CWDM设备技术研究

2019-11-03 18:24:31

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供稿：网友

谢军朱雅茗

　　（电子科技大学宽带光纤传输与通信网技术教育部重点实验室成都 610054）

　　（大唐电信光通信分公司成都 610062）

　　摘要：粗波分复用技术（CWDM）是近几年的发展迅速的一种新技术。由于它具有价格低、设备体积小、稳定可靠的优点，在局域网、城域网和光纤区域存储网络（SAN）中有良好的应用前景，正在成为国内外光纤通信市场的热门技术。本文介绍了CWDM的产生背景和CWDM技术的标准化状况。分析了CWDM设备在国内外的发展状况以及CWDM设备的发展趋势。开发了一套8波的CWDM设备，通过测试研究了CWDM设备在实际应用中的相关注意事项。

　　关键词：CWDM 城域网设备

　　1、引言

　　波分复用（WDM）技术已经成为光传送网的主流技术，在光通信系统中得到广泛的应用。密集波分复用（DWDM）技术广泛应用于长途干线和骨干网络，较好的解决了当前的带宽需求。网络的带宽瓶颈逐渐转移到了城域网，城域网的建设成为当前的网络建设的热点。CWDM技术以其独特的优势在城域网的建设中越来越受到重视。据Gartner Dataquest估计，全球城域接入市场到2005年会达到$45亿，而其中20%～30%会投入到CWDM。除了城域网和接入网以外，在光纤区域存储网络（SAN）中也受到广泛的重视。

　　粗波分复用技术在上个世纪80年代初期就曾经被人们用来在多模光纤上传输数字视频信号。Quante公司推出了一种工作在850nm窗口的四波长系统，每波长传输的信号速率为140Mb/s。在局域网中，850nm的CWDM系统正走向实用，利用850nm VCSEL激光器在已铺设的传统62.5μm多模光纤可实现4×10Gb/s的传输，传输距离超过100m。而利用新型高带宽50μm多模光纤，可实现4×10Gb/s信号的传输距离超过310m[2]。1300nm和1550nm的VCSEL技术正在进步，传输距离还可再延长。

　　国际电联通信标准部门（ITU－T）针对波分复用的技术发展，在2001年对其作了新的分类。将通道间隔£1000 GHz的称为Dense WDM，并使用统一的缩写 DWDM。将通道间隔<50nm的称为Coarse WDM，并使用统一的缩写CWDM。将通道间隔³50 nm的称为Wide WDM，并使用统一的缩写WWDM。在2002年的建议G.694.2中，将CWDM的中心频率定在1270nm~1610nm的18个波长上，波长间隔为20nm[1]。而涉及到CWDM设备光口指标的建议G.capp在2003年10月的会议上会通过。

　　2、CWDM设备技术开发状况

　　CWDM由于具有器件成本低、设备体积小、功耗低、可靠性高的优点，在城域网、接入网、光纤区域存储网中得到青睐。它的传输距离短、复用波长少的缺点在这些应用环境中变得可以接受。特别是在城域网中，它与密集波分复用技术互相补充，能提供性价比很高的建网方案。从2001年开始，不断有设备制造商推出CWDM设备，并在相关行业得到应用。国外的Luminent，ONI , Sorrento，Transmode, LuxN，AFC等公司在2001年就推出CWDM产品。Nortel、CISCO等在2002年也有产品推出，或在其设备中增加CWDM接口和功能。国内烽火通讯公司的CWDM系统在2002、2003年已在国内几个地方开通了实验工程。下面是有代表性的几加国内外公司的产品对比。

表1 几个厂商的CWDM设备对比

　　其它可升级到16波有一个升级通道智能3R功能信号协议自动识别 CWDM/DWDM公用平台可选用DWDM保护方案信号采用SONET/SDH包封。

　　目前已铺设的光纤多数是常规的G.652光纤，在1385nm附件存在水吸峰。因此绝大部分CWDM设备采用从1470～1610nm的八个波长作为工作波长。当然，对于采用朗讯的全波光纤（All Wave）和康宁的城域光纤（MetroCore）的网络，则可以使用全部波长。多数厂家的CWDM设备采用标准19英寸的子架式结构，这种结构使设备具有模块特性，可根据需要配置波长，也方便以后的升级。各厂商的设备都能提供220V交流电源或通信机房一般采用的－48V直流电源输入，方便不同行业的客户应用。甚至有的厂家的设备可以在室外环境应用。网管方面则采用相对较简单的Telnet和SNMP协议。传输距离则是目前CWDM设备的一个弱项。因为不使用光放大器，实际应用传输距离通常不超过50km。上表中标出的传输距离是各厂家宣传的数据，实际传输距离与信号速率以及光纤衰耗等有关，再考虑工程余量，很难达到80km。下表是点到点CWDM系统的功率预算。从中可以看出其传输距离是有限的。当然对于局域网和城域网的应用而言，能适应大多数应用场合。

