作者：H. Hinderthur L. Friedric
人們通常認為CWDM系統是一種低成本替代品，是用來替代現在被廣泛應用的DWDM系統的。因為CWDM技術的優勢在於採用了成本比較低的不需要冷卻的分布反饋雷射器和價格低廉的無源濾波器。而且，如果採用CWDM技術，就能夠使用更廉價的小型收發機。然而，由於CWDM信道間隔比較大，所以系統可用的波長數會減小，這樣也就限制了系統的傳輸容量。
根據現在的ITU G.694.2，以20nm為間隔的話最多可以容納18個CWDM波長。對許多應用來說，一般的標準單模光纖（SSF）在其中8個波長上的損耗會相當大。因此，基於G.694.2的CWDM技術在SSF上只能使用8個波長，他們分別是1470、1490、1510、1530、1550、1570、1590和1610nm。到目前為止，只要客戶的WDM網絡需要更多的信道，就都必須轉換成使用DWDM。因為DWDM的波長間隔小，所以允許大量地提高信道數（一般可以有32、64、128個信道），而且信道間隔可以達到200、100，甚至50GHz，但是每個信道的成本也顯著增加了。因此客戶必須評估出他們的業務量在未來的發展情況，從而決定是以較低的初期成本安裝靈活性比較差的CWDM系統，還是以較高的初期成本安裝靈活性比較好的DWDM系統。
在下面考慮的情況中，「DWDM」專指信道間隔為100GHz的DWDM系統。此外，CWDM和DWDM系統的成本差異一般在20%到40%之內。
圖1
圖1所示的是上文談及的廣泛使用的CWDM波長分布，其信道間隔為20nm。當使用SFF傳輸時，在1470-1610nm以外的信道，光衰減將會急劇增加。所以，為了達到合適的傳輸性能，CWDM最多只有8個波長。與之相比，DWDM在C波段和L波段即便在更窄的光譜範圍內仍然可以使用更小的信道間隔。例如對一個100GHz的DWDM，它的兩個相鄰信道間的間隔一般是大約0.8nm，那麼至少可以有64個信道——在C波段有32個信道，再加上L波段的32個信道（有一些系統在L波段可以有更多信道）。
單級CWDM系統向DWDM系統升級
有幾家WDM設備製造商能夠提供CWDM和DWDM之間的過渡產品，他們採用的方法是當已經全部安裝完畢的CWDM系統的容量需要擴充時，就用DWDM濾波器來擴充每一個CWDM信道的埠。如圖1所示，最多可以有8個間隔為100GHz的DWDM信道對應到一個CWDM信道。所以，原理上一個CWDM信道最多可以相當於八個DWDM信道。這種方法最大的缺點在於，一方面不是所有的CWDM信道在光譜上能與相應的DWDM信道重疊，另一方面大約有50%的DWDM信道因為與保護頻帶和/或CWDM濾波的邊緣（紅色箭頭）重疊而不能使用。八信道CWDM系統向DWDM系統升級的步驟見表1。
表1
我們假設對單個有源和無源器件的規格選擇是合適的，那麼通過對光譜重疊情況的簡單計算我們得到了表1中的數字。在這種方案中，可實現的最大信道數是32路。值得注意的是，在這樣的CWDM濾波器結構中，升級的每一個步驟都會使傳輸系統中的服務中斷，因為CWDM有源器件需要針對DWDM波長在升級過程中更換。另一種情況是，使用兩級濾波器的CWDM傳輸結構。這種方法允許使用者在服務進行過程中升級到DWDM波長，同時與單級方法相比能夠實現相當高的信道靈活性。
CWDM系統中的波段結構
基于波長帶寬的兩級濾波器結構一般都是用在DWDM系統中的。使用這種方法的主要技術原因是為了在波長信道群中間，也就是所謂的信道帶寬中達到較高的光隔離度。因為多節點網絡總的光功率會存在很大的差異，所以必須做到光隔離才能支持信號在多節點網絡中無差錯傳輸。而且為每個波長帶寬提供濾波器模塊的更深一層的優勢就是系統的模塊化程度提高了，這樣可以降低投資，使波長升級簡化。
