CWDM so với DWDM: Sự khác biệt, Khoảng cách, Chi phí và Thời điểm chọn Mỗi loại

Được đánh giá bởi các kỹ sư truyền tải quang học có 10+ năm kinh nghiệm triển khai cáp quang đường dài và-đường dài. Cập nhật lần cuối dựa trên thông số kỹ thuật ITU-T và tính khả dụng của mô-đun thu phát hiện tại.

 

CWDM sử dụng khoảng cách kênh 20nm với tia laser không được làm mát cho tối đa 18 kênh trong khoảng cách dưới 80km. DWDM sử dụng khoảng cách 0,8nm hoặc chặt hơn với tia laser-ổn định nhiệt độ cho 40–96+ kênh trên hàng trăm hoặc hàng nghìn km.

Chọn CWDM khi bạn cần dung lượng vừa phải trong ngân sách. Chọn DWDM khi số lượng kênh, khoảng cách hoặc khả năng mở rộng trong tương lai lớn hơn chi phí trả trước.

Bài viết này sẽ đề cập đến những khác biệt về mặt kỹ thuật thực sự dẫn đến quyết định đó-bao gồm cả những hạn chế về mặt vật lý và những cân nhắc khi triển khai thực tế-mà hầu hết các hướng dẫn so sánh đều bỏ qua.

Tham khảo nhanh: Sơ lược về CWDM và DWDM

 

tham số	CWDM	DWDM
Khoảng cách kênh	20nm (ITU-T G.694.2)	0,8nm / 0,4nm (ITU-T G.694.1)
Kênh tối đa trên mỗi sợi	18 (thường là 8 trong thực tế)	40–96+
Phạm vi bước sóng	1270–1610nm (băng tần O đến L)	1530–1565nm (băng tần C-), 1565–1625nm (băng tần L-)
Loại laze	DFB không được làm mát	Làm mát DFB bằng TEC
Khuếch đại quang học	Không thực tế (ngoài cửa sổ EDFA)	EDFA, Raman hoặc lai
Khoảng cách tối đa điển hình	40–80km (bị động)	80km bị động; Khuếch đại 1000km+
Trần tốc độ dữ liệu trên mỗi kênh	10G (có giới hạn 25G)	400G+ (kết hợp)
Công suất trên mỗi bộ thu phát	~0.5W	~3–4W (làm mát); 15W+ (kết hợp)

 

Sử dụng bảng này làm điểm bắt đầu: nếu yêu cầu của bạn hoàn toàn nằm trong cột CWDM thì CWDM có thể là đủ. Nếu thậm chí một hàng đẩy vào lãnh thổ DWDM-đặc biệt là khoảng cách hoặc số lượng kênh-hãy đọc tiếp để hiểu lý do hạn chế đó có xu hướng ảnh hưởng đến toàn bộ quyết định.

 

 

Sự khác biệt cốt lõi là khoảng cách kênh

Cả CWDM và DWDM đều là công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) gửi nhiều tín hiệu quang qua một sợi quang bằng cách gán cho mỗi tín hiệu bước sóng riêng. Sự khác biệt cơ bản giữa hai bước sóng này phụ thuộc vào mức độ tập trung của các bước sóng đó.

Các kênh CWDM cách nhau 20nm, trải dài trong phạm vi 1270nm đến 1610nm như được xác định bởiITU-T G.694.2. Khoảng cách rộng đó có nghĩa là nguồn laser không cần các tia laser phản hồi phân tán không được làm mát (DFB) ổn định nhiệt hoạt động tốt, bởi vì ngay cả khi bước sóng lệch vài nanomet với sự thay đổi nhiệt độ, nó sẽ không truyền sang kênh tiếp theo. Điều này giữ cho chi phí mô-đun và mức tiêu thụ điện năng ở mức thấp.

