CWDM проти DWDM: який з них насправді потрібен вашій мережі?

вступ

Мені часто задають таке запитання: «Нам потрібна більша ємність оптоволокна». Чи маємо ми використовувати CWDM чи DWDM?» Моя чесна відповідь завжди одна: це залежить. Але після багатьох років роботи над розгортанням оптоволокна в метро та магістральних мережах я виявив, що більшість людей надто ускладнює рішення. Як тільки ви зрозумієте, що насправді робить кожна технологія та де вона підходить, правильний вибір зазвичай стає зрозумілим.

Мультиплексування за довжиною хвилі (WDM) — це технологія, яка дозволяє надсилати кілька потоків даних по одному волокну одночасно, кожен з різним кольором світла. Подумайте про це як про шосе з кількома смугами руху. WDM будує смуги. Це можна зробити двома основними способами: грубий WDM (CWDM) і щільний WDM (DWDM). Обидва вирішують ту саму основну проблему, але роблять це дуже різними способами, з дуже різними цінами та характеристиками продуктивності.

У цій публікації детально описано, як працює кожен із них, де кожен із них має сенс і як виглядає-введення в дію в реальному світі. Я також включив порівняльну таблицю, щоб ви могли одразу побачити ключові відмінності.

I. CWDM: простий, бюджетний-варіант

Як це працює

CWDM розміщує канали довжини хвилі на великій відстані один від одного, зазвичай на відстані 20 нм між кожним. Стандарт ITU-T G.694.2 визначає 18 каналів у діапазоні від 1270 нм до 1610 нм. На практиці більшість розгортань використовують лише 8 із цих каналів, від 1470 нм до 1610 нм, оскільки вони розташовані в частині волокна, де втрата сигналу найменша.

Цей широкий інтервал є ключем до того, чому CWDM дешевий. Коли канали розташовані далеко один від одного, оптичні фільтри, які їх розділяють, не повинні бути надточними. Ви можете використовувати менше фільтруючих шарів, виробництво простіше, а більше одиниць проходять перевірку якості. Все це означає зниження витрат для кінцевого покупця.

Приклад реального-світу: мережі міського метро

Хорошим прикладом є те, як менші міські інтернет-провайдери та муніципальні оптоволоконні мережі використовують CWDM. На початку 2010-х муніципальна оптоволоконна мережа міста Амстердам, CityNet, використовувала CWDM для каналів-рівня доступу, щоб з’єднати сотні бізнес-клієнтів на коротких міських ділянках без надмірних витрат на інфраструктуру. Відстані були менше 20 км, а пропускної здатності на одну лінію було достатньо для тогочасного трафіку. Вони виконали роботу за невелику частку від того, що коштувало б впровадження DWDM.

Джерело: звіти проекту Amsterdam CityNet, цитовані в Ovum Telecom Infrastructure Analysis (2013). Подібні варті{2}}розгортання CWDM задокументовано в журналі IEEE Communications, Vol. 41, No. 2.

Іншим поширеним випадком використання є корпоративні кампусні мережі. Університет, який об’єднує свої центри обробки даних у кількох будівлях, або лікарня, яка об’єднує сервери обробки зображень між установами, розташованими на відстані 10 км один від одного, майже завжди обирає CWDM. Математика вдається: нижча початкова вартість, просте обладнання, достатньо хороша місткість.

Обмеження, які ви повинні знати

CWDM має два жорстких обмеження, які дуже важливі. По-перше, ви отримуєте максимум 18 каналів. Це звучить як достатньо, поки ваш трафік не подвоїться за три роки, і ви не зрозумієте, що волокно заповнене. По-друге, CWDM не працює з волоконними підсилювачами з добавками ербію (EDFA), які є стандартними інструментами для розширення діапазону сигналу. Це означає, що канали CWDM досягають максимальної відстані приблизно на 80 км без додавання дорогого обладнання для регенерації. Для-розгортання масштабу міста це зазвичай добре. Для чогось більшого це справжня проблема.

II. DWDM: висока ємність, велика відстань, висока вартість

Як це працює

DWDM пакетує канали дуже близько один до одного. Стандарт ITU-T G.694.1 визначає відстані 0,4 нм (50 ГГц), 0,8 нм (100 ГГц) і 1,6 нм (200 ГГц). Більшість систем працюють у діапазоні C-, приблизно від 1525 нм до 1565 нм, хоча нові системи також переходять у діапазон L-, щоб збільшити пропускну здатність.

Оскільки канали розташовані дуже близько один до одного, обладнання DWDM має бути набагато точнішим. Лазери потребують активного охолодження та-блокування довжини хвилі, щоб залишатися стабільними. Фільтри потребують набагато більше шарів покриття. Усе це підвищує вартість виробництва та ціну системи. Але те, що ви отримуєте натомість, надзвичайно вражаюче: 40, 80, 96 або навіть 160+ каналів на одній парі волокон, кожен зі швидкістю 10, 100 або 400 Гбіт/с.

