粗波分復用(CWDM,Coarse Wavelength Division Multiplexing)系統,也稱稀疏波分復用系統,是WDM系統的一種,是相對于密集波分復用(DWDM)系統而言,兩者的主要區別在于使用波長的波道間隔的不同。
一、CWDM的概念
在ITU-T G.671《光學元件和子系統的傳輸特性》中,給出的粗波分復用器的定義是:一類WDM器件,具有小于 50 nm卻大于1000 GHz的通路波長間隔(在1550 nm大約是8 nm,在1310 nm大約是5.7 nm)。這類器件之內可以包含幾個頻譜帶。那么相對應的密集波分復用器的定義是:一類WDM器件,具有小于或等于1000 GHz通路波長間隔。這種器件之內可以包含幾個頻譜帶。因此,它們的區別是介于1000 GHz通路波長間隔。
所謂通道間隔是指相鄰通道間的標稱波長差。
在ITU-T G.694.2《用于WDM應用的光譜柵格:CWDM波長柵格》中,給出的粗波分復用(CWDM)的含義是:一種WDM技術,其特征是比密集波分復用(DWDM)更寬的通道間距,如ITU-T Rec. 671所定義。CWDM系統可以通過結合非冷激光器、放寬激光波長選擇公差和寬通帶濾波器來實現低成本的應用。CWDM系統可以在大城市的傳輸網絡中用于各種客戶端、業務和協議。也即CWDM系統主要使用于本地網或城域網中,從建網成本和光纖利用效率角度,長途傳輸網絡基本不使用的。
二、CWDM的標稱工作波長
1、標稱工作波長的配置
在ITU-T G.694.2建議中,規定了CWDM系統使用的光波長范圍,該范圍覆蓋了單模光纖從1260nm以上的O、E、S、C、L和U等6個波段。其波長間隔為20nm,光纖鏈路內最大可容納18個標稱中心工作波長。
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2、系統波道間間隔的配置
在ITU-T G.695建議中規定,對于雙向應用程序,最大通道數以n/2 + n/2的形式表示,其中n是應用程序代碼支持的最大通道數,n/2是每個方向上的通道數。應該注意的是,如果它需要能夠升級與某個最大信道數到一個配置更高的最大的通道數,然后指定參數值的設定更高的通道數應用程序代碼應該滿足最初的鏈接。例如,根據4通道應用程序代碼設計的系統不能升級到8通道系統。這種選擇應該通過對8通道系統的不滿配置(如先期配置4個通道)和對8通道應用程序代碼使用一組參數值來實現。
為此,我國通信行業標準YD/T 1326-2013《粗波分復用(CWDM)系統技術要求》中,給出了8通道系統的等間隔的通道波長選用,即配置在S、C和L波段。
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三、CWDM的光接口
1、關于ITU-T G.695的要求
在ITU-T G.695《CWDM的光接口》中給出了CWDM的光接口規范要求。該建議適用于使用單模光纖網絡應用的粗波長分復用(CWDM)光線路系統的光接口。它定義并提供物理點到點和環形CWDM系統應用的光學接口參數值。其主要目的是實現橫向(多廠商)兼容接口。該建議描述光纖線路系統,包括以下特點:最大通道數可達16以上;信道最大比特率可達PAM4 50G。CWDM的波長柵格應符合于G.694.2的規定。規范的組織是根據應用代碼。
2、光接口的應用
G.695為物理點到點和環形應用中的CWDM多通道和單通道接口提供物理層參數和值。CWDM系統可以通過結合非冷單模激光器、放寬激光波長選擇公差和寬通帶濾波器來實現高性價比的應用。CWDM系統可用于各種客戶機、服務和協議的傳輸網絡。
G.695中使用的規范方法分為兩類。第一個是“黑盒子(black box)”方法,這意味著它不打算限制或指定黑盒中的內部元素和/或元素之間的連接。第二種是“黑鏈接(black link)”方法,這意味著只指定(單通道)光分支信號的光接口參數。G.695僅考慮非放大的多通道接口,但是,將來可能會考慮放大接口。
3、光接口的參考點
