光与技术:灰光与彩光有什么不同?

作者:admin  来源:通信百科  发布时间:2024-03-29  访问量:1275

我们总听到白光模块、灰光模块和彩光模块,它们到底是什么,有什么不同?今天我们就来聊一聊。在谈灰光和彩光之前,我们先看看什么是白光。


白光定义为:由不同颜色的混合光,包含了光谱中所有颜色(波长),如紫外光、可见光和红外光等,所以其明度最高,称之为“白光”。灰光和彩光也是在这个范围内讨论的,只不过范围在近红外区域。那么灰光与彩光分别是怎样的?

1.png

众所周知,光传输系统中使用最早的是SDH技术。在SDH的光通路中,我们的一条光纤只传输一路信号一个波长,一条大车道只跑一辆车。这路信号的波长光对中心波长没有严格的要求,只看这个波长是否在低损耗窗口内波动,波长的波动范围一般在±40nm左右,比如说只要在850nm窗口、1310nm窗口或者1490nm、1550nm窗口就行了,这种光称之为灰光。

2.png

可以说,与白光类似,灰光也是一定范围内不定波长,只不过没有白光的范围广。因此有时候也把灰光叫做白光,或者黑白光。


灰光主要由ITU-T G.957、ITU-T G.691、ITU-T G.959.1和IEEE 802.3定义。

  • G.957定义了速率STM-1、STM-4、STM-16等灰光接口;

  • G.691定义了STM-64灰光接口,这里的G.691是对G.957的扩充;

  • G.959.1定义了客户侧信号2.5G、10G、25G、40G以及PAM4 50G等域间灰光接口的规范;

  • IEEE 802.3定义了各种以太网速率的接口。


灰光有什么特性?我们打个比方,灰光就好比霰弹枪的准心,只要在这个范围内的都可以击中(传输),但打的不远,这跟灰光适用于短距场景一样。

3.png

在应用场景上,交换机、路由器、SDH网络以及下面要说的WDM/OTN的客户侧光模块所发的光都是灰光。同时,灰光总体上是与光的传输窗口存在一定的相关性。比如说850nm一般来说是短距,1310nm为短距/中距传输,而1550nm窗口的一般应用在长距超长距传输。


灰光还有一个重要的场景,在异厂家对接的时候一般也用灰光。这也要比下面谈到的彩光对接容易得多。

接下来我们看看彩光是什么?

彩光跟自然光透过棱镜之后分出的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等7彩单一颜色的光是一个概念吗?彩虹中这些真真切切的彩色光本质上还是混合光,是可见光,跟通信中的彩光不是一回事,通信中的彩光指的是单一波长/频率的光。

为了满足对原有传输系统接口的横向兼容,彩光的概念我认为在ITU-T G.692中已经出现,它规定标称中心频率C/L波段80通道(50GHz间隔)的频率和波长,只不过速率都比较小。

在WDM系统中,每个线路侧的光模块发出符合标准协议中规定的波长频率的光,这里的光就是我们所说的彩光,它们通过合分波器将不同波长的光在同一根光纤中传输。就好比在一个大车道上划分出很多小车道,如下图所示。

4.png

在G.694x协议中,彩光模块根据波长间隔的不同可分为(粗波分复用)CWDM彩光模块和(密集波分复用)DWDM彩光模块。其中CWDM波长间隔20nm,DWDM的波长间隔0.8nm/100GHz(还有0.4nm等其他间隔)。

5.jpg

在ITU-T G.694.1标准中定义了DWDM彩光模块,CWDM彩光模块则由 ITU-T G694.2和G.695两个标准定义。G.694.2定义了CWDM的中心波长,G.695定义了它的光参数值并描述了光物理层,以及如何将非标准波长转换为彩光波长(比如说1310nm的灰光,通过光电光转换为CWDM中的单一波长的彩光信号)。


上面这些标准协议将彩光的中心频率点定在了一个点上,中心波长的偏差比较小。比如说DWDM的最大中心频率偏差在间隔100GHz时为±20GHz。这就好比安装上了瞄准器的AK(CWDM相当于没有安装瞄准器吧)。

6.png

那么灰光与彩光之间怎么转换对接呢?


严格意义上来说,直接将灰光模块通过光纤与彩光模块相连是无法对接的。因为一个发的是点光,一个发的是散光,中心频率不一样,当然还有调制封装等限制。因此,在G.709协议中,定义了OTN网络中从客户侧灰光转换为线路侧彩光的封装映射方案。

7.png

在成本上,一般来说彩光模块要比灰光模块成本高,因为灰光只要激光器发光在低损耗窗口就可以了。而彩光模块需要约束激光器发光的中心频率在一定的精度内(最大中心频率偏差),还要控制温度(TEC)以保证其波长的稳定性。DWDM彩光模块又要比CWDM彩光模块更严格。


当然这里又涉及到具体的激光器器件。比如说VCSEL/FB/DFB等直接调制DML激光器便宜低(速率低距离短),而间接调制EML激光器成本高(速率高距离远)。因此,对于如何选择灰光和彩光模块,主要看其具体的应用。

比如说在5G前传中我们也有灰光方案和彩光方案。其中CWDM6(6个波长)、LWDM(12个波长)以及MWDM12(12个波长)都是在一根光纤中能传输多个波长信号,是彩光方案。所以说5G前传中的彩光方案可以有效得节约光纤资源,对于光纤资源匮乏的场景是特别合适的。

8.jpg

因此,我们通常会在距离比较短光纤资源丰富的场景中选用灰光模块。在光纤距离远光纤不足的地方中选用彩光模块。