Coarse wavelength division multiplexing (CWDM) en dense wavelength division multiplexing (DWDM) zijn de twee belangrijkste technologieën die zijn ontwikkeld op basis van wavelength division multiplexing (WDM), maar met verschillende golflengtepatronen en toepassingen.
CWDM en DWDM zijn beide effectieve methoden om de toenemende behoefte aan bandbreedtecapaciteit op te lossen en het gebruik van zowel bestaande als nieuwe glasvezelactiva te maximaliseren, maar de twee technologieën verschillen in veel opzichten van elkaar.
Om zo goed mogelijk te begrijpen welke van deze twee WDM-technologieën de beste optie is bij het plannen van een netwerk, is het essentieel om een basiskennis te hebben van hoe elke technologie werkt en wat de verschillen zijn.
CWDM
Een CWDM-systeem ondersteunt doorgaans acht golflengten per vezel en is ontworpen voor communicatie op korte afstand, waarbij gebruik wordt gemaakt van breedbandfrequenties met ver uit elkaar liggende golflengten.
Omdat CWDM is gebaseerd op 20-nm kanaalafstand van 1470 tot 1610 nm, wordt het meestal toegepast op vezelafstanden tot 80 km of minder, omdat optische versterkers niet kunnen worden gebruikt met grote kanaalafstanden. Deze grote afstand tussen de kanalen maakt het gebruik van redelijk geprijsde optiek mogelijk. De capaciteit van de verbindingen en de ondersteunde afstand zijn echter kleiner bij CWDM dan bij DWDM.
In het algemeen wordt CWDM gebruikt voor toepassingen met lagere kosten, lagere capaciteit (sub-10G) en kortere afstanden waarbij de kosten een belangrijke factor zijn.
Meer recentelijk zijn de prijzen voor zowel CWDM- als DWDM-componenten redelijk vergelijkbaar geworden. CWDM-golflengten kunnen momenteel tot 10 Gigabit Ethernet en 16G Fiber Channel transporteren en het is onwaarschijnlijk dat deze capaciteit in de toekomst nog verder zal toenemen.
DWDM
In DWDM-systemen is het aantal gemultiplexte kanalen veel dichter dan bij CWDM, omdat DWDM een kleinere afstand tussen de golflengten gebruikt om meer kanalen op een enkele vezel te passen.
In plaats van de 20 nm kanaalafstand die in CWDM wordt gebruikt (overeenkomend met ongeveer 15 miljoen GHz), maken DWDM-systemen gebruik van een verscheidenheid aan gespecificeerde kanalen met een tussenafstand van 12,5 GHz tot 200 GHz in de C-band en soms de L-band.
De huidige DWDM-systemen ondersteunen doorgaans 96 kanalen met een tussenafstand van 0,8 nm binnen het 1550 nm C-band spectrum. Hierdoor kunnen DWDM-systemen een enorme hoeveelheid gegevens via een enkele vezelverbinding verzenden, omdat ze het mogelijk maken veel meer golflengten op dezelfde vezel te verpakken.
DWDM is optimaal voor langeafstandscommunicatie tot 120 km en verder vanwege de mogelijkheid gebruik te maken van optische versterkers, die op kosteneffectieve wijze het gehele 1550 nm of C-band spectrum kunnen versterken dat gewoonlijk in DWDM-toepassingen wordt gebruikt. Dit ondervangt lange afstanden van verzwakking of afstand en wanneer versterkt door EDFA’s (Erbium Doped-Fiber Amplifiers), hebben DWDM systemen de mogelijkheid om grote hoeveelheden data over lange afstanden tot honderden of duizenden kilometers te transporteren.
Naast de mogelijkheid om een groter aantal golflengten te ondersteunen dan CWDM, zijn DWDM platforms ook in staat om protocollen met hogere snelheden te verwerken, aangezien de meeste leveranciers van optische transportapparatuur vandaag de dag 100G of 200G per golflengte ondersteunen, terwijl opkomende technologieën 400G en verder mogelijk maken.
DWDM vs CWDM golflengtespectrum
CWDM heeft een grotere kanaalafstand dan DWDM – het nominale verschil in frequentie of golflengte tussen twee aangrenzende optische kanalen.
- CWDM-systemen transporteren doorgaans acht golflengten met een kanaalafstand van 20 nm in het spectrumraster van 1470 nm tot 1610 nm.
- DWDM-systemen daarentegen kunnen 40, 80, 96 of zelfs 160 golflengten transporteren door gebruik te maken van een veel smallere kanaalafstand van 0,8/0,4 nm (100 GHz/50 GHz raster). DWDM-golflengten liggen meestal tussen 1525 nm en 1565 nm (C-band), waarbij sommige systemen ook golflengten van 1570 nm tot 1610 nm (L-band) kunnen gebruiken.
CWDM of DWDM: welke moet u gebruiken?
CWDM is een flexibele technologie die kan worden ingezet om de capaciteit van een glasvezelnetwerk uit te breiden. Het is een compacte, kosteneffectieve technologie-optie wanneer spectrale efficiëntie of de noodzaak om lange afstanden van minder dan 80 km te overbruggen geen belangrijke vereisten zijn.
CWDM-oplossingen, die meestal gebruikmaken van passieve hardwarecomponenten, worden meestal ingezet in point-to-point topologie in bedrijfsnetwerken en telecom-toegangsnetwerken.
Om deze redenen is CWDM meestal het meest geschikt voor korte-afstandstoepassingen die geen diensten van meer dan 10 Gb vereisen en op locaties waar niet veel kanalen nodig zijn.
Aan de andere kant is DWDM-technologie de ideale oplossing voor netwerken die hogere snelheden, een grotere kanaalcapaciteit of voor toepassingen vereisen die de mogelijkheid van het gebruik van versterkers vereisen om gegevens over veel langere afstanden te verzenden.
