引言

光纖作為傳輸媒體可以實(shí)現(xiàn)光通信，取代銅纜，在醫(yī)療基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，具備頻帶寬、低損耗、抗干擾性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)獒t(yī)療業(yè)務(wù)傳輸提供更加靈活、可靠的數(shù)據(jù)支撐保障。但大部分醫(yī)院主干光纖資源（光纖芯數(shù)）往往未能按照點(diǎn)到點(diǎn)全光網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)預(yù)留，有限的光纖資源與業(yè)務(wù)增長(zhǎng)帶來(lái)的業(yè)務(wù)傳輸鏈路增長(zhǎng)之間，存在無(wú)法同步增長(zhǎng)的客觀障礙。采用WDM技術(shù)可以提升單芯光纖利用率。

簡(jiǎn)述光纖和WDM技術(shù)

名詞定義：
光纖（光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)寫(xiě)），是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導(dǎo)工具。
在同一根光纖中，同時(shí)讓兩個(gè)或兩個(gè)以上的光波長(zhǎng)信號(hào)通過(guò)不同光信道各自傳輸信息，稱為光波分復(fù)用技術(shù)，簡(jiǎn)稱WDM。
鏈路指無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理連接。

1.1   光纖有幾芯？

光纜從1芯到288芯比較常用。一般使用數(shù)量是偶數(shù)，選擇光纖芯數(shù)時(shí)，需按照如下邏輯考慮：

1、明確用途類型及數(shù)量，如網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、視頻語(yǔ)音圖像傳輸?shù)?。按照雙工方式，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一條光傳輸鏈路需要兩芯光纖進(jìn)行全雙工傳輸（一收一發(fā)）；

2、確認(rèn)用途后，一般采用1用1備的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定芯數(shù)，即4芯；若一根光纜是多用途，且用在園區(qū)網(wǎng)主干層面的話，可考慮雙重冗余備份。如醫(yī)院影像科，需要考慮雙線路上行至雙核心，則需要8芯光纜，為確保安全，也可以采用雙光纜分別上行；
特別注意：若使用單纖光纖收發(fā)器（光模塊），即：接收發(fā)送的數(shù)據(jù)在一根光纖上傳輸。那么一芯光纖也能構(gòu)建一條完整的全雙工鏈路。

1.2   WDM的工作原理

WDM是將一系列載有信息，但波長(zhǎng)不同的光信號(hào)合成一束，沿著單根光纖傳輸，在發(fā)送端經(jīng)合波器匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端，經(jīng)分波器將各種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開(kāi)的通信技術(shù)，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。這種技術(shù)可以同時(shí)在一根光纖上傳輸多路信號(hào)，每一路信號(hào)都由某種特定波長(zhǎng)的光來(lái)傳送，這就是一個(gè)波長(zhǎng)信道。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可以把WDM看作是一條高速公路，不同目的地的車輛駛?cè)胪粭l高速公路，經(jīng)過(guò)某個(gè)收費(fèi)站之后，再按照目的地分別行駛向不同方向。

利用WDM，可以提升光纖的傳輸容量，提高光纖資源的利用效率。

1.3   WDM技術(shù)分類

常用的WDM技術(shù)有CWDM和DWDM兩種。

1、CWDM技術(shù)

對(duì)于WDM來(lái)說(shuō)，想要讓它充當(dāng)交通井然有序的高速公路，就要控制各個(gè)光信號(hào)的波長(zhǎng)（可以理解為前后汽車之間的車間距）。如果波長(zhǎng)間隔太短，容易“撞車”。如果波長(zhǎng)間隔太長(zhǎng)，利用率又很低。

早期技術(shù)條件有限，波長(zhǎng)間隔會(huì)控制在幾十nm。這種比較分散的波分復(fù)用，叫做稀疏波分復(fù)用，也叫粗波分復(fù)用，就是CWDM（Coarse WDM）。國(guó)際電信聯(lián)盟將CWDM的中心波長(zhǎng)定為1271nm至1611nm，波長(zhǎng)間隔20nm。

2、DWDM技術(shù)

隨著技術(shù)發(fā)展，波長(zhǎng)間隔越來(lái)越短，到了幾nm的級(jí)別，形成緊密的WDM，叫做密集波分復(fù)用，也叫細(xì)分波復(fù)用，也就是DWDM（Dense WDM）。

DWDM的波長(zhǎng)間隔可以是1.6nm、0.8nm、0.4nm、0.2nm，可以容納40、80、160個(gè)波。波長(zhǎng)范圍為1525nm至1565nm（C波段）和1570nm至1610nm（L波段）。DMDM常用的是C波段，波長(zhǎng)間隔0.4nm。

1.4   CWDM的優(yōu)點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)景

1、CWDM設(shè)備成本低，可以降低網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本

由于CWDM屬于無(wú)源設(shè)備，設(shè)備體積小，支持ABS盒式、LGX插片式和1U機(jī)架式，所以維護(hù)簡(jiǎn)便、環(huán)保。由于其波道數(shù)較少，僅支持2~18波，所以傳輸帶寬有限，最大可支持18CH×10G。通常情況下，使用16波的CWDM設(shè)備對(duì)光纖沒(méi)有特殊要求，G.652、G.653、G.655光纖均可采用，可利用現(xiàn)有的光纜的一芯或雙芯傳輸多路業(yè)務(wù)。CWDM系統(tǒng)可以顯著提高光纖的傳輸容量，提高對(duì)光纖資源的利用率。城域網(wǎng)的建設(shè)都面臨著一定程度的光纖資源的緊張或租賃光纖的昂貴價(jià)格。目前典型的粗波分復(fù)用系統(tǒng)可以提供16個(gè)光通道，按照ITU-T的G.694.2規(guī)范最多可以達(dá)到18個(gè)光通道。

