CWDM против DWDM: какой из них действительно нужен вашей сети?

Введение

Мне часто задают этот вопрос: «Нам нужно больше оптоволоконной пропускной способности». Должны ли мы использовать CWDM или DWDM?» Мой честный ответ всегда один и тот же: это зависит. Но после многих лет работы над развертыванием оптоволокна в городских и магистральных сетях я обнаружил, что большинство людей слишком усложняют решение. Как только вы поймете, что на самом деле делает каждая технология и где она подходит, правильный выбор обычно становится очевидным.

Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) — это технология, которая позволяет одновременно отправлять несколько потоков данных по одному волокну, каждый из которых светится разным цветом. Думайте об этом как о шоссе с несколькими полосами движения. WDM строит полосы. Два основных способа сделать это — грубая WDM (CWDM) и плотная WDM (DWDM). Оба решают одну и ту же основную проблему, но делают это совершенно разными способами, с очень разными ценами и профилями производительности.

В этой статье рассказывается, как каждый из них работает, в чем смысл каждого из них и как выглядят реальные-развертывания. Я также включил сравнительную таблицу, чтобы вы могли сразу увидеть ключевые различия.

I. CWDM: простой и бюджетный- вариант

Как это работает

CWDM размещает каналы длины волны далеко друг от друга, обычно на расстоянии 20 нм между ними. Стандарт ITU-T G.694.2 определяет 18 каналов в диапазоне от 1270 до 1610 нм. На практике в большинстве развертываний используются только 8 из этих каналов, от 1470 до 1610 нм, поскольку они расположены в той части волокна, где потери сигнала минимальны.

Такое большое расстояние является ключом к тому, почему CWDM дешев. Когда каналы расположены далеко друг от друга, разделяющие их оптические фильтры не должны быть сверхточными. Вы можете использовать меньше слоев фильтра, производство упрощается, и больше устройств проходят проверку качества. Все это означает снижение затрат для конечного покупателя.

Реальный-пример: городские сети метрополитена.

Хорошим примером является то, как небольшие городские интернет-провайдеры и муниципальные оптоволоконные сети используют CWDM. Муниципальная оптоволоконная сеть города Амстердама CityNet использовала CWDM для своих каналов доступа-в начале 2010-х годов, чтобы соединить сотни бизнес-клиентов на коротких городских участках без перерасхода средств на инфраструктуру. Расстояния были значительно меньше 20 км, а пропускной способности одного канала хватало для трафика того времени. Они выполнили работу за долю от стоимости внедрения DWDM.

Источник: отчеты проекта Amsterdam CityNet, цит. по данным Ovum Telecom Infrastructure Analysis (2013). Аналогичные развертывания CWDM,-ограниченные по затратам, описаны в журнале IEEE Communications Magazine, том. 41, №. 2..

Другой распространенный вариант использования — корпоративные кампусные сети. Университет, соединяющий свои центры обработки данных в нескольких зданиях, или больница, соединяющая серверы изображений между учреждениями, расположенными на расстоянии 10 км друг от друга, почти всегда выбирают CWDM. Математика работает: меньшие первоначальные затраты, простое оборудование, достаточная мощность.

Ограничения, которые вы должны знать

У CWDM есть два жестких ограничения, которые имеют большое значение. Во-первых, вы получаете максимум 18 каналов. Это звучит как много, пока ваш трафик не удвоится за три года и вы не поймете, что оптоволокно заполнено. Во-вторых, CWDM не работает с усилителями из эрбиевого-волоконного волокна (EDFA), которые являются стандартными инструментами для расширения диапазона сигнала. Это означает, что максимальная длина линий CWDM составляет около 80 км без добавления дорогостоящего оборудования для регенерации. Для развертывания в масштабе города- обычно этого вполне достаточно. Для чего-то большего это настоящая проблема.

II. DWDM: высокая пропускная способность, большие расстояния, более высокая стоимость

Как это работает

DWDM упаковывает каналы очень близко друг к другу. Стандарт ITU-T G.694.1 определяет расстояние 0,4 нм (50 ГГц), 0,8 нм (100 ГГц) и 1,6 нм (200 ГГц). Большинство систем работают в диапазоне C-, примерно от 1525 до 1565 нм, хотя более новые системы также продвигаются в диапазоне L-, чтобы получить еще большую пропускную способность.

Поскольку каналы расположены так близко друг к другу, оборудование DWDM должно быть гораздо более точным. Чтобы лазеры оставались стабильными, необходимо активное охлаждение и фиксация длины волны-. Фильтрам требуется гораздо больше слоев покрытия. Все это приводит к увеличению производственных затрат и стоимости системы. Но то, что вы получаете взамен, впечатляет: 40, 80, 96 или даже 160+ каналов в одной паре волокон, каждый из которых работает со скоростью 10, 100 или 400 Гбит/с.

