CWDM против DWDM: различия, расстояние, стоимость и когда выбирать каждый

Проверено инженерами по оптическому транспорту с 10+-летним опытом развертывания оптоволокна в городских условиях и-дальней связи. Последнее обновление в соответствии со спецификациями ITU-T и текущей доступностью модуля приемопередатчика.

 

CWDM использует расстояние между каналами 20 нм с неохлаждаемыми лазерами и обеспечивает до 18 каналов на расстояниях до 80 км. DWDM использует расстояние 0,8 нм или меньше с лазерами со стабилизацией температуры-для 40–96+ каналов на расстоянии в сотни или тысячи километров.

Выбирайте CWDM, если вам нужна умеренная мощность при ограниченном бюджете. Выбирайте DWDM, когда количество каналов, расстояние или будущая масштабируемость перевешивают первоначальные затраты.

В этой статье рассматриваются технические различия, которые на самом деле влияют на такое решение,-включая физические ограничения и реальные компромиссы при развертывании-, которые игнорируются в большинстве руководств по сравнению.

Краткий справочник: краткий обзор CWDM и DWDM

 

Параметр	КВДМ	ДВДМ
Расстояние между каналами	20 нм (ITU-T G.694.2)	0,8 нм/0,4 нм (ITU-T G.694.1)
Максимальное количество каналов на волокно	18 (на практике часто 8)	40–96+
Диапазон длин волн	1270–1610 нм (диапазон от O до L)	1530–1565 нм (диапазон C-), 1565–1625 нм (диапазон L-)
Тип лазера	Неохлаждаемый DFB	Охлаждаемый DFB с TEC
Оптическое усиление	Непрактично (за пределами окна EDFA)	EDFA, рамановский или гибридный
Типичное максимальное расстояние	40–80 км (пассивный)	80км пассивный; 1000км+ усиленный
Максимальная скорость передачи данных на-канал	10G (доступность 25G ограничена)	400G+ (когерентный)
Мощность на трансивер	~0.5W	~3–4 Вт (охлаждаемый); 15 Вт+ (когерентный)

 

Используйте эту таблицу в качестве отправной точки: если ваши требования полностью попадают в столбец CWDM, скорее всего, CWDM будет достаточно. Если хотя бы одна строка выходит за рамки DWDM,-особенно расстояние или количество каналов-читайте дальше, чтобы понять, почему это ограничение имеет тенденцию влиять на все решение.

 

 

Основное отличие — расстояние между каналами

И CWDM, и DWDM представляют собой технологии мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM), которые передают несколько оптических сигналов по одному волокну, назначая каждому сигналу собственную длину волны. Фундаментальное различие между ними сводится к тому, насколько плотно упакованы эти длины волн.

Каналы CWDM расположены на расстоянии 20 нм друг от друга и охватывают диапазон от 1270 до 1610 нм, как определеноМСЭ-T G.694.2. Такое большое расстояние означает, что лазерный источник не нуждается в термической стабилизации.-Неохлаждаемые лазеры с распределенной обратной связью (DFB) работают нормально, потому что даже если длина волны отклоняется на несколько нанометров при перепадах температуры, она не проникнет в следующий канал. Это позволяет снизить стоимость модуля и энергопотребление.

DWDM — это отдельная история. Каналы расположены на расстоянии 0,8 нм (100 ГГц) или 0,4 нм (50 ГГц) друг от друга, упакованы в диапазон C- (1530–1565 нм), а иногда и диапазон L- (1565–1625 нм), следуяМСЭ-T G.694.1частотная сетка. При такой плотности дрейф даже в доли нанометра вызывает перекрестные помехи. Поэтому для приемопередатчиков DWDM требуются термоэлектрические охладители (TEC) -небольшие активные охлаждающие элементы внутри модуля, которые фиксируют лазер на его точной частоте ITU-, что увеличивает стоимость, энергопотребление и усложняет управление температурой.

Все остальное в сравнении:-стоимость, емкость, расстояние, усиление-вытекает из этого ограничения расстояния. Понимание того, какСетевая архитектура DWDMуправляет длиной волны при такой плотности и объясняет, почему цепочка оборудования выглядит так по-другому.

 

Количество каналов и емкость

Расстояние CWDM 20 нм в окне 1270–1610 нм дает максимум 18 каналов. На практике во многих проектах используется только 8, придерживаясь диапазона 1470–1610 морских миль. Причина: более низкие длины волн (1270–1450 нм) проходят через область «водного пика» стандартного волокна G.652, где поглощение гидроксильных ионов (OH⁻) приводит к повышенным потерям сигнала. Новое волокно G.652D с низким-водо-пиком в значительной степени устраняет эту проблему, но на многих установленных предприятиях по-прежнему используются волокна старых типов.

