CWDM и DWDM: 4 важных различия, о которых вам следует знать

Введение в мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM)

CWDM, или грубое мультиплексирование с разделением по длине волны, — это разновидность мультиплексирования, которая обычно необходима для оптической передачи на короткие расстояния. Другой доступный вариант — DWDM (Dense wavelength division multiplexing, плотное мультиплексирование с разделением по длине волны) — это ещё один тип технологии, которая использует различные длины волн света для объединения нескольких потоков информации в одно оптическое волокно и способствует передаче информации на значительно большие расстояния.

Прежде чем по-настоящему понять, что такое WDM, давайте начнём с объяснения длин волн.

Понимание длин волн

Чтобы понять, что такое длины волн, сначала рассмотрим используемую технологию — она называется волоконной оптикой. В этой технологии носителем сигнала является свет или, если быть точнее, — электромагнитное излучение.

Длина волны необходима для измерения расстояния между двумя фотонами в световом луче, тогда как частота нужна для определения промежутка времени между двумя сигналами. Чем короче длина волны, тем выше частота, а значит, между сигналами требуется меньше времени.

Это означает, что характеристики частоты и длины волны можно использовать для определения физических ограничений обработки сигналов. Следовательно, оборудование, размеры которого меньше длины волны, использовать невозможно.

Для передачи данных на большие расстояния в волоконной оптике используются лазеры, и понимание этого является ключевым для создания волоконно-оптических систем.

Обзор мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM)

В технологии WDM этот процесс осуществляется благодаря использованию мультиплексора (селектора данных) для объединения различных потоков данных и их преобразования в соответствующие длины волн. После передачи этих длин волн они демультиплексируются на стороне приемника, где преобразуются в потоки данных.

Это означает, что с помощью WDM можно передавать различные сигналы по одному волокну, используя разные цвета света. Благодаря использованию этой технологии можно увеличить объем данных, которые могут быть получены или отправлены. Кроме того, эта технология обеспечивает двунаправленную передачу.

Различные цвета света определяются на основе длины волны и частоты. При этом длина волны определяет расстояние между двумя пиками волны. Частота измеряет количество циклов волны.

В зависимости от используемого материала характеристики скорости могут отличаться незначительно или существенно. Для правильных измерений скорости используются одинаковые характеристики длины волны и частоты. Теперь, когда мы поняли, как работает WDM, перейдем к другим объяснениям.

Знакомство с технологией CWDM

Технология CWDM основана на том же принципе, что и WDM, и передает различные сигналы по одному волокну с помощью света разных цветов.

До 2002 года эта технология не имела конкретных измерительных параметров и касалась различных конфигураций каналов. Однако Международный союз электросвязи в определенной степени стандартизировал эту технологию, и теперь она относится к длинам волн в диапазоне от 1 270 нм до 1 610 нм, а шаг между каналами составляет 20 нм.

Общая длина оптического тракта для этой технологии составляет 60 км для сигнала со скоростью 2,5 Гбит/с. В этом стандарте требования к частоте также не были слишком жесткими.   

Понимание технологии DWDM

Подобно CWDM, технология DWDM работает по принципу передачи различных сигналов по одному волокну с помощью света разных цветов.

Стандартная полоса спектра для этой технологии простирается от 1 530 нм до 1 625 нм (C- и L-диапазоны), что позволяет передавать 40, 88, 96 или 160 каналов по одному волокну.

Для размещения большего количества каналов эта технология использует более плотный интервал между длинами волн. Это означает, что ширина каждого канала составляет всего 0,8 нм. В технологии CWDM используется более широкий диапазон, поэтому каналы расположены дальше друг от друга. DWDM позволяет разместить большее количество каналов и передавать больше данных по одному волоконному кабелю.

Технология DWDM также использует EDFA, что помогает усиливать сигналы. С помощью EDFA можно усиливать несколько сигналов одновременно. Многие организации отдают предпочтение DWDM, поскольку она позволяет передавать больший объем данных и не требует замены другого сетевого оборудования. Кроме того, EDFA играет решающую роль в усилении различных сигналов.

В целом технология DWDM позволяет минимизировать затраты благодаря использованию того же сетевого оборудования.

CWDM против DWDM: 4 основных отличия

Обе эти технологии отлично подходят для передачи информации на большие расстояния и помогают оптимизировать производительность, но между ними есть некоторые различия, которые мы подробно рассмотрим в следующей части статьи.

