CWDM

При работе с OTN (оптическая транспортная сеть) существуют два основных типа систем мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM): мультиплексирование с широким диапазоном длин волн (CWDM) и мультиплексирование с плотным спектром длин волн (DWDM). Как две современные технологии WDM, они оба используются для увеличения полосы пропускания волокна путем объединения оптических сигналов разных длин волн на одной нити волокна. 

Мультиплексирование с широким спектром длин волн (CWDM) представляет собой метод объединения нескольких сигналов на лазерных пучках на разных длинах волн для передачи по волоконно-оптическим кабелям таким образом, что количество каналов меньше, чем при плотном мультиплексировании с разделением по длине волны (DWDM), но больше, чем в стандартном WDM. 

Системы CWDM имеют каналы на длинах волн, расположенных на расстоянии 20 нанометров (нм), по сравнению с расстоянием 0,4 нм для DWDM. Это позволяет использовать недорогие неохлаждаемые лазеры для CWDM. В типичной системе CWDM лазерные излучения происходят на восьми каналах на восьми определенных длинах волн: 1610 нм, 1590 нм, 1570 нм, 1550 нм, 1530 нм, 1510 нм, 1490 нм и 1470 нм. Но допускается до 18 различных каналов с длиной волны до 1270 нм. 

Энергия от лазеров в системе CWDM распределяется по большему диапазону длин волн, чем энергия от лазеров в системе DWDM. Допуск (степень невязки или изменчивости длины волны) в CWDM-лазере составляет ± 3 нм, тогда как в DWDM-лазере намного более прочен. Из-за использования лазеров с меньшей точностью система CWDM дешевле и потребляет меньше энергии, чем система DWDM. Однако максимальное возможное расстояние между узлами меньше с CWDM. 

Технология CWDM - альтернатива для увеличения пропускной способности 

CWDM - технология мультиплексирования по длине волны для метро и региональных сетей. Она была стандартизована ITU-T G.694.2 на основе разделения сетки или длины волны 20 нм в диапазоне 1270-1610 нм, таким образом, она способна переносить до 18 длины волны CWDM над одной парой волокон. Каждому сигналу присваивается другая длина волны света. Каждая длина волны не влияет на другую длину, поэтому сигналы не мешают друг другу. Каждый канал, как правило, прозрачен для скорости и типа данных, поэтому любое соединение служб SAN, WAN, Voice и Video может транспортироваться одновременно по одной оптоволоконной паре. 

CWDM - это экономичное решение для повышения пропускной способности сети доступа. Она может удовлетворять требованиям роста трафика без перестройки инфраструктуры. Например, типичная 8-канальная система CWDM обеспечивает в 8 раз большую пропускную способность, которая может быть достигнута с использованием системы SONET / SDH для данной скорости линии передачи и использования тех же оптических волокон. Это идеальная альтернатива для операторов, которые стремятся увеличить пропускную способность своей установленной оптической сети без замены существующего оборудования и без установки новых волокон. 

Основной сетевой компонент CWDM: CWDM Mux Demux 

Mux широко известен как мультиплексор, который объединяет несколько каналов длины волны на одном волокне, а Demux снова разделяет их на другом конце. Настройка Mux / Demux особенно полезна для увеличения сквозной емкости развернутого волокна. Mux обычно располагается в центральном офисе, а блок Demux расположен либо в шкафу, либо в закрытии для сращивания, из которого волокна идут в пункт назначения в звездообразной топологии.

Dual-Fiber CWDM Mux/Demux 

Двухмодовый CWDM Mux Demux - это мультиплексирование пассивного устройства и демультиплексирование длин волн для расширения пропускной способности сети, которые должны работать парами для двунаправленной передачи по двойному волокну. Он позволяет до 18 каналов для передачи и приема 18 видов сигналов с длиной волны от 1270 до 1610 нм. Приемопередатчик CWDM, вставленный в волоконно-оптический порт Mux, должен иметь ту же длину волны, что и порт Mux, чтобы завершить передачу сигнала.

Одномодовый CWDM Mux Demux 

Одномодовый CWDM Mux Demux также должен использоваться парами. Один мультиплексирует несколько сигналов, передает их по одному волокну вместе, а другой на противоположной стороне волокна демультиплексирует интегрированные сигналы. Принцип работы одноволоконного CWDM Mux Demux более сложный, по сравнению с двухволоконным.

Как показано на рисунке ниже, передача слева направо использует 1470 нм, 1510 нм, 1550 нм и 1590 нм для мультиплексирования сигналов, передачи их через одно волокно и с использованием тех же четырех длин волн для демультиплексирования сигналов, тогда как противоположная передача передает сигналы с 1490 нм, 1530 нм, 1570 нм и 1610 нм по тому же волокну. Что касается длины волны приемопередатчика, она должна использовать ту же длину волны, что и TX порта на CWDM Mux Demux. Например, когда порт одноволоконного CWDM Mux Demux имеет 1470 нм для TX и 1490 нм для RX, тогда должен быть вставлен 1470-нм CWDM-трансивер.

Приложения CWDM 

Благодаря техническим характеристикам CWDM, он применяется в основном в двух широких областях: метро и сети доступа. Всегда есть две функции. Одной из функций является использование каждого оптического канала для передачи отдельного входного сигнала с индивидуальной скоростью. И еще один - использовать CWDM для разложения высокоскоростного сигнала на более медленные компоненты, которые могут передаваться более экономично, например, некоторые трансиверы 10G. 