Это имеет большее значение, чем предполагают спецификации. На старых оптоволоконных заводах кампусов канал 1390 нм часто является первым, который мы исключаем при проектировании линии связи. В волокне G.652A или G.652B пик воды на длине волны около 1383 нм может добавить 2+ дБ/км затухания на этой длине волны-, достаточного для полного отключения канала 1 390 нм на трассах длиной более 20 км. Если вы работаете с оптоволокном, установленным примерно до 2005 года, проверьте затухание в районе 1383 нм, прежде чем предположить, что все 18 каналов CWDM можно использовать.

DWDM объединяет 40 каналов с разносом 100 ГГц, 80 с частотой 50 ГГц и до 96 или более при использовании как диапазона C-, так и диапазона L- с расширенным усилением. Каждый канал может передавать 10G, 100G, 400G или даже 800G в зависимости от трансивера и формата модуляции. При 80 каналах × 100G одна пара волокон обеспечивает совокупную пропускную способность 8 Тбит/с-, к которой не может приблизиться ни одно развертывание CWDM.

Практический предел CWDM на-канал составляет около 10 Гбит/с при использовании форм-фактора SFP+.. 25G Модули CWDM SFP28 существуют, но еще не получили широкого распространения. Как только требования к-каналу превысят 10G, большинство сетевых архитекторов переходят на DWDM, поскольку надбавка за-канал начинает компенсироваться значительно более высоким уровнем использования-волокна.

 

Расстояние передачи и усиление

Именно здесь физика создает самый резкий разрыв.

Длины волн CWDM распространяются в широком спектральном диапазоне, который выходит за пределы окна усиления эрбиевых-усилителей на основе волокон, легированных эрбием (EDFA)- — мощных оптических усилителей, используемых в телекоммуникационных сетях. EDFA усиливают сигналы в диапазоне C- (примерно 1530–1565 нм), который охватывает спектр DWDM, но перекрывается только с двумя или тремя каналами CWDM. Поскольку вы не можете усилить большинство каналов CWDM оптически, каждое соединение CWDM ограничено расстоянием, которое может преодолеть неусиленный сигнал: обычно 40–80 км в зависимости от качества волокна, потерь в соединителе и длины волны канала, которую вы используете.

DWDM, полностью работающий в пределах окна усиления EDFA, может многократно усиливаться. Типичная-система дальней связи размещает EDFA каждые 60–100 км, а рамановское усиление (метод, использующий само волокно в качестве усиливающей среды) расширяет пролеты еще больше. Подводные кабельные системы обычно покрывают таким образом тысячи километров. Даже в городских развертываниях добавление одного EDFA превращает пассивную зону действия длиной 80 км в активную линию длиной более 200 км без регенерации сигнала.

На расстояниях менее 40 км с умеренными потребностями в канале это различие может не иметь значения-обе технологии работают пассивно. Но как только вы преодолеете порог в 80 км или ожидаете, что для будущего роста потребуется усиление, DWDM станет единственным способом масштабирования без регенерации. Рользащита оптических линий в сетях WDMтакже становится более важным на больших расстояниях, поскольку каждый сбой канала влечет за собой более серьезные последствия, когда вы не можете просто подключить еще одну пару волокон.

 

 

Стоимость: не так просто, как «CWDM дешевле».

Распространенное мнение: -CWDM – бюджетный вариант, DWDM – дорого-было верным десять лет назад, но постепенно разрушается. Объемы производства компонентов DWDM увеличились, а производственные процессы стали более зрелыми, что сократило разрыв больше, чем ожидают многие покупатели.

 

Где CWDM по-прежнему имеет явное преимущество в стоимости:

• Неохлаждаемые лазеры потребляют меньше энергии (примерно 0,5 Вт по сравнению с . 3–4 Вт на приемопередатчик с охлаждением DWDM) и дешевле в производстве.
• Пассивные мультиплексоры/демультиплексоры CWDM представляют собой более простые тонкопленочные фильтры с более широкими допусками в полосе пропускания.
• Никаких усилителей, никакой компенсации дисперсии, никаких мониторов оптических каналов-инфраструктурная цепочка короче.
• Развертывание не требует специальной разработки длины волны или постоянного управления температурным режимом.
•  

Где компенсируются более высокие первоначальные затраты на DWDM:

В условиях нехватки оптоволокна, 8+ длин волн на пару волокон и планирования 10G+ на-канал DWDM часто обеспечивает более низкую стоимость пересылаемого бита. Пересечение происходит потому, что вы распределяете инвестиции в мультиплексор/демультиплексор и платформу на 40, 80 или более длин волн. 16-канальная система CWDM и 40-канальная система DWDM могут стоить одинаково, но система DWDM обеспечивает в 2,5 раза больше каналов, и каждый канал может передавать более высокие скорости передачи данных.

