CWDM vs DWDM: Razlike, udaljenost, cijena i kada odabrati svaki

Recenzirano od strane inženjera optičkog transporta sa 10+ godina iskustva u postavljanju vlakana u metrou i dugim{1}}putevima. Posljednje ažurirano prema ITU-T specifikacijama i trenutnoj dostupnosti primopredajnog modula.

 

CWDM koristi razmak kanala od 20 nm sa nehlađenim laserima za do 18 kanala na udaljenostima manjim od 80 km. DWDM koristi 0,8nm ili manji razmak sa laserima-stabilizovanim temperaturom za 40–{7}} kanala na stotinama ili hiljadama kilometara.

Odaberite CWDM kada vam je potreban umjeren kapacitet uz budžet. Odaberite DWDM kada broj kanala, udaljenost ili buduća skalabilnost nadmašuju početni trošak.

Ovaj članak prolazi kroz tehničke razlike koje zapravo dovode do te odluke-uključujući fizička ograničenja i stvarne kompromise pri implementaciji-koje većina vodiča za poređenje preskače.

Kratka referenca: CWDM vs DWDM na prvi pogled

 

Parametar	CWDM	DWDM
Razmak kanala	20nm (ITU-T G.694.2)	0,8 nm / 0,4 nm (ITU-T G.694.1)
Maksimalni broj kanala po vlaknu	18 (često 8 u praksi)	40–96+
Opseg talasnih dužina	1270–1610 nm (O do L opseg)	1530–1565nm (C-opseg), 1565–1625nm (L-opseg)
Laserski tip	Nehlađeni DFB	Hlađen DFB sa TEC
Optičko pojačanje	Nije praktično (izvan EDFA prozora)	EDFA, Raman ili hibrid
Tipična maksimalna udaljenost	40–80 km (pasivno)	80km pasivno; 1000km+ pojačano
Gornja granica brzine prenosa podataka po-kanalu	10G (25G ograničena dostupnost)	400G+ (koherentno)
Snaga po primopredajniku	~0.5W	~3–4W (hlađeni); 15W+ (koherentno)

 

Koristite ovu tabelu kao početnu tačku: ako vaši zahtjevi u potpunosti spadaju u CWDM kolonu, CWDM je vjerovatno dovoljan. Ako čak i jedan red ulazi u DWDM teritorij-posebno udaljenost ili broj kanala-pročitajte dalje da biste razumjeli zašto to ograničenje ima tendenciju da preokrene cijelu odluku.

 

 

Osnovna razlika je razmak kanala

I CWDM i DWDM su tehnologije multipleksiranja talasne dužine (WDM) koje šalju više optičkih signala preko jednog vlakna dodeljivanjem svakom signalu sopstvenu talasnu dužinu. Osnovna podjela između njih dvoje se svodi na to koliko su te valne dužine čvrsto spakovane.

CWDM kanali se nalaze na udaljenosti od 20 nm, obuhvatajući opseg od 1270 nm do 1610 nm kako je definisanoITU{0}}T G.694.2. Taj široki razmak znači da izvoru lasera nije potrebna termalna stabilizacija-nehlađeni laseri sa distribuiranom povratnom spregom (DFB) rade dobro, jer čak i ako se talasna dužina pomeri za nekoliko nanometara sa temperaturnim kolebanjima, neće krvariti u sljedeći kanal. Ovo održava nisku cijenu modula i potrošnju energije.

DWDM je druga priča. Kanali se nalaze na udaljenosti od 0,8 nm (100 GHz) ili 0,4 nm (50 GHz), spakovani u C-opseg (1530–1565 nm), a ponekad i L- opseg (1565–1625 nm), nakonITU{0}}T G.694.1frekvencijska mreža. Pri toj gustoći čak i djelić nanometra pomaka uzrokuje preslušavanje. Dakle, DWDM primopredajnici zahtijevaju termoelektrične hladnjake (TEC)-male aktivne elemente za hlađenje unutar modula koji zaključavaju laser na njegovu tačnu ITU frekvenciju-dodavajući troškove, potrošnju energije i složenost upravljanja toplinom.

