光通信——WDM/DWDM/CWDM

一、WDM

波分复用原理：将光纤的低损耗窗口可使用的光谱带宽分割为若干子带宽，然后将待传递的电信号调制到各个子带宽的中心波长光载波上同时传输，是一种能在一根光纤中同时实现多波长信道传输的扩容技术。

WDM复用系统可以分为单向和双向两种传输方式。
单向传输系统：使用两根光纤，每一方向的业务使用一根光纤。
双向传输系统：只需一根光纤。
两种传输系统中光信号传输过程完全相同，其典型的系统由光发送机、光接收机、光合波器与光分波器、光传输链路、光纤合光放大器、光监控和网管部分组成。

信号传输过程：用N个光发射机分别发射N个不同波长，经过波分复用WDM（合波器）将不同波长的信号光载波复合在一起耦合进入单根光纤中传输。
当发送功率较低，传输距离很长时，发射机后接入后置光功率放大器OA，中间每经一定长度光纤后又接入一个或多个线路放大器OA。在接收端先经前置光放大器放大后再WDM技术是用多个发射不同波长的光源，将多个光载波信号通过光复用器件复接到一根光纤上。

根据波分复用器合系统应用需求的不同，可以复用的波长数量也不同，可分为三大类。
（1）稀疏或粗波复用CWDM，通道数为2个~8个，通道间隔10nm~100nm，间隔最大的为1310/1550nm复用器。主要应用于短距离的城域网，以低成本为特征。
（2）密集波分复用DWDM，通道数为8个~32个，通道间隔1nm~10nm，现在商用系统较多采用8个、16个和32个复用通道。以容量大为特征。
（3）致密波分复用或称光频分复用OFDM，通道数40个~1000个，通道间隔0.1nm~1nm，是进一步发展的方向。以全光交叉颗粒小(波道极多)为特征。

二、DWDM

当DWDM中单波道的速率达到10 Gbit/s及以上，色散对信号传输的影响非常显著，并且，色散与光纤非线性效应相互作用，是系统必须考虑的关键点。

DWDM的特点

DWDM是密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM）的简称，DWDM技术是利用单模光纤低损耗区的巨大带宽，将不同频率(波长)的光信号混合在一起进行传输，这些不同波长的光载波所承载的数字信号可以足相同速率、相同数据格式，也可以是不同速率、不同数据格式。

高容量：能够支持大量通道，每个通道可以传输高速数据，从而提供极高的总传输容量。
长距离传输：由于波长的密集性，DWDM系统可以进行长距离传输而无需中继器。
灵活性：可以轻松升级和扩展网络容量，只需增加或更改波长即可。
兼容性：与现有的光纤基础设施兼容，无需更换光纤。

DWDM的局限

成本：DWDM系统需要精确的波长控制和温度管理，因此设备和维护成本较高。
复杂性：系统的配置和管理较为复杂，需要专业的技术人员进行操作和维护。
对光纤要求高：为了实现长距离和高容量的传输，DWDM系统通常需要使用低损耗和高纯度的光纤。

DWDM的应用

高度的组网灵活性、经济性和可靠性，DWDM技术有很多应用形式，如长途干线网、CATV广播分配网、多路寻址局域网等，可以利用DWDM技术选择路由，实现网络交换和故障恢复，从而实现未来的透明、灵活、经济且具有高度生存性的光网络。

长途骨干网：用于跨越城市、国家甚至大陆的长距离数据传输。
数据中心互连：连接不同地理位置的大型数据中心，以实现高速数据同步。
高带宽服务：为视频流、云服务和大型企业网络提供高带宽解决方案。

三、CWDM

CWDM与DWDM都是用多个不同的波长在同一根光纤中承载业务。CWDM以扩大波长间隔，减少波长数量作为代价，从而大大降低了对激光器波长稳定性的要求，可以采用无制冷激光器作为光源（允许激光器的波长随温度变化，在波道内自由漂移），分波器的通道带宽也大大加宽，约为12～13 nm。这样，使设备成本大大降低。