by fibermall

AI大模型、HPC、大數據、雲計算等業務快速發展，帶動計算基礎設施快速增長，對高速、高效數據傳輸的需求日益增加。

提高光模塊速率的方法有三種：

高階調制技術，例如NRZ→PAM4→xQAM

提高光器件的速度（更高的波特率），比如從25G→50G→100G→200G

增加並行通道數（更多通道）：增加光纖對數，如採用4對多模光纖的SR4，傳輸100G（每通道25G）；採用波分復用，如採用一對單模光纖的LR4，傳輸100G（每波長25G），或採用40GBiDi，傳輸40G（單纖雙向，每波長20G）

讓我們集中討論一下波分復用的思想。

什么是波分復用？

波分復用（WDM）是光纖通信中用來增加數據傳輸容量和速度的一種技術，它將光信號分成多個波長，每個波長承載獨立的信號，從而實現多路信號互不幹擾的傳輸。

常見WDM分類

WDM傳輸方式常見的有兩種，即雙纖單向和單纖雙向。

單纖雙向是指在單根光纖上同時進行兩個不同方向傳輸的光通道，所採用的波長互相分離，每個波長往一個方向傳輸數據，實現雙方全雙工通信。

雙纖單向是指所有光路同時在一根光纖上朝同一個方向傳輸，不同波長攜帶不同的光信號，在發送端合路，通過一根光纖傳輸，在接收端進行解復用，完成多路光信號的傳輸，反方向則通過另一根光纖傳輸，兩個方向的傳輸分別由兩根光纖完成。

多模光纖和單模光纖環境中有不同的波分復用技術

對於多模光纖，通常採用短距離波分復用（SWDM）；對於單模，則首選長距離波分復用。長距離波分復用技術主要有CWDM、DWDM、LAN-WDM等。單纖雙向波分復用主要以BiDi技術爲代表，既可用於多模環境，也可用於單模環境。此外，在400G、800G中，也有波分復用的使用，如SR4.2、DR4.2、DR8.2等，後面我們會單獨介紹。

短波分復用

SWDM（短波分復用）與單模上的CWDM類似。SWDM將傳統多模光纖使用的850nm延伸到850nm-950nm，延長了多模光纖的傳輸波長。它採用高性價比的短波垂直腔面發射激光器（VCSEL）光源和優化的寬帶多模光纖（WBMMF），將4個波長復用到1根多模光纖上進行傳輸，將所需的光纖芯數減少到原來的1/4，同時增加光纖的有效模態帶寬（EMB），延長傳輸距離。SWDM使用的工作波長從850nm开始，每30nm增加一個波長，分別是：850nm、880nm、910nm和940nm。

2017年3月，100G短波分復用多源協議（SWDMMSA）小組首次發布了40G和100GSWDM標准，MSA爲以太網100Gbit/s光發射機定義了4x10Gbps和4x25GbpsSWDM光接口，40G傳輸距離可達440m，100G傳輸距離可達150m。

雙向

BiDi（Bidirectional）即單纖雙向，也就是說在一根光纖中可以同時發送和接收兩個方向的光信號。

在數據中心場景下，使用BiDi可以節省光纖鏈路資源，這一點在老舊的數據中心尤爲突出。因此，多模40G和100GBiDi模塊經常被大量使用。40G/100GBiDiSR光模塊的傳輸波長通常爲850nm和900nm，因此比較准確的模塊描述模式是40G/100GBiDiSR1.2（相對於後來的400GSR4.2）。

除了數據中心使用的多模BiDi，還有用於長距離傳輸的單模BiDi模塊，如果傳輸距離在40km以內，光模塊的波長通常爲1310nm/1550nm，1310nm/1490nm，如果傳輸距離超過40km，波長通常爲1550nm/1490nm。

粗波分復用

CWDM（粗波分復用器）具有18個不同的波長通道。每個通道的不同波長相隔20nm，使用波長範圍從1270nm到1610nm。CWDM支持的通道比DWDM少，因此緊湊且經濟高效，是短距離通信的理想解決方案。CWDM系統的最大優勢是成本低。

100GCWDM4QSFP28是CWDM4MSA組織於2014年公布的標准，採用1271nm、1291nm、1311nm、1331nm四個中心波長進行光信號傳輸。該標准在現有的100GSR4QSFP28和100GLR4QSFP28基礎上，提供了兼容的覆蓋距離（2km）和低成本的解決方案。

密集波分復用

DWDM即密集波分復用，信道間隔爲1.6/0.8/0.4nm（200GHz/100GHz/50GHz）。與CWDM信道相比，每個信道佔用20nm空間，在同一根光纖上可以復用更多的波長，從而提高傳輸容量。DWDM系統可以提供最大160波的單纖傳輸容量，使單根光纖的傳輸容量提高幾十倍到幾百倍，大大節省光纖資源，降低线路建設成本。主要用於幹线網中長距離、大容量的數據傳輸。在EDFA（摻鉺光纖放大器）的幫助下，DWDM系統可以在數千公裏的範圍內工作。

局域網絡

LAN-WDM基於以太網信道的波分復用，其信道間隔爲200~800GHz，介於DWDM（100GHz、50GHz）與CWDM（約3THz）之間。LAN-WDM波長範圍採用1269nm至1332nm波段內波長間隔爲4nm的12個波長（1269.23、1273.54、1277.89、1282.26、1286.66、1291.1、1295.56、1300.05、1304.58、1309.14、1313.73、1318.35nm）。LAN-WDM工作波長的特點是位於零色散附近，色散小，穩定性好。LAN-WDM最多可以支持12個波長和25G，增加了容量，可以進一步節省光纖。最常用的是LAN-WDM4，傳輸距離約10km，使用波長爲1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.14nm。

SR4.2、DR4.2、DR8.2

400G、800G也採用SR4.2、DR4.2、DR8.2等波分復用技術。以400GBASE-SR4.2爲例，光收發器速率爲400Gbps，SR表示連接距離在150m以內，4表示4對光纖（8芯），2表示每芯承載2個波長。採用BiDi和PAM4（50Gbps）技術，採用850nm和910nm兩波長復用，通過8根光纖並行傳輸實現400Gbps。

多模應用場景中的多模光纖

新建數據中心、智能計算中心往往更多使用OM4光纖，OM4的有效帶寬是OM3的兩倍以上，傳輸距離更長。OM5相比OM4主要拓寬了高帶寬通道，可以支持850nm~950nm波段的傳輸，在使用波分復用時，比OM4提供更高的有效帶寬和更長的傳輸距離。在40G/100G/400G非WDM場景下，OM4和OM5性能沒有區別，在使用WDM（如BiDi、SWDM、SR4.2）時，OM5可以提供比OM4更長的傳輸距離。因此，在數據中心、智能計算中心進行布线時，需要根據實際情況選擇多模光纖的類型。

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標題：四種WDM技術：SWDM、CWDM、DWDM、LWDM

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