Sve ostalo u poređenju-cijena, kapacitet, udaljenost, pojačanje-teče iz ovog ograničenja razmaka. Razumijevanje kakoDWDM mrežna arhitekturaupravljanje talasnom dužinom na ovoj gustoći objašnjava zašto lanac opreme izgleda tako drugačije.

 

Broj kanala i kapacitet

CWDM-ov razmak od 20nm kroz prozor od 1270–1610nm daje maksimalno 18 kanala. U praksi, mnoge implementacije koriste samo 8, držeći se raspona 1470–1610 nm. Razlog: niže talasne dužine (1270–1450 nm) prolaze kroz oblast "vodenog vrha" standardnog G.652 vlakna, gde apsorpcija hidroksilnih jona (OH⁻) uzrokuje povećan gubitak signala. Novija G.652D low-voda{15}} vlakna u velikoj mjeri eliminišu ovaj problem, ali veliki broj instaliranih postrojenja i dalje koristi starije tipove vlakana.

Ovo je važnije nego što specifikacije sugeriraju. Na starijim fabrikama vlakana u kampusu, kanal od 1390 nm često je prvi koji isključujemo tokom inženjeringa veza. Na G.652A ili G.652B vlaknima, vodeni vrh oko 1383nm može dodati 2+ dB/km slabljenja na toj talasnoj dužini-dovoljno da u potpunosti izbaci kanal od 1390nm na vožnjama preko 20km. Ako radite s vlaknima instaliranim prije otprilike 2005. godine, provjerite slabljenje oko 1383nm prije nego pretpostavite da je svih 18 CWDM kanala upotrebljivo.

DWDM pakuje 40 kanala na razmaku od 100 GHz, 80 na 50 GHz i do 96 ili više kada se koriste i C-opseg i L-opseg sa proširenim pojačanjem. Svaki kanal može prenositi 10G, 100G, 400G ili čak 800G ovisno o primopredajniku i modulacijskom formatu. Na 80 kanala × 100G, jedan par vlakana prenosi 8 Tbps agregata-kapaciteta koji nijedna CWDM implementacija ne može pristupiti.

Praktičan CWDM-ov plafon po-kanalu je oko 10G koristeći SFP+ faktore forme. 25G CWDM SFP28 moduli postoje, ali još uvijek nisu široko rasprostranjeni. Jednom kada zahtjevi po-kanalu pređu preko 10G, većina mrežnih arhitekata prelazi na DWDM jer premija po-kanalu počinje da se nadoknađuje dramatično većim korištenjem vlakana po-i.

 

Udaljenost i pojačanje prijenosa

Ovdje fizika stvara najoštriju podjelu.

CWDM talasne dužine se šire u širokom spektralnom opsegu koji je izvan okvira pojačanja erbijem{0}}pojačala sa vlaknima dopiranim erbijem (EDFA)-optičkih pojačala koji se koriste u telekom mrežama. EDFA pojačavaju signale u C-pojasu (otprilike 1530–1565nm), koji pokriva DWDM spektar, ali se samo preklapa sa dva ili tri CWDM kanala. Budući da ne možete optički pojačati većinu CWDM kanala, svaka CWDM veza je ograničena na udaljenost koju nepojačani signal može pokriti: obično 40-80 km ovisno o kvaliteti vlakana, gubicima konektora i talasnoj dužini kanala koji koristite.

DWDM, koji u potpunosti radi unutar EDFA prozora pojačanja, može se više puta pojačati. Uobičajeni sistem za velike udaljenosti postavlja EDFA svakih 60–100 km, sa Ramanovom amplfikacijom (tehnika koja koristi samo vlakno kao medij za pojačanje) koji se dalje širi. Podmorski kablovski sistemi rutinski pokrivaju hiljade kilometara na ovaj način. Čak i u metrou, dodavanje jednog EDFA pretvara pasivni doseg od 80 km u aktivnu vezu od 200 km+ bez regeneracije signala.