Многие покупатели недооценивают, насколько быстро «дешевая» конструкция CWDM становится ограниченной, если в нее включен будущий рост длины волны. Мы видели случаи, когда кампус начинал с 4-канального CWDM, переходил на 8 каналов в течение двух лет, а затем сталкивался с полной заменой платформы для перехода на DWDM, тратя в общей сложности больше, чем если бы они начали с пассивного DWDM с первого дня.

Для более детального сравнения-каналов оценитеПлатформы мультиплексирования/демультиплексирования CWDMпо сравнению с эквивалентами DWDM на-канал и на-Гбит/с часто показывает, что предположение «CWDM всегда дешевле» не работает при примерно 8 каналах или выше 10 Гбит/с на канал.

 

 

Когда выбирать CWDM

CWDM лучше всего подходит, когда требования остаются в пределах физических ограничений, а простота эксплуатации имеет большее значение, чем чистая мощность:

• Соединения корпоративного кампусасоединение 4–8 зданий в радиусе 40 км, каждому из которых требуются каналы 1G или 10G, при этом приоритетными являются простота подключения-и-подключения и низкие эксплуатационные расходы.
• Кольца доступа к метродля региональных интернет-провайдеров или операторов кабельного телевидения, обслуживающих бизнес-клиентов с выделенными услугами по длине волны на коротких расстояниях.
• Агрегация мобильной транспортной сетигде сотовые узлы нуждаются в каналах 1G–10G с центральным офисом, а пары волокон ограничены, но расстояния небольшие.
• Временные проекты или проекты с-ограниченным бюджетомгде сеть может быть перераспределена или модернизирована в течение 3–5 лет, а меньшие первоначальные инвестиции оправдывают потолок мощности.

Хорошая проверка здравомыслия: если вы можете с уверенностью сказать: «Нам не понадобится более 8 длин волн или более 10G на длину волны на этом маршруте в течение следующих 5 лет», CWDM, вероятно, будет правильным решением. Если в этом прогнозе есть реальная неопределенность, внимательно прочитайте следующий раздел.

 

 

Когда выбирать DWDM

DWDM становится практическим выбором-и часто единственным жизнеспособным-при выполнении любого из этих условий:

• Расстояние превышает 80кмили сетевой путь требует оптического усиления.
• Количество каналов превышает 8–10.на одной паре волокон, будь то сегодня или в течение 5-летнего горизонта планирования.
• Скорость передачи данных по-каналу выше 10 Гбит/сТребуются трансиверы DWDM 25G, 100G, 400G, тогда как варианты CWDM выше 10G остаются ограниченными.
• Соединение центров обработки данных (DCI)между отдельными-объектами метрополитена, где рост мощности происходит быстро и его трудно точно спрогнозировать.
• Транспортная магистраль и-дальние перевозки, включая подводные системы, где оптоволокно является самым дорогим активом, а максимальное использование является основным экономическим фактором.

В частности, для приложений DCI, понимание того, что такое полнаяТранспондер DWDM и карта мукспондерапредложения экосистемы,-в том числе когерентное обнаружение и настраиваемые длины волн-помогают адаптировать платформу к реальным тенденциям роста трафика, а не к статической оценке-первого дня.

 

 

Сценарии покупателя: подбор технологии к вашей ситуации

Правильный выбор зависит не столько от самой технологии, сколько от конкретного контекста развертывания. Вот как решение обычно влияет на разные профили покупателей:

 

Корпоративный кампус (соединение нескольких-зданий)

Расстояния обычно менее 10 км, 4–8 зданий, 1G–10G на канал. CWDM здесь почти всегда подходит. Простота эксплуатации-нет планирования длины волны, управления температурным режимом и обслуживания усилителя-значит больше, чем простое использование максимальной пропускной способности оптоволокна. Исключение: если в кампусе используется арендованное темное волокно с ограниченным количеством жил, а количество зданий растет, пассивный DWDM может стоить скромных надбавок за запас.

 

Метро DCI (центр обработки данных до центра обработки данных, 10–80 км)

Здесь решение становится действительно трудным. При планировании DCI в городских условиях, как только прогнозируемая пропускная способность превышает примерно 8 длин волн или 10 Гбит/с на канал, пассивный CWDM обычно перестает быть экономичным способом-даже если он работает нормально с первого дня. Обычно мы рекомендуем DWDM для городских DCI, если только организация не уверена в низком и стабильном потолке трафика.

