Page 28 - 网络电信2020年10月刊下
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解 决 方 案
基于CWDM的10Gb/sSFP+光模块设计
胡亮，王波，江苏奥雷有限公司
摘要：高速、高带宽城域网络发展是当前的热点。为兼顾
低成本和高带宽，CWDM技术面世。通过增加不同波长信道来扩
展带宽，CWDM技术实现成本低，方便升级网络系统，是网络建
设中的重要技术。因此，研究了10Gb/sSFP+的光纤通道技术和
低成本、高带宽的CWDM波分复用技术。在分析CWDM18波光纤通
道特点的基础上，对模块内部组件进行对比选型，选择适用于
CWDM模块的组件。阐述基于CWDM的10GSFP+光模块设计理念，并
通过实验验证了可行性，实现了应用CWDM技术的10Gb/sSFP+光
模块进行中短距10G信号传输，将研究转换成产品带来可观的经
济效益。
关键词：CWDM；10Gb/sSFP+；光模块；中短距离
引言 图1 CWDM系统原理
数据业务快速发展，对传输网的带宽需求越来越高，网络
融合加快，城域网成为网络建设热点。CWDM是一种面向城域网
接入层的低成本WDM传输技术。从原理上讲，CWDM是利用光复用
器将不同波长的光信号复用至单根光纤进行传输，在链路的接
收端借助光解复用器将光纤中的混合信号分解为不同波长的信
号连接到相应的接收设备。CWDM设备成本低，降低了网络业务
运营成本，得到设备商和运营商的大力支持，推广应用迅速。
此后，基于CWDM技术的10GSFP+光模块也面世，满足了设备低成
本化需求，同时满足了高速、高带宽网络需求。 个可用波，波长间隔为20nm，覆盖了单模光纤系统的O、E、S、
C、L这5个波段。因波长间隔足够大，所以系统允许使用无制冷
一、CWDM技术 光器件。直接调制的无制冷分布反馈（Distributed Feedback
1、CWDM标准 Bragg，DFB）激光器的线宽窄＜1nm，输出功率达到1mW，直接
稀疏波分复用（Coarse Wave length Division 调制速率可以达到10Gb/s，在G.652光纤上传输距离能够超过
Multiplexing，CWDM）系统即粗波分复用技术，是一种经济实 10km，温度漂移系数为0.08nm/℃。CWDM系统工作在0～70℃的
用的短距离WDM传输系统。在2002年6月，ITU-T面向城域网制定 温度范围内，DFB激光器的波长一般会有6nm的漂移，再加上激
G.694.2，建议了波长间隔为20nm，工作标称中心波长从1270nm 光器生产过程造成的±3nm波长变化，共约有±9nm的变化。偏
到1610nm的18个复用波长的分配方案，在G.652光纤上使用。 移量满足了光滤波器的通带＜13nm。无制冷DFB激光器无需采
2003年，为了解决激光器波长标称温度与实际工作温度不同 用冷却器，在硬件上可以省略掉温度检测和控制电路，大大简
造成的波长差异问题，ITU-T将建议G.694.2波长上移1nm（为 化了电路设计，同时降低了模块总体功耗。CWDM激光器仅消耗
[1]
1271nm/1291nm/…／1611nm） 。 0.5W的功率，模块总体功耗＜1W。综上所述，直接调制的无制
2、CWDM系统原理 冷分布反馈DFB激光器为首选。
CWDM的工作原理是利用OUT将电信号转换成不同波长光信 2、光电探测器（ROSA）选择
号，再利用光复用器（Optical Multiplexer Unit，OMU）将不 在CWDM方案中，光电探测器前的光滤波器实现信道间的区
同波长的光信号复用至单根光纤上进行传输，在链路接收端借 分，将区分开的光信号传给光电探测器，所以光电探测器的响
助光解复用器（Optical De multiplexer Unit，ODU）将光纤 应带宽相对宽一些。光电探测器由PIN或APD加上宽带跨阻放大
中混合的光信号分解为不同波长的光信号，再通过OUT将不同波 器（Trans Impedance Amplifiers，TIA）构成，前者起到光转
长光信号转换成电信号连接到相应的接收设备上。OUT实际是光 换电信号作用，后者放大电信号。两种类型光电探测器都能实
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模块，起到光电转换作用 。 现光电转换作用，但两者优缺点明显。
PIN优点是价格低，硬件设计上无需高压电路，简化了
二、基于CWDM的光模块器件选型 PCB设计，少了干扰源，增加了PCB设计可靠性，且元器件减
1、激光器选择 少，PCB方便LAYOUT，空间充裕。它的缺点是响应度相对于APD
稀疏波分复用（CWDM）中心波长范围1271～1611nm，共18 低。APD的优点是响应度高，缺点是价格偏贵，也因其升压电
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