Za udaljenosti ispod 40 km sa umjerenim potrebama kanala, ova razlika možda nije bitna-obje tehnologije rade pasivno. Ali kada pređete prag od 80 km ili predvidite da će vam trebati pojačanje za budući rast, DWDM je jedini put koji se kreće bez regeneracije. Ulogazaštita optičkih linija u WDM mrežamatakođe postaje kritičniji na većim udaljenostima, pošto svaki kvar veze nosi veće posledice kada ne možete samo da pokrenete još jedan par vlakana.

 

 

Cijena: nije tako jednostavno kao "CWDM je jeftiniji"

Konvencionalna mudrost-CWDM je budžetska opcija, DWDM je skup-bila je tačna prije deset godina, ali je stalno propadala. Količina DWDM komponenti se povećala i proizvodni procesi su sazreli, smanjujući jaz više nego što mnogi kupci očekuju.

 

Gdje CWDM još uvijek ima jasnu prednost u troškovima:

• Nehlađeni laseri troše manje energije (otprilike 0,5W naspram . 3–4W po DWDM hlađenom primopredajniku) i koštaju manje za proizvodnju.
• Pasivne CWDM mux/demux jedinice su jednostavniji tank{0}}filterski uređaji sa širim tolerancijama propusnog opsega.
• Nema pojačala, nema kompenzacije disperzije, nema monitora optičkih kanala-infrastrukturni lanac je kraći.
• Primjena ne zahtijeva specijalizirani inženjering valnih dužina ili kontinuirano upravljanje toplinom.
•  

Gdje se nadoknađuje viši početni trošak DWDM-a:

U uslovima oskudice vlakana, 8+ talasnih dužina po paru vlakana i planiranja 10G+ po-kanalu, DWDM često donosi nižu cijenu po transportiranom bitu. Crossover se događa zato što širite mux/demux i ulaganje u platformu na 40, 80 ili više valnih dužina. 16-kanalni CWDM sistem i 40-kanalni DWDM sistem mogu koštati slično ukupno, ali DWDM sistem isporučuje 2,5 puta broj kanala - i svaki kanal može prenositi veće brzine prenosa podataka.

Mnogi kupci podcjenjuju koliko brzo "jeftin" CWDM dizajn postaje ograničen kada se budući rast talasne dužine uračuna u cijenu. Vidjeli smo slučajeve u kojima je kampus počeo sa 4- kanalnim CWDM-om, dostigao 8 kanala u roku od dvije godine, a zatim se suočio sa potpunom zamjenom platforme kako bi se prešao na DWDM - trošenje više u ukupnom iznosu nego kada bi započeli s DWDM-om.

Za detaljnije poređenje po-kanalu, procjenaCWDM mux/demux platformenaspram DWDM ekvivalenata na bazi po-kanalu i po-Gbps često otkriva da se pretpostavka "CWDM uvijek jeftiniji" razbija iznad otprilike 8 kanala ili iznad 10G po kanalu.

 

 

Kada odabrati CWDM

CWDM najbolje odgovara kada zahtjevi ostaju unutar njegovih fizičkih granica, a operativna jednostavnost je važnija od sirovog kapaciteta:

• Međusobno povezivanje kampusa preduzećapovezivanje 4-8 zgrada u krugu od 40 km, od kojih svaka treba 1G ili 10G veze, pri čemu su prioriteti jednostavnost-i-priključi i igraj i niski operativni troškovi.
• Prilazni prstenovi za metroza regionalne ISP-ove ili kablovske operatere koji opslužuju poslovne korisnike sa namenskim uslugama talasnih dužina na kratkim udaljenostima.
• Mobile backhaul agregacijagdje su ćelijske lokacije potrebne 1G–10G veze sa centralnom kancelarijom i parovi vlakana su ograničeni, ali su udaljenosti kratke.
• Privremeni ili budžet{0}}ograničeni projektigdje se mreža može ponovo rasporediti ili nadograditi u roku od 3-5 godina, a manja početna investicija opravdava gornju granicu kapaciteta.

