知识科普：波分复用技术（WDM）及其衍生技术的知识

波分复用（WDM）技术基础

定义与核心原理

波分复用（Wavelength DivisionMultiplexing, WDM）是一种通过单根光纤并行传输多个波长光信号的技术。其核心流程包括：

发送端：合波器（Mux）将不同波长的光信号复合成一路信号。

传输端：复用后的信号在单根光纤中传输，必要时可采用中继放大器（如EDFA）补偿长距损耗。

接收端：分波器（Demux）分离波长并送入对应接收机恢复原始信号。

本质：将光纤的物理带宽分割为多个独立“虚拟通道”，每个通道承载独立业务，实现容量倍增。

技术优势

带宽倍增：单纤传输容量提升数十至数百倍（如DWDM支持96波×800G）

协议透明：支持以太网、OTN、SDH等多种协议混合传输

成本优化：减少光纤用量（如BiDi节省50%纤芯），无需改造旧光缆即可扩容。

低时延：全光中继减少光电转换延迟（较传统网络降低50%）。

波分复用技术分类

粗波分复用（CWDM）

波长规划：18个通道（1270–1610nm），间隔20nm（ITU-T G.694.2标准）。

特点：使用非制冷激光器，工作温度范围宽（−5℃~70℃），功耗<1W/通道。

无源器件成本低（滤波器镀膜仅50层，DWDM需150层）。

应用场景：城域网接入层（<80km）、企业网扩容、5G前传。

密集波分复用（DWDM）

波长规划：C波段（1525–1565nm）或L波段（1570–1610nm），间隔0.4~0.8nm（100/50GHz栅格）

特点：需制冷型激光器（温漂<0.01nm/℃），配合EDFA放大器支持超千公里传输单纤容量达38.4Tbps（96波×400G），用于骨干网与海底光缆。

关键技术：相干调制（16QAM/PCS）、拉曼放大器、动态色散补偿。

光模块中的波分复用技术

 BiDi（单纤双向）模块

原理：单纤双向传输，收发波长不同（如Tx1310nm/Rx1270nm）·

优势：节省50%光纤，老旧数据中心改造首选方案

成对使用：需匹配收发波长

演进方向：与PAM4调制结合（如400G SR4）

SWDM（短波波分复用）

波段范围：850–950nm（多模光纤窗口）

配置：4波长（850/880/910/940nm），每波长25G PAM4，总带宽100G。

兼容OM5光纤（支持950nm波段），传输距离达150m

应用：高密度数据中心服务器-ToR交换机互联。

高速数据中心模块

SR4.2：8芯多模光纤，每芯承载850nm/910nm双波长，PAM4调制（8×2×50G=800G）支持OM4/OM5光纤，150m内替代16芯并行方案

DR4.2/DR8.2：单模版本，波长扩展至1310nm波段（如CWDM波长），支持500m~2km DCI互联。

关键技术组件与系统架构

核心器件

系统架构模式

双纤单向：两根光纤分别承载正向/反向信号（如DWDM干线）·

单纤双向：单纤双向传输，收发波长分离（如BiDi技术）

应用场景深度解析

 5G前传网络

挑战：单基站需12芯光纤（25G速率）

方案：MWDM重用CWDM波长，TEC温控扩展至12波，节省90%光纤

LWDM ：4nm间隔，12波25G聚合为300G，时延<100μs

长途骨干网

超千公里传输：DWDM+EDFA+拉曼放大，80波×200G，中继间距150km

海底光缆：96波×500G（48Tbps），采用概率整形（PS）抗非线性效应

未来演进方向

波分复用技术通过“光层并行”突破香农极限，成为现代光通信的核心容量引擎：

短距场景：SWDM/SR4.2解决机架内高密度布线瓶颈。

中距场景：CWDM/MWDM以低成本支撑城域接入与5G前传。

长距场景：DWDM+相干技术构建Tbps级骨干网与海底光缆。

随着硅光集成与空分复用的成熟，波分复用将推动光网络向“每比特成本趋零”持续演进，成为算力时代不可或缺的数字基础设施。