CWDM kontra DWDM: jakiego właściwie potrzebuje Twoja sieć?

Wstęp

Często słyszę to pytanie: „Potrzebujemy większej przepustowości światłowodów. Powinniśmy przejść na CWDM czy DWDM? Moja szczera odpowiedź jest zawsze taka sama: to zależy. Jednak po latach pracy nad wdrożeniami światłowodów w sieciach metropolitalnych i szkieletowych odkryłem, że większość ludzi nadmiernie komplikuje decyzję. Kiedy już zrozumiesz, co faktycznie robi każda technologia i gdzie pasuje, właściwy wybór zwykle staje się jasny.

Multipleksowanie z podziałem długości fali (WDM) to technologia umożliwiająca przesyłanie wielu strumieni danych w tym samym czasie jednym włóknem, każdy o innej barwie światła. Pomyśl o tym jak o autostradzie z wieloma pasami ruchu. WDM buduje pasy. Można to zrobić na dwa główne sposoby: Coarse WDM (CWDM) i Dense WDM (DWDM). Obydwa rozwiązują ten sam podstawowy problem, ale robią to na bardzo różne sposoby, z bardzo różnymi cenami i profilami wydajności.

W tym poście opisano, jak działa każdy z nich, gdzie każdy z nich ma sens i jak wyglądają wdrożenia-w świecie rzeczywistym. Dołączyłem również tabelę porównawczą, dzięki czemu można szybko zobaczyć kluczowe różnice.

I. CWDM: prosta,-przyjazna budżetowi opcja

Jak to działa

CWDM umieszcza kanały o długości fali daleko od siebie, zwykle 20 nm między nimi. Standard ITU-T G.694.2 definiuje 18 kanałów w zakresie od 1270 nm do 1610 nm. W praktyce większość wdrożeń wykorzystuje tylko 8 z tych kanałów, od 1470 nm do 1610 nm, ponieważ znajdują się one w tej części światłowodu, gdzie utrata sygnału jest najniższa.

Te szerokie odstępy są kluczem do tego, dlaczego CWDM jest tani. Gdy kanały są daleko od siebie, oddzielające je filtry optyczne nie muszą być superprecyzyjne. Można zastosować mniej warstw filtrów, produkcja jest prostsza, a więcej jednostek przechodzi kontrolę jakości. Wszystko to oznacza niższe koszty dla kupującego końcowego.

Przykład z-świata rzeczywistego: miejskie sieci metra

Dobrym przykładem jest to, jak mniejsi dostawcy usług internetowych w miastach i miejskie sieci światłowodowe korzystają z CWDM. Miejska sieć światłowodowa CityNet w Amsterdamie na początku 2010 roku wykorzystała technologię CWDM w swoich łączach warstwy dostępu-, aby połączyć setki klientów biznesowych na krótkich obszarach miejskich bez nadmiernych wydatków na infrastrukturę. Odległości wynosiły znacznie poniżej 20 km, a przepustowość łącza była wystarczająca dla ówczesnego ruchu. Wykonali to zadanie za ułamek kosztów wdrożenia DWDM.

Źródło: sprawozdania z projektu Amsterdam CityNet, cytowane w Ovum Telecom Infrastructure Analysis (2013). Podobne-wdrożenia CWDM oparte na kosztach są udokumentowane w magazynie IEEE Communications, tom. 41, nr. 2.

Innym częstym przypadkiem użycia są sieci kampusowe przedsiębiorstw. Uniwersytet łączący swoje centra danych w kilku budynkach lub szpital łączący serwery obrazowania pomiędzy obiektami oddalonymi o 10 km, prawie zawsze wybierze CWDM. Matematyka się sprawdza: niższy koszt początkowy, prosty sprzęt, wystarczająca pojemność.

Granice, które powinieneś znać

CWDM ma dwa twarde limity, które mają duże znaczenie. Po pierwsze, otrzymujesz maksymalnie 18 kanałów. To brzmi nieźle, dopóki Twój ruch nie podwoi się w ciągu trzech lat i nie zorientujesz się, że światłowód jest pełny. Po drugie, CWDM nie współpracuje ze wzmacniaczami światłowodowymi-domieszkowanymi erbem (EDFA), które są standardowymi narzędziami zwiększającymi zasięg sygnału. Oznacza to, że łącza CWDM osiągają szczyt na około 80 km bez dodawania drogiego sprzętu regeneracyjnego. W przypadku wdrożenia-na skalę miasta jest to zwykle w porządku. W przypadku czegoś większego jest to prawdziwy problem.

II. DWDM: duża pojemność, duże odległości, wyższe koszty

Jak to działa

DWDM pakuje kanały bardzo blisko siebie. Standard ITU-T G.694.1 definiuje odstępy 0,4 nm (50 GHz), 0,8 nm (100 GHz) i 1,6 nm (200 GHz). Większość systemów pracuje w paśmie C-, mniej więcej od 1525 nm do 1565 nm, choć nowsze systemy również wykorzystują pasmo L-, aby uzyskać jeszcze większą pojemność.

Ponieważ kanały są blisko siebie, sprzęt DWDM musi być znacznie bardziej precyzyjny. Aby zachować stabilność, lasery wymagają aktywnego chłodzenia i-blokowania długości fali. Filtry wymagają znacznie większej liczby warstw powłoki. Wszystko to podnosi koszty produkcji i cenę systemu. Ale to, co otrzymujesz w zamian, jest spektakularne: 40, 80, 96, a nawet 160+ kanałów na jednej parze włókien, każdy pracujący z szybkością 10, 100 lub 400 Gb/s.