Dobra provjera razuma: ako sa sigurnošću možete reći "neće nam trebati više od 8 talasnih dužina ili više od 10G po talasnoj dužini na ovoj ruti u narednih 5 godina", CWDM je verovatno pravi poziv. Ako postoji stvarna neizvjesnost u toj prognozi, pažljivo pročitajte sljedeći odjeljak.

 

 

Kada odabrati DWDM

DWDM postaje praktičan izbor-i često jedini izvodljiv-kada se primjeni bilo koji od ovih uslova:

• Udaljenost prelazi 80kmili mrežni put zahtijeva optičko pojačanje.
• Broj kanala prelazi 8-10na jednom paru vlakana, bilo danas ili unutar 5-godišnjeg horizonta planiranja.
• Brzine podataka po-kanalu iznad 10Gpotrebni su - 25G, 100G, 400G DWDM primopredajnici su lako dostupni, dok CWDM opcije iznad 10G ostaju ograničene.
• Interkonekcija podatkovnog centra (DCI)između metro{0}}odvojenih objekata, gdje je rast kapaciteta brz i teško ga je precizno predvidjeti.
• Prijevozna kičma i{0}}prevoz na duge udaljenosti, uključujući podmorske sisteme, gdje su vlakna najskuplja imovina, a maksimiziranje korištenja je primarni ekonomski pokretač.

Za DCI aplikacije posebno, razumijevanje što u potpunostiDWDM transponder i muxponder karticaekosistem nudi-uključujući koherentnu detekciju i podesive talasne dužine-pomaže u usklađivanju platforme sa stvarnim obrascima rasta prometa, a ne sa statičnom procjenom dana-jedan dan.

 

 

Scenariji kupaca: Usklađivanje tehnologije sa vašom situacijom

Pravi izbor manje ovisi o samoj tehnologiji, a više o specifičnom kontekstu implementacije. Evo kako se odluka obično odigrava na različitim profilima kupaca:

 

Enterprise Campus (interkonekcija više{0}} zgrada)

Udaljenosti obično ispod 10 km, 4–8 zgrada, 1G–10G po linku. CWDM se ovdje skoro uvijek dobro uklapa. Operativna jednostavnost-bez planiranja talasnih dužina, bez upravljanja termičkom energijom, bez održavanja pojačala-više je važnija od istiskivanja maksimalnog kapaciteta vlakana. Izuzetak: ako je kampus na iznajmljenom tamnom vlaknu sa ograničenim brojem niti i broj zgrada raste, pasivni DWDM može biti vrijedan skromne premije troškova za prostor za glavu.

 

Metro DCI (podatkovni centar do data centra, 10–80 km)

Ovdje odluka postaje zaista teška. U planiranju DCI metroa, kada prognoza kapaciteta prijeđe otprilike 8 talasnih dužina ili 10G po kanalu, pasivni CWDM obično prestaje biti ekonomičan put-čak i ako dobro funkcionira prvog dana. Općenito preporučujemo DWDM za metro DCI osim ako je organizacija vrlo sigurna u nisku, stabilnu gornju granicu prometa.

 

ISP/Agregacija pristupa operateru

Kratki{0}}agregacija od POP-ova ili mobilnih lokacija do centralne kancelarije: CWDM to dobro rješava na 1G–10G. Ali prsten za agregaciju koji povezuje te centralne kancelarije skoro uvek treba DWDM i zbog kapaciteta i zbog udaljenosti. Hibridni pristup (CWDM pristup + DWDM jezgro) opisan u nastavku je uobičajen ovdje.

 

Duga{0}}Duga relacija i podmornica

Samo DWDM. Ne postoji realna CWDM opcija za udaljenosti koje zahtijevaju pojačanje ili za broj kanala koji je potreban na skali okosnice.

