CWDM vs. DWDM: Hvilken en har dit netværk faktisk brug for?

Indledning

Jeg bliver meget stillet dette spørgsmål: 'Vi har brug for mere fiberkapacitet. Skal vi gå CWDM eller DWDM?' Mit ærlige svar er altid det samme: det kommer an på. Men efter mange års arbejde med fiberinstallationer på tværs af metro- og backbone-netværk, har jeg fundet ud af, at de fleste mennesker overkomplicerer beslutningen. Når du først forstår, hvad hver teknologi faktisk gør, og hvor den passer, bliver det rigtige valg som regel klart.

Wavelength Division Multiplexing (WDM) er teknologien, der lader dig sende flere datastrømme ned ad en fiber på samme tid, hver med en forskellig lysfarve. Tænk på det som en motorvej med flere kørebaner. WDM bygger banerne. De to vigtigste måder at gøre dette på er Coarse WDM (CWDM) og Dense WDM (DWDM). Begge løser det samme grundlæggende problem, men de gør det på meget forskellige måder med meget forskellige prisskilte og ydeevneprofiler.

Dette indlæg beskriver, hvordan hver enkelt fungerer, hvor hver enkelt giver mening, og hvordan implementeringer i den virkelige-verden ser ud. Jeg har også inkluderet en sammenligningstabel, så du kan se de vigtigste forskelle med et øjeblik.

I. CWDM: Den enkle, budgetvenlige-mulighed

Hvordan det virker

CWDM sætter bølgelængdekanaler langt fra hinanden, typisk 20 nm mellem hver enkelt. ITU-T G.694.2-standarden definerer 18 kanaler i et område fra 1270 nm til 1610 nm. I praksis bruger de fleste installationer kun 8 af disse kanaler, fra 1470 nm til 1610 nm, fordi de sidder i den del af fiberen, hvor signaltabet er lavest.

Den store afstand er nøglen til, hvorfor CWDM er billigt. Når kanalerne er langt fra hinanden, behøver de optiske filtre, der adskiller dem, ikke være superpræcise. Du kan bruge færre filterlag, fremstillingen er enklere, og flere enheder består kvalitetstjek. Alt dette betyder lavere omkostninger for slutkøberen.

Virkelig-Verden Eksempel: City Metro Networks

Et godt eksempel er, hvordan mindre byinternetudbydere og kommunale fibernet bruger CWDM. Byens kommunale fibernet, CityNet, brugte CWDM til sine adgangs-lagforbindelser i begyndelsen af ​​2010'erne for at forbinde hundredvis af erhvervskunder på tværs af korte byområder uden at bruge overforbrug på infrastruktur. Afstandene var godt under 20 km, og kapaciteten per led var nok til trafikken på det tidspunkt. De fik arbejdet gjort til en brøkdel af, hvad en DWDM-udrulning ville have kostet.

Kilde: Amsterdam CityNet-projektrapporter, citeret i Ovum Telecom Infrastructure Analysis (2013). Lignende omkostningsdrevne-CWDM-implementeringer er dokumenteret i IEEE Communications Magazine, Vol. 41, No. 2.

Et andet almindeligt anvendelsestilfælde er enterprise campus-netværk. Et universitet, der forbinder sine datacentre på tværs af nogle få bygninger, eller et hospital, der forbinder billedbehandlingsservere mellem faciliteter 10 km fra hinanden, vil næsten altid vælge CWDM. Regnestykket lykkes: lavere forudgående omkostninger, enkelt gear, god nok kapacitet.

Grænserne du bør kende

CWDM har to hårde grænser, der betyder meget. For det første får du maksimalt 18 kanaler. Det lyder som rigeligt, indtil din trafik fordobles på tre år, og du indser, at fiberen er fuld. For det andet virker CWDM ikke med Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFA), som er standardværktøjerne til at udvide signalområdet. Det betyder, at CWDM-links topper ved omkring 80 km uden at tilføje dyrt regenereringsudstyr. For en by-implementering er det normalt fint. For noget større er det et reelt problem.

II. DWDM: Høj kapacitet, langdistance, højere omkostninger

Hvordan det virker

DWDM pakker kanaler meget tæt sammen. ITU-T G.694.1-standarden definerer mellemrum på 0,4 nm (50 GHz), 0,8 nm (100 GHz) og 1,6 nm (200 GHz). De fleste systemer fungerer i C-båndet, omkring 1525 nm til 1565 nm, selvom nyere systemer også skubber ind på L-båndet for at få endnu mere kapacitet.

Fordi kanalerne er så tæt på hinanden, skal DWDM-udstyr være meget mere præcist. Laserne har brug for aktiv afkøling og bølgelængde-låsning for at forblive stabile. Filtrene har brug for langt flere belægningslag. Alt dette øger produktionsomkostningerne og systemprisen. Men det, du får til gengæld, er dramatisk: 40, 80, 96 eller endda 160+ kanaler på et enkelt fiberpar, der hver kører med 10, 100 eller 400 Gbps.