表2 点到点CWDM系统的传输距离

　　备注：

　　1 ) 光复用器及解复用器（8路）的插损定为（带连接头）3.3dB。

　　2 ) 线路衰耗考虑为0.3dB/km，蓝色斜体为线路衰耗考虑为0.275dB/km。

　　CWDM设备的发展趋势是小型化、低成本。垂直腔面发射激光器（VCSEL）成本低廉，在850nm的产品已经比较成熟，在1300nm和1550nm的VCSEL技术也正在取得进展。一旦VCSEL技术的CWDM激光器取得突破，将会使设备成本进一步降低。小封装、热插拔、具有数字诊断功能的CWDM光模块正在成为CWDM设备的主流接口。10Gbps速率的小封装光模块正在成熟，下一步将向CWDM应用发展，从而将CWDM系统的容量大大提高。价格低廉的薄膜滤波器是CWDM设备的主流器件，体积不断向小型化发展。同时，CWDM系统也在向长距离发展。2002年9月12日，开发线性光放大器（LOA）的Genoa公司在ECOC上同Finisar, OFS以及瑞典设备厂商Transmode一起展示了世界首个160公里无中继4通道CWDM系统。此次展览，OFS提供全波光纤，Finisar提供光模块，Genoa则提供了针对CWDM系统应用的放大器。Genoa的线性放大器在1500nm到1610nm范围内增益大于10dB，适合CWDM系统应用。在OFC2003上，日本Sumitomo公司报道了采用分布式喇曼放大技术的CWDM光放，净增益为10dB，增益带宽可达140nm，覆盖从1470nm～1610nm的8个常用CWDM波段。OFS公司报道了在全波光纤上传输16×2.5Gb/s信号的CWDM系统实验，其中1410nm的波长采用SOA,1510nm～1610nm的四个波长采用Genoa公司的LOA，传输距离可达125km[3,4]。

　　3、8波的CWDM设备

　　根据国内市场的需求和CWDM设备的发展应用前景，我们开发了一套8波的CWDM设备。设备采用19英寸的子架式结构，方便以后功能的扩展和升级。根据目前的器件和光纤状况，采用从1470nm到1610nm的8个波长。电源可提供直流和交流两种，提供1＋1热备份。网管采用简单的文本命令行方式，可远程登录配置管理。设备体积小、功耗低，8波满配不超过60W。提供多速率、多业务接口。

　　在系统光接口盘的设计中，采用了具有旁路功能的CDR芯片。这样既可以完成信号的2R透明传输，也可以完成信号的3R功能。在测试中发现，对GE信号，在2R功能情况下，不能达到其最大吞吐量，而在3R情况下才能达到。同样在3R情况下，可以轻易完成8波的级联测试。测试框图见图1。

图1 CWDM级联测试配置图

　　图1中是两套CWDM端机设备，配置为双向点到点的系统，中间连接60km的光纤。采用SDH误码仪产生和接收622Mb/s的PRB23伪随机信号，在3R情况下全部级联，稳定观测24无误码。各项性能指标达到设计要求。

　　参考文献

　　1、汪先明，粗波分复用技术及其标准化进展，2002。

　　2、毕纪军，孙小菡，张明德，CWDM关键技术研究，电子器件，Vol.25,No.4,Dec.,2002。

　　3、 T. Miyamoto, T. Tsuzaki,etc，Highly-Nonlinear-Fiber-Based Discrete Raman Amplifier for CWDM Transmission Systems,MF19,OFC2003.

　　4、 H. Thiele, L. Nelson,etc, Linear Optical Amplifier for Extended Reach in CWDM Transmission Systems, MF21,OFC2003.

　　5、 Dr Santanu Das,Coarse Wavelength Division Multiplexing-Riding the Wave of Low Cost for Metro and access,Busines Briefing:GLOBAL OPTICAL COMMUNICATIONS 2002

摘自光纤新闻网

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