Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) und Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) sind die beiden primären Technologien, die auf Basis von Wavelength Division Multiplexing (WDM) entwickelt wurden, jedoch mit unterschiedlichen Wellenlängenmustern und Anwendungen.
CWDM und DWDM sind beides effektive Methoden, um den steigenden Bedarf an Bandbreitenkapazitäten zu lösen und die Auslastung bestehender und neuer Glasfaserkapazitäten zu maximieren, aber die beiden Technologien unterscheiden sich in vielen Aspekten voneinander.
Um zu entscheiden, welche dieser beiden WDM-Technologien bei der Planung eines Netzwerks die beste Option sein könnte, ist es wichtig, ein grundlegendes Verständnis dafür zu haben, wie jede Technologie funktioniert und was die Unterschiede sind.
CWDM
Ein CWDM-System unterstützt in der Regel acht Wellenlängen pro Faser und ist für die Kommunikation im Nahbereich konzipiert, wobei weit auseinander liegende Wellenlängen verwendet werden.
Da CWDM auf 20-nm-Kanalabständen von 1470 bis 1610 nm basiert, wird es typischerweise auf Glasfaserstrecken bis zu 80 km oder weniger eingesetzt, da optische Verstärker nicht mit großen Kanalabständen verwendet werden können. Dieser große Kanalabstand ermöglicht die Verwendung von preisgünstigen Optiken. Allerdings sind die Kapazität der Verbindungen sowie die unterstützte Entfernung bei CWDM geringer als bei DWDM.
Generell wird CWDM für kostengünstigere Anwendungen mit geringerer Kapazität (sub-10G) und kürzeren Entfernungen verwendet, bei denen die Kosten ein wichtiger Faktor sind.
In letzter Zeit sind die Preise für CWDM- und DWDM-Komponenten einigermaßen vergleichbar geworden. CWDM-Wellenlängen sind derzeit in der Lage, bis zu 10 Gigabit Ethernet und 16G Fiber Channel zu transportieren, und es ist ziemlich unwahrscheinlich, dass diese Kapazität in Zukunft noch weiter steigen wird.
DWDM
In DWDM-Systemen ist die Anzahl der gemultiplexten Kanäle viel dichter als bei CWDM, da DWDM engere Wellenlängenabstände verwendet, um mehr Kanäle auf eine einzelne Faser zu bringen.
Anstatt des bei CWDM verwendeten Kanalabstands von 20 nm (entspricht ca. 15 Mio. GHz) verwenden DWDM-Systeme eine Vielzahl von spezifizierten Kanälen mit Abständen von 12,5 GHz bis 200 GHz im C-Band und manchmal im L-Band.
Heutige DWDM-Systeme unterstützen typischerweise 96 Kanäle mit einem Abstand von 0,8 nm innerhalb des 1550-nm-C-Band-Spektrums. Aus diesem Grund können DWDM-Systeme eine riesige Datenmenge über eine einzige Glasfaserverbindung übertragen, da sie es ermöglichen, viel mehr Wellenlängen auf dieselbe Faser zu packen.
DWDM ist optimal für die Kommunikation mit großer Reichweite bis zu 120 km und darüber hinaus, da es optische Verstärker nutzen kann, die das gesamte 1550-nm- oder C-Band-Spektrum, das üblicherweise in DWDM-Anwendungen verwendet wird, kostengünstig verstärken können. Wenn sie durch Erbium-dotierte Faserverstärker (EDFAs) verstärkt werden, sind DWDM-Systeme in der Lage, große Datenmengen über große Entfernungen von Hunderten oder Tausenden von Kilometern zu übertragen.
Zusätzlich zu der Fähigkeit, eine größere Anzahl von Wellenlängen als CWDM zu unterstützen, sind DWDM-Plattformen auch in der Lage, höhere Geschwindigkeitsprotokolle zu verarbeiten, da die meisten Anbieter von optischem Transportequipment heute üblicherweise 100G oder 200G pro Wellenlänge unterstützen, während neue Technologien 400G und mehr ermöglichen.
DWDM vs. CWDM-Wellenlängenspektrum
CWDM hat einen größeren Kanalabstand als DWDM – die nominale Differenz in der Frequenz oder Wellenlänge zwischen zwei benachbarten optischen Kanälen.
