CWDM проти DWDM: відмінності, відстань, вартість і коли обирати кожен

Переглянуто інженерами оптичного транспорту, які мають 10+-річний досвід розгортання оптоволокна-на метро та далеких магістралях. Останнє оновлення відповідно до специфікацій ITU-T і поточної доступності модуля приймача.

 

CWDM використовує інтервал каналів 20 нм із неохолоджуваними лазерами для до 18 каналів на відстані до 80 км. DWDM використовує 0,8 нм або меншу відстань із температурно-стабілізованими лазерами для 40–96+ каналів на сотні чи тисячі кілометрів.

Виберіть CWDM, якщо вам потрібна помірна потужність із обмеженим бюджетом. Виберіть DWDM, коли кількість каналів, відстань або можливість масштабування в майбутньому переважають початкові витрати.

У цій статті розглядаються технічні відмінності, які фактично обумовлюють це рішення,-зокрема фізичні обмеження та реальні компроміси-розгортання, які більшість порівняльних посібників пропускають.

Коротка довідка: коротко про CWDM проти DWDM

 

Параметр	CWDM	DWDM
Міжканальний інтервал	20 нм (ITU-T G.694.2)	0,8 нм / 0,4 нм (ITU-T G.694.1)
Максимальна кількість каналів на волокно	18 (часто 8 на практиці)	40–96+
Діапазон довжин хвиль	1270–1610 нм (діапазон від O до L)	1530–1565 нм (діапазон C-), 1565–1625 нм (діапазон L-)
Тип лазера	Неохолоджений DFB	Охолоджений DFB з TEC
Оптичне посилення	Не практично (поза вікном EDFA)	EDFA, Раман або гібрид
Типова максимальна відстань	40–80 км (пасивний)	80км пасивний; 1000км+ посилений
Верх-каналової швидкості передачі даних	10G (доступність 25G обмежена)	400G+ (когерентний)
Потужність на трансивер	~0.5W	~3–4 Вт (охолодження); 15 Вт+ (когерентний)

 

Використовуйте цю таблицю як відправну точку: якщо ваші вимоги повністю належать до стовпця CWDM, CWDM, ймовірно, достатньо. Якщо хоча б один рядок переходить на територію DWDM-особливо відстань або кількість каналів-читайте далі, щоб зрозуміти, чому це обмеження має тенденцію перешкоджати прийняттю всього рішення.

 

 

Основною відмінністю є інтервал між каналами

І CWDM, і DWDM — це технології мультиплексування за довжиною хвилі (WDM), які надсилають кілька оптичних сигналів по одному волокну, призначаючи кожному сигналу власну довжину хвилі. Основний розрив між ними зводиться до того, наскільки щільно упаковані ці довжини хвиль.

Канали CWDM знаходяться на відстані 20 нм один від одного, охоплюючи діапазон від 1270 нм до 1610 нм, як визначеноITU-T G.694.2. Така широка відстань означає, що лазерне джерело не потребує термостабілізації-неохолоджувані лазери з розподіленим зворотним зв’язком (DFB) працюють добре, тому що навіть якщо довжина хвилі дрейфує на кілька нанометрів із коливаннями температури, вона не потраплятиме в наступний канал. Це зберігає низьку вартість модулів і енергоспоживання.

DWDM – це інша історія. Канали розташовані на відстані 0,8 нм (100 ГГц) або 0,4 нм (50 ГГц) один від одного, упаковані в діапазон C- (1530–1565 нм), а іноді й у діапазон L- (1565–1625 нм), наступні заITU-T G.694.1сітка частот. При такій щільності дрейф навіть у частки нанометра викликає перехресні перешкоди. Таким чином, трансивери DWDM вимагають термоелектричних охолоджувачів (TEC)-невеликих активних охолоджуючих елементів усередині модуля, які фіксують лазер на його точній частоті ITU-, що збільшує вартість, енергоспоживання та складність керування температурою.

Усе інше в порівнянні-вартість, ємність, відстань, посилення-випливає з цього обмеження інтервалу. Розуміння якАрхітектура мережі DWDMобробляє керування довжиною хвилі при такій щільності, пояснює, чому ланцюжок обладнання виглядає таким іншим.

 

Кількість і ємність каналів

Відстань CWDM 20 нм у вікні 1270–1610 нм дає максимум 18 каналів. На практиці багато розгортань використовують лише 8, дотримуючись діапазону 1470–1610 нм. Причина: низькі довжини хвиль (1270–1450 нм) проходять через область «водяного піку» стандартного волокна G.652, де поглинання гідроксильних іонів (OH⁻) викликає підвищені втрати сигналу. Нове волокно G.652D з низьким-водо-піковим діапазоном значною мірою усуває цю проблему, але багато встановлених установок все ще використовують старі типи волокна.

