CWDM і DWDM: 4 важливі відмінності, про які вам слід знати

Вступ до мультиплексування з поділом за довжиною хвилі (WDM)

CWDM, або грубе мультиплексування з поділом за довжиною хвилі, — це різновид мультиплексування, який зазвичай необхідний для оптичної передачі на короткі відстані. Інший доступний варіант — DWDM (Dense wavelength division multiplexing, щільне мультиплексування за довжиною хвилі) — це ще один тип технології, яка використовує різні довжини хвиль світла для об’єднання декількох потоків інформації в одне оптичне волокно та сприяє передачі інформації на значно більші відстані.

Перш ніж по-справжньому зрозуміти, що таке WDM, давайте почнемо з пояснення довжин хвиль.

Розуміння довжин хвиль

Щоб зрозуміти довжини хвиль, спочатку розглянемо технологію, яка використовується, — вона називається волоконною оптикою. У цій технології носієм сигналу є світло або, якщо бути точнішим, — електромагнітне випромінювання.

Довжина хвилі необхідна для вимірювання відстані між двома фотонами у світловому промені, тоді як частота потрібна для визначення проміжку часу між двома сигналами. Чим коротша довжина хвилі, тим вища частота, а отже, між сигналами потрібно менше часу.

Це означає, що характеристики частоти та довжини хвилі можна використовувати для визначення фізичних обмежень обробки сигналів. Отже, обладнання, розміри якого менші за довжину хвилі, використовувати неможливо.

Для передачі даних на великі відстані у волоконній оптиці використовуються лазери, і розуміння цього є ключовим для створення волоконно-оптичних систем.

Огляд мультиплексування з поділом за довжиною хвилі (WDM)

У технології WDM процес здійснюється завдяки використанню мультиплексора (селектора даних) для об’єднання різних потоків даних та їх перетворення у відповідні довжини хвиль. Після передачі цих довжин хвиль вони демультиплексуються на стороні приймача, де перетворюються на потоки даних.

Це означає, що за допомогою WDM можна передавати різні сигнали по одному волокну, використовуючи різні кольори світла. Завдяки використанню цієї технології можна збільшити обсяг даних, що можуть бути отримані або надіслані. Крім того, ця технологія забезпечує двонаправлену передачу.

Різні кольори світла визначаються на основі довжини хвилі та частоти. При цьому довжина хвилі визначає відстань між двома піками хвилі. Частота вимірює кількість циклів хвилі.

Залежно від використовуваного матеріалу, характеристики швидкості можуть відрізнятися незначно або суттєво. Для правильних вимірювань швидкості використовуються однакові характеристики довжини хвилі та частоти. Тепер, коли ми зрозуміли, як працює WDM, перейдемо до інших пояснень.

Ознайомлення з технологією CWDM

Технологія CWDM базується на тому самому принципі, що й WDM, і передає різні сигнали по одному волокну за допомогою світла різних кольорів.

До 2002 року ця технологія не мала конкретних вимірювальних параметрів і стосувалася різних конфігурацій каналів. Проте Міжнародний союз електрозв’язку певним чином стандартизував цю технологію, і тепер вона стосується довжин хвиль у діапазоні від 1 270 нм до 1 610 нм, а крок між каналами становить 20 нм.

Загальна довжина оптичного тракту для цієї технології становить 60 км для сигналу зі швидкістю 2,5 Гбіт/с. У цьому стандарті вимоги до частоти також не були надто жорсткими.   

Розуміння технології DWDM

Подібно до CWDM, технологія DWDM працює за принципом передачі різних сигналів по одному волокну за допомогою світла різних кольорів.

Стандартна смуга спектра для цієї технології простягається від 1 530 нм до 1 625 нм (C- та L-діапазони), що дозволяє передавати 40, 88, 96 або 160 каналів по одному волокну.

Для розміщення більшої кількості каналів ця технологія використовує більш щільний інтервал між довжинами хвиль. Це означає, що ширина кожного каналу становить лише 0,8 нм. У технології CWDM використовується ширший діапазон, тому канали розташовані далі один від одного. DWDM дозволяє розмістити більшу кількість каналів і передавати більше даних по одному волоконному кабелю.

Технологія DWDM також використовує EDFA, що допомагає підсилювати сигнали. За допомогою EDFA можна підсилювати кілька сигналів одночасно. Багато організацій віддають перевагу DWDM, оскільки вона дозволяє передавати більший обсяг даних і не вимагає заміни іншого мережевого обладнання. Крім того, EDFA відіграє вирішальну роль у підсиленні різних сигналів.

Загалом технологія DWDM дозволяє мінімізувати витрати завдяки використанню того самого мережевого обладнання.

CWDM проти DWDM: 4 основні відмінності

Обидві ці технології чудово підходять для передачі інформації на великі відстані та допомагають оптимізувати продуктивність, але між ними є деякі відмінності, які ми детально розглянемо в наступній частині статті.