DWDM là một câu chuyện khác. Các kênh cách nhau 0,8nm (100 GHz) hoặc 0,4nm (50 GHz), được đóng gói vào băng tần C- (1530–1565nm) và đôi khi là băng tần L- (1565–1625nm), theo sauITU-T G.694.1lưới tần số. Ở mật độ đó, ngay cả một phần nanomet trôi dạt cũng có thể gây ra nhiễu xuyên âm. Vì vậy, bộ thu phát DWDM yêu cầu bộ làm mát nhiệt điện (TEC)-các bộ phận làm mát hoạt động nhỏ bên trong mô-đun để khóa tia laser ở tần số ITU chính xác-làm tăng thêm chi phí, tiêu thụ điện năng và độ phức tạp trong quản lý nhiệt.

Mọi thứ khác trong so sánh-chi phí, công suất, khoảng cách, khả năng khuếch đại- đều bắt nguồn từ ràng buộc khoảng cách này. Hiểu cáchKiến trúc mạng DWDMxử lý việc quản lý bước sóng ở mật độ này giải thích tại sao chuỗi thiết bị trông rất khác biệt.

 

Số lượng kênh và dung lượng

Khoảng cách 20nm của CWDM trên cửa sổ 1270–1610nm mang lại tối đa 18 kênh. Trong thực tế, nhiều triển khai chỉ sử dụng 8, bám sát phạm vi 1470–1610nm. Lý do: các bước sóng thấp hơn (1270–1450nm) đi qua vùng “đỉnh nước” của sợi G.652 tiêu chuẩn, trong đó sự hấp thụ ion hydroxyl (OH⁻) gây ra hiện tượng mất tín hiệu cao. Sợi quang đỉnh{14}}nước{15}}có hàm lượng nước thấp G.652D mới hơn phần lớn loại bỏ được vấn đề này, nhưng nhiều nhà máy đã lắp đặt vẫn sử dụng các loại sợi cũ hơn.

Điều này quan trọng hơn những gì tờ thông số kỹ thuật đề xuất. Trên các nhà máy cáp quang cũ hơn trong khuôn viên trường, kênh 1390nm thường là kênh đầu tiên chúng tôi loại trừ trong quá trình thiết kế liên kết. Trên sợi G.652A hoặc G.652B, đỉnh nước xung quanh 1383nm có thể tăng thêm độ suy giảm 2+ dB/km ở bước sóng đó-đủ để loại bỏ hoàn toàn kênh 1390nm khi chạy trên 20 km. Nếu bạn đang làm việc với cáp quang được lắp đặt trước khoảng năm 2005, hãy xác minh mức suy giảm khoảng 1383nm trước khi cho rằng tất cả 18 kênh CWDM đều có thể sử dụng được.

DWDM có 40 kênh ở khoảng cách 100 GHz, 80 kênh ở 50 GHz và tối đa 96 kênh trở lên khi sử dụng cả băng tần C- và băng tần L- với khả năng khuếch đại mở rộng. Mỗi kênh có thể mang 10G, 100G, 400G hoặc thậm chí 800G tùy thuộc vào bộ thu phát và định dạng điều chế. Với 80 kênh × 100G, một cặp sợi quang duy nhất mang tổng tốc độ 8 Tbps{16}}một công suất mà không triển khai CWDM nào có thể đạt được.

Mức trần thực tế cho mỗi kênh của CWDM là khoảng 10G khi sử dụng hệ số dạng SFP+. 25Các mô-đun G CWDM SFP28 đã tồn tại nhưng chưa được triển khai rộng rãi. Khi yêu cầu của mỗi-kênh vượt quá 10G, hầu hết các kiến ​​trúc sư mạng sẽ chuyển sang DWDM vì-chi phí cao hơn cho mỗi kênh bắt đầu được bù đắp bằng mức sử dụng sợi quang trên mỗi-sợi cao hơn đáng kể.

 

Khoảng cách truyền và khuếch đại

Đây là nơi vật lý tạo ra sự phân chia rõ ràng nhất.

