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如何为短距离传输选择CWDM波长

日期: 栏目:智家行业资讯 浏览:

在数据中心机柜间、园区楼宇间或5G前传场景,距离往往只有几十米到十几公里,看似“光纤随便用”的短链路,一旦引入粗波分复用(CWDM)就面临一个看似简单却影响全生命周期成本的问题:到底用哪几个波长?选错波长,轻则浪费滤波器端口,重则因水峰损耗、色散代价或未来扩容困难而被迫重新施工。本文结合ITU-T G.694.2栅格、光纤衰减曲线、无源器件成熟度与商用光模块生态,系统梳理“短距离”场景下CWDM波长选择的决策逻辑、量化方法与最新案例,供规划、采购与运维人员参考。

如何为短距离传输选择CWDM波长

CWDM波长“全家福”与第一次筛选

ITU-T G.694.2共定义18个中心波长,间隔20 nm,覆盖1270–1610 nm。短距离系统第一步先做“减法”——把明显不合适的波段剔除,剩下再细挑。

1270–1450 nm:水峰与旧光纤的“陷阱”


G.652.A/B传统光纤在1385 nm附近存在高水峰(OH-吸收),导致1370/1390 nm通道衰减可达0.5 dB/km以上,比1550 nm高一倍。虽然G.652.D低水峰光纤已消除该峰,但存量园区缆多数为早期G.652.A/B,若项目无法更换光缆,应直接屏蔽1370/1390 nm;进一步地,1270–1450 nm波段在旧光纤上平均衰减也比1470 nm之后高0.05–0.1 dB/km,对10 km以上链路影响可感知。

1490/1550 nm:PON与CATV的“雷区”


GPON下行1490 nm、CATV叠加1550 nm是园区网最常见“异物”。若CWDM计划复用这两窗口,需保证OTDR测试或功率预算中留有>30 dB隔离度,否则用户侧ONU的1490 nm接收机将看到CWDM发射串扰,造成误码。多数项目为避免扯皮,直接跳过1490 nm与1550 nm,除非确认光缆为独享纤芯。

1610 nm:拉曼泵浦与老化顾虑


1610 nm通道器件供应链成熟,但部分老版本EDFA拉曼泵浦在1590–1610 nm有残余增益,若未来系统升级可能叠加DWDM,需评估拉曼串扰。此外,1610 nm激光器芯片老化后波长向上漂移易超出滤波器通带(±6 nm),维护余量需多留1 dB。

做完减法,真正“安全区”往往只剩下1470–1590 nm内的8个连续波长(1470/1490/1510/1530/1550/1570/1590 nm),业界称为“CWDM-8”。若光缆确认G.652.D且与PON隔离,可扩展到1270–1610 nm共16波,但需逐波做功率预算。

短距离功率预算:衰减不再是主角,连接器才是

传统长距设计先看“衰减受限距离”,而短距离(≤2 km)链路中,连接器损耗占比可达60 %以上。以1 km机房互联为例:

光纤衰减:0.35 dB/km@1550 nm × 1 km = 0.35 dB

法兰+跳线:0.3 dB × 6 处 = 1.8 dB

熔接点:0.05 dB × 4 = 0.2 dB

系统裕量:3 dB

总预算仅5.35 dB,远低于CWDM SFP 24 dB的“过载”与“灵敏度”差值。因此短距离链路往往“功率富余”,此时波长选择的核心矛盾从“衰耗”转向“色散代价”与“成本”。

色散代价:短距离也要算

单模光纤色散系数D≈17 ps/(nm·km)@1550 nm。对2.5 Gbps NRZ信号,谱宽0.2 nm,传输10 km色散~34 ps,接收机灵敏度劣化<0.5 dB,可忽略;但对10 Gbps NRZ,谱宽0.4 nm,10 km色散~68 ps,代价约1.5 dB;若未来升级到25 Gbps,色散代价将>3 dB,必须补偿或选用更低色散波长。

常见波长色散系数(G.652.D,20 °C)


1470 nm:13 ps/(nm·km)

1510 nm:15 ps/(nm·km)

1550 nm:17 ps/(nm·km)

1590 nm:19 ps/(nm·km)

因此,若规划生命周期内速率由10 Gbps→25 Gbps,优先选用1470–1510 nm侧波长,可天然降低20 %色散。若仅止步10 Gbps,则色散非瓶颈,可忽略。