1. Порівняння пропускної здатності

CWDM — це технологія, що забезпечує одночасну двосторонню передачу даних. Основна відмінність між цими технологіями полягає в тому, що CWDM використовує лазерні сигнали, які відрізняються з кроком у 20 нм.

CWDM підтримує 18 каналів та довжину хвилі, починаючи від 1 610 нм. Ще одна відмінність між цими двома технологіями полягає в «хроматичному інтервалі». За допомогою DWDM можна передавати більший обсяг даних; однак її вартість значно вища. Це пов’язано з тим, що ця технологія вимагає використання більш точної конструкції лазера.

DWDM підтримує більше каналів у порівнянні з CWDM. Ця технологія дозволяє забезпечити більш щільне упакування сигналів, завдяки чому дані можуть передаватися зі швидкістю 100 Гбіт/с.

2. Основні відмінності компонентів

Якщо говорити про компоненти технології CWDM, то основними з них є модуль відгалуження/вставки, мультиплексор/демультиплексор та модуль відгалуження/пропуску. Першим компонентом є мультиплексор/демультиплексор, необхідний для об’єднання різних каналів в одне волокно.

Компонент відгалуження/включення надає 2 локальні інтерфейсні порти. Цей компонент необхідний для створення працездатної кільцевої мережі навіть під час перебоїв у роботі. Функція відгалуження/пропускання полягає у вилученні певних каналів з волокна, щоб інші могли пройти через інші вузли мережі. За допомогою цього компонента можна створити з’єднання «точка-точка».

Тепер перейдемо до компонента DWDM, який складається з мультиплексора/демультиплексора (Mux/Demux), транспондера, оптичного модуля додавання/відгалуження та оптичного підсилювача. Розглянемо процес передачі детальніше:

• Маршрутизатор приймає потік даних, після чого він надходить до транспондера.
• Отриманий сигнал прив’язується до довжини хвилі, а потім надходить до мультиплексора (Mux) для формування оптичного сигналу.
• Потім оптичні підсилювачі допомагають підсилити сигнал, щоб дані передавалися на більші відстані.
• OADM необхідний для видалення/додавання бітових потоків. Для збільшення дальності сигналу можна використовувати додаткові підсилювачі.
• Потім сигнал надходить до демультиплексора (Demux) і розділяється на окремі довжини хвиль. Вони передаються через транспондер, а потім перетворюються перед остаточним пунктом призначення.

3. Типові випадки використання та сфери застосування

Найпоширеніші сценарії використання CWDM пов’язані з мережами кабельного телебачення. Ця технологія дозволяє мінімізувати перешкоди та покращити якість сигналу.

CWDM також застосовується в приймально-передавальних пристроях, таких як оптичні модулі SFP та GBIC. Такі системи використовують стандартизовані довжини хвиль для мультиплексної передачі. Використання пасивного CWDM не вимагає електроенергії. Застосування CWDM вважається більш економічним варіантом і є чудовим рішенням для транспортних пристроїв та оптичної маршрутизації.

Що стосується стандартного використання DWDM, то воно особливо необхідне для додатків із високою пропускною здатністю, на великі відстані та з високими стандартами безпеки.  Найбільше від цієї технології виграють підприємства, що працюють у сфері кабельного телебачення та телекомунікацій.

Крім того, DWDM використовується в центрах обробки даних типу «колокація» та гіпермасштабних хмарних центрах. Це пов’язано з тим, що ця технологія дозволяє об’єднувати різні послуги для незалежних орендарів.

4. Переваги та вигоди кожної технології

CWDM вважається простішим вибором з точки зору управління та розгортання, оскільки вимагає меншої кількості оптичних компонентів. Крім того, використання цієї технології дозволяє мінімізувати витрати, оскільки вона використовує ширший інтервал між довжинами хвиль.

Системи CWDM зазвичай використовують 8, 16 та 32 канали, тоді як DWDM — 96 каналів. Саме тому вибір технології є досить індивідуальним питанням, і не всім доводиться платити додатково за непотрібні канали.

Вартість CWDM може бути значно нижчою, зокрема завдяки використанню DFB-лазерів та оптичних фільтрів, які просто дешевші. Модернізація цієї системи також вважається дуже економічною.

Головною перевагою DWDM є її здатність передавати величезні обсяги інформації на досить великі відстані. Крім того, цю технологію можна впровадити й на існуючому оптоволокні. У цій технології відсутні перешкоди між каналами, завдяки чому можна передавати різні типи інформації.  

Висновок: Вибір між CWDM і DWDM  

DWDM і CWDM — це різні технології, але їх не слід розглядати як конкурентів. Вони однаково важливі та необхідні в оптичних мережах. Як наслідок, обидві технології використовуються в корпоративному та державному секторах, у додатках для центрів обробки даних та в галузі охорони здоров’я.