数据中心CWDM4传输技术是什么？：数据中心CWDM4传输技术是什么

原标题：数据中心CWDM4传输技术是什么？
1.数据中心光传输技术的演进
随着移动互联网的推广应用，数据中心得到迅猛发展，成为信息社会中的重要基础设施。数据中心由大量服务器组成，服务器之间需要高速、大容量的数据传输和交换，传统的电缆传输不能满足速率要求，光纤传输技术自2010年左右进入数据中心，至今已经成为主流传输技术。
早期的数据中心规模不大，所需传输距离在数十至数百米，通常采用多模光纤并行传输技术，并不断优化多模光纤的色散性能，以支持更高速率、更长距离的传输需求。其中符合OM4标准的多模光纤，可支持10G信号传输550米。
然而，数据中心的主流传输速率已进入100G时代，通常采用4×25G传输方案，单信道传输速率达到25G ，多模光纤已经不能支持这么高的传输速率，单模光纤被引入100G传输系统。事实上，单模光纤的成本比多模光纤高，但单模光纤的传输波长在1310nm波段，而多模光纤的传输波长在850nm波段， 1310nm波段的光电子器件较850nm波段的光电子器件贵得多。
单模光纤传输4×25G光信号，最早采用的是PSM4方案，通过8根光纤实现一对收发模块之间的双向数据传输。 PSM4的每个光纤收发器仅需采用一个激光器，分光四路，分别经四个调制器输出，因此节省了光源成本。但是随着传输距离的增加，光纤成本迅速增加，因此PSM4通常应用于传输距离在500米以下的场景。
对于传输距离大于500米的应用场景，为了节约光纤成本，电信网中的CWDM技术被引入数据中心，即为CWDM4传输方案，通过波分复用/解复用器，在一根光纤中传输1271nm、1291nm、1311nm、1331nm四个间隔20nm的波长，这样在两个光纤收发模块之间，只需两根光纤就可实现双向传输。 CWDM4可支持4×25G信号传输，在500~2000米传输距离较PSM4方案有成本优势。
2.CWDM4技术方案
CWDM技术在电信网的应用已经非常成熟，国际电信联盟ITU在1271-1611nm波段定义了18个间隔20nm的CWDM信道。数据通信中的CWDM4标准，采用其中靠近G652单模光纤的零色散点的四个波长，即1271-1331nm 。
数据中心100G光纤收发模块，目前的主流封装形式是QSFP28 ，模块中集成了4个半导体激光器、光探测器阵列及其驱动电路，以及无源的CWDM4组件。为了将CWDM4组件集成到QSFP28模块中，需要尽量小型化设计，对尺寸的要求比电信应用中的CCWDM模块（一种紧凑型CWDM模块）更严苛。
1)Z-block技术
最早采用的CWDM4组件是基于薄膜滤波片TFF的Z-block技术，如图1所示， 8个TFF滤波片分两组粘贴在一个斜方棱镜上，一组用于波分复用，另一组用于波分解复用，各滤波片的透射波长分别为1271nm、1291nm、1311nm、1331nm 。

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图1.贴装CWDM4滤波片的Z-block结构
Z-block组件的波分复用发射光路如图2所示，注意斜方棱镜的背面部分区域镀了高反膜。从右侧4个准直器发射的光信号，分别透过对应的滤波片，经不同反射次数，到达左侧公共端的准直器，耦合到输出光纤中。由于斜方棱镜中的光路较长，达到10mm量级，因此必须采用总共五个准直器。反射光路及准直光束的耦合，对角度非常敏感，因此不能采用一体化的准直器阵列，而必须对每个输入准直器独立调节对准，组装工艺较为复杂。

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图2.Z-block的复用发射光路
【数据中心CWDM4传输技术是什么？】Z-block组件的波分解复用接收光路如图3所示，公共端光信号从左侧准直器输入，各信道的光信号经过不同反射次数，透过对应的滤波片，经微透镜聚焦在光探测器阵列上的对应单元。光探测器阵列贴装在PCB板上，如图3（b）所示。在水平面内被波分解复用的光束，需经过一个直角棱镜实现90度转向，沿竖直方向入射在光探测器上。光探测器的有源区尺寸通常只有Φ50微米， Z-block中传输的准直光束直径远大于此，因此需要微透镜聚焦，并且微透镜需要在垂直光路的横截面内，上下左右调节，以将聚焦光斑对准光探测器的有源区。这个调节对焦过程，也增加了Z-block组装工艺的复杂度。

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图3.Z-block的解复用接收光路
2)AWG技术
为了简化封装工艺，以减小尺寸和降低成本，人们开发了基于集成光学技术的CWDM4AWG芯片。 AWG是阵列波导光栅的简称，在电信网中早已成熟应用。电信网中的AWG被用于复用/解复用DWDM光信号，信道间隔通常为200G或者100G（对应波长间隔1.6nm或者0.8nm）。因为应用场景主要是电信网的骨干网，对成本不敏感。