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CWDM 合波器、分波器與鏈路預算

一條 CWDM 鏈路是一串無源部件——光模組、合波器、光纖、分波器、光模組——只有到達接收端的光功率強於接收器所需的門限,它才能正常工作。做好這道加減法,就是 CWDM 工程的核心。

無源部件

部件作用典型插入損耗
合波器/分波器(4/8/16/18 通道)把多個通道合併到一根光纖上 / 再分離出來1.0–2.5 dB(8 通道),最高約 3.5 dB(16–18 通道)
OADM(上下路)在鏈路中段插入和取出一兩個通道每通道 0.8–1.5 dB,直通約 1 dB
1310/1550 直通端口讓已有的灰光鏈路共用這根光纖約 1 dB
連接器、接續點每個連接器 0.2–0.5 dB,每個接續點 0.1 dB

一切都是無源的:無需供電、無需配置,除了髒污和損壞之外沒有其他故障模式。合波器是裝在 1U 機箱或 LGX 盒中的薄膜濾波器;兩端必須使用 相同的信道方案

各波段的光纖損耗

光纖衰減在不同 CWDM 波長上並不相同:

波段波長損耗(G.652.D)說明
O 波段1271–1331 nm約 0.33–0.35 dB/km
E 波段1351–1451 nm約 0.3–0.5 dB/km在較老的 G.652.A/B 光纖上,1383 nm 附近有水峰——可能無法使用
S/C/L1471–1611 nm約 0.20–0.25 dB/km傳輸距離最優

低水峰光纖(G.652.C/D,即「ZWP」)能開放全部 18 個通道;在老舊光纖上通常跳過 1371–1411 nm 通道,這也是 8 通道系統偏好 1471–1611 nm 的原因(見 CWDM 信道方案)。

鏈路預算

預算 = 發射光功率(最小值)− 接收靈敏度,必須大於所有損耗之和再加上安全餘量:

损耗 = 复用器 + 解复用器 + 光纤 × 公里数 + 连接器 + 熔接点 + 老化余量(约 3 dB)

計算示例——10G CWDM SFP+「40 km」模組,8 通道合波器,30 km:

发射最小值 0 dBm,接收灵敏度 −16 dBm       → 预算 16 dB
复用器 2.0 + 解复用器 2.0                    =  4.0 dB
光纤 30 km × 0.25 dB/km(1550 波段)        =  7.5 dB
4 个连接器 × 0.3                             =  1.2 dB
余量                                          =  3.0 dB
合计                                          = 15.7 dB  → 勉强够用

同一個模組換到 O 波段通道上(0.35 dB/km → 光纖損耗 10.5 dB)就不夠了。這就是長距 CWDM 鏈路把 1550 波段通道用在最長跨段上的原因。

10G 下的色散

在 10 Gb/s 速率下,色度色散同樣會限制傳輸距離:在 1550–1611 nm 波段,色散約為 17–20 ps/nm/km,因此 80 km 跨段累積約 1 600 ps/nm—— 這已是標準 10G 直接檢測接收器的極限。1G CWDM 不受此影響;超過約 80 km 的 10G CWDM 需要色散補償或其他技術(DWDM 與相干方案)。

在 CodingBox 中

代入預算計算的,正是光模組自身的發射光功率和接收靈敏度等級。 CodingBox 讀取模組聲明的傳輸距離/速率代碼,並在 DDM 介面實時顯示其發射光功率和接收光功率—— 這樣就能把對端測得的接收光功率與你計算出的預算做對比。

用 DDM 讀數核對已部署鏈路的預算——實測損耗、餘量策略、雙向不對稱性: 接收光功率與鏈路預算

帶 OADM 和單纖對的預算計算,含完整的上下路示例: 單纖 CWDM 與 OADM

各波段和光纖類型的詳細衰減數據: 衰減與傳輸窗口;含損傷和餘量策略的通用預算方法: 鏈路預算工程


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