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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: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12
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 dB1.0–1.5 dB
2 信道21.0–1.5 dB1.0–1.5 dB
4 信道41.5–2.0 dB1.2–1.8 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)。

信道表:CWDM 信道規劃;波段:波長波段

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。


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