看到「光纤」两个字时，判断的关键不在于光纤能不能承载经过其他方式复用的数据，而在于哪一种多路复用技术是直接利用光纤以及光信号自身的物理特性，把多路信号同时放进一根光纤中传输。

这个技术就是 WDM，也就是 Wavelength Division Multiplexing，中文通常称为波分复用。

WDM 的思路很直观。一根光纤不是只能传输一种颜色或者一种波长的光。只要光纤、激光器、滤波器和接收设备允许，就可以让波长不同的多束光同时进入同一根光纤。每一种波长相当于一条彼此独立的通信通道。

例如一根光纤中可以同时存在接近 1530 nm、1540 nm、1550 nm、1560 nm 等不同波长的光信号。发送端利用光复用器把这些不同波长组合起来，送入同一根光纤。到达另一端以后，再由光解复用器依据波长把这些光信号拆开，分别交给对应的接收器。

因此可以形成这样的直观关系。

波长 $\lambda_1$ 承载数据流 A。

波长 $\lambda_2$ 承载数据流 B。

波长 $\lambda_3$ 承载数据流 C。

波长 $\lambda_4$ 承载数据流 D。

这些光并不是轮流进入光纤，而是在同一时间共同存在于光纤之中，只不过它们所占据的光学波长不同。

Cisco 对 WDM 和 DWDM 的说明也明确指出，WDM 系统把多个不同波长送入同一根光纤，在接收端再进行解复用。Cisco 在比较 WDM 与 TDM 时还特别说明，WDM 中各输入信号拥有自己的独立通道，可以同时传输，而 TDM 是把不同数据拆分到不同时间片中。

这正是考试中看到「应用于光纤的多路复用技术」时，应当迅速联想到 WDM 的原因。

从物理层面看，这件事情更加有意思。

可见光本身就是电磁波，红外光同样属于电磁波。光纤通信使用的通常不是肉眼能够直接观察到的可见光，而主要工作在适合光纤低损耗传输的近红外波段。

电磁波满足一个非常重要的关系

$$
c=\lambda f
$$

其中 $c$ 是光速，$\lambda$ 是波长，$f$ 是频率。

所以波长不同，实际上也对应频率不同。

当一束光的波长变长时，对应频率会降低。当波长缩短时，对应频率会升高。

这就带来了一个很容易混淆的问题。

既然不同波长对应不同频率，那么 WDM 和 FDM 是不是一回事。

从非常宽泛的数学和物理思想来看，两者确实存在亲缘关系。WDM 可以看成频率域复用思想在光通信中的一种特殊实现，因为不同波长实际上对应不同的光频率。

但在通信工程和计算机网络考试体系里，两者有明确的术语分工。

FDM 通常指 Frequency Division Multiplexing，也就是频分复用。

它更常用于无线通信、广播、模拟通信、载波通信等场景。整个可用频带被划分成若干互不重叠的频率范围，每一路信号占据一个频带。

例如传统广播就是非常经典的 FDM 思维。

假定某地区同时存在几个无线电台，一个电台工作在 90.0 MHz 附近，另一个工作在 94.0 MHz 附近，还有一个工作在 100.0 MHz 附近。

这些电台可以同时向空间发射无线电波。

收音机并不是要求其他电台停止发送，而是通过调谐选择所需要的频率范围。

这里区分各路信号的核心尺度就是频率，所以称为 FDM。

光纤通信也可以用频率描述，但工程中更加习惯通过光的波长来划分不同光通道，因此形成了 WDM 这个专门术语。

这种区别和现实工程设备也直接对应。

WDM 系统中会出现 optical multiplexer、optical demultiplexer、wavelength filter、laser、transponder 等设备。系统设计人员关心的是各个 optical channel 使用什么中心波长，各波长之间间隔多大，激光器波长稳定性如何，滤波器能否把相邻通道可靠分离。

国际电信联盟 ITU 对 DWDM 甚至规定了具体的频率网格。现行的 ITU-T G.694.1 给出了用于 DWDM 的频率网格，以 193.1 THz 为参考，并规定了 12.5 GHz、25 GHz、50 GHz、100 GHz 以及更宽的通道间隔，同时还包含 flexible grid，也就是灵活频谱网格。

这里看起来又出现了 GHz。

原因并不矛盾。

WDM 的名称采用 wavelength，也就是波长，但工程规范完全可以使用频率定义光通道，因为波长和频率之间可以通过

$$
f=\frac{c}{\lambda}
$$

直接转换。

因此从物理学角度观察，WDM 和 FDM 都是在电磁频谱维度上区分通道。

从通信工程术语角度观察，针对光纤中不同光波长进行复用时，标准名称就是 WDM。

考试考的是后一层。

所以 A 选项 FDM 不是本题标准答案。

再看 B，TDM。

TDM 是 Time Division Multiplexing，也就是时分复用。

它和 WDM 的最大区别不在于信号到底通过铜线还是光纤，而在于多个通信对象共享传输资源的方法不同。

假设存在 A、B、C、D 四路数据。

TDM 可以把传输时间划成很多小块。

某一个时间片传输 A。

下一个时间片传输 B。

再下一个时间片传输 C。

之后传输 D。

完成以后又回到 A。

可以把时间轴想象成

$$
A\rightarrow B\rightarrow C\rightarrow D\rightarrow A\rightarrow B\rightarrow C\rightarrow D
$$

