CWDM

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CWDM(Coarse wavelength division multiplexing,稀疏波分復用)

　　CWDM又稱稀疏波分復用，粗波分復用。是一種利用光復用器將在不同光纖中傳輸的波長復用到一根光纖中傳輸的技術，它的通道比密集波分復用（DWDM）少，但比標準波分復用（WDM）多。

　　1.低成本的硬體

　　CWDM和DWDM系統之間的成本差別主要是由於硬體和運營成本方面的差別造成的。雖然DWDM系統中的激光器比CWDM系統中的激光器昂貴，但是對於長途傳輸和大容量的大型城域環形網而言，帶冷卻器的DFB激光器更為經濟。DWDM的收發設備要比CWDM系統的同類產品貴四、五倍，DWDM的收發設備價格高與激光器的許多因素相關。CWDM的激光器與DWDM激光器製造上的波長容差是—個非常關鍵的因素，另外，激光片的成品率真低也增加了DWDM激光器的造價。此外，帶Pehier冷卻設備和熱敏電阻的蝶形DWDM激光器要比無冷卻的同軸CWDM激光器貴得多。在復用器和解復用器方面，DWDM和CWDM的造價差別主要是由於CWDM的濾波器包含的層數少，故CWDM濾波器的成本比DWDM濾波器的成本低。DWDM系統中使片的IOOGHZ濾波器一般大約有150層，而CWDM系統的2Onto濾波器大約有5O層。CWDM濾波器的成本比DWDM濾波器的成本要少50％，預計在未來的2到3年內，自動化生產的成本可望再降1／3。此外，新的濾波器和復用器解復用器技術的採用有望進一步縮減成本。

　　2.功耗降低

　　光傳輸系統的運營成本取決於系統的維護和系統消耗的功率。即使DWDM和CDM系統的維護成本都可以接受，DWDM系統的功耗要比CWDM系統的功耗高得多。在DWDM系統中，隨著復用的波長總數的增加以及單通道傳輸速率的增加，功率損耗及其溫度管理變成了電路板設計的關鍵問題。CWDM系統中採用不帶冷卻器的激光器，系統功耗低，有利於系統運營商節約開支。

　　3.物理尺寸更小

　　CWDM激光器要比DWDM激光器小得多，不帶冷卻器的激光器一般是由激光片和密封在帶有玻璃視窗的金屬容器中的監控光電極管構成的。DWDM激光發射機的尺寸大約是CWDM激光發射機體積的五倍。

　　1.光源技術

　　目前在CWDM系統中使用的光源主要是：垂直腔面發射激光器(VESEL Vertical—Cavity Surface—Emitting Laser)和DFB激光器。VCSEI，及其陣列是一種新型的半導體激光器，VCSEI與常規的側向出光的端面發射激光器在結構上不同，VCSEI：的發光束垂直於晶元錶面。這種光腔取向的不同導致VCSEI具有有別於常規的端面發射激光器的突出特點]。這種性能獨特的VC—SEI易於實現二維平面列陣；小發射角和圓形對稱的遠、近場分佈．使其與光纖的耦合效率大大提高，現已證實與多模光纖的耦合效率大於90%：由於VCSEI的光腔長極短，導致縱模間距拉大．可在較寬的溫度範圍內得到單縱模工作；VCSEL結構非常適合大批量生產，因而價格低。由於VCSEL光源的這些特點，它得到了越來越廣泛的應用，特別是在低成本千兆乙太網中的應用。雖然VCSEL輸出功率較低，但對於短距離應用LAN不是什麼重要限制。現在850nm的VCSEL最為成熟，1300nm、1550nm的VCSEL技術也已有突破。