Реальный-пример: магистральные сети

Посмотрите на любую крупную магистраль Интернета, и вы увидите DWDM. Частная оптоволоконная сеть Google, соединяющая ее центры обработки данных по всему миру, работает на инфраструктуре DWDM, способной передавать сотни терабит в секунду. Согласно раскрытию инфраструктуры Google за 2022 год, их магистральная сеть использует длины волн 400G в системах DWDM и планирует масштабировать до 800G на длину волны с использованием расширенных форматов модуляции.

Источник: основной доклад Google Cloud Next 2022 и сообщение в блоге группы Google Network Infrastructure «Построение сети масштаба-планеты» (2022 г.). См. также: Журнал Lightwave Technology, Том. 40, №. 11 - «Тенденции в подводных и наземных системах DWDM».

Подводные кабели — еще одна область, где DWDM является единственным реальным вариантом. Кабельная система 2Africa, один из самых длинных подводных кабелей в мире длиной более 45 000 км, полностью полагается на DWDM для передачи трафика между Африкой, Европой и Азией. Никакой другой технологии, которая могла бы заставить эту работу работать, не существует. Усилители EDFA, расположенные каждые 50-80 км вдоль кабеля, одновременно усиливают все каналы DWDM, что делает передачу на сверх-дальние расстояния экономически возможной.

Источник: кабельное сообщение Meta and Partners 2Africa (2021 г.); технические спецификации от SubCom и Alcatel Submarine Networks (ASN).

Реальное преимущество: совместимость с EDFA

Я думаю, что пункту совместимости EDFA не уделяется достаточно внимания. При использовании DWDM в диапазоне C- один EDFA может одновременно усиливать каждый канал волокна. Вам не нужно преобразовывать сигнал обратно в электрическую форму, а затем снова в световую. Это делает систему простой, снижает задержку и делает практичным создание каналов связи на тысячи километров. Это основная причина, по которой DWDM доминирует в-магистральных и магистральных сетях.

III. CWDM против DWDM: параллельно-за-стороной

Таблица быстрого сравнения

Вот простой взгляд на то, как эти две технологии сравниваются по аспектам, наиболее важным для сетевого планирования:

Какой из них выбрать?

Честный ответ: если длина ваших каналов меньше 80 км и вам требуется менее 10 Гбит/с на канал при 18 или менее каналах, CWDM сэкономит вам реальные деньги. В отчете Dell'Oro Group за 2021 год об оптическом транспорте отмечается, что CWDM остается доминирующим выбором для развертывания доступа на предприятиях и в метро на расстоянии менее 80 км, где он может сократить первоначальные капитальные затраты на 30-60% по сравнению с альтернативами DWDM.

Источник: Dell'Oro Group, «Отчет о рынке оптического транспорта Q4 2021.». Также упоминается в репортаже Light Reading о тенденциях городского оптоволокна, январь 2022 г.

Если вам нужно более 18 каналов, дальность действия более 80 км или вы создаете что-то, что должно масштабироваться до сотен Гбит/с или терабит, тогда DWDM — правильный выбор. Более высокие первоначальные затраты реальны, но так же реален и потолок мощности, которого вы достигнете с помощью CWDM. Многие операторы усвоили это на собственном горьком опыте: они развернули CWDM для экономии средств, а затем были вынуждены копировать и заменять его в течение пяти лет, когда трафик перерос его.

Стоит отметить одну вещь: во многих реальных сетях обе технологии сосуществуют. DWDM управляет магистральным и основным уровнями. CWDM охватывает границы доступа и распределения. Это не компромисс. На самом деле это продуманный дизайн, в котором каждая технология используется там, где она лучше всего подходит.

Заключение

CWDM и DWDM не являются конкурирующими продуктами. Это инструменты для разных работ. CWDM прост, доступен и хорошо-хорошо подходит для коротких каналов с умеренными требованиями к пропускной способности. DWDM — единственный серьезный вариант, когда вам нужна большая емкость, большая дальность действия или сеть, которая может масштабироваться на долгие годы.

Если бы мне пришлось дать один совет: не планируйте только сегодня. Прежде чем приступить к использованию той или иной технологии, посмотрите на оценки роста вашего трафика в течение следующих пяти-семи лет. Развертывание CWDM, которое сегодня выглядит идеально, может быстро стать головной болью, если ваши потребности в данных растут быстрее, чем ожидалось. DWDM стоит дороже, но стареет намного лучше.

Хорошей новостью является то, что индустрия оптических сетей достаточно развита, и обе технологии хорошо-поддерживаются, хорошо-документированы и доступны от различных поставщиков. Независимо от того, строите ли вы кампусную линию связи или континентальную магистраль, инструменты существуют. Главное — просто убедиться, что вы используете правильный.