G.695中給出的參考點包括單向應用和雙向應用。對于單向應用,給出了“黑盒子”方法、線形“黑鏈接”方法、環形“黑鏈接”方法的示意圖和參考點定義;對于雙向應用,同樣給出了“黑盒子”方法、線形“黑鏈接”方法、環形“黑鏈接”方法的示意圖及參考點定義。
在我國通信行業標準YD/T 1326-2013中,規定了多通路CWDM系統點到點雙纖雙向傳輸應用的情況,其采用線形和環形OADM的應用在附錄A中規范,單纖雙向的應用在附錄中B中規范。下圖3-3顯示了CWDM系統應用的配置及參考點的配置,該模型是以G.695的“黑鏈接”模型為基礎,參考“黑盒子”模型中的參考點,根據WDM實際情況而設置的。模型中沒有包含任何光放大器。圖中參考點的定義詳見下表3-3中。
圖3-3:CWDM參考點定義示意圖
表3-3:CWDM參考點的定義
4、應用代碼的命名方法
G.695規定:應用代碼識別應用的網絡、實現和體系結構特征。應用代碼符號構造如下:
CnWx-ytz
雙向系統通過在應用代碼前面添加字母B來表示。對于CWDM應用程序代碼將是:
B-CnWx-ytz
使用“黑連接”方法的系統通過在應用代碼前面添加字母S表示。對于CWDM應用代碼將是:
S-CnWx-ytz
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5、應用代碼的分類
在G.695中給出了參考點MPI-SM和MPI-RM的多通道接口、參考點SS和RS處的單通道接口的應用代碼的分類。
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6、應用參數的定義與參數的值
在G.695中給出了各參考點的相應的參數及定義。規定的參數值包括:多通道接口的物理層參數值(使用于“黑箱子”);單通道接口的物理層參數值(使用于“黑連接”)。
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7、光支路信號的比特率與線路編碼
在G.695中規定,CWDM系統的光支路信號(即承載的客戶業務信號)的級別有:NRZ 1.25G、NRZ 2.5G、NRZ 10G、NRZ 25G和PAM4 50G,具體要求詳見下表3-7-1中。
表3-7-1:CWDM系統所承載的光支路信號級別及要求(G.695要求)
在我國通信工程建設標準GBT 51152-2015《波分復用(WDM)光纖傳輸系統工程設計規范》中規定,CWDM系統所支持的客戶接口類型應符合下表3-7-2的要求,與上表相比多了以太網接口。
表3-7-2:WDM傳輸系統所承載的客戶接口類型(GBT 51152要求)
四、CWDM光線路系統
其實,粗波分復用(CWDM)系統是屬于WDM技術的一種,因此,CWDM的系統設備組成同樣由波分復用終端復用器(OTM,Optical Termination Multiplexer)、光分插復用設備(OADM,Optical Add/Drop Multiplexer)等組成,當然也包括光波長轉換器(OTU)、監控通路設備和網管設備等。CWDM的光線路傳輸系統與DWDM的光線路傳輸系統有一定的相似性,在系統設備的實現上的主要區別如下表4-1所示。但在CWDM的光線路傳輸系統中沒有跨段配置和使用光線路放大器的應用。下表4-2為CWDM和DWDM的光線路系統技術框架的一個簡單比較。
表4-1:CWDM與DWDM在系統設備實現上的主要區別
表4-2:CWDM和DWDM的技術框架的簡單比較
CWDM光線路系統主要用于寬帶城域網的建設中,由于DWDM的巨大帶寬和傳輸數據的透明性,人們自然希望能把DWDM作為城域網中的傳輸平臺。但是,由于城域網傳輸距離短,業務接口復雜多樣,如果照搬主要應用于長途傳輸的DWDM,會帶來成本上的大幅度提高。下表4-3給出了CWDM與DWDM在成本上的一個分析比較。
表4-3:CWDM與DWDM在成本上的分析比較
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