- CWDM-Systeme transportieren typischerweise acht Wellenlängen mit einem Kanalabstand von 20 nm im Spektrumsraster von 1470 nm bis 1610 nm.
- DWDM-Systeme hingegen können 40, 80, 96 oder bis zu 160 Wellenlängen transportieren, indem sie einen viel engeren Abstand 0,8/0,4 nm (100 GHz/50 GHz-Raster) nutzen. DWDM-Wellenlängen liegen typischerweise zwischen 1525 nm und 1565 nm (C-Band), wobei einige Systeme auch Wellenlängen von 1570 nm bis 1610 nm (L-Band) nutzen können.
CWDM oder DWDM: Was sollten Sie verwenden?
CWDM ist eine flexible Technologie, die zur Erweiterung der Kapazität eines Glasfasernetzes eingesetzt werden kann. Es ist eine kompakte, kostengünstige Technologieoption, wenn die spektrale Effizienz oder die Notwendigkeit, große Entfernungen unter 80 km zu überbrücken, keine wichtigen Anforderungen sind.
CWDM-Lösungen, die typischerweise passive Hardware-Komponenten verwenden, werden üblicherweise in Punkt-zu-Punkt-Topologie in Unternehmensnetzwerken und Telekom-Zugangsnetzwerken eingesetzt.
Aus diesen Gründen ist CWDM typischerweise am besten für Kurzstreckenanwendungen geeignet, die keine Dienste über 10 Gb benötigen, und an Orten, an denen nicht viele Kanäle benötigt werden.
Die DWDM-Technologie ist dagegen die ideale Lösung für Netze, die höhere Geschwindigkeiten, größere Kanalkapazitäten oder Anwendungen erfordern, bei denen Verstärker eingesetzt werden müssen, um Daten über wesentlich größere Entfernungen zu übertragen.
Die in DWDM-Systemen eingesetzte Hardware und Elektronik ist zwar nicht billig, aber wesentlich kostengünstiger als das Verlegen neuer Glasfasern.
Wenn der Kapazitätsbedarf wächst und die Service-Raten auf 10G/40G/100G und 200G ansteigen, sind die hohen wiederkehrenden Kosten für Mietleitungen zur Bereitstellung von Konnektivität für diese höheren Datenraten für Unternehmen nicht skalierbar im Vergleich zur Implementierung und dem Betrieb eines eigenen optischen DWDM-Netzwerks.
Aus diesem Grund gibt es eine wachsende Nachfrage nach einer Erhöhung der Netzwerkkapazität durch den Einsatz von optischen DWDM-Netzwerken, um die Glasfaserverbindung zwischen den Standorten zu maximieren. Unternehmen nutzen diese Technologie zunehmend als skalierbare On-Demand-Lösung, um mit ihren steigenden Bandbreitenanforderungen Schritt zu halten.
Typischerweise verwenden DWDM-Systeme aktive Hardware-Komponenten und werden oft als integrierte Hardware-Plattformen wie ROADMs (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer) eingesetzt, die erweiterte betriebliche Fähigkeiten bieten und den Aufbau komplexer und skalierbarer optischer Netzwerke ermöglichen.
Aufgrund seiner Fähigkeit, so viele Daten zu verarbeiten, wird DWDM heute von Unternehmen aus vielen Branchen als integraler Bestandteil ihrer Langstrecken-, Core- oder Metropolitan-Area-Glasfasernetze eingesetzt.
DWDM-Technologien werden auch für die Verbindung von Rechenzentren eingesetzt, wie z. B. ODCI-Plattformen (Optical Data Center Interconnect), die Verbindungen mit extrem hoher Bandbreite (400G und mehr) bereitstellen und dabei kostengünstige, für die Rechenzentrumsumgebung optimierte Hardware pro Bit verwenden.
Aktive und passive Systeme: Was ist der Unterschied?
Beide optische CWDM- und DWDM-Transportlösungen sind als aktive oder passive Systeme erhältlich.
Bei einer passiven (oder nicht mit Strom versorgten) optischen Transportlösung befindet sich entweder ein CWDM- oder DWDM-Transceiver direkt in einem Gerät, wie z. B. einem Datenswitch oder einem Router.