四路通信共用同一个物理信道，但它们占用不同时间片。

这种方法广泛存在于数字通信系统中。

TDM 的关键词是「时间」。

WDM 的关键词则是「波长」。

二者之间最容易记忆的差异，可以用一条高速公路来理解。

TDM 更接近于只有一条车道，但规定不同时间段允许不同车队通过。

第一个时间窗口让 A 车队通过。

第二个时间窗口让 B 车队通过。

第三个时间窗口让 C 车队通过。

WDM 则更接近于同时提供很多条彼此独立的车道。

红色车道传输 A。

绿色车道传输 B。

蓝色车道传输 C。

紫色车道传输 D。

所有车道都可以同时使用。

当然，现实中的光波并不存在这种道路边界，这里只是帮助理解复用维度。

Cisco 在其 DWDM 工程资料中也明确区分了这两种方式，WDM 中每一路输入信号拥有独立的波长通道，可以同时存在，而 TDM 是把数据拆到不同 time slot 中。

这里还需要处理一个考试里很容易掉进去的陷阱。

光纤能不能传输 TDM 信号。

当然可以。

现代光纤网络中，大量数字通信技术都可能包含 TDM 思想。SONET、SDH 以及很多更复杂的传输体系，都可以通过光纤作为物理传输介质。

所以不能说 TDM 不能用于光纤。

题目问的却不是「光纤中是否能够出现 TDM」。

题目问的是「应用于光纤的多路复用技术」。

这是典型的概念匹配题。

教材通常建立这样的对应关系。

FDM 对应频率资源划分。

TDM 对应时间资源划分。

WDM 对应光波长资源划分。

SDMA 对应空间资源划分。

其中和光纤具有最鲜明直接对应关系的就是 WDM。

如果题目改成「把多个低速数字信号按照不同时间片合并为一个高速数字信号，应采用什么复用方法」，答案就会转向 TDM。

如果题目改成「利用不同载波频率同时传输多个信号」，答案会转向 FDM。

如果题目写成「利用不同波长的光在同一根光纤中同时传输多个信号」，答案毫无疑问就是 WDM。

这里的命题逻辑相当稳定。

再看 D，SDMA。

SDMA 是 Space Division Multiple Access 或者某些教材语境中的 Space Division Multiplexing 思路，核心关键词是 space，也就是空间。

它依赖空间位置、传播方向、天线阵列、物理路径或者空间信道之间的差异，让多个用户或者数据流共享通信资源。

现代无线通信中的 massive MIMO、beamforming、spatial stream，都和空间维度的复用思想有很深的关系。

例如一个蜂窝基站拥有大规模天线阵列以后，可以针对不同方向形成不同波束。即使若干终端使用相近甚至相同的时间和频率资源，只要空间信道足够可区分，系统仍然可能把这些通信流分离出来。

这里利用的是空间自由度。

所以 SDMA 的关键词是「空间」。

它显然不是这道基础网络考试题针对光纤复用所要寻找的答案。

把四个选项放到一起，其实可以得到一套非常好记的模型。

| 技术 | 英文 | 核心划分维度 | 最直观的理解 | 本题是否选择 |
|---|---|---|---|---|
| FDM | Frequency Division Multiplexing | 频率 | 不同信号占不同频带 | 否 |
| TDM | Time Division Multiplexing | 时间 | 不同信号占不同时间片 | 否 |
| WDM | Wavelength Division Multiplexing | 波长 | 不同信号使用不同颜色的光 | 是 |
| SDMA | Space Division Multiple Access | 空间 | 不同信号使用不同空间通道 | 否 |

真正需要记住的不是四个缩写，而是四个维度。

FDM 管频率。

TDM 管时间。

WDM 管波长。

SDMA 管空间。

一旦把问题转化成「系统究竟在切什么资源」，很多看起来容易混淆的通信技术会一下子变得很清楚。

回到 WDM 这块，它还有两个在现实光网络中极其常见的分支，CWDM 和 DWDM。

CWDM 是 Coarse Wavelength Division Multiplexing，通常翻译为粗波分复用。

DWDM 是 Dense Wavelength Division Multiplexing，通常翻译为密集波分复用。

两者的基本思想完全一样，都是让不同波长的光共享同一根光纤。

差别主要在通道间隔、波长控制精度、设备复杂度、容量以及使用场景。

CWDM 的波长间隔比较宽，对激光器波长稳定性的要求相对宽松，设备成本也可以较低，因此常见于城域接入、企业网络以及某些容量要求没有那么极端的场景。

DWDM 的通道排布更加密集，可以在有限的光纤频谱中塞入更多 optical channel，因此特别适合骨干网、数据中心互联以及长距离大容量光传输。

ITU-T G.694.1 就是专门针对 DWDM spectral grid 的标准之一，而 ITU-T G.694.2 则针对 CWDM wavelength grid。ITU 最新的光系统工程资料仍然把这两套标准作为 WDM 系统设计的重要规范基础。