Hoewel de hardware en elektronica die in DWDM-systemen worden gebruikt niet goedkoop zijn, zijn zij aanzienlijk kosteneffectiever dan de aanleg van nieuwe glasvezel.
Als de behoefte aan capaciteit groeit en de service rates toenemen tot 10G/40G/100G en 200G, zijn de hoge terugkerende kosten van huurlijnen om connectiviteit te bieden voor deze hogere datasnelheden niet schaalbaar voor organisaties in vergelijking met het implementeren en exploiteren van een eigen DWDM optisch netwerk.
Om deze reden is er een groeiende vraag naar het vergroten van de netwerkcapaciteit door gebruik te maken van DWDM optische netwerktoepassingen om de glasvezelconnectiviteit tussen locaties te maximaliseren. Organisaties maken in toenemende mate gebruik van deze technologie als een schaalbare on-demand oplossing om aan hun stijgende vraag naar bandbreedte te kunnen voldoen.
Typisch maken DWDM systemen gebruik van actieve hardware componenten en worden vaak ingezet als geïntegreerde hardware platforms zoals ROADMs (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexers), die verbeterde operationele mogelijkheden bieden en de creatie van complexe en schaalbare optische netwerken mogelijk maken.
Omdat DWDM zoveel gegevens kan verwerken, wordt het door organisaties in vele bedrijfstakken gebruikt als integraal onderdeel van hun langeafstands-, kern- of metropolitane glasvezelnetwerken.
DWDM-technologieën worden ook gebruikt om datacenters met elkaar te verbinden, zoals ODCI-platforms (Optical Data Center Interconnect) die verbindingen met ultrahoge bandbreedte (400 G en meer) bieden met behulp van goedkope hardware per bit die is geoptimaliseerd voor de datacenteromgeving.
Actieve en passieve systemen: Wat is het verschil?
Zowel CWDM als DWDM optische transportoplossingen zijn verkrijgbaar als actieve of passieve systemen.
In een passieve (of niet-gevoede) optische transportoplossing bevindt zich een CWDM- of DWDM-transceiver direct in een apparaat, zoals een dataswitch of een router.
Een typisch voorbeeld hiervan is een IP-switch die is voorzien van een gekanaliseerde SFP pluggable optic die is afgestemd op een specifieke CWDM of DWDM golflengte. De uitgang van de gekanaliseerde SFP transceiver wordt verbonden met een overeenkomstige passieve multiplexer die de verschillende golflengtesignalen combineert en opnieuw verdeelt, of multiplexeert en demultiplexeert.
Als de gekanaliseerde CWDM of DWDM pluggable SFP transceiver zich in de dataswitch of router bevindt, betekent dit dat de xWDM-functionaliteit inherent in het betreffende apparaat is ingebouwd.
Actieve optische transportoplossingen hebben AC- of DC-gevoede componenten en zijn stand-alone systemen die gescheiden zijn van de apparaten die er verbinding mee maken, zoals dataswitches en routers.
Een primaire taak van een stand-alone optisch transportsysteem is het nemen van een uitgangssignaal met een korte reikwijdte en het vergroten van het bereik van het signaal, terwijl het tevens wordt omgezet naar een gekanaliseerde CWDM- of DWDM-golflengte.
Een typisch voorbeeld hiervan zou een IP-switch zijn die een 10Gb poort heeft die is bevolkt met een ‘grijze’ 1310 SFP+ optic, waarbij de interface van 1310 SFP+ poort op de IP-switch vervolgens via een fiber jumper kruislings wordt verbonden met de client interface poort van een Transponder kaart binnen een actief optisch transportsysteem.
Een transponder is een component die een inkomend optisch signaal ontvangt en dit vervolgens omzet in een gekanaliseerde xWDM-golflengte.
Het actieve optische transportsysteem neemt vervolgens geconverteerde xWDM-signalen, combineert deze en verzendt ze met behulp van enkele extra componenten, waaronder passieve multiplexers, en versterkers indien nodig, voor langeafstandstoepassingen. Door de scheiding van de xWDM-transportfunctionaliteit van het eindpuntapparaat, zoals een dataswitch of router, zijn actieve optische transportsystemen ook complexer dan passieve oplossingen.
Conclusie
Optische netwerken spelen een sleutelrol in de huidige meerlaagse netwerken en worden gebruikt om het bereik van traditionele pluggable optics uit te breiden, datacenters met elkaar te verbinden en locaties binnen een campus of bedrijfspark aan elkaar te knopen over grootstedelijke regio’s, tussen steden of voor nationale langeafstandsconnectiviteit.
Als gevolg hiervan beschouwen organisaties in de publieke sector, nutsbedrijven, zorgaanbieders, financiële instellingen, zakelijke ondernemingen en datacenterexploitanten optisch transport als de oplossing bij uitstek voor hun bedrijfskritische netwerken.
CWDM en DWDM – de twee soorten wavelength division multiplexing – zijn beide effectieve methoden om de toenemende behoefte aan bandbreedtecapaciteit op te lossen; maar ze zijn ontworpen om verschillende netwerkbehoeften aan te pakken.
Met de enorme groei van over-the-top-toepassingen, cloud computing, mobiele apparaten en de behoefte van consumenten en werknemers om voortdurend toegang te hebben tot hun gegevens en toepassingen, worden CWDM- en DWDM-oplossingen voor optische netwerken snel overgenomen door bedrijven naarmate hun bandbreedte- en afstandsbehoeften blijven toenemen.
Daarom exploiteren veel organisaties in verschillende sectoren nu hun eigen optische transportnetwerken om hoge bandbreedtes en verschillende soorten verkeer over lange afstanden te consolideren.