　　CWDM技術進入傳統上由長距離技術統治的MAN市場時，由於傳輸距離較長，光源通常用無致冷的DFB激光器。在DWDM系統中採用DFV,激光器作為光源時，其溫度漂移繫數為0．08nm／C，它需要採用致冷技術來穩定波長，以防止由於溫度變化使波長漂移到復用器和解復用器的濾波器通帶之外。CWDM系統採用的DFB激光器不需要冷卻．當CWDM系統工作在0C到7OC的溫度範圍內，其激光器的波長一般會有6nm的漂移。這個波長漂移再加上激光器生產過程造成的±3nm波長變化，總共大約有12nm的變化。這樣就要求光濾波器的通帶和激光器通道間距必須足夠寬。在這些系統中，在通道帶寬為13nm的情況下通道間距一般為2Onm。20nm的通道間距允許利用廉價的不帶致冷器的激光發射機和寬頻光濾波器，同時，它也躲開了1270nm高損耗波長，並且使相鄰波段之間保持了3Onm的間隙。因此對激光器的要求大大降低。無論是對輸出功率要求，還是對溫度的敏感度要求和對色散容忍度的要求，乃至對封裝的要求都遠低於DWDM用的激光器；使系統成本明顯下降。

　　2.光纖技術

　　常用的多模光纖，主要是IEC一60793—2光纖產品規範中的Ala類(50／125μm)和A1b類(62．5／125μm)兩種類型。總的來說，由於62．5／1,25m、光纖芯徑和數值孔徑較大，具有較強的集光能力和抗彎曲特性，因此得到最廣泛的應用這兩種多模光纖具有同樣的包層直徑和機械性能，都能提供如乙太網、令牌環和FDDI協議在標準規定的距離內所需的帶寬，其性能已被過去十幾年的應用所證明。而且，二者都能升級到吉位每秒的速率，都已得到各個標準化組織的認可。短波長系統，用850nm激光器作發射機光源，長波長系統，用1300nm激光器作發射機光源。I,AN的速率升級，其傳輸距離受到多模光纖帶寬的限制。例如，千兆乙太網規定的短波長模帶寬200MHz·km的62．5／125fm光纖的最大傳輸距離為275n1，長波長模帶寬500MHz·km的62．5／125fm光纖的最大傳輸距離為550ITI。至於考慮到10Gb／s乙太網，傳輸距離受到多模光纖帶寬限制的問題就更突出了。

　　為了剋服多模光纖的帶寬限制。朗訊、康寧、阿爾卡特等著名公司大力研究多模光纖通信技術。美國康寧、朗訊等公司聯合向各個標準體提出了新一代多模光纖概念。例如，美國康寧公司的多模光纖，能以1Gh／s的速率傳輸3km，以10Gb／s的速率傳輸6001TI；美國朗訊貝爾實驗室已經在1999年10月用多模光纖以10Gb，／s的速率傳輸了1．6km，如果採用CwDM技術，總傳輸速率將達到40Gb／s，同時仍保持2km的傳輸距離；今後還將發展100Gb／s一2km的多模光纖通信系統。人們確信，多模光纖系統不僅能夠滿足當前網路需求，也能保證將來的網路升級需求。

　　限制G．652光纖和G．653光纖工作波長範圍的原因是1385rim處存在水吸收峰和第3波段(153O～1565Dm)色散繫數大。因此城域網WDM系統需開發出一種工作波長範圍更寬的新型光纖。朗訊公司和康寧公司分別研製出全波光纖(AllWave)和城域網光纖(MetroCor光纖)。兩種城域網光纖的工作波長範圍均為128O～1625nrno通過光纖工作波長範圍的拓寬，就可以將不同的業務安排在最適合它們的工作波段內進行了cwT)M傳輸。

　　3.復用器／解復用器技術

　　光波分復用器／解復用器是WDM系統中的關鍵部件。在WDM系統中用的典型光波分復用器／解復用器主要有光柵型、介質膜濾波器型、陣列波導(AWG)型。其中介質薄膜濾波器是使用最廣泛的一種濾波器。在CWDM網路中，薄膜濾光器技術也是目前最為有實用價值的選擇。

　　介質膜濾波器型光波分復用器的基本原理是利用多層介質膜濾光作用進行復用和解復用，即對一個或多個波長反射率高(或透過率高)，對其他波長則反射率低(或透過率低)。也就是說通過介質膜材料或結構的不同選擇可以構成長波通、短波通和帶通濾光器。基於薄膜濾波技術的DWDM和CWDM復用器／解復用器的造價差別主要是由於CWDM的濾波器包含的層數少，工藝要求低，故CWDM濾波器的成本比DWDM濾波器的成本低。DWDM系統中使用的100GHz濾波器一般大約有150層，而CWDM系統的20nm濾波器大約只有50層。CWDM濾波器的成本比DWDM濾波器的成本要少50%。