Це важливіше, ніж вказано в специфікаціях. На старих оптоволоконних заводах університетського містечка канал 1390 нм часто є першим, який ми виключаємо під час проектування зв’язку. На волокні G.652A або G.652B пік води навколо 1383 нм може додати 2+ дБ/км затухання на цій довжині хвилі-достатньо, щоб повністю вивести з ладу канал 1390 нм на пробігах понад 20 км. Якщо ви працюєте з оптоволокном, встановленим приблизно до 2005 року, перевірте загасання близько 1383 нм, перш ніж вважати, що всі 18 каналів CWDM придатні для використання.

DWDM містить 40 каналів на частоті 100 ГГц, 80 на частоті 50 ГГц і до 96 або більше при використанні діапазонів C- і L- із розширеним підсиленням. Кожен канал може передавати 10G, 100G, 400G або навіть 800G залежно від трансивера та формату модуляції. При 80 каналах × 100G одна пара волокон передає сукупну пропускну здатність 8 Тбіт/с-, до якої не може наблизитися жодне розгортання CWDM.

Практична стеля CWDM на-канал становить приблизно 10G за форм-факторів SFP+. 25Модулі G CWDM SFP28 існують, але ще не широко розгорнуті. Щойно вимоги до-каналу перевищують 10G, більшість мережевих архітекторів переходять на DWDM, тому що премія за-канал починає компенсуватися значно вищим використанням-волокна.

 

Відстань передачі та посилення

Саме тут фізика створює найрізкіший розрив.

Довжини хвиль CWDM поширюються в широкому спектральному діапазоні, який виходить за межі вікна підсилення-волоконних підсилювачів із легованим ербієм (EDFA)-оптичних підсилювачів, які використовуються в телекомунікаційних мережах. EDFA посилюють сигнали в діапазоні C- (приблизно 1530–1565 нм), який покриває спектр DWDM, але перекривається лише з двома або трьома каналами CWDM. Оскільки ви не можете підсилити більшість каналів CWDM оптичним шляхом, кожне з’єднання CWDM обмежено відстанню, яку може покрити непосилений сигнал: зазвичай 40–80 км залежно від якості волокна, втрат у з’єднувачі та довжини хвилі каналу, який ви використовуєте.

DWDM, який повністю працює в межах вікна посилення EDFA, може багаторазово посилюватися. Типова система -далеких перевезень розміщує EDFA кожні 60–100 км із комбінаційним підсиленням (технологія, яка використовує саме волокно як середовище підсилення) для подальшого розширення діапазонів. Таким чином підводні кабельні системи зазвичай долають тисячі кілометрів. Навіть у розгортанні метро додавання одного EDFA перетворює 80-кілометрове пасивне з’єднання на 200-кілометрове+ активне з’єднання без регенерації сигналу.

Для відстаней менше 40 км із помірними потребами в каналах ця відмінність може не мати значення-обидві технології працюють пасивно. Але коли ви перетинаєте поріг у 80 км або передбачаєте, що вам знадобиться підсилення для майбутнього зростання, DWDM стане єдиним шляхом, який масштабується без регенерації. Рользахист оптичної лінії в мережах WDMтакож стає більш критичним на великих відстанях, оскільки кожен збій зв’язку має більш серйозні наслідки, коли ви не можете просто запустити іншу пару волокон.

 

 

Вартість: не так просто, як "CWDM дешевше"

Загальноприйнятий погляд-CWDM — це бюджетний варіант, DWDM дорогий-був точним десять років тому, але невпинно зникає. Обсяги компонентів DWDM зросли, а виробничі процеси вдосконалилися, скоротивши розрив більше, ніж очікують багато покупців.

 

Де CWDM все ще має явну перевагу в ціні:

• Неохолоджувані лазери споживають менше енергії (приблизно 0,5 Вт проти . 3–4 Вт на охолоджуваний трансивер DWDM) і коштують дешевше у виробництві.
• Пасивні пристрої мультиплексування/демультиплексора CWDM є простішими тонкоплівковими фільтруючими пристроями з ширшою смугою пропускання.
• Без підсилювачів, без компенсації дисперсії, без моніторів оптичних каналів-ланцюг інфраструктури коротший.
• Розгортання не потребує спеціального аналізу довжин хвиль або постійного керування температурою.
•  

Де компенсується вища початкова вартість DWDM:

За умов дефіциту волокон, 8+ довжин хвиль на пару волокон і планування 10G+ на-канал DWDM часто забезпечує нижчу вартість транспортованого біта. Кросовер відбувається тому, що ви розподіляєте мультиплексор/демультиплексор та інвестиції в платформу на 40, 80 або більше довжин хвиль. 16-канальна система CWDM і 40-канальна система DWDM можуть коштувати однакову суму, але система DWDM забезпечує в 2,5 разів більше каналів, і кожен канал може передавати вищі швидкості передачі даних.