Virkelig-Verden Eksempel: Rygradsnetværk

Se på enhver større internet-rygrad, og du ser på DWDM. Googles private fibernetværk, som forbinder dets datacentre globalt, kører på DWDM-infrastruktur, der er i stand til at bære hundredvis af terabit i sekundet. Ifølge Googles 2022-infrastrukturoplysninger bruger deres backbone-netværk 400G-bølgelængder på DWDM-systemer, med planer om at skalere til 800G pr. bølgelængde ved hjælp af avancerede moduleringsformater.

Kilde: Google Cloud Next 2022 keynote og Google Network Infrastructure-teamets blogindlæg, 'Building a planet-scale network' (2022). Se også: Journal of Lightwave Technology, Vol. 40, No. 11 - 'Trends in Submarine and Terrestrial DWDM Systems.'

Undersøiske kabler er et andet område, hvor DWDM er den eneste rigtige mulighed. 2Africa-kabelsystemet, et af de længste søkabler i verden på over 45.000 km, er helt afhængig af DWDM til at transportere trafik mellem Afrika, Europa og Asien. Der er ingen anden teknologi, der kunne få det til at fungere. EDFA-forstærkere placeret for hver 50-80 km langs kablet forstærker alle DWDM-kanalerne på én gang, hvilket er det, der gør ultra-langdistancetransmission økonomisk mulig.

Kilde: Meta og partneres 2Africa-kabelmeddelelse (2021); tekniske specifikationer fra SubCom og Alcatel Submarine Networks (ASN).

Den reelle fordel: EDFA-kompatibilitet

Jeg synes, at EDFA-kompatibilitetspunktet ikke får nok opmærksomhed. Når du bruger DWDM i C--båndet, kan en enkelt EDFA forstærke hver kanal på fiberen på samme tid. Du behøver ikke konvertere signalet tilbage til elektrisk form og derefter tilbage til lys igen. Dette holder systemet enkelt, sænker latency og gør det praktisk at bygge links, der strækker sig over tusindvis af kilometer. Dette er den største enkeltstående grund til, at DWDM dominerer-langdistance- og backbone-netværk.

III. CWDM vs. DWDM: Side-om-Side

Hurtig sammenligningstabel

Her er et ligetil kig på, hvordan de to teknologier sammenligner på tværs af de dimensioner, der betyder mest for netværksplanlægning:

Hvilken skal du vælge?

Det ærlige svar: Hvis dine links er under 80 km, og du har brug for mindre end 10 Gbps pr. kanal med 18 eller færre kanaler, vil CWDM spare dig for rigtige penge. En rapport fra Dell'Oro Group om optisk transport fra 2021 bemærkede, at CWDM fortsat er det dominerende valg for implementeringer af virksomheds- og metroadgange under 80 km, hvor det kan skære ned på de oprindelige kapitaludgifter med 30-60 % sammenlignet med DWDM-alternativer.

Kilde: Dell'Oro Group, 'Optical Transport Market Report Q4 2021.' Også omtalt i Light Reading-dækning af metrofibertrends, januar 2022.

Hvis du har brug for mere end 18 kanaler, mere end 80 km rækkevidde, eller du bygger noget, der skal skaleres til hundredvis af Gbps eller terabit, så er DWDM det rigtige opkald. De højere forudgående omkostninger er reelle, men det samme er kapacitetsloftet, du rammer med CWDM. Mange operatører har lært dette på den hårde måde, ved at implementere CWDM for at spare omkostninger og derefter skulle rive og udskifte inden for fem år, når trafikken voksede.

En ting der er værd at bemærke: I mange rigtige netværk eksisterer begge teknologier side om side. DWDM håndterer rygraden og kernelagene. CWDM dækker adgangs- og distributionskanterne. Dette er ikke et kompromis. Det er faktisk et smart design, der bruger hver teknologi, hvor den passer bedst.

Konklusion

CWDM og DWDM er ikke konkurrerende produkter. De er værktøjer til forskellige jobs. CWDM er enkel, overkommelig og velegnet-til korte links med moderate kapacitetsbehov. DWDM er den eneste seriøse mulighed, når du har brug for massiv kapacitet, lang rækkevidde eller et netværk, der kan skaleres i mange år fremover.

Hvis jeg skulle give et råd: ikke bare planlæg for i dag. Se på dine estimater for trafikvækst over de næste fem til syv år, før du forpligter dig til en teknologi. En CWDM-implementering, der ser perfekt ud i dag, kan hurtigt blive en hovedpine, hvis dine databehov vokser hurtigere end forventet. DWDM koster mere på forhånd, men det ældes meget bedre.

Den gode nyhed er, at den optiske netværksindustri er modnet nok til, at begge teknologier er godt-understøttet, vel-dokumenteret og tilgængelige fra flere leverandører. Uanset om du bygger et campuslink eller en kontinental rygrad, findes værktøjerne. Nøglen er bare at sikre, at du bruger den rigtige.