2、CWDM設(shè)備體積小、無(wú)功耗

CWDM波分設(shè)備本身屬于無(wú)源設(shè)備，在CWDM系統(tǒng)中，CWDM光模塊的激光器無(wú)需半導(dǎo)體制冷器和溫度控制功能，使得其光收發(fā)一體化模塊的體積減小，設(shè)備結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化也減小了設(shè)備的體積，節(jié)約機(jī)房空間。CWDM系統(tǒng)每個(gè)激光器僅消耗0.5W的功率，而DWDM系統(tǒng)每個(gè)激光器要消耗大約4W的功率。與傳統(tǒng)的TDM（時(shí)分復(fù)用）方式相比，CWDM具有速率和協(xié)議透明性，這使之更適應(yīng)城域網(wǎng)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展。城域網(wǎng)中有許多不同協(xié)議和不同的速率的業(yè)務(wù)，CWDM提供了在一根光纖上提供不同速率的、對(duì)協(xié)議透明的傳輸通道，如以太網(wǎng)、ATM、POS、SDH等，而且CWDM的透明性和分插復(fù)用功能可以允許使用者直接上下某一個(gè)波長(zhǎng)，而不用轉(zhuǎn)換原始信號(hào)的格式。也就是說(shuō)，光層提供了獨(dú)立于業(yè)務(wù)層的傳送結(jié)構(gòu)。

3、CWDM具有很好的靈活性和可擴(kuò)展性

為業(yè)務(wù)提供速度，以及隨著業(yè)務(wù)發(fā)展進(jìn)行擴(kuò)展是非常重要的。利用CWDM技術(shù)可以在1天或者幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)為用戶開(kāi)通業(yè)務(wù)，而且隨著業(yè)務(wù)量的增加，可以插入新的OTU板進(jìn)行容量的擴(kuò)展，提高業(yè)務(wù)質(zhì)量。

（常見(jiàn)WDM技術(shù)）

只有一芯光纖，能構(gòu)建多少條鏈路呢？

綜上可知，通過(guò)WDM技術(shù)，在不增加光纖資源的情況下，可以幾十倍的提高傳播速率，這是怎么做到的呢？

根據(jù)光的基本特性，當(dāng)一束白光經(jīng)過(guò)一個(gè)三棱鏡，可以分成七種顏色的光，而這七種顏色的光經(jīng)過(guò)一個(gè)三棱鏡后又合成一束白光，根據(jù)這種光學(xué)現(xiàn)象，我們可以知道光是可以進(jìn)一步細(xì)分的。即使是同種顏色的光也能進(jìn)行再細(xì)分。

我們都知道光是電磁波的一種，那么它就有波長(zhǎng)和頻率，通常我們用波長(zhǎng)和頻率來(lái)表示某一段光波。光纖中的光就是由多個(gè)波長(zhǎng)構(gòu)成的，我們發(fā)現(xiàn)每一個(gè)波長(zhǎng)都有可以獨(dú)立攜帶不同的信息，從而實(shí)現(xiàn)比一路光傳播更多的信息量。也就是說(shuō)，如果一個(gè)波分包含16個(gè)波長(zhǎng)，其傳播信息量就是單個(gè)波長(zhǎng)的16倍。為了方便理解，我們可以用城市隧道形容光纖構(gòu)建鏈路：

夜間特定時(shí)間段，城市隧道僅供養(yǎng)護(hù)車輛通行，進(jìn)行隧道內(nèi)衛(wèi)生清掃等環(huán)衛(wèi)工作。就如傳統(tǒng)方式下，一條業(yè)務(wù)鏈路通過(guò)一芯光纖傳輸。

而采用WDM技術(shù)，這條隧道有三股車道，一路信號(hào)（一條業(yè)務(wù)鏈路）相當(dāng)于單條車道上，一輛車行駛。通過(guò)WDM技術(shù)，這一股車道數(shù)可以變化成16條車道，可以承載16路信號(hào)，也就是16條業(yè)務(wù)鏈路并行，容納16輛不同波長(zhǎng)的汽車并駕齊驅(qū)（考慮雙向傳輸，就是8條全雙工鏈路），實(shí)現(xiàn)光纖通道擴(kuò)容。

每條車道上承載的業(yè)務(wù)，就相當(dāng)于跑在這條車道上的所有汽車載重量總和，如果業(yè)務(wù)需要升級(jí)，比如單張影像CT容量增大，那么承載影像CT業(yè)務(wù)的車輛就可以更換為大車，這股車道的總運(yùn)載量就大大提升，對(duì)車道總數(shù)和其他車道的運(yùn)輸都不造成影響。這其中，“換大車”的操作，只需升級(jí)這條鏈路兩端的光模塊，比如把千兆換成萬(wàn)兆，這條鏈路速度就提升了10倍。通過(guò)這一芯光纖一起傳輸?shù)钠渌?條全雙工鏈路依然保持不變。單芯光纖大大提升傳輸速率、可以構(gòu)建更多、更靈活的傳輸鏈路，滿足大帶寬要求。

總結(jié)

采用成本更低，體積小、無(wú)功耗的CWDM產(chǎn)品，可以幫助用戶，通過(guò)一芯光纖構(gòu)建多條鏈路，大幅節(jié)省光纖資源，更加靈活地幫助業(yè)務(wù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)所需的帶寬與傳輸速率雙提升！

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