単芯 CWDM、OADM と帯域分割器
基本的な CWDM リンクは2本の光ファイバーと、両端の合分波器ペアを使用します。限られた光ファイバーをさらに活用する2つの変形があります。単一光ファイバー(双方向)CWDMでは、各チャネルが片方向に、そのペアがもう一方の方向に同じ1本の光ファイバー上を伝わります。光アド/ドロップ多重装置(OADM)では、中間拠点が通過中の幹線から1つまたは2つのチャネルを取り出せます。どちらも受動部品で安価ですが、それぞれ独自の損失計算とペアリングの規則があります。
単一光ファイバー CWDM
1本の光ファイバー上では、各波長は一方向にのみ使われます。そのためリンクは2つのチャネルを消費します(方向ごとに1つ)。両端のモジュールはペアになります。拠点 A では Tx λ1/Rx λ2、拠点 B では Tx λ2/Rx λ1 です。
| 要素 | 2心 CWDM | 単一光ファイバー CWDM |
|---|---|---|
| 1G/10G リンクあたりのチャネル数 | 1 | 2 |
| 18 チャネルでの最大リンク数 | 18(光ファイバー2心) | 9(光ファイバー1心) |
| モジュール | 両端で同一の CWDM モジュール(同じ λ) | ペア:両端で Tx/Rx の波長を入れ替える |
| 合分波器 | 独立した合波器と分波器、またはデュプレックスユニット | 各端に共通ポートを持つ単一光ファイバー用合分波器を1台。チャネルポートはデュプレックス(Tx λn、Rx λm) |
| 反射 | 許容される | 低く抑える必要がある — Tx の反射が自局の Rx フィルター経路に入り込むため。APC コネクターか良好な UPC を使い、開放ポートを作らない |
代表的なペアリングはベンダーの合波器設計に従います(例:1270↔1290、1310↔1330 … または奇数↔偶数)。両端に同じ波長のモジュールを組み合わせると、両側でリンクが不通になります(物理的な不整合を参照)。BiDi SFP(1310/1490、1270/1330)は、同じ考え方の2チャネル特殊形です(CWDM トランシーバーを参照)。
OADM
OADM は幹線上にインラインで設置され、選択した1つ以上の波長について、そのチャネルをローカルポートへドロップし、同じ波長スロットでローカル送信器の信号を幹線へアドします。それ以外のチャネルはすべて通過します(express)。
| OADM の種類 | ドロップ/アドされるチャネル数 | Express 損失(通過1回あたり) | ドロップ/アド損失 |
|---|---|---|---|
| 1チャネル | 1(2心:1 λ;単一光ファイバー:1ペア) | 0.8–1.2 dB | 1.0–1.5 dB |
| 2チャネル | 2 | 1.0–1.5 dB | 1.0–1.5 dB |
| 4チャネル | 4 | 1.5–2.0 dB | 1.2–1.8 dB |
| East/West(双方向) | 上記と同様、幹線の両方向に適用 | 方向ごとに上記と同様 | — |
バス型やリング型で N 台の OADM をカスケード接続すると、すべてを通過するチャネルには N × express 損失がかかります。遠方のチャネルは、すべての中間拠点の損失を積算したバジェットを満たす必要があります(合分波器とリンクバジェットを参照)。
トポロジー
| トポロジー | 説明 | 備考 |
|---|---|---|
| ポイントツーポイント | 両端に合分波器 | 基本形 |
| バス型(直線状のアド/ドロップ) | ハブから拠点 A、B、C を経由する幹線で、各拠点に OADM を設置 | チャネルバジェットは拠点ごとに異なる。遠方の拠点に低損失のチャネルを割り当てるよう計画する |
| リング型 | 幹線がハブへ戻って閉じる。各拠点に East/West の OADM | 保護:各拠点は 1+1 モジュールまたは切替によって、両方向からハブへ到達できる |
| 1本の幹線によるハブアンドスポーク | 遠隔拠点ごとに1チャネル OADM | モバイルバックホール、キャンパス |
