CWDM的另一個優點是體積小、功耗低。CWDM系統的雷射器無需半導體製冷器和溫度控制功能，所以可以明顯減小功耗，如DWDM系統每個雷射器要消耗大約4W的功率，而沒有冷卻器的CWDM雷射器僅消耗0.5W的功率。CWDM系統中簡化的雷射器模組使得其光收發一體化模組的體積減小，設備結構的簡化也減小了設備的體積，節約機房空間。 與傳統的TDM方式相比，CWDM具有速率和協定透明性，這使之更適應城域網高速數據業務的發展。城域網中有許多不同協定和不同的速率的業務，CWDM提供了在一根光纖上提供不同速率的、對協定透明的傳輸通道，如乙太網、ATM、POS、SDH等，而且CWDM的透明性和分插復用功能可以允許使用者直接上下某一個波長，而不用轉換原始信號的格式。也就是說，光層提供了獨立於業務層的傳送結構。CWDM具有很好的靈活性和可擴展性。對於城域業務來講，業務提供的靈活性，特別是業務提供速度和隨著業務發展進行擴展的能力非常重要。利用CWDM技術可以在1天或者幾個小時的時間內為用戶開通業務，而且可以隨著業務量的增加，可以通過插入新的OTU板進行容量的擴展。　提高業務質量。在城域網中套用CWDM系統可以使光層恢復成為可能。光層恢複比電層恢復要經濟得多。考慮到光層恢復是獨立於業務和速率的，那么原來一些自身體制無保護功能的體系（如千兆乙太網），則可以利用CWDM來進行保護。由於CWDM技術的上述優點，所以CWDM在電信、廣電、企業網、校園網等領域獲得越來越多的套用。

存在的不足

CWDM技術的最大問題是其相對於DWDM設備的成本優勢仍不夠明顯。光收發模組和光器件是降低成本的關鍵。但由於市場規模不大，供應商的出貨量不大，所以器件成本優勢不明顯。另外一個降低成本的方法是簡化設備功能，而這種方法導致系統的可靠性和可管理能力降低。 價格不斷降低的DWDM產品也給CWDM技術很大的壓力，而且採用DWDM技術可以形成一個完整的城域DWDM網，所以可擴展性好，對CWDM的壓力比較大。 目前的CWDM設備支持的光通道（波長）數目不超過8個，主要是E波段的光收發模組製造工藝還不成熟，另外，消除了水吸收峰的G.652C光纜在現網中套用較少，所以對E波段光收發模組的市場需求不大。更高速率和更遠傳輸距離的CWDM系統還存在很多技術問題。如10G系統的色散問題、超寬頻光放大技術等。另外，標準化進程需要加快，特別是對業務接口功能方面需要運營商的引導。

發展方向

目前制約CWDM產品發展的關鍵因素之一是光收發模組和復用解復用器件的價格。隨著市場的發展和製造工藝的進步，進一步降低設備成本是一個重要的發展方向。 開發E波段的光器件技術，使之儘快成熟。開發10G速率光通道技術，提高CWDM系統的容量和可升級性。支持各種業務接口是CWDM發展的方向。城域網接入層對多業務接口的需求是各廠商進一步開發多業務接口的動力，CWDM設備將提供FE、GE、SDH、ESCON、FC等多種業務接口。另外一個發展方向是能與MSTP或者高性能路由交換設備結合，作為MSTP設備或者高速路由器擴展線路側容量的手段。 提供多層次的光層和業務層保護功能也是一個發展方向，以滿足不同客戶的需求。 網路管理技術和設備安全性、可靠性等方面進一步提高，提高在市場上的競爭力。 對於最新推出的G.652C光纖，由於G.652C光纜的價格是G.652B價格的兩倍，而且E波段的CWDM光收發模組技術尚不成熟，短期內（1－2年）套用全波段CWDM設備的可能性不大，採用G.652C光纜存在投資大、短期內無效益的問題，所以G.652C光纖在城域用戶光纜網中的套用受到一定限制。

目前，有幾家公司正推出與CWDM相關的產品。北京森潤達公司推出SRD系列CWDM產品，可以支持2-16通道，有源無源產品。LuxN公司出品的widewav系列的CWDM模組支持8個CWDM信道，或者支持4個CWDM信道加16個DWDM信道。時代華納公司已與LuxN公司簽署長期採購協定，用包含widewave模組的wavsystem DWDM設備在紐約、俄亥俄等地部署千兆乙太網。Ocular公司推出的採用CWDM技術的產品有OSX-6000和OSX-1000兩個系列的交換機，其最大特色在於能為高端用戶提供專用波長信道服務的SAN服務。