Przykład z-świata rzeczywistego: sieci szkieletowe

Spójrz na dowolny główny szkielet Internetu, a zobaczysz DWDM. Prywatna sieć światłowodowa Google, która łączy jej centra danych na całym świecie, działa w oparciu o infrastrukturę DWDM zdolną do przesyłania setek tebitów na sekundę. Według ujawnień dotyczących infrastruktury Google na rok 2022 ich sieć szkieletowa wykorzystuje długości fal 400 G w systemach DWDM z planami skalowania do 800 G na długość fali przy użyciu zaawansowanych formatów modulacji.

Źródło: przemówienie przewodnie Google Cloud Next 2022 i post na blogu zespołu Google Network Infrastructure zatytułowany „Budowanie sieci-na skalę planety” (2022). Zobacz także: Journal of Lightwave Technology, tom. 40, nr. 11 - „Trends in Submarine and Terrestrial DWDM Systems”.

Kable podmorskie to kolejny obszar, w którym DWDM jest jedyną realną opcją. System kablowy 2Africa, jeden z najdłuższych kabli podmorskich na świecie, o długości ponad 45 000 km, w całości opiera się na technologii DWDM do przesyłania ruchu między Afryką, Europą i Azją. Nie ma innej technologii, która mogłaby to zapewnić. Wzmacniacze EDFA rozmieszczone co 50-80 km wzdłuż kabla wzmacniają wszystkie kanały DWDM jednocześnie, co sprawia, że ​​transmisja na bardzo-długie dystanse jest ekonomiczna.

Źródło: ogłoszenie telewizji kablowej Meta i partnerów 2Africa (2021); specyfikacje techniczne firm SubCom i Alcatel Submarine Networks (ASN).

Prawdziwa zaleta: kompatybilność z EDFA

Myślę, że punktowi zgodności EDFA nie poświęca się wystarczającej uwagi. Kiedy używasz DWDM w paśmie C-, pojedynczy EDFA może jednocześnie wzmacniać każdy kanał światłowodu. Nie ma potrzeby konwertowania sygnału z powrotem na postać elektryczną, a następnie ponownie na światło. Dzięki temu system jest prosty, zmniejsza opóźnienia i sprawia, że ​​budowanie łączy rozciągających się na tysiące kilometrów jest praktyczne. Jest to najważniejszy powód, dla którego DWDM dominuje w sieciach-długodystansowych i szkieletowych.

III. CWDM kontra DWDM:-obok-oboku

Szybka tabela porównawcza

Oto proste spojrzenie na porównanie obu technologii pod względem wymiarów, które mają największe znaczenie przy planowaniu sieci:

Który wybrać?

Szczera odpowiedź: jeśli Twoje łącza mają mniej niż 80 km i potrzebujesz mniej niż 10 Gb/s na kanał przy 18 lub mniejszej liczbie kanałów, CWDM pozwoli Ci zaoszczędzić prawdziwe pieniądze. W raporcie Dell'Oro Group z 2021 r. na temat transportu optycznego zauważono, że CWDM pozostaje dominującym wyborem w przypadku wdrożeń dostępu do przedsiębiorstw i metra w odległości poniżej 80 km, gdzie może obniżyć początkowe wydatki kapitałowe o 30–60% w porównaniu z alternatywami DWDM.

Źródło: Grupa Dell'Oro, „Raport dotyczący rynku transportu optycznego, Q4 2021.”. Odniesienie do tego znajduje się także w artykule Light Reading dotyczącym trendów w światłowodach metropolitalnych, styczeń 2022 r.

Jeśli potrzebujesz więcej niż 18 kanałów, ponad 80 km zasięgu lub budujesz coś, co musi skalować się do setek Gb/s lub terabajtów, wówczas DWDM będzie właściwym wyborem. Wyższy koszt początkowy jest realny, ale taki sam jest pułap wydajności, który osiągniesz dzięki CWDM. Wielu operatorów przekonało się o tym na własnej skórze, wdrażając CWDM w celu oszczędności kosztów, a następnie, gdy ruch przekroczył ten poziom, w ciągu pięciu lat musieli go zgrać i wymienić.

Warto zwrócić uwagę na jedną rzecz: w wielu rzeczywistych sieciach obie technologie współistnieją. DWDM obsługuje warstwy szkieletowe i rdzeniowe. CWDM obejmuje brzegi dostępu i dystrybucji. To nie jest kompromis. W rzeczywistości jest to inteligentny projekt, który wykorzystuje każdą technologię tam, gdzie najlepiej pasuje.

Wniosek

CWDM i DWDM nie są produktami konkurencyjnymi. Są to narzędzia do różnych prac. CWDM jest prosty, niedrogi i dobrze-nadaje się do krótkich łączy o umiarkowanych wymaganiach dotyczących przepustowości. DWDM to jedyna poważna opcja, gdy potrzebujesz ogromnej pojemności, dużego zasięgu lub sieci, którą można skalować przez wiele lat.

Jeśli miałbym dać jedną radę: nie planuj tylko na dzisiaj. Zanim zdecydujesz się na technologię, przeanalizuj szacunki wzrostu ruchu w ciągu najbliższych pięciu do siedmiu lat. Wdrożenie CWDM, które dziś wygląda idealnie, może szybko stać się bólem głowy, jeśli Twoje potrzeby w zakresie danych rosną szybciej niż oczekiwano. DWDM kosztuje więcej na początku, ale starzeje się znacznie lepiej.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​branża sieci optycznych dojrzała na tyle, że obie technologie są-dobrze wspierane,-dobrze udokumentowane i dostępne u wielu dostawców. Niezależnie od tego, czy budujesz łącze kampusowe, czy kontynentalny szkielet, narzędzia istnieją. Kluczem jest po prostu upewnienie się, że używasz właściwego.