无源器件成熟度:端口越多,插损越大

CWDM滤波器基于薄膜干涉(TFF),每增加一个通道,级联薄膜层数翻倍,插损线性增加。实测8通道MUX/DEMU典型插损:

1470–1610 nm全段:≤3.0 dB


若扩展至16通道,插损增至4.5 dB,且1470/1490 nm边缘通道波动±0.5 dB。短距离虽富余功率,但若未来级联分光器(PON融合)或OTDR在线监测模块,每1 dB余量都宝贵。因此,在“够用”前提下,通道数越少越好:

4波互联:1470/1490/1510/1530 nm(插损≤2.0 dB)

8波园区环:1470–1610 nm全取(插损≤3.0 dB)

16波仅建议G.652.D+独享纤芯。

光模块生态:价格曲线与发货周期

据2025年第三季度国内主流模块厂报价(1G/10G商用级),同一封装下不同波长价差明显:

1470–1530 nm:基础价

1550 nm:+5 %(CATV兼容需求大)

1570–1610 nm:+8 %(激光器芯片供应商少)

1270–1450 nm:+12 %(需求低,批次小)

发货周期方面,1470–1530 nm常规现货,1570–1610 nm需4–6周,1270–1450 nm无库存时需8周以上。对快速交付的IDC项目,优先1470–1530 nm波段可降低采购风险。

实战案例1:数据中心机柜级DCI(≤500 m)

需求:单纤双向,12芯光缆已布好,速率10 Gbps,未来升级到25 Gbps,48小时内上线。

决策:

距离<500 m,衰减可忽略;

25 Gbps色散成为瓶颈,选最低色散1470 nm;

仅需2波,用1270/1290 nm虽色散更低,但模块贵+交货慢;

最终方案:1470/1490 nm双向CWDM SFP+,插损1.2 dB,富余22 dB,未来25 Gbps色散代价2.3 dB,仍在接收动态范围内;

48小时内到货上线,成本比1570/1590 nm方案低9 %。

实战案例2:5G前传<10 km,与PON共缆

需求:BBU↔AAU,3 km,24芯G.652.D,与驻地网GPON共用光缆,速率25 Gbps eCPRI,未来可能扩至50 Gbps。

决策:

与GPON隔离:屏蔽1490/1550 nm;

50 Gbps PAM4色散敏感,优先1470/1510 nm;

需6波,选1470/1510/1530/1570/1590/1610 nm,跳过1550 nm;

滤波器插损2.8 dB,模块选工业级-40~85 °C,波长漂移±7 nm仍落在通带;

现场测试:3 km后色散代价1470 nm为1.9 dB,1610 nm为2.7 dB,均满足接收灵敏度;

与GPON并行运行,OTDR未发现串扰,系统运行BER<1E-12。

实战案例3:校园环网20 km,未来扩容

需求:教学楼↔图书馆↔科研楼,环长20 km,初期4波1 Gbps,后期逐步增至16波,光缆为2010年G.652.B,含少量水峰。

决策:

旧光纤,1370/1390 nm衰减0.55 dB/km,直接屏蔽;

1270–1450 nm平均衰减0.25 dB/km,比1470–1610 nm高0.05 dB/km,20 km多1 dB,仍在预算内;

初期4波选1270/1290/1310/1330 nm,模块便宜,插损1.5 dB;

未来16波再升级G.652.D新光缆,避免一次性投资过大;

通过“模块化空槽”设计,预留1470–1610 nm滤波器位置,扩容时只需热插拔,无需断网。

未来趋势:LWDM与MWDM的挤压

2025年起,国内5G前传开始试点LAN-WDM(LWDM,间隔4 nm,12波)与中等波分MWDM(间隔7 nm,16波),两者均沿用无制冷DML激光器,成本逼近CWDM,但色散与隔离度指标更优。对新建短距离链路,若设备商已支持LWDM,可跳过CWDM直接采用,但老项目扩容仍需延续CWDM栅格,因此1470–1610 nm波段在未来十年仍具备存量生命力。

结论:三步走,波长不再纠结

先按光纤“年龄”做减法:旧纤用1470–1610 nm,新纤可全波段;

再按速率“瞻前顾后”:≥25 Gbps优先1470–1510 nm低色散侧;

最后按交付“现货优先”:1470–1530 nm模块便宜又快。

把这三步固化成模板,下次无论面对500 m的机柜跳纤还是20 km的校园环网,都能在十分钟内给出经得起扩容、预算和供应链三重考验的CWDM波长方案。

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