技術標準

美國的1　400nm商業利益組織正在致力於為CWDM系統制定標準。目前建議草案考慮的CWDM系統波長柵格分為3個波段。“O波段”包括4個波長：1290nm、1310nm、1330nmt和1350nm；“E波段”包括4個波長：1380nm、1400nm、1420nm、1440nm；“S+C+L”波段包括從1　470nm到1　610nm的範圍、間距為20nm的8個波長。這些波長利用了光纖的全部光譜，包括在1　310nm、1　510nm、1　550nm處的傳統光源，從而增加了復用的信道數。20nm的信道間距允許利用廉價的不帶冷卻器的雷射發射機和寬頻光濾波器，同時，它也躲開了1270nm高損耗波長，並且使相鄰波段之間保持了30nm的間隙。儘管目前還沒有CWDM的技術標準，但在市場上已存在一個事實上的城域網標準：IEEE已經制定了萬兆乙太網10GbE標準。CWDM的標準將據此來制定。

對城域網和接入網的業務提供商而言，CWDM系統的開發及其標準的制定是很及時的。隨著寬頻需求遍及邊緣網路，低價傳輸系統就顯得非常迫切。今天的CWDM技術正好適應了這一需求，它為城域網的接入網提供了一種可升級的體系結構。CWDM的復用/解復用器和雷射器正在逐漸形成自己的標準。相鄰波長間隔根據無冷卻的雷射器在很寬的溫度範圍內工作產生的波長漂移來決定。目前被確定為20nm，其中心波長為：1　491nm、1　511nm、1　531nm等一直到1　611nm。而在1　300nm波段，IEEE乙太網定義通道寬度為20nm，但是中心波長為1　290nm、1　310nm、1　330nm、1　350nm。

雖然CWDM目前尚沒有形成統一的技術標準，不過，CWDM用戶組已經成立，估計不遠的將來，這種混亂的局面將結束。目前已經有設備生產廠商著手開發CWDM的傳輸設備，並已經有設備投入商用化，能夠支持從100Mbit/s~2.5Gbit/s的傳輸速率。

設備

補充：CWDM粗波分復用器設備介紹

CWDM中繼方案-光纖擴充方案

cwdm環網套用方案

功能描述

光波長轉換器可以用來增加網路的傳輸頻寬和傳輸距離。可以使網路容量在不影響原有業務的情況下迅速成倍地增加, 同時大大提高網路的安全性。具有光中繼、波長轉換、傳輸介質在單模光纖與多模光纖之間轉換等功能。 它適用於在10Mb/s～2.5 Gb/s速率範圍內各種數位訊號(SDH、ATM、乙太網、光纖通道)和模擬信號在光纖中的復用傳輸和波長轉換。

CWDM

特性

u 標準：

支持全雙工、半雙工模式；

u 波長：見附屬檔案一

u 光纖接口：

本光波長轉換器可以匹配目前市面上所有SFP，支持雙纖連線或單纖連線，波長轉換數量和傳輸距離可選。

u 環境：

工作溫度：-10～+50℃

儲存溫度：-40～+85℃

u

濕度：10～90% 無冷凝

u 技術指標：

參數 單位 155Mb/s 622Mb/s 1.25Gb/s 2.5Gb/s

接收波長範圍 nm 短波長：760～870；長波長：1100～1600

輸入/輸出模式 多模、單模任選

傳輸距離分類 km A：短距離（≤15）；

B：中長距離（≥40）；長距離（≥80）；

接收靈敏度 dBm ≤－26 ≤－26 ≤－24 ≤－20

接收過載點 dBm ≥－3 ≥－3 ≥－3 ≤0

輸出波長 dBm 典型值：850，1310，1550

發射光功率 dBm 具體的發射功率由選用的光模組決定，以下數據僅供參考

-7～+2 -7～+2 -7～+2 -7～+2

套用

6項套用

1、網路擴容和升級: 可以將任意輸入光波長轉換為固定的ITU-CWDM輸出光波長, 在一根光纖里同時傳輸多達十幾路的光信號, 大大擴充光纖的傳輸容量和利用率, 節省鋪設光纜的時間和成本, 在開通新業務時不影響原有業務.

2、各類信號混合傳輸: 適用於10Mb/s～2.5 Gb/s速率內的SDH、ATM、乙太網、光纖通道設備升級改造、長距離線路中繼, 模擬信號的傳輸, 以及數字和模擬信號在一根光纖中的混合傳輸.

3、模式轉換: 可完成單模光波轉換成任意單模、多模光波, 適用於各種複雜的網路情況.

4、波長轉換：完成單模、多模光波任意波長轉換成CWDM波長，或將一個CWDM波長轉換為另一個任意波長, 傳輸距離可達幾百公里.

5、光中繼：可將多個cwdm串聯以增加傳輸距離(可達數百公里).

6、安全組網: 利用cwdm可在單對光纖中組成多個在物理通道上相互隔離虛擬光網(OPN), 使網路完全免受所有軟體病毒和黑客的攻擊, 其安全性遠高於通用的VPN, 尤其適用於政府, 公安, 銀行等領域.