1. Сравнение пропускной способности

CWDM — это технология, обеспечивающая одновременную двустороннюю передачу данных. Основное отличие между этими технологиями заключается в том, что CWDM использует лазерные сигналы, которые различаются с шагом в 20 нм.

CWDM поддерживает 18 каналов и длину волны, начиная от 1 610 нм. Еще одно отличие между этими двумя технологиями заключается в «хроматическом интервале». С помощью DWDM можно передавать больший объем данных; однако ее стоимость значительно выше. Это связано с тем, что данная технология требует использования более точной конструкции лазера.

DWDM поддерживает больше каналов по сравнению с CWDM. Эта технология позволяет обеспечить более плотную упаковку сигналов, благодаря чему данные могут передаваться со скоростью 100 Гбит/с.

2. Основные различия компонентов

Если говорить о компонентах технологии CWDM, то основными из них являются модуль ответвления/вставки, мультиплексор/демультиплексор и модуль ответвления/пропуска. Первым компонентом является мультиплексор/демультиплексор, необходимый для объединения различных каналов в одно волокно.

Компонент ответвления/включения предоставляет 2 локальных интерфейсных порта. Этот компонент необходим для создания работоспособной кольцевой сети даже во время сбоев в работе. Функция ответвления/пропуска заключается в извлечении определенных каналов из волокна, чтобы остальные могли пройти через другие узлы сети. С помощью этого компонента можно создать соединение «точка-точка».

Теперь перейдем к компоненту DWDM, который состоит из мультиплексора/демультиплексора (Mux/Demux), транспондера, оптического модуля добавления/ответвления и оптического усилителя. Рассмотрим процесс передачи подробнее:

• Маршрутизатор принимает поток данных, после чего он поступает в транспондер.
• Полученный сигнал привязывается к длине волны, а затем поступает в мультиплексор (Mux) для формирования оптического сигнала.
• Затем оптические усилители помогают усилить сигнал, чтобы данные передавались на большие расстояния.
• OADM необходим для удаления/добавления битовых потоков. Для увеличения дальности сигнала можно использовать дополнительные усилители.
• Затем сигнал поступает в демультиплексор (Demux) и разделяется на отдельные длины волн. Они передаются через транспондер, а затем преобразуются перед конечным пунктом назначения.

3. Типичные сценарии использования и сферы применения

Наиболее распространенные сценарии использования CWDM связаны с сетями кабельного телевидения. Эта технология позволяет минимизировать помехи и улучшить качество сигнала.

CWDM также применяется в приемо-передающих устройствах, таких как оптические модули SFP и GBIC. Такие системы используют стандартизированные длины волн для мультиплексной передачи. Использование пассивного CWDM не требует электроэнергии. Применение CWDM считается более экономичным вариантом и является отличным решением для транспортных устройств и оптической маршрутизации.

Что касается стандартного использования DWDM, то оно особенно необходимо для приложений с высокой пропускной способностью, на большие расстояния и с высокими стандартами безопасности.  Больше всего от этой технологии выигрывают предприятия, работающие в сфере кабельного телевидения и телекоммуникаций.

Кроме того, DWDM используется в центрах обработки данных типа «колокация» и гипермасштабных облачных центрах. Это связано с тем, что данная технология позволяет объединять различные услуги для независимых арендаторов.

4. Преимущества и выгоды каждой технологии

CWDM считается более простым выбором с точки зрения управления и развертывания, поскольку требует меньшего количества оптических компонентов. Кроме того, использование этой технологии позволяет минимизировать затраты, поскольку она использует более широкий интервал между длинами волн.

Системы CWDM обычно используют 8, 16 и 32 канала, тогда как DWDM — 96 каналов. Именно поэтому выбор технологии является достаточно индивидуальным вопросом, и не всем приходится переплачивать за ненужные каналы.

Стоимость CWDM может быть значительно ниже, в частности благодаря использованию DFB-лазеров и оптических фильтров, которые просто дешевле. Модернизация этой системы также считается очень экономичной.

Главным преимуществом DWDM является её способность передавать огромные объёмы информации на достаточно большие расстояния. Кроме того, эту технологию можно внедрить и на существующем оптоволокне. В этой технологии отсутствуют помехи между каналами, благодаря чему можно передавать различные типы информации.  

Вывод: Выбор между CWDM и DWDM  

DWDM и CWDM — это разные технологии, но их не следует рассматривать как конкурентов. Они одинаково важны и необходимы в оптических сетях. Как следствие, обе технологии используются в корпоративном и государственном секторах, в приложениях для центров обработки данных и в сфере здравоохранения.