4. 波分复用系统容量分析
波分复用（WDM）系统的容量分析，核心是把“能放多少个波长”和“每个波长能跑多快”这两件事算清楚。CWDM 与 DWDM 的差别，首先体现在通道间隔上：CWDM 通常采用 20 nm 的宽间隔，覆盖 1271～1611 nm 共 18 个波长；DWDM 则工作在 C 波段（约 1530～1565 nm），通道间隔常见 100 GHz、50 GHz，甚至 25 GHz。间隔越窄，同样光谱窗口内可容纳的波长数越多，但激光器波长精度、温度漂移控制和滤波器隔离度要求也越高。
先明确一个基础换算关系。DWDM 的通道间隔用频率表示，ITU-T G.694.1 以 193.1 THz 为参考频率，100 GHz 间隔对应约 0.8 nm，50 GHz 对应约 0.4 nm，25 GHz 对应约 0.2 nm。波长与频率满足 λ = c / f，其中 c ≈ 3×10⁸ m/s。例如 193.1 THz 对应约 1552.52 nm，这是 C 波段 DWDM 的基准波长。CWDM 的 18 个波长从 1271 nm 到 1611 nm，间隔 20 nm，可用波长数固定为 18，但实际系统中常因光纤衰减、放大器带宽和业务需求只启用其中一部分。
总容量的计算并不复杂，公式为：总容量 = 可用波长数 × 单波速率。难点在于“可用波长数”的确定。以 C 波段 50 GHz 间隔为例，1530～1565 nm 约对应 191.1～196.1 THz，频率跨度约 5 THz，除以 50 GHz 得到约 100 个通道位置。但实际可用数受限于：光放大器带宽（EDFA 典型增益带宽约 35 nm，对应 C 波段约 80～96 波）、复用/解复用器通道数、光纤非线性效应（如四波混频在窄间隔下更严重）以及系统余量。工程上常取 80 波作为 50 GHz DWDM 的典型可用波长数。
单波速率的选择与波长数存在权衡。早期 DWDM 单波 2.5G 或 10G，80 波总容量约 200G 或 800G。随着相干光通信成熟，单波 100G、200G、400G 成为主流。以 80 波 × 400G 计算，总容量可达 32 Tbps。但单波速率越高，对 OSNR（光信噪比）要求越高，传输距离越短，可能需要更密的放大站或更优的 FEC（前向纠错）。因此容量规划不是简单追求单波最高速率，而是根据传输距离、光纤类型、放大站间距和业务需求综合选择。
CWDM 的容量计算逻辑相同，但约束不同。18 个波长、20 nm 间隔，若单波 10G，总容量 180G；若单波 25G，总容量 450G。CWDM 波长数固定，无法像 DWDM 那样通过缩小间隔增加通道，因此提升容量主要靠提高单波速率。但 CWDM 激光器成本低、功耗小，适合短距离、低成本场景，如城域接入和 5G 前传。
实际计算中还需注意：DWDM 系统若采用 100 GHz 间隔，C 波段可用约 40～48 波；50 GHz 约 80～96 波；25 GHz 约 160 波以上，但对器件要求极高。波长数增加会带来合波器插损增大、放大器功率预算紧张等问题。因此，容量分析必须与光功率预算、OSNR 预算和色散补偿联合进行，不能只看波长数和单波速率两个数字。
下面给出一个可直接参考的容量估算表，用于快速对比不同配置下的总容量。表中参数为典型工程假设值，实际项目需根据设备规格和链路条件修正。
| 系统类型 | 通道间隔 | 典型可用波长数 | 单波速率 | 总容量 |
|---|---|---|---|---|
| CWDM | 20 nm | 18 | 10 Gbps | 180 Gbps |
| CWDM | 20 nm | 18 | 25 Gbps | 450 Gbps |
| DWDM | 100 GHz | 40 | 100 Gbps | 4 Tbps |
| DWDM | 50 GHz | 80 | 100 Gbps | 8 Tbps |
| DWDM | 50 GHz | 80 | 400 Gbps | 32 Tbps |
| DWDM | 25 GHz | 160 | 200 Gbps | 32 Tbps |
从表中可以看出，总容量由波长数和单波速率共同决定。DWDM 通过窄间隔获得更多波长，再通过相干技术提升单波速率，从而实现 Tbps 级容量。CWDM 则受限于 18 波和较低单波速率，总容量通常在百 Gbps 量级。规划时应根据业务增长曲线，选择当前满足需求且留有升级空间的方案，避免过度设计或容量不足。