導入パターンと障害についてはCWDM の導入を参照してください。
バンドスプリッターとオーバーレイ
1310/1550 バンドスプリッター(WDM カプラー)は、0.5–1 dB の損失で O バンドと C/L バンドを分離します。これにより、既存の 1310 nm リンクを上側バンド(1470–1610 nm)の CWDM や DWDM オーバーレイと共存させたり、既存の 1550 nm リンクを新しい O バンドのチャネルと共存させたりできます。注意すべき組み合わせは次のとおりです。
- CWDM 上側バンド + DWDM。 DWDM の C バンド(1530–1565 nm)は CWDM の 1530 と 1550 のチャネルを占有します。「1550 スキップ」の CWDM 合波器は、そのスロットを DWDM オーバーレイ用に空けておきます。
- CWDM + PON。 GPON の 1490/1310 nm と XGS-PON の 1577/1270 nm は CWDM のチャネルと衝突します。共存には専用のフィルター計画が必要です(PON の波長を参照)。
- 1383 nm のウォーターピーク。 1370–1410 のチャネルには低ウォーターピーク光ファイバー(G.652.D)が必要です。
チャネル表はCWDM チャネルプランを、バンドについては波長バンドを参照してください。
アド/ドロップ拠点のバジェット計算
例:10G CWDM、ハブ → 拠点 C(拠点 A と B の OADM を経由)、合計 35 km。
| 項目 | 損失、dB |
|---|---|
| ハブの合波器(挿入) | 1.5 |
| 光ファイバー 35 km、1550 nm 帯(0.25 dB/km) | 8.8 |
| 拠点 A の OADM、express | 1.0 |
| 拠点 B の OADM、express | 1.0 |
| 拠点 C の OADM、ドロップ | 1.2 |
| コネクター(8ペア × 0.4) | 3.2 |
| 接続点(12 × 0.1) | 1.2 |
| 合計 | 17.9 |
| 10G CWDM 40 km モジュール:Tx 最小 0 dBm、受信感度 −16/−18 dBm | マージン 0 … 2 dB — ぎりぎり |
| 同じ構成を 80 km クラス(APD、Tx +1、受信感度 −24)のモジュールにした場合 | マージン ≈ 7 dB — 余裕あり。ただし拠点 A/B(短経路)での過入力を確認 |
原則:最も遠い拠点には光ファイバー損失が最も低いチャネル(1550–1610 nm、10G では分散に注意)を割り当てる、長い express 経路には APD モジュールを使い近傍拠点では減衰させる、そして試運転時にチャネルごとの Rx を記録する(Rx パワーとリンクバジェットを参照)。
これらの構成に特有の障害
| 症状 | 原因 |
|---|---|
| 単一光ファイバーリンクが両方向とも不通 | 両端が同じ波長のモジュール。ペアの不一致 |
| 単一光ファイバーリンクでエラーが出るが、2心では正常 | 開放または汚れたコネクターからの反射が自局の受信器に入り込んでいる |
| 1つのアド/ドロップ拠点だけ不通、他は正常 | OADM のチャネルが誤っている。モジュールの波長 ≠ OADM のスロット |
| OADM を追加後、遠方拠点がぎりぎりの状態になる | 下流のすべてのチャネルに express 損失が加わった — バジェットを再計算する |
| 10G で 1610/1590 nm のチャネルだけエラーが出る | 最も長い波長での分散ペナルティ(合分波器とリンクバジェットを参照) |
CodingBox では
モジュールのチャネルを証明できるのは波長フィールドだけです。色のラベルを信用せず、実際に読み取ってください(Check transceiver)。単一光ファイバーのペアでは、ベンチを離れる前に両方のモジュールを読み取り、Tx 波長が異なっていること、そして合波器のポート計画と一致していることを確認してください。