现代 WDM 之所以重要，还和铺设光纤的现实成本直接相关。

假定两个城市之间已经铺设了一对长距离光纤。

早期系统可能只在一根光纤中使用一个主要光通道。

业务量增长以后，一种办法是重新挖沟、重新布线、重新铺设更多光纤。

这种方式涉及道路施工、管道资源、许可、人工、光缆、机房接入等大量成本。

另一种办法就是充分挖掘现有光纤的光谱资源。

原来一根光纤承载一条光通道。

采用 WDM 以后，可以放入许多不同波长。

假定存在 $N$ 个波长通道，每个通道的数据速率为 $R$，为了理解基本思想，可以粗略写成

$$
C_{\text{total}}\approx N\times R
$$

这里 $C_{\text{total}}$ 是整根光纤能够提供的聚合容量。

实际工程会复杂得多，还要考虑调制方式、频谱效率、FEC、色散、非线性效应、OSNR、放大器带宽以及保护开销，但这个简单式子已经能够说明 WDM 的核心价值。

增加波长数量，相当于在不重新铺设光纤的前提下增加大量逻辑传输通道。

这也是 DWDM 长期作为骨干光网络关键技术的重要原因。Cisco 对 DWDM 的介绍同样强调，它利用多个光波长在单根光纤上传输信号，从而更加充分地利用已经部署的光纤基础设施。

这里还可以再深入一层。

WDM 并不要求每一个波长承载完全相同类型的数据。

一个波长可以承载某种高速 Ethernet 数据。

另一个波长可以承载 Fibre Channel。

其他波长还可以服务不同速率或者不同业务体系。

对 WDM 光层而言，一个很重要的思想就是把不同 wavelength 当作独立 optical channel。

所以在大型数据中心互联里，一对物理光纤可以承担远超单一光信号所能提供的总容量。

也正因为这一点，WDM 可以被理解成对光纤「横向扩容」。

TDM 更像沿时间方向切分资源。

FDM 沿频率方向切分资源。

WDM 沿光波长方向切分资源。

SDMA 沿空间方向切分资源。

这一张抽象坐标系一旦建立，复用技术就不再是几个孤立缩写。

还可以用一个非常适合考试记忆的办法。

看到 Time，想到时间，所以 TDM。

看到 Frequency，想到频率，所以 FDM。

看到 Wavelength，想到波长，所以 WDM。

看到 Space，想到空间，所以 SDMA。

而光纤最有代表性的物理量是什么。

就是光。

光最直观的区分方式之一就是波长。

所以

光纤 $\rightarrow$ 光 $\rightarrow$ 波长 $\rightarrow$ Wavelength $\rightarrow$ WDM

这条联想链非常稳定。

考试中即使只剩几秒，也很难再把它和 TDM 混在一起。

有些题目还会把 WDM 描述为「光的频分复用」。

这种表述从物理原理上可以理解，但做选择题时依然应该服从教材的规范术语。

只要选项里同时出现 FDM 和 WDM，并且题干明确强调光纤、不同光波长、不同颜色的光或者 wavelength channel，一般应该选择 WDM。

如果题干强调不同时间片，则选择 TDM。

如果强调不同载波频带，则选择 FDM。

如果强调空间位置或者空间通道，则考虑 SDMA。

由此再看原题

应用于光纤的多路复用技术是

A，FDM

B，TDM

C，WDM

D，SDMA

标准答案就是

C，WDM。

考试层面的核心判断可以压缩成一句话。

光纤中的典型多路复用技术是 WDM，它利用不同波长的光在同一根光纤中同时建立多个彼此独立的光通道。

如果只准备记一个画面，可以记住一根透明光纤里同时跑着红、绿、蓝、紫几束不同颜色的光。虽然真实光通信主要工作在不可见的近红外区域，并不真的是这些肉眼颜色，但这个画面非常适合帮助记忆。

一根光纤，多种波长。

多种波长，同时传输。

看到这个结构，就想到 WDM。

所以本题选 C。

## 参考资料

ITU-T G.694.1，Spectral grids for WDM applications，DWDM frequency grid。

ITU-T G Supplement 39，Optical system design and engineering considerations。

Cisco，Dense Wavelength Division Multiplexing。

Cisco ONS 15454 DWDM Engineering and Planning Guide，Wavelength Division Multiplexing Versus Dense Wavelength Division Multiplexing。

看到「光纤」两个字时，判断的关键不在于光纤能不能承载经过其他方式复用的数据，而在于哪一种多路复用技术是直接利用光纤以及光信号自身的物理特性，把多路信号同时放进一根光纤中传输。

为什么光纤多路复用的标准方式是 WDM？

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光纤多路复用核心技术是WDM波分复用，利用不同光波长在同一根光纤中同时建立多条独立通道，实现横向扩容。区分TDM时间划分、FDM频率划分、SDMA空间划分，核心判断依据是光纤中不同波长光信号同时传输，即WDM技术。

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