 

 

Hibridni pristup: CWDM i DWDM na istoj mreži

Ove dvije tehnologije se međusobno ne isključuju-kombinacija je uobičajena praksa u metro mrežama. Tipičan obrazac: CWDM upravlja pristupnim slojem (veze kratkog-dometa, malog-kanala-broja od prostorija korisnika do čvorova agregacije), dok DWDM upravlja prstenom jezgre (veliki-kapacitet, veze dužeg-dometa između čvorova agregacije i centara podataka).

Planovi talasnih dužina su kompatibilni jer CWDM kanali u opsegu od 1530nm i 1550nm mogu koegzistirati sa DWDM kanalima u C-opsegu. DWDM kanali se uklapaju u spektralnu širinu jednog CWDM kanala. Sa odgovarajućim pasivnim filtriranjem, možete preklopiti DWDM na "1550nm" CWDM slot i efektivno ugnijezditi dva sistema na zajedničko vlakno.

Ovo zahtijeva pažljiv inženjering talasnih dužina-to nije plug{1}}i-preklapanje. Ali to je dobro-shvaćen obrazac dizajna koji izbjegava forsiranje izbora tehnologije sve{5}}ili-ništa, i omogućava mrežama da postepeno evoluiraju od CWDM do DWDM kako potražnja raste na određenim rutama.

 

 

Ono što kupci često podcjenjuju: stvarna razmatranja o implementaciji

Osim poređenja sa specifikacijama, postoji nekoliko praktičnih problema koji planere često zateknu nespremne:

 

Naslijeđeno vlakno i vrh vode.Ako je vaša fabrika vlakana nastala prije 2005. godine i računate na svih 18 CWDM kanala, možda ćete biti razočarani. Na starijim G.652A/B vlaknima, obično provjeravamo slabljenje oko 1383nm pomoću OTDR-a prije nego što omogućimo niže CWDM kanale. Preskakanje ovog koraka pretvorilo je "18-kanalne" CWDM planove u 8-kanalne nakon instalacije.

 

Rast talasne dužine je teško predvideti.Najčešće žaljenje koje vidimo u implementaciji CWDM-a nisu performanse-već ponestaju kanali prije nego što se očekivalo. Rast prometa u poslovnim i DCI okruženjima obično je manji nego što sugeriraju linearne prognoze. Ako postoji bilo kakva šansa da će vam trebati više od 8 valnih dužina u roku od 5 godina, uračunajte potencijalnu cijenu zamjene platforme u svoj CWDM poslovni slučaj.

 

Pojačavanje nije obavezno na daljinu.Nemogućnost CWDM-a da se pojača nije samo ograničenje dometa-to znači da nemate alat za oporavak margine ako se stanje vlakana pogorša (novi spojevi, starenje konektora, preusmjeravanja kablova). DWDM sa EDFA vam daje optički budžetski jastuk koji nedostaje samo pasivnim-sistemima.

 

Operativna složenost se različito mjeri.CWDM je jednostavniji za implementaciju, ali ta jednostavnost znači manje zahvata za praćenje. Pasivna CWDM veza ili radi ili ne-postoji ograničena mogućnost praćenja nivoa snage kanala, OSNR-a ili degradacije prije-bez dodavanja eksterne opreme za testiranje. Aktivne DWDM platforme obično uključuju ugrađeni-nadzor optičkih kanala (OCM) i telemetriju performansi koja može uhvatiti probleme prije nego što izazovu prekide.

 

Koherentni DWDM mijenja račun.Moderni koherentni DWDM primopredajnici (100G+) uključuju ugrađenu-digitalnu obradu signala koja kompenzuje hromatsku disperziju (širenje signala uzrokovano različitim talasnim dužinama koje putuju malo različitim brzinama u vlaknima) i efekte polarizacije automatski-eliminišući module eksterne kompenzacije disperzije koji su koristili za povećanje troškova i složenost DWDM sistema. Ovo je značajno smanjilo operativni jaz između dvije tehnologije pri većim brzinama podataka.

 

 

Često postavljana pitanja