Багато покупців недооцінюють, як швидко «дешевий» дизайн CWDM стає обмеженим, коли враховується майбутнє зростання довжини хвилі. Ми бачили випадки, коли кампус починав із 4-канального CWDM, досягав 8 каналів протягом двох років, а потім зіткнувся з повною заміною платформи, щоб перейти на DWDM, витративши більше, ніж якби вони почали з пасивного DWDM з першого дня.

Для детальнішого-порівняння каналів, оцінкаПлатформи CWDM mux/demuxпорівняно з еквівалентами DWDM на основі-канал і-Гбіт/с часто показує, що припущення «CWDM завжди дешевше» руйнується при приблизно 8 каналах або понад 10G на канал.

 

 

Коли вибрати CWDM

CWDM найкраще підходить, коли вимоги залишаються в межах його фізичних обмежень, а простота експлуатації має значення більше, ніж вихідна ємність:

• Інтерконнекти кампусу підприємствазв’язуючи 4–8 будівель у радіусі 40 км, кожна з яких потребує з’єднань 1G або 10G, де пріоритетом є простота підключення та низькі експлуатаційні витрати.
• Під'їзні кільця метродля регіональних інтернет-провайдерів або кабельних операторів, які обслуговують бізнес-клієнтів із виділеними послугами на короткій відстані.
• Мобільна транзитна агрегаціяде сайти стільникового зв’язку потребують з’єднань 1G–10G із центральним офісом, кількість оптоволоконних пар обмежена, але відстані невеликі.
• Тимчасові або бюджетні-проектиде мережа може бути перерозгорнута або модернізована протягом 3–5 років, а нижчі початкові інвестиції виправдовують максимальну пропускну здатність.

Хороша перевірка розумності: якщо ви можете з упевненістю сказати, що «нам не знадобиться більше 8 довжин хвиль або більше 10 ГБ на довжину хвилі на цьому маршруті протягом наступних 5 років», CWDM, ймовірно, правильний вибір. Якщо в цьому прогнозі є справжня невизначеність, уважно прочитайте наступний розділ.

 

 

Коли вибрати DWDM

DWDM стає практичним вибором-і часто єдиним життєздатним-за наявності будь-якої з цих умов:

• Відстань перевищує 80 кмабо мережевий шлях потребує оптичного посилення.
• Кількість каналів перевищує 8–10на одній парі волокон, чи то сьогодні, чи то протягом 5-річного горизонту планування.
• Швидкість передачі даних на-канал вище 10Gнеобхідні - трансивери DWDM 25G, 100G, 400G доступні, тоді як варіанти CWDM понад 10G залишаються обмеженими.
• Інтерконнект центру обробки даних (DCI)між метро{0}}розділеними об’єктами, де зростання потужності відбувається швидко і важко точно спрогнозувати.
• Магістральний перевізник і-транспорт на далекі відстані, включаючи підводні системи, де оптоволокно є найдорожчим активом, а максимальне використання є основним економічним фактором.

Особливо для додатків DCI, розуміння того, що повнеТранспондер DWDM і карта мультипондерапропозиції екосистеми-включно з узгодженим виявленням і регульованою довжиною хвилі-допомагають узгодити платформу з реальними моделями зростання трафіку, а не зі статичною оцінкою-один день.

 

 

Сценарії покупців: підбір технологій до вашої ситуації

Правильний вибір залежить не стільки від самої технології, скільки від конкретного контексту розгортання. Ось як зазвичай приймається рішення для різних профілів покупців:

 

Підприємство Campus (Multi-Building Interconnect)

Відстані зазвичай менше 10 км, 4–8 будівель, 1G–10G на посилання. Тут майже завжди підходить CWDM. Простота експлуатації-без планування довжини хвилі, без керування температурою, без обслуговування підсилювача-важливіша, ніж максимальна ємність волокна. Виняток: якщо кампус працює на орендованому темному волокні з обмеженою кількістю ланцюгів, а кількість будівель зростає, пасивний DWDM може коштувати скромної премії за запас.

 

Метро DCI (від центру обробки даних до центру обробки даних, 10–80 км)

Ось тут прийняти рішення стає справді складним. У плануванні DCI для метро, ​​коли прогнозована пропускна здатність перевищує приблизно 8 довжин хвиль або 10G на канал, пасивний CWDM зазвичай перестає бути економічним шляхом-навіть якщо він добре працює в перший день. Зазвичай ми рекомендуємо DWDM для метро DCI, якщо організація не дуже впевнена в низькій стабільній стелі трафіку.