Приклад реального-світу: магістральні мережі

Подивіться на будь-яку головну магістраль Інтернету, і ви побачите DWDM. Приватна оптоволоконна мережа Google, яка з’єднує її центри обробки даних по всьому світу, працює на основі інфраструктури DWDM, здатної передавати сотні терабіт на секунду. Згідно з розкриттям інфраструктури Google за 2022 рік, їхня магістральна мережа використовує довжини хвиль 400G у системах DWDM, з планами масштабування до 800G на довжину хвилі за допомогою передових форматів модуляції.

Джерело: основна доповідь Google Cloud Next 2022 і публікація в блозі групи мережевої інфраструктури Google «Створення мережі-планетного масштабу» (2022). Дивіться також: Journal of Lightwave Technology, Vol. 40, No. 11 - 'Trends in Submarine and Terrestrial DWDM Systems.'

Підводні кабелі є ще однією сферою, де DWDM є єдиним реальним варіантом. Кабельна система 2Africa, один із найдовших підводних кабелів у світі (більше 45 000 км), повністю покладається на DWDM для передачі трафіку між Африкою, Європою та Азією. Немає іншої технології, яка могла б це зробити. Підсилювачі EDFA, розміщені кожні 50-80 км уздовж кабелю, підсилюють усі канали DWDM одночасно, що робить передачу на над-далекі відстані економічно можливою.

Джерело: анонс кабелю Meta and partners 2Africa (2021); технічні специфікації від SubCom і Alcatel Submarine Networks (ASN).

Справжня перевага: сумісність з EDFA

Я думаю, що пункту сумісності EDFA недостатньо уваги. Коли ви використовуєте DWDM у діапазоні C-, один EDFA може підсилювати всі канали волокна одночасно. Вам не потрібно перетворювати сигнал назад в електричну форму, а потім знову в світло. Це робить систему простою, зменшує затримку та робить практичним створення зв’язків на тисячі кілометрів. Це головна причина, чому DWDM домінує в-магістральних і магістральних мережах.

III. CWDM проти DWDM: пліч-о-пліч

Таблиця швидкого порівняння

Ось прямий погляд на порівняння двох технологій у вимірах, які мають найбільше значення для мережевого планування:

Який вибрати?

Чесна відповідь: якщо довжина ваших каналів становить менше 80 км і вам потрібно менше 10 Гбіт/с на канал із 18 або меншою кількістю каналів, CWDM заощадить вам реальні гроші. У звіті Dell'Oro Group за 2021 рік щодо оптичного транспорту зазначено, що CWDM залишається домінуючим вибором для розгортання доступу до підприємств і метро на відстані до 80 км, де він може скоротити початкові капітальні витрати на 30-60% порівняно з альтернативами DWDM.

Джерело: Dell'Oro Group, «Звіт про ринок оптичного транспорту Q4 2021.» Також згадується в звіті Light Reading про тенденції оптоволокна в метро, ​​січень 2022 р.

Якщо вам потрібно більше 18 каналів, понад 80 км охоплення або ви будуєте щось, що має масштабуватися до сотень Гбіт/с або терабіт, тоді DWDM — це правильний вибір. Вища початкова вартість є реальною, але так само реальна стеля потужності, яку ви досягаєте за допомогою CWDM. Багато операторів навчилися цьому на гіркому досвіді, розгортаючи CWDM для економії коштів, а потім вириваючи та замінюючи протягом п’яти років, коли трафік переростає.

Варто зауважити одну річ: у багатьох реальних мережах обидві технології співіснують. DWDM обробляє магістральний і базовий рівні. CWDM охоплює межі доступу та розподілу. Це не компроміс. Насправді це розумний дизайн, який використовує кожну технологію там, де вона підходить найкраще.

Висновок

CWDM і DWDM не є конкуруючими продуктами. Це інструменти для різних робіт. CWDM є простим, доступним і добре-підходить для коротких з’єднань із помірними потребами в пропускній здатності. DWDM — це єдиний серйозний варіант, коли вам потрібна величезна ємність, великий діапазон або мережа, яка може масштабуватися протягом багатьох років.

Якби мені довелося дати одну пораду: не плануйте лише сьогодні. Подивіться на прогноз зростання трафіку протягом наступних п’яти-семи років, перш ніж використовувати технологію. Розгортання CWDM, яке сьогодні виглядає ідеально, може швидко стати головним болем, якщо ваші потреби в даних зростатимуть швидше, ніж очікувалося. DWDM коштує дорожче, але старіє набагато краще.

Хороша новина полягає в тому, що індустрія оптичних мереж настільки зросла, що обидві технології добре-підтримуються, добре-задокументовані та доступні від багатьох постачальників. Незалежно від того, будуєте ви зв’язок із кампусом чи континентальну магістраль, інструменти існують. Головне лише переконатися, що ви використовуєте правильний.