Ein typisches Beispiel hierfür wäre ein IP-Switch, der über eine kanalisierte, steckbare SFP-Optik verfügt, die auf eine bestimmte CWDM- oder DWDM-Wellenlänge abgestimmt ist. Der Ausgang des kanalisierten SFP-Transceivers ist mit einem entsprechenden passiven Multiplexer verbunden, der die verschiedenen Wellenlängensignale kombiniert und umverteilt bzw. multiplexiert und demultiplexiert.
Da sich der kanalisierte CWDM- oder DWDM-steckbare SFP-Transceiver im Daten-Switch oder Router befindet, bedeutet dies, dass die xWDM-Funktionalität inhärent in das jeweilige Gerät eingebettet ist.
Aktive optische Transportlösungen verfügen über AC- oder DC-gespeiste Komponenten und sind eigenständige Systeme, die von den Geräten getrennt sind, die mit ihnen verbunden sind, wie z. B. Daten-Switches und Router.
Eine primäre Aufgabe eines eigenständigen optischen Transportsystems ist es, ein kurzreichweitiges Ausgangssignal zu nehmen und die Reichweite des Signals zu erweitern, während es gleichzeitig in eine kanalisierte CWDM- oder DWDM-Wellenlänge umgewandelt wird.
Ein typisches Beispiel hierfür wäre ein IP-Switch, der über einen 10Gb-Port verfügt, der mit einer „grauen“ 1310 SFP+-Optik bestückt ist, wobei die Schnittstelle vom 1310 SFP+-Port am IP-Switch dann über einen Glasfaser-Jumper mit dem Client-Interface-Port einer Transponder-Karte innerhalb eines aktiven optischen Transportsystems querverbunden wird.
Ein Transponder ist eine Komponente, die ein ankommendes optisches Signal empfängt und es dann in eine kanalisierte xWDM-Wellenlänge umwandelt.
Das aktive optische Transportsystem nimmt dann die umgewandelten xWDM-Signale, kombiniert sie und überträgt sie mit Hilfe einiger zusätzlicher Komponenten, einschließlich passiver Multiplexer und Verstärker, falls erforderlich, für Langstreckenanwendungen. Aufgrund der Trennung der xWDM-Transportfunktionalität vom Endgerät, wie z. B. einem Daten-Switch oder Router, sind aktive optische Transportsysteme tendenziell auch komplexer als passive Lösungen.
Fazit
Optische Netzwerke spielen eine Schlüsselrolle in den heutigen Multi-Layer-Netzwerken und werden eingesetzt, um die Reichweite traditioneller steckbarer Optiken zu erweitern, Rechenzentren miteinander zu verbinden und Standorte innerhalb eines Campus oder eines Gewerbegebiets über Metropolregionen hinweg, zwischen Städten oder für nationale Langstreckenverbindungen miteinander zu verknüpfen.
Als Folge davon betrachten Organisationen des öffentlichen Sektors, Versorgungsunternehmen, Gesundheitsdienstleister, Finanzinstitute, Konzerne und Betreiber von Rechenzentren den optischen Transport als die Lösung der Wahl für ihre unternehmenskritischen Netze.
CWDM und DWDM – die beiden Arten des Wellenlängenmultiplexing – sind beides effektive Methoden, um die steigenden Anforderungen an die Bandbreitenkapazität zu lösen; sie sind jedoch für unterschiedliche Netzwerkanforderungen konzipiert.
Mit dem massiven Wachstum von Over-the-Top-Anwendungen, Cloud Computing, mobilen Geräten und der Notwendigkeit, dass Verbraucher und Mitarbeiter ständigen Zugriff auf ihre Daten und Anwendungen haben, werden CWDM- und DWDM-Lösungen für optische Netzwerke von Unternehmen schnell angenommen, da ihre Anforderungen an Bandbreite und Entfernung weiter steigen.
Daher betreiben viele Unternehmen quer durch die Branchen mittlerweile ihre eigenen optischen Transportnetze, um hohe Bandbreiten und unterschiedliche Datenverkehrstypen über große Entfernungen zu konsolidieren.