Bước sóng CWDM trải rộng trên một dải phổ rộng nằm ngoài cửa sổ khuếch đại của bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium-(EDFA)-bộ khuếch đại quang phù hợp được sử dụng trong mạng viễn thông. EDFA khuếch đại tín hiệu ở dải C- (khoảng 1530–1565nm), bao phủ phổ DWDM nhưng chỉ trùng với hai hoặc ba kênh CWDM. Vì bạn không thể khuếch đại hầu hết các kênh CWDM về mặt quang học nên mọi liên kết CWDM bị giới hạn ở khoảng cách mà tín hiệu chưa được khuếch đại có thể bao phủ: thường là 40–80km tùy thuộc vào chất lượng sợi quang, suy hao đầu nối và bước sóng kênh bạn đang sử dụng.

DWDM, hoạt động hoàn toàn trong cửa sổ khuếch đại EDFA, có thể được khuếch đại nhiều lần. Một hệ thống đường dài-điển hình sẽ đặt các EDFA sau mỗi 60–100km, với khả năng khuếch đại Raman (một kỹ thuật sử dụng chính sợi quang làm môi trường khuếch đại) mở rộng các khoảng cách xa hơn. Hệ thống cáp ngầm dưới biển thường xuyên bao phủ hàng nghìn km theo cách này. Ngay cả khi triển khai tàu điện ngầm, việc thêm một EDFA duy nhất sẽ biến phạm vi tiếp cận thụ động 80 km thành liên kết hoạt động trên 200 km mà không cần tái tạo tín hiệu.

Đối với khoảng cách dưới 40km với nhu cầu kênh vừa phải, sự khác biệt này có thể không quan trọng-cả hai công nghệ đều hoạt động thụ động. Nhưng một khi bạn vượt qua ngưỡng 80km hoặc dự đoán cần khuếch đại để phát triển trong tương lai, DWDM là con đường duy nhất có thể mở rộng quy mô mà không cần tái tạo. Vai trò củabảo vệ đường quang trong mạng WDMcũng trở nên nghiêm trọng hơn ở khoảng cách xa hơn, vì mỗi lỗi liên kết sẽ gây ra hậu quả cao hơn khi bạn không thể chạy một cặp cáp quang khác.

 

 

Chi phí: Không đơn giản như "CWDM rẻ hơn"

Sự hiểu biết thông thường-CWDM là lựa chọn ngân sách, DWDM đắt tiền-đã chính xác cách đây 10 năm nhưng đang bị xói mòn dần. Khối lượng thành phần DWDM đã tăng lên và các quy trình sản xuất đã hoàn thiện, thu hẹp khoảng cách hơn nhiều so với mong đợi của người mua.

 

Trường hợp CWDM vẫn giữ lợi thế chi phí rõ ràng:

• Laser không được làm mát tiêu thụ ít điện năng hơn (khoảng 0,5W so với. 3–4W trên mỗi bộ thu phát được làm mát bằng DWDM) và chi phí sản xuất ít hơn.
• Các đơn vị mux/demux CWDM thụ động là các thiết bị lọc màng mỏng-đơn giản hơn với dung sai băng thông rộng hơn.
• Không có bộ khuếch đại, không bù tán sắc, không giám sát kênh quang-chuỗi cơ sở hạ tầng ngắn hơn.
• Việc triển khai không yêu cầu kỹ thuật bước sóng chuyên dụng hoặc quản lý nhiệt liên tục.
•  

Khi chi phí trả trước cao hơn của DWDM được bù đắp:

Trong điều kiện khan hiếm sợi quang, 8+ bước sóng trên mỗi cặp sợi và quy hoạch 10G+ trên mỗi-kênh, DWDM thường mang lại chi phí trên mỗi bit truyền tải thấp hơn. Sự giao nhau xảy ra do bạn đang dàn trải khoản đầu tư mux/demux và nền tảng trên các bước sóng 40, 80 hoặc nhiều hơn. Hệ thống CWDM 16{11}}kênh và hệ thống DWDM 40 kênh có thể có tổng chi phí tương tự nhau, nhưng hệ thống DWDM cung cấp số lượng kênh gấp 2,5 lần và mỗi kênh có thể mang tốc độ dữ liệu cao hơn.