 

Агрегація доступу провайдера/оператора

Коротко{0}}агрегація від точок доступу або стільникових вузлів до центрального офісу: CWDM добре справляється з цим на 1G–10G. Але кільце агрегації, що з’єднує ці центральні офіси, майже завжди потребує DWDM як з міркувань пропускної здатності, так і відстані. Тут поширений гібридний підхід (доступ CWDM + ядро ​​DWDM), описаний нижче.

 

Далекі-перевезення та підводний човен

Лише DWDM. Немає реалістичного варіанту CWDM для відстаней, які потребують підсилення, або для підрахунку каналів, необхідних у масштабі магістралі.

 

 

Гібридний підхід: CWDM і DWDM в одній мережі

Ці дві технології не виключають одна одну-їх поєднання є звичайною практикою в мережах метро. Типовий шаблон: CWDM обслуговує рівень доступу (короткий-з’єднання з низьким-каналом-від приміщень клієнта до вузлів агрегації), тоді як DWDM обробляє базове кільце (висока-ємність,-з’єднання з більшою-осяжністю між вузлами агрегації та центрами обробки даних).

Плани довжин хвиль сумісні, оскільки канали CWDM у діапазоні 1530 нм і 1550 нм можуть співіснувати з каналами DWDM у діапазоні C-. Канали DWDM вписуються в спектральну ширину одного каналу CWDM. За допомогою належної пасивної фільтрації ви можете накласти DWDM на слот CWDM "1550 нм" і ефективно поєднати дві системи на спільному оптоволокні.

Для цього потрібна ретельна розробка довжини хвилі-це не накладання-і-включення. Але це добре-зрозумілий шаблон проектування, який уникає нав’язування технологічного вибору-або-нічого, і дозволяє мережам поступово розвиватися від CWDM до DWDM у міру зростання попиту на певних маршрутах.

 

 

Що покупці часто недооцінюють: реальні міркування щодо впровадження

Окрім порівняння специфікацій, є кілька практичних проблем, які часто застають планувальників зненацька:

 

Застаріле волокно та водний пік.Якщо ваш волоконний завод створений до 2005 року і ви розраховуєте на всі 18 каналів CWDM, ви можете бути розчаровані. На старішому волокні G.652A/B ми зазвичай перевіряємо ослаблення на довжині хвилі близько 1383 нм за допомогою OTDR перед увімкненням нижніх каналів CWDM. Пропуск цього кроку перетворив «18-канальні» плани CWDM на 8-канальні після встановлення.

 

Зростання довжини хвилі важко передбачити.Найпоширенішим жалем, який ми спостерігаємо під час розгортання CWDM, є не продуктивність-канали закінчуються швидше, ніж очікувалося. Зростання трафіку в корпоративному середовищі та середовищі DCI має тенденцію бути більш різким, ніж пропонують лінійні прогнози. Якщо є ймовірність, що вам знадобиться більше 8 довжин хвиль протягом 5 років, врахуйте потенційну вартість заміни платформи у вашому бізнес-обґрунтуванні CWDM.

 

Посилення на відстані необов’язкове.Неможливість посилення CWDM — це не просто обмеження радіусу дії-це означає, що у вас немає інструменту відновлення запасу, якщо умови оптоволокна погіршуються (нові з’єднання, старіння з’єднувача, зміна маршруту кабелю). DWDM із EDFA дає вам бюджетну оптичну подушку, якої бракує-лише пасивним системам.

 

Операційна складність масштабується по-різному.CWDM простіше розгортати, але ця простота означає менше спостережень. Пасивне з’єднання CWDM або працює, або не працює-існує обмежена можливість відстежувати рівні потужності каналу, OSNR або перед{2}}пониження якості без додавання зовнішнього тестового обладнання. Активні платформи DWDM зазвичай включають вбудований-моніторинг оптичних каналів (OCM) і продуктивність телеметрії, яка може виявити проблеми до того, як вони спричинять збої.

 

Когерентний DWDM змінює обчислення.Сучасні когерентні трансивери DWDM (100G+) включають вбудовану-цифрову обробку сигналу, яка компенсує хроматичну дисперсію (розповсюдження сигналу, спричинене різними довжинами хвиль, що переміщуються з дещо різними швидкостями у волокні) та ефекти поляризації, автоматично-усуваючи зовнішні модулі компенсації дисперсії, які раніше збільшували вартість і ускладнювали системи DWDM. Це суттєво зменшило робочий розрив між двома технологіями на вищих швидкостях передачі даних.

 

 

Часті запитання