 

Агрегация доступа к интернет-провайдеру и оператору связи

Агрегация данных с коротким-диапазоном от точек доступа или сотовых станций до центрального офиса: CWDM хорошо справляется с этой задачей на скоростях 1–10G. Но кольцо агрегации, соединяющее эти центральные офисы, почти всегда требует DWDM как по соображениям емкости, так и по соображениям расстояния. Здесь распространен описанный ниже гибридный подход (доступ CWDM + ядро ​​DWDM).

 

Дальние-магистральные перевозки и подводные лодки

Только DWDM. Не существует реалистичного варианта CWDM для расстояний, требующих усиления, или для количества каналов, необходимых в масштабе магистральной сети.

 

 

Гибридный подход: CWDM и DWDM в одной сети

Эти две технологии не являются взаимоисключающими-их объединение — обычная практика в городских сетях. Типичная схема: CWDM обрабатывает уровень доступа (с коротким-достиганием, малым-каналом-каналами от помещений клиента до узлов агрегации), а DWDM обрабатывает основное кольцо (с высокой-емкостью, с более длинным-каналами охвата между узлами агрегации и центрами обработки данных).

Планы длин волн совместимы, поскольку каналы CWDM в диапазоне 1530 нм и 1550 нм могут сосуществовать с каналами DWDM в диапазоне C-. Каналы DWDM соответствуют ширине спектра одного канала CWDM. При правильной пассивной фильтрации вы можете наложить DWDM на слот CWDM «1550 нм» и эффективно объединить две системы по общему оптоволоконному кабелю.

Это требует тщательного проектирования длины волны.-Это не наложение по принципу "подключи-и-работай". Но это хорошо-понимаемый шаблон проектирования, который позволяет избежать принудительного выбора технологии "все-или-ничего" и позволяет сетям постепенно развиваться от CWDM к DWDM по мере роста спроса на определенных маршрутах.

 

 

Что покупатели часто недооценивают: реальные соображения по развертыванию

Помимо сравнения-технических характеристик, есть несколько практических вопросов, которые часто застают проектировщиков врасплох:

 

Унаследованное волокно и пик воды.Если ваш оптоволоконный завод построен еще в 2005 году и вы рассчитываете на все 18 каналов CWDM, вы можете быть разочарованы. В более старом волокне G.652A/B мы обычно проверяем затухание в районе 1383 нм с помощью рефлектометра, прежде чем включать нижние каналы CWDM. Пропуск этого шага превратил «18-канальные» планы CWDM в 8-канальные после установки.

 

Рост длины волны трудно предсказать.Самое распространенное сожаление, которое мы видим при развертывании CWDM, связано не с производительностью-, а с тем, что каналы заканчиваются раньше, чем ожидалось. Рост трафика в корпоративных средах и средах DCI имеет тенденцию быть более хаотичным, чем предполагают линейные прогнозы. Если есть вероятность, что вам понадобится более 8 длин волн в течение 5 лет, учтите потенциальную стоимость замены платформы в своем экономическом обосновании CWDM.

 

Усиление не является обязательным на расстоянии.Невозможность усиления CWDM — это не просто ограничение диапазона-, это означает, что у вас нет инструмента восстановления резерва в случае ухудшения состояния волокна (новые соединения, старение разъемов, изменение маршрута кабеля). DWDM с EDFA дает вам оптический бюджетный запас, которого нет в пассивных-системах.

 

Операционная сложность масштабируется по-разному.CWDM проще развернуть, но эта простота означает меньшее количество перехватчиков мониторинга. Пассивный канал CWDM либо работает, либо нет.-возможность контролировать уровни мощности канала, OSNR или пред-деградацию ограничена без добавления внешнего испытательного оборудования. Активные платформы DWDM обычно включают в себя встроенные-мониторы оптического канала (OCM) и телеметрию производительности, которые могут выявить проблемы до того, как они приведут к сбоям.

 

Когерентный DWDM меняет расчеты.Современные приемопередатчики когерентного DWDM (100G+) включают в себя встроенную-цифровую обработку сигнала, которая компенсирует хроматическую дисперсию (расплывание сигнала, вызванное разными длинами волн, движущимися по оптоволокну с несколько разными скоростями) и эффекты поляризации, автоматически-исключая внешние модули компенсации дисперсии, которые раньше увеличивали стоимость и сложность систем DWDM. Это значительно сократило эксплуатационный разрыв между двумя технологиями при более высоких скоростях передачи данных.

 

 

Часто задаваемые вопросы