📘 AI時代系列(4):AI 驅動的電信網路規劃與設計 🌐
31/100 第四週:📌 傳輸與骨幹網
31. 光纖與 WDM 技術 🌈 —— 高速骨幹網路的基礎
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🎯 單元導讀
在 5G 與未來 6G 網路中,無論是 基地台回傳、核心網互聯,還是 國際骨幹,都依賴光纖傳輸。
而 WDM(Wavelength Division Multiplexing,波分複用) 技術,讓一條光纖能同時承載多個不同波長的光信號,就像一條高速公路開出多條車道,實現 Tbps 級的傳輸能力。
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🧠 一、光纖傳輸基礎
• 優點:高速、大容量、低延遲、抗干擾。
• 挑戰:光放大、色散補償、建置成本。
• 典型應用:
o 基地台回傳(Backhaul)。
o 資料中心互聯(DCI)。
o 跨國海底光纜骨幹。
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🧠 二、WDM 的基本概念
• 原理:將不同波長的光信號同時傳輸在一根光纖中,彼此不干擾。
• 分類:
1. CWDM(粗波分,多通道但容量有限,傳輸距離短)。
2. DWDM(密集波分,通道數更多,容量極大,適合骨幹網)。
• 效果:一條光纖可提升數十倍甚至百倍容量。
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🔁 三、ASCII 架構示意
[Data Flow 1] ── λ1 ┐
[Data Flow 2] ── λ2 ├──► [ MUX ] ──► [ Optical Fiber ] ──► [ DEMUX ] ─► 各路數據
[Data Flow 3] ── λ3 ┘
這段圖示說明的是 WDM(Wavelength Division Multiplexing,波分多工)技術在光纖中的應用流程,用於在同一條光纖中同時傳輸多路數據流。
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📡 示意說明:
多個資料流(如 Data Flow 1、2、3)各自被編碼為不同波長的光(λ1、λ2、λ3),進入 MUX(多工器) 將它們合併為一束光訊號,經由同一條 光纖(Optical Fiber) 傳輸。
在接收端,經過 DEMUX(解多工器),再依據各自的波長將資料流還原分離,送往對應的應用或終端設備。
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🧪 四、應用場景
1. 電信骨幹:Tbps 級傳輸,支撐全國與跨國數據流量。
2. 資料中心互聯(DCI):確保 AI/雲端大數據中心之間的高速同步。
3. 5G 回傳網(Backhaul):基地台到核心網的承載骨幹。
4. 海底光纜:跨洲數據通信的命脈。
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⚙️ 五、AI 在光纖與 WDM 的角色
• 波長分配最佳化:AI 根據流量需求自動配置 λ。
• 故障偵測:AI 分析光功率與誤碼率,提前預測光纖老化或故障。
• 動態調度:根據業務需求,AI 自動開關光通道。
• 資源優化:AI 分析 QoS,動態分配 WDM 容量給不同應用。
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💼 六、實務題(附參考答案)
1. 光纖基礎應用
o 問題:如果你負責建置一條 高雄到台北的骨幹光纖傳輸線路,你會如何評估 光纖類型(單模 / 多模) 的選擇?
o 參考答案:骨幹網必須選用 單模光纖(SMF),因為它支援長距離(>80km)與高容量傳輸,多模光纖僅適用於資料中心或短距離連接。
2. WDM 技術應用
o 問題:電信的骨幹網大量使用 DWDM,請說明 DWDM 比 CWDM 更適合長距離、大流量傳輸的原因。
o 參考答案:DWDM 通道間隔窄,可支援更多 λ(40、80、甚至 160 通道),單纖容量可達 Tbps,且搭配 EDFA 光放大器可傳輸上千公里,適合骨幹與海纜。CWDM 成本低,但通道數少且傳輸距離短。
3. 問題診斷
o 問題:假設某條光纖鏈路的 誤碼率(BER)突然上升,你會如何排查?
o 參考答案:
(1). 量測光功率(檢查是否有光衰)。
(2). 測試 OTN/SONET 層設備是否有異常。
(3). 檢查光纖是否彎折、連接器是否污染。
(4). 驗證 WDM 模組(如 MUX/DEMUX、收發器)是否正常。
4. 傳輸設計
o 問題:若企業客戶要求 100Gbps 專線,你會建議使用 單一 λ 高速模組 還是 多個 λ 聚合?
o 參考答案:若距離短且已有設備支援,可直接使用 100G 單 λ 模組,降低設備複雜度;但若要兼顧擴展性,則可使用多個 10G/25G λ 聚合(例如 LAG / OTN multiplexing),更具彈性。
5. AI 與自動化
o 問題:如果要引入 AI 來管理中華電信的光纖骨幹網,你會建議它先用在哪些場景?
o 參考答案:
故障預測:AI 分析光功率與誤碼率,提前預測斷纖。
波長分配:自動調整 λ 資源以因應流量變化。
動態 QoS 管理:不同客戶的 SLA 自動優化。
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✅ 七、小結與啟示
• 光纖:是骨幹網的高速公路,單模光纖支撐長距離與高容量傳輸。
• WDM:將單纖轉化為多車道,DWDM 成為骨幹網的主力。
• 應用:骨幹網、資料中心、5G 回傳、海底光纜。
• AI 助力:可進行資源分配、流量預測、故障偵測。
• 實務面:電信公司面試會要求具備光纖/WDM 的實務知識,並能針對故障排查與設計規劃提出具體方法。