Nhiều người mua đánh giá thấp mức độ nhanh chóng mà thiết kế CWDM "rẻ" bị hạn chế khi sự tăng trưởng bước sóng trong tương lai được định giá. Chúng tôi đã thấy các trường hợp trong đó một khuôn viên bắt đầu với CWDM 4-kênh, đạt 8 kênh trong vòng hai năm và sau đó phải đối mặt với việc thay thế toàn bộ nền tảng để chuyển sang DWDM-chi tiêu tổng cộng nhiều hơn so với khi họ bắt đầu với DWDM thụ động ngay từ ngày đầu.

Để so sánh từng kênh chi tiết hơn, hãy đánh giáNền tảng mux/demux CWDMso với mức tương đương DWDM trên cơ sở mỗi-kênh và mỗi-Gbps thường cho thấy rằng giả định "CWDM luôn rẻ hơn" bị phá vỡ trên khoảng 8 kênh hoặc trên 10G mỗi kênh.

 

 

Khi nào nên chọn CWDM

CWDM phù hợp nhất khi các yêu cầu nằm trong giới hạn vật lý của nó và tính đơn giản trong vận hành quan trọng hơn dung lượng thô:

• Kết nối khuôn viên doanh nghiệpliên kết 4–8 tòa nhà trong phạm vi 40km, mỗi tòa nhà cần liên kết 1G hoặc 10G, trong đó ưu tiên là tính đơn giản cắm-và-chạy và chi phí vận hành thấp.
• Vòng truy cập tàu điện ngầmdành cho các ISP hoặc nhà khai thác cáp khu vực phục vụ khách hàng doanh nghiệp với các dịch vụ bước sóng chuyên dụng trong khoảng cách ngắn.
• Tổng hợp đường truyền di độngtrong đó các trạm di động cần liên kết 1G–10G đến văn phòng trung tâm và các cặp sợi quang bị hạn chế nhưng khoảng cách lại ngắn.
• Các dự án tạm thời hoặc{0}}bị hạn chế về ngân sáchtrong đó mạng có thể được triển khai lại hoặc nâng cấp trong vòng 3–5 năm và mức đầu tư trả trước thấp hơn sẽ phù hợp với mức trần công suất.

Kiểm tra độ tỉnh táo tốt: nếu bạn có thể tự tin nói "chúng tôi sẽ không cần nhiều hơn 8 bước sóng hoặc hơn 10G mỗi bước sóng trên tuyến đường này trong 5 năm tới", CWDM có lẽ là lựa chọn phù hợp. Nếu có sự không chắc chắn thực sự trong dự báo đó, hãy đọc kỹ phần tiếp theo.

 

 

Khi nào nên chọn DWDM

DWDM trở thành lựa chọn thiết thực-và thường là lựa chọn khả thi duy nhất-khi áp dụng bất kỳ điều kiện nào sau đây:

• Khoảng cách vượt quá 80kmhoặc đường dẫn mạng yêu cầu khuếch đại quang học.
• Số kênh vượt quá 8–10trên một cặp sợi quang, dù là hôm nay hay trong tầm nhìn kế hoạch 5 năm.
• Tốc độ dữ liệu trên mỗi kênh trên 10Glà cần thiết - Hiện có sẵn các bộ thu phát DWDM 25G, 100G, 400G, trong khi các tùy chọn CWDM trên 10G vẫn còn hạn chế.
• Kết nối trung tâm dữ liệu (DCI)giữa các cơ sở-tách biệt ở đô thị, nơi tốc độ tăng trưởng công suất diễn ra nhanh chóng và khó dự báo chính xác.
• Vận tải đường dài và xương sống{0}}, bao gồm cả hệ thống tàu ngầm, trong đó cáp quang là tài sản đắt tiền nhất và tối đa hóa việc sử dụng là động lực kinh tế chính.

