單纖 CWDM、OADM 與波段分離器
基本的 CWDM 鏈路使用兩根光纖,兩端各配一對合波器/分波器。兩種變體可以從稀缺的光纖資源中榨取更多容量:單纖(雙向)CWDM——每個信道單向傳輸,其配對信道沿同一根光纖反向傳輸;以及光分插複用器(OADM)——讓中間站點從經過的幹線中取出一個或兩個信道。兩者都是無源且低成本的,但各自帶來自己的損耗計算方式和配對規則。
單纖 CWDM
在一根光纖上,每個波長只用於一個方向。因此一條鏈路會佔用兩個信道——每個方向一個 ——兩端的模組構成一對:A 站點 Tx λ1 / Rx λ2,B 站點 Tx λ2 / Rx λ1。
| 項目 | 雙纖 CWDM | 單纖 CWDM |
|---|---|---|
| 每條 1G/10G 鏈路的信道數 | 1 | 2 |
| 18 個信道上的最大鏈路數 | 18(佔用 2 根光纖) | 9(佔用 1 根光纖) |
| 模組 | 兩端使用相同的 CWDM 模組(同一波長) | 成對:兩端 Tx/Rx 波長互換 |
| 合波器/分波器 | 獨立的合波器和分波器,或一體化雙工單元 | 每端一台帶公共端口的單纖合波/分波器;信道端口為雙工(Tx λn,Rx λm) |
| 反射 | 可容忍 | 必須很低——Tx 反射會進入本地 Rx 濾波通路;需使用 APC 連接器或高品質 UPC,且不留開放端口 |
典型的配對方式取決於廠商的合波器設計(例如 1270↔1290、1310↔1330……或奇數↔偶數信道)。兩端使用相同波長的模組會導致雙向鏈路無光(物理不匹配)。BiDi SFP (1310/1490、1270/1330)是同一思路下的雙信道特例(CWDM 光模組)。
OADM
OADM 串接在幹線上,針對一個或多個選定波長,將信道下路到本地端口,並將本地發射器以相同波長槽位上路回幹線;其餘所有信道直通(express)。
| OADM 類型 | 上下路信道數 | 直通損耗(每次經過) | 上下路損耗 |
|---|---|---|---|
| 1 信道 | 1(雙纖:1 個波長;單纖:1 對) | 0.8–1.2 dB | 1.0–1.5 dB |
| 2 信道 | 2 | 1.0–1.5 dB | 1.0–1.5 dB |
| 4 信道 | 4 | 1.5–2.0 dB | 1.2–1.8 dB |
| East/West(雙方向) | 同上,兩個幹線方向均適用 | 同上,按每個方向計 | — |
在總線或環形結構上級聯 N 個 OADM,對於穿過所有節點的信道會產生 N 倍的直通損耗——遠端信道必須承擔每個中間站點的預算(合波器/分波器與鏈路預算)。
拓撲結構
| 拓撲 | 描述 | 說明 |
|---|---|---|
| 點對點 | 兩端各配合波器/分波器 | 基準方案 |
| 總線(線性上下路) | 幹線從樞紐經站點 A、B、C,每個站點帶一台 OADM | 各站點信道預算不同;規劃波長時讓遠端站點使用低損耗波長 |
| 環形 | 幹線從樞紐繞回;每個站點配 East/West OADM | 保護:每個站點可通過 1+1 模組或倒換雙向到達樞紐 |
| 單幹線上的星形(hub-and-spoke) | 每個遠端站點配 1 信道 OADM | 流動回傳、園區網絡 |
部署模式與故障:CWDM 部署。
波段分離器與疊加
1310/1550 波段分離器(WDM 耦合器)以 0.5–1 dB 的損耗將 O 波段與 C/L 波段分開;它使已有的 1310 nm 鏈路能夠與上波段(1470–1610 nm)的 CWDM 或 DWDM 疊加系統共存,或讓傳統的 1550 nm 鏈路與新的 O 波段信道共存。需要留意的組合:
- CWDM 上波段 + DWDM — DWDM C 波段(1530–1565 nm)佔用 CWDM 的 1530 和 1550 信道;「跳過 1550」的 CWDM 合波器會空出該槽位供 DWDM 疊加使用。
- CWDM + PON — GPON 的 1490/1310 nm 與 XGS-PON 的 1577/1270 nm 與 CWDM 信道衝突;共存需要專門的濾波方案(PON 波長)。
- 1383 nm 水峰 — 1370–1410 信道需要低水峰光纖(G.652.D)。
上下路站點的預算計算
示例:10G CWDM,樞紐 → 站點 C,經 A、B 兩處 OADM,總長 35 km。
| 項目 | 損耗,dB |
|---|---|
| 樞紐合波器(插入損耗) | 1.5 |
| 35 km 光纖,1550 nm 波段(0.25 dB/km) | 8.8 |
| A 處 OADM,直通 | 1.0 |
| B 處 OADM,直通 | 1.0 |
| C 處 OADM,下路 | 1.2 |
| 連接器(8 對 × 0.4) | 3.2 |
| 接續點(12 × 0.1) | 1.2 |
| 總計 | 17.9 |
| 10G CWDM 40 km 模組:Tx 最小 0 dBm,Rx 靈敏度 −16/−18 dBm | 餘量 0…2 dB — 勉強達標 |
| 換用 80 km 級(APD,Tx +1,靈敏度 −24)模組 | 餘量 ≈ 7 dB — 充裕,但需檢查 A/B 站點(短距離路徑)是否過載 |
規則:將光纖損耗最低的信道(1550–1610 nm,10G 時注意色散)分配給最遠的站點,長直通路徑使用 APD 模組,鄰近站點做衰減,並在調測時記錄每個信道的 Rx 功率(Rx 功率與鏈路預算)。
這些設計特有的故障
| 現象 | 原因 |
|---|---|
| 單纖鏈路雙向無光 | 兩端模組波長相同;配對錯誤 |
| 單纖鏈路有誤碼,雙纖正常 | 開放或髒污連接器反射進入本地接收器 |
| 某個上下路站點無光,其餘正常 | OADM 信道選錯,模組波長與 OADM 槽位不一致 |
| 增加一台 OADM 後遠端站點勉強達標 | 直通損耗疊加到每個下游信道——需重新計算預算 |
| 10G 下僅 1610/1590 nm 信道出現誤碼 | 最長波長的色散代價(合波器/分波器與鏈路預算) |
在 CodingBox 中
模組的波長欄位是確認其信道的唯一依據——讀取該欄位,不要依賴顏色標籤(Check transceiver)。對於單纖配對模組,出廠前需分別讀取兩個模組,確認它們的 Tx 波長不同,且與合波器端口規劃相符。