四种WDM技术：SWDM、CWDM、DWDM、LWDM

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AI大模型、HPC、大数据、云计算等业务快速发展，带动计算基础设施快速增长，对高速、高效数据传输的需求日益增加。

提高光模块速率的方法有三种：

高阶调制技术，例如NRZ→PAM4→xQAM

提高光器件的速度（更高的波特率），比如从25G→50G→100G→200G

增加并行通道数（更多通道）：增加光纤对数，如采用4对多模光纤的SR4，传输100G（每通道25G）；采用波分复用，如采用一对单模光纤的LR4，传输100G（每波长25G），或采用40GBiDi，传输40G（单纤双向，每波长20G）

让我们集中讨论一下波分复用的思想。

什么是波分复用？

波分复用（WDM）是光纤通信中用来增加数据传输容量和速度的一种技术，它将光信号分成多个波长，每个波长承载独立的信号，从而实现多路信号互不干扰的传输。

常见WDM分类

WDM传输方式常见的有两种，即双纤单向和单纤双向。

单纤双向是指在单根光纤上同时进行两个不同方向传输的光通道，所采用的波长互相分离，每个波长往一个方向传输数据，实现双方全双工通信。

双纤单向是指所有光路同时在一根光纤上朝同一个方向传输，不同波长携带不同的光信号，在发送端合路，通过一根光纤传输，在接收端进行解复用，完成多路光信号的传输，反方向则通过另一根光纤传输，两个方向的传输分别由两根光纤完成。

多模光纤和单模光纤环境中有不同的波分复用技术

对于多模光纤，通常采用短距离波分复用（SWDM）；对于单模，则首选长距离波分复用。长距离波分复用技术主要有CWDM、DWDM、LAN-WDM等。单纤双向波分复用主要以BiDi技术为代表，既可用于多模环境，也可用于单模环境。此外，在400G、800G中，也有波分复用的使用，如SR4.2、DR4.2、DR8.2等，后面我们会单独介绍。

短波分复用

SWDM（短波分复用）与单模上的CWDM类似。SWDM将传统多模光纤使用的850nm延伸到850nm-950nm，延长了多模光纤的传输波长。它采用高性价比的短波垂直腔面发射激光器（VCSEL）光源和优化的宽带多模光纤（WBMMF），将4个波长复用到1根多模光纤上进行传输，将所需的光纤芯数减少到原来的1/4，同时增加光纤的有效模态带宽（EMB），延长传输距离。SWDM使用的工作波长从850nm开始，每30nm增加一个波长，分别是：850nm、880nm、910nm和940nm。

2017年3月，100G短波分复用多源协议（SWDMMSA）小组首次发布了40G和100GSWDM标准，MSA为以太网100Gbit/s光发射机定义了4x10Gbps和4x25GbpsSWDM光接口，40G传输距离可达440m，100G传输距离可达150m。

双向

BiDi（Bidirectional）即单纤双向，也就是说在一根光纤中可以同时发送和接收两个方向的光信号。

在数据中心场景下，使用BiDi可以节省光纤链路资源，这一点在老旧的数据中心尤为突出。因此，多模40G和100GBiDi模块经常被大量使用。40G/100GBiDiSR光模块的传输波长通常为850nm和900nm，因此比较准确的模块描述模式是40G/100GBiDiSR1.2（相对于后来的400GSR4.2）。

除了数据中心使用的多模BiDi，还有用于长距离传输的单模BiDi模块，如果传输距离在40km以内，光模块的波长通常为1310nm/1550nm，1310nm/1490nm，如果传输距离超过40km，波长通常为1550nm/1490nm。

粗波分复用

CWDM（粗波分复用器）具有18个不同的波长通道。每个通道的不同波长相隔20nm，使用波长范围从1270nm到1610nm。CWDM支持的通道比DWDM少，因此紧凑且经济高效，是短距离通信的理想解决方案。CWDM系统的最大优势是成本低。

100GCWDM4QSFP28是CWDM4MSA组织于2014年公布的标准，采用1271nm、1291nm、1311nm、1331nm四个中心波长进行光信号传输。该标准在现有的100GSR4QSFP28和100GLR4QSFP28基础上，提供了兼容的覆盖距离（2km）和低成本的解决方案。

密集波分复用

DWDM即密集波分复用，信道间隔为1.6/0.8/0.4nm（200GHz/100GHz/50GHz）。与CWDM信道相比，每个信道占用20nm空间，在同一根光纤上可以复用更多的波长，从而提高传输容量。DWDM系统可以提供最大160波的单纤传输容量，使单根光纤的传输容量提高几十倍到几百倍，大大节省光纤资源，降低线路建设成本。主要用于干线网中长距离、大容量的数据传输。在EDFA（掺铒光纤放大器）的帮助下，DWDM系统可以在数千公里的范围内工作。

局域网络

LAN-WDM基于以太网信道的波分复用，其信道间隔为200~800GHz，介于DWDM（100GHz、50GHz）与CWDM（约3THz）之间。LAN-WDM波长范围采用1269nm至1332nm波段内波长间隔为4nm的12个波长（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工作波长的特点是位于零色散附近，色散小，稳定性好。LAN-WDM最多可以支持12个波长和25G，增加了容量，可以进一步节省光纤。最常用的是LAN-WDM4，传输距离约10km，使用波长为1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.14nm。

SR4.2、DR4.2、DR8.2

400G、800G也采用SR4.2、DR4.2、DR8.2等波分复用技术。以400GBASE-SR4.2为例，光收发器速率为400Gbps，SR表示连接距离在150m以内，4表示4对光纤（8芯），2表示每芯承载2个波长。采用BiDi和PAM4（50Gbps）技术，采用850nm和910nm两波长复用，通过8根光纤并行传输实现400Gbps。

多模应用场景中的多模光纤

新建数据中心、智能计算中心往往更多使用OM4光纤，OM4的有效带宽是OM3的两倍以上，传输距离更长。OM5相比OM4主要拓宽了高带宽通道，可以支持850nm~950nm波段的传输，在使用波分复用时，比OM4提供更高的有效带宽和更长的传输距离。在40G/100G/400G非WDM场景下，OM4和OM5性能没有区别，在使用WDM（如BiDi、SWDM、SR4.2）时，OM5可以提供比OM4更长的传输距离。因此，在数据中心、智能计算中心进行布线时，需要根据实际情况选择多模光纤的类型。

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