圖2
圖2所示的，就是把這樣的一個帶寬理念應用到CWDM系統的情況。在這個實例中，我們將八個信道分為兩個波段，A和B，每一個包含四個CWDM波長（A波段，1470、1490、1590、1610nm；B波段，1510、1530、1550、1570nm）。A波段的波長對稱的分布在B波段兩邊。在實際的應用中，使用一個帶通濾波器就可以把波長分成A和B兩個波段。帶通濾波器的通帶邊緣的規格是根據標準的CWDM信道濾波器來設定的。如圖2所示，這種分波段方案的最重要的特點就是B波段完全覆蓋了DWDM的C波段（用紅色箭頭標示）。所以，同時使用CWDM的A波段和DWDM的C波段是可行的。另外，B波段又重新使用了一組CWDM的四個波長，這四個波長是在光網絡中廣泛使用了很多年的。可以說，大體上，這種對稱的分波段方案支持市場上出現的所有無源光器件，還允許同時使用CWDM和標準DWDM的C波段。
圖3
圖3所示的是與上述方案相似的一個非對稱波段結構。在這種方案中，波長的分配是A波段包括1470、1490、1510和1610nm；B波段包括1530、1550、1570和1590nm。這樣的話，因為DWDM的C波段和L波段完全覆蓋了B波段，所以不對稱波段方案就支持同時使用CWDM和DWDM的C波段和L波段，使得系統的靈活性大大提高。然而，第一種方案是基於標準器件設計的，第二種方案就是針對用於帶通濾波器和信道濾波器模塊的特定無源器件而設計的。
兩級CWDM系統向DWDM系統升級
因為在CWDM系統中引入了第二個濾波器，所以大大提高了整個系統結構的靈活性。圖4所示的是WDM終端可能的系統升級步驟。單純的CWDM結構如圖4a、4b和4c。圖4a中，CWDM帶寬濾波器本身只是被用作一個獨立的濾波器，它類似於一個兩信道的WDM系統，該系統有兩個波長，可以分別與上面提到的A波段和B波段的任何波長相匹配。既然這種基礎結構是單級的，那麼在插入第二級濾波器模塊時，就需要中斷服務。
然而，因為目前的許多WDM模塊都具備了TDM功能，所以，即便是一個二信道WDM的終端也可以根據系統TDM的埠密度支持4、8、16或者更多路的應用。圖4b和4c所示的是CWDM升級的兩個步驟，每次增加四個信道。與八信道模塊相比，這種信道濾波器模塊的四個信道之間的間隔在升級過程中可以減少最初的投資。圖4d和4e所示的是CWDM/DWDM混合系統，其中帶通濾波器的埠A和埠B分別連接到系統的CWDM和DWDM部分。一般來說，DWDM部分自身就有DWDM帶寬濾波器和DWDM信道濾波器（也就是另一個二級濾波器）。然而圖4e所示的結構需要非對稱的帶通濾波器，而圖4d中的結構既可以用非對稱分段方式也可以用對稱分段方式。
圖4
根據圖4，系統有兩種主要的升級方式是可行的：一種是在一個純粹的CWDM系統內（如圖4 a-b-c）升級；另一種是先升級到CWDM/DWDM混合系統（如圖4 a-b-d），然後再進一步擴展到如圖4e。
表2
表2針對不同的結構總結了信道相應的靈活性——步驟a、b、d和e提供了一種移入方式，使混合系統的容量最大可達到68個信道。為了實現不中斷服務的升級，根據步驟a，就應該避免進行單級操作。又因為從步驟c、d和e升級需要調換B波段的CWDM信道。所以，a和c不能夠實現進一步的不中斷服務的升級。
與標準的單級系統相比，這裡所講的針對CWDM系統的兩級濾波器概念具備兩個主要的優勢：
在升級過程中，由於使用2、4和8信道CWDM系統這樣的低成本結構，提高了濾波器的信道間隔，降低了初期投資。
實現了不中斷服務的升級，而且該系統還支持符合ITU標準的所有的DWDM信道間隔。