CWDM是指信道之間的波長間隔較大的一種波分復(fù)�,即人們所稱的粗波分復(fù)�。CWDM(粗波分�(fù)用)技�(shù)的出�(xiàn)使運營商找到一種低價格、高性能的傳輸解決方�,由于CWDM具有低成�、低功�、小體積等諸多優(yōu)�,在城域傳送網(wǎng)已經(jīng)有了一定應(yīng)�。許多國�(nèi)外制造商也開始研�(fā)和陸�(xù)推出�(chǎn)品,ITU也在加速其�(biāo)�(zhǔn)化進程。CWDM技�(shù)提高了光纖利用率,給運營商和用戶以更大的靈活��
�1)ITU-T的CWDM建議� ITU-T面向城域�(wǎng)�2002年制定了G.694.2�(biāo)�(zhǔn)“針對WDM�(yīng)用的光譜間隔:CWDM波長間隔”。在1 270�1 610 nm范圍�(nèi),建議了波長間隔20nm�18個可用波�,可以在G.652光纖上使�,如圖所�� ?�?)IEEE�10GbE系列�(biāo)�(zhǔn)� 該系列主要包�850 nm窗口�10GBaseSX-4 CWDM�1 310 nm窗口�10GBaseLX�4CWDM兩個標(biāo)�(zhǔn)�10GBaseLX-4 CWDM同]TU-T建議1 310 nm窗口的標(biāo)�(zhǔn)相似,只是其波長間隔�24.5 nm,即WWDM 。由于僅采用�4個波長,波長間隔較大的信道之間能夠容許更大的色散,每個信道傳輸速率可以�(dá)�3.125 Gb/s ,傳輸距離超�10 km。在1 310 nm窗口建議的可選信道波長為�1 275.7 nm�1 269.0~l 282.4 nm��1 300.2 nm�1 293.5�1 306.9 nm��1 324.7 nm �1318.0�1 331.4 nm): 1 349.2 nm �1 342.5�1 355.9 nm)�
� ITU-TG.694.2建議的CWDM波長可用范圍和波長間�
?�?�0IF的VSR�5�(biāo)�(zhǔn)�
�40Gb/s的VSR5中的4×10CWDM方案��4路傳輸速率�10.264 Gb/s�11.09 Gb/s的并行數(shù)�(jù)信號,分別驅(qū)�4� 波長�1 269.0 nm�1 355.9 nm的激光器。每個激光器的中心波長間隔為24.5 nm,同IEEE的標(biāo)�(zhǔn)一致。從這些激 光器�(fā)出的光經(jīng)一個光�(fù)用器耦合到一根普通的單模光纖�,復(fù)用后的光信號�39.813 Gb/s�43.018 Gb/s的� 率在光纖鏈路上傳��
以上幾個國際建議標(biāo)�(zhǔn),趨向于�(tǒng)—采用波長間�24.5 nm的IEEE�0IF建議。這樣�1 260�1 625 nm的波長范 圍內(nèi),可用波長數(shù)�17��16個波長可以在城域�(wǎng)或者局域網(wǎng)的范圍內(nèi)分配給用戶使用,剩余一個波長用做管� 信道�
CWDM 系統(tǒng)的的�(yōu)勢在于成本低,其主要表現(xiàn)在器�、功耗、集成度幾個方��
1.1器件成本�
CWDM技�(shù)將大大降低建�(shè)和運維成本,特別是激光器和復(fù)用器/解復(fù)用器成本。對于波長間隔小�50GHz DWDM系統(tǒng),激光器需要采用精密的溫度控制電路來控制波�,有時需要采取波長鎖定器等來保證波長的準(zhǔn)確性和�(wěn)定�。光�(fù)用器(濾波器型)則需要精確的上百層多層介�(zhì)膜器�,為了防止同頻和異頻�?dāng)_,還必須采用多次濾波�。而CWDM 則不需要激光器制冷、波長鎖定和精確鍍膜等復(fù)雜技�(shù),大大降低了�(shè)備成��
1.2 功耗低
DWDM系統(tǒng)激光器集成了Peltier致冷�,采用的溫度檢測和控制電路消耗較大的功率,每波長需要消�4W左右,CWDM的無致冷激光器及其控制電路每波長只需要約0.5W左右。對于多波長和高速率的DWDM系統(tǒng),單盤功耗控制是系統(tǒng)�(shè)計中的一個困難問題。采用無致冷激光器的CWDM系統(tǒng)的低功耗減少電源備用蓄電池,降低成��
1.3體積小,集成度高