光纖擴容解決方案

在部分電信光纜資源不足、而業務增長迅速，且急需光纜擴容又不方便的地區 ， CWDM可以利用多種老舊型號的有限光纜，包括不能在 DWDM 上使用的 G.653光纜，採用點到點的拓撲套用方式，提供幾倍於現有傳輸容量的頻寬來實現兩點之間多業務的雙向匯聚，比傳統 DWDM 具有更優的性價比。 CWDM的擴容過程十分簡單，只需在兩端增加一對 CWDM 設備就能將光纜容量擴大 8倍，擴容過程中業務中斷時間短，擴容完成後，原有業務不受任何影響，保證了業務的平滑過渡。

利用 CWDM 可非常容易地實現以波長來區分不同用戶，為用戶提供所需的指定頻寬，從而讓運營商更便利地提供波長出租業務。目前， 天津鈦訊通信公司 的 CWDM 提供 2.5G 以下多種接口速率，可滿足不同用戶對速率的需求，提高光纖的實際傳輸容量。

點到多點

從核心局到多個分支局間的不同業務傳送，到匯聚局與客戶端之間的接入網路建設， CWDM可以適應多種網路複雜的環境。採用CWDM 接入傳輸多種數據業務能夠實現互不干擾，且各客戶的業務傳送能夠得到可靠安全的保證。CWDM還可與EPON 或APON 組成無源光網路，與DISLAM一起進行互聯，為實現光纖到大樓用戶(FTTH)提供很好的解決方案，實現多種業務的融合。

通常為實現在光網路中點到多點的套用，需要較多數量的光纖組成星型拓撲。在光纖資源不足情況下，利用一條光路串接各個需要傳輸數據的分局，通過事先定義波長來區分用戶和業務，在各個業務節點利用 CWDM的終端復用設備和分插復用設備，以實現地區業務的復用傳輸和業務的上下傳輸。通過這種方式可用來解決中心節點到多個分支節點間的不同業務傳送，從而用一條簡單的物理光路實現了邏輯上的星型結構。

相關設備：

設備功能及實現目標：

波分設備

只有一根光纖，而且光纖正在使用，傳輸原有業務；不能增加新光纖，或者新增光纖線路價格太昂貴，如何擴充光纖線路？

這時您就需要用到光纖線路擴容設備， CWDM有源粗波分復用器，通過設備把原有1路光纖，擴容2-16路，之間的數據信號互不影響；每路有頻寬有1.25G，2.5G，10G可選；

設備可點對點傳輸，還可做中繼，遠距離傳輸。默認傳輸距離為40KM，另有80KM,120KM，超過120KM可多台做中繼，延長傳輸距離。

設備介紹：

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◆ 設備容量大

目前使用單模光纖傳輸,可實現16個通道的復用，每個通道的傳輸速率可達1.25Gbit/s，2.5Gbit/s，及10Gbit/s

◆ 設備組網靈活

可以組成點到點、鏈狀、單纖雙向、一點對多點等的網路結構。

◆ 多種速率業務靈活透明接入 提供多種速率業務接口，支持乙太網、PDH、SDH、CATV 及專網等業務。

◆ 多種規格的傳輸距離

無中繼點對點傳輸距離為 40km,80km,120km, 以上.

◆ 具有良好的可擴展性：4 波、5 波、6 波、7 波、8 波、16波。

◆ 具有 1+1 的電源熱冗餘備份。

◆ 開放式結構,支持不同廠商的客戶端接入，與多種廠家的設備互連、互通。

◆ 可中繼傳輸

在傳輸距離超過無中繼傳輸 120 公里後，可通過中繼設備，完成不同速率的再放大、 再整形和再定時功能。

系統參數

技術指標

最大容量

1.25Gbit/s：2波（2.5G），4波（5G），8波（10G），16波（20G）

2.5Gbit/s：2波（5G）4 波(10G)8波（20G） 16(40G）

10Gbit/s：2波（20G），4波（40G）8波（80G）16波（160G）

波長範圍

符合 ITU-I G.695 標準

業務接入類型

PDH 、ATM

STM-16/STM-4/STM-1

OC-48/OC-12/OC-32

乙太網 10/100/1000BaseT、GE FICON/ESCON/FIBER Channel

光接口傳輸方式

採用 2R 傳輸方式, 各通道支持 1.25Gbit/s 以下的速率透明傳輸; 採用 3R 傳輸方式, 各通道速率支持 155Mbit/s、622Mbit/s、1.25Gbit/s、2.5Gbit/s或10Gbit/s可選;

物理網路拓撲結構

點到點，點到多點，中繼，單纖雙向

光纖類型

G.652 G.653 G.655

機械參數

外觀尺：:19 寸 1U CCCW 機箱：44（H）X280(D)X440 (W) (mm)

重量：滿配時重量為 10 公斤

工作環境

工作溫度：-20℃–70℃

相對濕度：5% – 95% 無凝結

存儲環境

環境溫度：-40℃– 80℃

相對濕度：5% – 95% 無凝結

電源要求：220V AC,50Hz；-48V DC

功耗：≤55W

典型套用：

CWDM點對點使用方案

CWDM中繼方案