CWDM в MAN сети 

Городская вычислительная сеть (MAN) относится к сети, которая охватывает город и его пригороды, обеспечивая интегрированную платформу передачи для городских районов. CWDM-сети обеспечивают предоставление услуг длины волны на большой территории, с функциональными и экономическими преимуществами полной логической связи в сетке, повторным использованием длины волны и низкой конечной задержкой. Эти функции применимы к сегментам межсетевого взаимодействия (CO-CO) и Fiber to the Building (FTTB) сетей метрополитена. Преимущества CWDM с низкой латентностью особенно привлекательны в SAN с поддержкой ESCON и FICON / Fibre Channel.

CWDM в LAN и SAN-подключении 

CWDM имеет богатую топологию сети, такую как точка-точка, кольцо, сетка и т. Д. Кольцевая сеть может обеспечить функцию самовосстановления защиты: стиль восстановления включает защиту от разрыва канала и разделение отказа узлов. Кольца CWDM и линии «точка-точка» хорошо подходят для соединения географически распределенной локальной сети (LAN) и сети SAN (сеть хранения). Корпорация может извлечь выгоду из CWDM, объединив несколько линий Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet и Fibre Channel по одному оптическому волокну для приложений «точка-точка» или для кольцевых приложений. 

CWDM Встроенный в 10 Gigabit Ethernet 

Благодаря преимуществам низкой стоимости внедрения, надежности, относительной простоты установки и обслуживания, Ethernet теперь широко используется в системе MAN. По мере увеличения полосы пропускания была выдвинута более высокая скорость передачи данных 10 Gigabit Ethernet. Ethernet-интеграция с CWDM является одним из лучших методов реализации. В одном из 10 Gigabit Ethernet стандартов в IEEE 802.3ae используется четырехканальное 1300-нм решение CWDM. Однако, если CWDM был основан на 10 каналах 1 Гбит / с, тогда будет использоваться 200 нм спектра длин волн. По сравнению с TDM (мультиплексирование с временным разделением каналов) технология 10G CWDM может иметь более высокую начальную стоимость, но она может обеспечить лучшую масштабируемость и гибкость, чем TDM. 

CWDM в PON (пассивная оптическая сеть) 

PON представляет собой оптическую сеть «точка-многоточка», которая использует существующее волокно. Его экономия достигается за счет использования пассивных устройств в виде соединителей и сплиттеров, а не более дорогостоящей активной электроники. PON расширяет количество конечных точек и увеличивает емкость волокна. Но PON ограничен в объеме полосы пропускания, которую он может поддерживать. Поскольку CWDM может свести к минимуму пропускную способность, при объединении их друг с другом каждая лямбда становится виртуальным двухточечным соединением от центрального офиса к конечному пользователю. Если один конечный пользователь в исходном развертывании PON растет до такой степени, что ему нужно собственное волокно, добавление CWDM к волокну PON создает виртуальное волокно для этого пользователя. Как только трафик переключается на назначенную лямбда, пропускная способность, взятая из PON, теперь доступна для других конечных пользователей. Таким образом, система доступа может максимизировать эффективность волокна.

CWDM VS. DWDM 

●     Интервал длины волны. CWDM способен передавать до 16 длин волн с интервалом между каналами 20 нм в сетке спектра от 1270 до 1610 нм. В то время как DWDM может нести 40, 80 или до 160 длин волн с более узким интервалом 0,8 нм, 0,4 нм или 0,2 нм от длин волн от 1525 до 1565 нм (полоса С) или от 1570 до 1610 нм (полоса L).

●     Дальность передачи. Система мультиплексирования DWDM способна передавать более длинный сигнал, сохраняя плотно упакованные длины волн. Он может передавать больше данных по более крупному кабелю с меньшими помехами, чем система CWDM. Система CWDM не может передавать данные на большие расстояния, поскольку длины волн не усиливаются. Как правило, CWDM может передавать данные до 160 км.

●     Модуляционный лазер. Система CWDM использует неохлаждаемый лазер, в то время как система DWDM использует охлаждающий лазер. Лазерное охлаждение относится к ряду методов, в которых атомные и молекулярные образцы охлаждают до почти абсолютного нуля через взаимодействие с одним или несколькими лазерными полями. Охлаждающий лазер принимает температурную настройку, которая обеспечивает лучшую производительность, более высокую безопасность и более длительный срок службы системы DWDM. Но он также потребляет больше энергии, чем электронный неохлаждаемый лазер, используемый системой CWDM.

●     Цена. Цена DWDM обычно в четыре или пять раз выше, чем у CWDM-аналогов. Более высокая стоимость DWDM объясняется факторами, связанными с лазерами. Важным фактором является допущение длины волны изготовления DWDM-лазера по сравнению с матрицей CWDM. Типичные допуски на длину волны для DWDM-лазеров составляют порядка ± 0,1 нм, тогда как допуски для матрицы CWDM-лазера составляют ± 2-3 нм. Более низкие результаты дают также затраты на DWDM-лазеры относительно CWDM-лазеров. Кроме того, упаковка DWDM-лазерной матрицы для стабилизации температуры с помощью охладителя Пельтье и термостата  дороже, чем неохлаждаемая коаксиальная упаковка CWDM.

Вывод

CWDM - это привлекательное решение для провайдеров, которым необходимо модернизировать свои сети для удовлетворения текущих или будущих потребностей в трафике, одновременно минимизируя использование ценных волоконных нитей. Возможность CWDM для размещения Ethernet на одном оптоволоконном канале обеспечивает конвергентные сетевые схемы на краю и на узлах с высоким уровнем доступа. В настоящее время разрабатываются комбинированные транспортные и оптические маршрутизаторы или коммутаторы. Дополнительные карты CWDM включаются в большее количество транспортных устройств в качестве недорогих вариантов. Поставщики продолжают снижать затраты и наращивать мощности.