CWDM激光器物理尺寸上遠(yuǎn)小于DFB激光器。DWDM光發(fā)射機尺寸是CWDM光發(fā)射機�5倍左�。由于CWDM激光器�(jié)�(gòu)和簡單的控制電路,單個模塊可以實�(xiàn)多路光收�(fā),目前商用器件已�(jīng)做到4路transceiver集成在一個尺寸僅�16cm�9cm�1.65cm的模�,相�(dāng)于一路DWDM系統(tǒng)光轉(zhuǎn)�(fā)器大小。CWDM系統(tǒng)不使用光放大�,因此有可能�(shè)計成�(jié)�(gòu)緊湊的臺式或者是盒式�(shè)�,非常方便安裝和維護�
?�?)傳輸介�(zhì)�
由于CWDM�1 260�1 625 nm的范圍內(nèi)采用了等間隔的波長信�,因�,推薦的傳輸介質(zhì)是無水峰的ITU-T的G� 652C光纖。但是對于波長數(shù)量較少的情況,可以避開水�,例如VSR5�4×CWDM方案,采用普通G.652光纖即可�
色散位移G.653光纖由于四波混頻等非線性效�(yīng)的影�,對于C波段的DWDM系統(tǒng)不適�。四波混頻效�(yīng)是影響C波段DWDM傳輸系統(tǒng)性能的主要因素,它主要與光功率密�、信道間隔和光纖的色散等 因素密切相關(guān)。光功率密度越大,信道間隔越�,光纖的非線性效�(yīng)就越�(yán)�。DWDM通過增加光纖的有效傳光面 �,以減小光功率密度;在工作波段保留一定量的色�,減小光纖的色散斜率,增加波長間隔等方法來減小四� 混頻等非線性效�(yīng)。但是對于CWDM系統(tǒng),波長間隔超�20nm,并且傳輸距離相對較短,四波混頻造成的信道串?dāng)_ 影響要小得多。因此G.653光纖也是CWDM系統(tǒng)的可選傳輸介�(zhì)�
?�?)光源�
直接�(diào)制的無制冷分布反饋(Distributed Feedback Bragg,DFB)激光器的線寬窄,輸出功率達(dá)�1mW,直� �(diào)制速率可以�(dá)�2.5 Gb/s,在G.652光纖上傳輸距離能夠超�80 km,是比較理想的CWDM光源。光源的線寬和波 長信道間隔直接決定了CWDM和DWDM所采用的激光器的不�。波長信道間隔決定了光源容許的由于制作工藝、溫� 特性及�(diào)制電流等造成的中心波長漂移范�。在DWDM系統(tǒng)�,由于工作波長較為密�,一般波長間隔只有幾個納 米到零點幾個納�,因此要求用于系�(tǒng)使用的激光器波長必須精確,并具有良好的穩(wěn)定�,要有與之相配套的波 長檢測與�(wěn)定技�(shù)�
ITU-T的G.694.2建議CWDM光濾波器的保護帶寬等于信道間隔的三分之一,因此對于⒛nm間隔的信道,可用光濾 波器的帶寬不能超�13 nm,因此CWDM光源的中心波長漂移不超過6.5 nm即可。其溫度特性較DWDM方案的要求也� 對降�,在0�70℃范圍內(nèi),波長漂移可以達(dá)到�4.2 nm�
同DWDM技�(shù)采用的DFB光源相比,CWDM采用的無制冷DFB光源具有更大的優(yōu)�,其封裝體積�,可以達(dá)�0.5 cm ×0.5 cm×0.1 cm,單個封裝好的激光器功耗為0.25W,電光轉(zhuǎn)換效率達(dá)�0.4%。而DWDM的光源由于要求的波長 漂移�,必須進行制冷,因此其體積和功耗相對較大,�(jīng)過封裝后的體積是沒有制冷的DFB激光器�8�,功耗達(dá) �5 W,電光轉(zhuǎn)換效率只�0.02�。因�,CWDM的激光器成本只有DWDM所采用的激光器成本的四分之一到五分之一 �
VCSEL是CWDM系統(tǒng)的另一個可選方�。VCSEL諧振腔的�(gòu)造方�,決定了其成本比DFB激光器更低,無須制�,封 裝簡�,易于集�,特別適合二維和三維光互�(lián)。在850 nm窗口,主要采用了VCSEL激光器作為光源。在1 310 nm 窗口,隨著VCSEL技�(shù)的成�,其成本進一步降�,CWDM�(biāo)�(zhǔn)傾向于采用VCSEL。在長波�1 550 nm的窗口,同DFB 激光器相比,由于工藝水平限�,雖然閾值電流只�1�2 mA,但是其輸出光功率要低一些,很難�(dá)�0dBm。DWDM 系統(tǒng)的多波長光源的最簡單�(jié)�(gòu)是將不同波長的LD排列在一塊晶片上的陣列化光源,但因成品率�,基片尺寸大 ,使每塊晶片的收容率降低,顯示不出低成本的優(yōu)�。而VCSEL陣列特別適合于多波長的CWDM系統(tǒng),因此隨著工� 水平的進步,在整個可用波長范圍內(nèi),VCSEL是比較有競爭力的可選光源之一�
?�?)接收器�
同DWDM光傳輸系�(tǒng)相比,在CWDM方案�,光電探測器的響�(yīng)帶寬要相對寬一�,要求能夠覆蓋整個的ITU CWDM方案的波長范圍,由光電探測器前的光濾波器實現(xiàn)信道間的區(qū)�。寬帶的PIN和APD 均可以作為光電探測器,PIN的價格低一�,APD則可以提�9�10 dB的增益。在接收器中對電路也要采用寬帶跨 阻放大器(Trans Iinpedance Amplifiers,TIA�,以提高靈敏�。典型的2.5 Gb/s光接收系�(tǒng),在誤碼�10-10 的條件下,采用PIN/TIA,其接收靈敏度為�24 dBm,采用APD/TIA,接收靈敏度可以�(dá)�-33 dBm�
?�?)CWDM光復(fù)�/解復(fù)用器和光分插�(fù)用(OADM��
光復(fù)用器和解�(fù)用器都是WDM系統(tǒng)的重要組成部�,一般為無源器件。光�(fù)用器用于在傳輸系�(tǒng)的發(fā)送端,是一 種具有多個輸入端口和一個輸出端口的器件。光�(fù)用器的每一個輸入端輸入一個預(yù)選波長的光信�,輸入的不同 波長的光波由同一個輸出端口輸出。而光解復(fù)用器的作用與光復(fù)用器正好相反,它的作用是在傳輸系�(tǒng)的接收端 將對端設(shè)各發(fā)送過來的多個波長光信道分開。用于光�(fù)�/解復(fù)用器的光濾波器器件的性能�(yōu)劣對系統(tǒng)傳輸�(zhì)量有 決定性的影響。它們的主要性能指標(biāo)是插入損耗和�?dāng)_。通常要求光濾波器的插入損耗低且單個通道的損耗偏� �,通道�(nèi)損耗平�,通路間的隔離度高,偏振相�(guān)性好和溫度穩(wěn)定性好�
根據(jù)ITU-T的建議,單路CWDM光濾波器的帶寬應(yīng)�13 nm范圍�(nèi)平坦,插入損�1 dB左右�8信道�(fù)�/解復(fù)用濾 波器的插入損耗為4 dB。信道間隔離度大�30 dB�
目前CWDM的光濾波器通常采用光學(xué)介質(zhì)薄膜技�(shù)實現(xiàn),其溫度漂移可以�(dá)�0.002 nm/℃,相當(dāng)于在±35℃范� �(nèi)溫度變化�,濾波器中心波長偏移在�0.07 nm范圍�(nèi)。由于要求的濾波器帶寬較�,在技�(shù)上容易實�(xiàn),例� �20nm帶寬的濾波器,大�50層的膜系就可以實�(xiàn)。同樣采用光�(xué)介質(zhì)薄膜的DWDM光濾波器由于要求帶寬窄,� �(dá)�200 GHz的帶�,需要超�100層的膜系實現(xiàn),因此DWDM通常采用光纖光柵實現(xiàn),造價相對較高�
� 是CWDM中常用的光復(fù)�/解復(fù)用器�0ADM方案�
� 6采用5個節(jié)點�8個波長的CWDM方案
從圖中可��8路CWDM濾波器和4路OADM中采用相同的基于介質(zhì)薄膜的光纖集成濾波器,波長間�20 nm。波�1� 3�5�7分別在每一個節(jié)點下�,在雙向傳輸系統(tǒng)�,波�2�4�6�8可以用做上行信道,在單向傳輸系統(tǒng)�,則 可以用做下行信道的上路信�。如果光纖的損耗為0.4 dB/km,在系統(tǒng)靈敏度為-33 dBm的條件下,考慮到每� OADM的插入損耗為1 dB,則該系�(tǒng)端到端傳輸距離可以達(dá)�60 km,平均每段用戶間距離�15 km,每段光纖損耗為6 dB�
基于OADM的CWDM的工作方式主要有兩種,即雙纖單向傳輸和單纖雙向傳�。在雙纖單向傳輸方式�,一根光纖只 完成一個方向光信號的傳輸,反向光信號的傳輸則由另一根光纖來完成。因此,同一波長在兩個方向上可以重復(fù) 利用。這種CWDM系統(tǒng)可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,可以靈活地通過增加波長來實�(xiàn)擴容�4×10 CWDM VSR5 系統(tǒng)采用的就是這種工作方式�
單纖雙向傳輸是將兩個方向的光信號在一根光纖中同時傳輸。兩個方向的光信號安排在不同的波長上。這種工作 方式允許單根光纖攜帶全雙工通路,因此,可以比單向傳輸節(jié)約一半光纖器�。缺點是系統(tǒng)需要采用特殊的方式 來減少光反射的影響,以防多徑干擾�
�5)光放大和再��
通常在短距離傳輸系統(tǒng)�,例如VSR5系統(tǒng),傳輸距離小�2 km,一般不需要進行光放�。在城域�(wǎng)范圍�(nèi),為� 擴大傳輸距離,需要進行光放大和再生,其原理和要求同WDM技�(shù)相似。可以是簡單的單路幅度放�,即1R(Re� Amplifier�,如在圖2中,在節(jié)�4下路后的波長7可以�(jīng)過一次光放大�,繼�(xù)在節(jié)�4上路進行傳輸。也可以� 3R(Re-Amplifying,Re-Shaping,Re-Timing)再�,這就需要對所有的波長進行光功率平�,并且要求寬� 光放大器,如半導(dǎo)體光放大器(SOA)和拉曼光纖放大��
SOA是采用與激光器相類似的工藝而制成的一種行波放大器。當(dāng)偏置電流低于振蕩閾值時,激光二極管就能對輸 入相干光實現(xiàn)光放大作�。由于半�(dǎo)體放大器具有體積�、結(jié)�(gòu)簡單、功耗低、壽命長、易于同其他光器件和� 路集成、適合批量生�(chǎn)、成本低和可實現(xiàn)增益兼開�(guān)等特�,因此在全光波長變換、光交換、譜反轉(zhuǎn)、時鐘提� 和解�(fù)用中的應(yīng)用受到了廣泛的重視,特別是應(yīng)變量子阱材料的半�(dǎo)體光放大器的研制成功,更引起了人們對SOA 的廣泛研究興趣。由于半�(dǎo)體光放大器覆蓋了1 300�1 600 nm波段,既可用�1 300 nm窗口的光放大,也可用� 1 550 nm窗口的光放大�
受激拉曼散射是光纖中的一種非線性現(xiàn)�,它將一小部分入射光功率�(zhuǎn)移到頻率比其低的斯托克斯波上。如果一 個弱信號與一個強泵浦光波同時在光纖中傳輸,并使弱信號波長置于泵浦光的拉曼增益帶寬�(nèi),弱信號光就可以 得到光放大。拉曼光纖放大器就是利用光纖的這種SRS效應(yīng)而制成的放大�。理論上只要有合適的泵浦�,就能夠 得到任意波長光信號的放大,成功地解決了EDFA放大區(qū)域小的缺��
拉曼光纖放大器的�(yōu)點主要有如下幾個方面:①增益介�(zhì)為普通傳輸光纖,與光纖系�(tǒng)具有良好的兼容�;②� 益波長由泵浦光波長決�,不受其他因素的限制;③增益高,�?dāng)_�,噪聲指�(shù)低,頻率范圍�,溫度穩(wěn)定性好 等�
拉曼光纖放大器可�1 292�1 660 nm光譜范圍�(nèi)進行光放�,這大大超過了EDFA的增益帶寬。由于增益介�(zhì)� 普通光�,可制作分立式或分布式拉曼光纖放大器。分布式拉曼光纖放大器可以對信號光進行在線放大,增加光 放大的傳輸距離,�(yīng)用于40 Gb/s的高速光�(wǎng)�(luò)�,也特別適用于海底光纜通信系統(tǒng)�
CWDM由于具有器件成本�、設(shè)備體積小、功耗低、可靠性高的優(yōu)�,在城域�(wǎng)、接入網(wǎng)、光纖區(qū)域存儲網(wǎng)中得到青�。它的傳輸距離短、復(fù)用波長少的缺點在這些�(yīng)用環(huán)境中變得可以接受。特別是在城域網(wǎng)�,它與密集波分復(fù)用技�(shù)互相補充,能提供性價比很高的建網(wǎng)方案。從2001年開�,不斷有�(shè)備制造商推出CWDM�(shè)備,并在相關(guān)行業(yè)得到�(yīng)�。國外的Luminent,ONI , Sorrento,Transmode, LuxN,AFC等公司在2001年就推出CWDM�(chǎn)�。Nortel、CISCO等在2002年也有產(chǎn)品推�,或在其�(shè)備中增加CWDM接口和功�。國�(nèi)烽火通訊公司的CWDM系統(tǒng)�2002�2003年已在國�(nèi)幾個地方開通了實驗工程。下面是有代表性的幾加國內(nèi)外公司的�(chǎn)品對��
�1 幾個廠商的CWDM�(shè)備對�
其它 可升級到16� 有一個升級通道智能3R功能信號�(xié)議自動識� CWDM/DWDM公用平臺可選用DWDM保護方案 信號采用SONET/SDH包封�
目前已鋪�(shè)的光纖多�(shù)是常�(guī)的G.652光纖,在1385nm附件存在水吸�。因此絕大部分CWDM�(shè)備采用從1470�1610nm的八個波長作為工作波�。當(dāng)然,對于采用朗訊的全波光�(All Wave)和康寧的城域光纖(MetroCore)的網(wǎng)�(luò),則可以使用全部波長。多�(shù)廠家的CWDM�(shè)備采用標(biāo)�(zhǔn)19英寸的子架式�(jié)�(gòu),這種�(jié)�(gòu)使設(shè)備具有模塊特�,可根據(jù)需要配置波�,也方便以后的升�。各廠商的設(shè)備都能提�220V交流電源或通信機房一般采用的-48V直流電源輸入,方便不同行�(yè)的客戶應(yīng)�。甚至有的廠家的�(shè)備可以在室外�(huán)境應(yīng)�。網(wǎng)管方面則采用相對較簡單的Telnet和SNMP�(xié)議。傳輸距離則是目前CWDM�(shè)備的一個弱�。因為不使用光放大器,實際應(yīng)用傳輸距離通常不超�50km。上表中�(biāo)出的傳輸距離是各廠家宣傳的數(shù)�(jù),實際傳輸距離與信號速率以及光纖衰耗等有關(guān),再考慮工程余量,很難達(dá)�80km。下表是點到點CWDM系統(tǒng)的功率預(yù)�。從中可以看出其傳輸距離是有限的。當(dāng)然對于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的應(yīng)用而言,能適應(yīng)大多�(shù)�(yīng)用場��
�2 點到點CWDM系統(tǒng)的傳輸距�
備注�
1 ) 光復(fù)用器及解�(fù)用器(8�)的插損定�(帶連接�)3.3dB�
2 ) 線路衰耗考慮�0.3dB/km,藍(lán)色斜體為線路衰耗考慮�0.275dB/km�
CWDM�(shè)備的�(fā)展趨勢是小型�、低成本。垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)成本低廉,在850nm的產(chǎn)品已�(jīng)比較成熟,在1300nm�1550nm的VCSEL技�(shù)也正在取得進展。一旦VCSEL技�(shù)的CWDM激光器取得突破,將會使�(shè)備成本進一步降�。小封裝、熱插拔、具有數(shù)字診斷功能的CWDM光模塊正在成為CWDM�(shè)備的主流接口�10Gbps速率的小封裝光模塊正在成熟,下一步將向CWDM�(yīng)用發(fā)�,從而將CWDM系統(tǒng)的容量大大提�。價格低廉的薄膜濾波器是CWDM�(shè)備的主流器件,體積不斷向小型化發(fā)�。同時,CWDM系統(tǒng)也在向長距離�(fā)��2002�9�12日,開發(fā)線性光放大�(LOA)的Genoa公司在ECOC上同F(xiàn)inisar, OFS以及瑞典�(shè)備廠商Transmode一起展示了世界160公里無中�4通道CWDM系統(tǒng)。此次展覽,OFS提供全波光纖,F(xiàn)inisar提供光模�,Genoa則提供了針對CWDM系統(tǒng)�(yīng)用的放大�。Genoa的線性放大器�1500nm�1610nm范圍�(nèi)增益大于10dB,適合CWDM系統(tǒng)�(yīng)�。在OFC2003�,日本Sumitomo公司報道了采用分布式喇曼放大技�(shù)的CWDM光放,凈增益�10dB,增益帶寬可�(dá)140nm,覆蓋從1470nm�1610nm�8個常用CWDM波段。OFS公司報道了在全波光纖上傳�16×2.5Gb/s信號的CWDM系統(tǒng)實驗,其�1410nm的波長采用SOA,1510nm�1610nm的四個波長采用Genoa公司的LOA,傳輸距離可�(dá)125km[3,4]�
維庫電子�,電子知�,一查百��
已收錄詞�163360