Đối với các ứng dụng DCI cụ thể, việc hiểu đầy đủ những gìBộ phát đáp DWDM và thẻ muxpondercác ưu đãi của hệ sinh thái-bao gồm khả năng phát hiện mạch lạc và bước sóng có thể điều chỉnh-giúp kết hợp nền tảng với các mô hình tăng trưởng lưu lượng truy cập thực tế thay vì ước tính-một ngày cố định.

 

 

Kịch bản của Người mua: Kết hợp công nghệ với tình huống của bạn

Lựa chọn đúng đắn ít phụ thuộc vào bản thân công nghệ mà phụ thuộc nhiều hơn vào bối cảnh triển khai cụ thể. Đây là cách mà quyết định thường diễn ra trên các hồ sơ người mua khác nhau:

 

Khuôn viên doanh nghiệp (Kết nối-tòa nhà đa năng)

Khoảng cách thường dưới 10km, 4–8 tòa nhà, 1G–10G mỗi liên kết. CWDM hầu như luôn phù hợp ở đây. Tính đơn giản trong vận hành-không lập kế hoạch bước sóng, không quản lý nhiệt, không cần bảo trì bộ khuếch đại-quan trọng hơn việc tận dụng tối đa công suất sợi quang. Ngoại lệ: nếu khuôn viên được thuê bằng cáp quang tối màu với số lượng sợi hạn chế và số lượng tòa nhà ngày càng tăng, DWDM thụ động có thể đáng giá với mức chi phí khiêm tốn cho khoảng trống.

 

Metro DCI (Trung tâm dữ liệu đến Trung tâm dữ liệu, 10–80km)

Đây là nơi mà quyết định trở nên thực sự khó khăn. Trong quy hoạch DCI đô thị, khi dự báo công suất vượt quá khoảng 8 bước sóng hoặc 10G mỗi kênh thì CWDM thụ động thường không còn là giải pháp tiết kiệm-ngay cả khi nó hoạt động tốt vào ngày đầu tiên. Chúng tôi thường khuyến nghị DWDM cho metro DCI trừ khi tổ chức rất tin tưởng vào mức trần lưu lượng truy cập thấp và ổn định.

 

Tổng hợp quyền truy cập ISP/nhà cung cấp dịch vụ

Tổng hợp-phạm vi tiếp cận ngắn từ POP hoặc trang web di động đến văn phòng trung tâm: CWDM xử lý tốt vấn đề này ở mức 1G–10G. Nhưng vòng tổng hợp kết nối các văn phòng trung tâm đó hầu như luôn cần DWDM vì cả lý do dung lượng và khoảng cách. Phương pháp kết hợp (truy cập CWDM + lõi DWDM) được mô tả bên dưới là phổ biến ở đây.

 

Đường dài{0}}và tàu ngầm

Chỉ DWDM. Không có tùy chọn CWDM thực tế nào cho khoảng cách cần khuếch đại hoặc số lượng kênh cần thiết ở quy mô đường trục.

 

 

Phương pháp tiếp cận kết hợp: CWDM và DWDM trên cùng một mạng

Hai công nghệ này không loại trừ lẫn nhau-việc kết hợp chúng là thông lệ trong mạng lưới đô thị. Mẫu điển hình: CWDM xử lý lớp truy cập (liên kết-phạm vi tiếp cận ngắn, số lượng kênh--thấp từ cơ sở của khách hàng đến các nút tổng hợp), trong khi DWDM xử lý vòng lõi (liên kết-dung lượng cao, phạm vi tiếp cận-dài hơn giữa các nút tổng hợp và trung tâm dữ liệu).

Các sơ đồ bước sóng tương thích vì các kênh CWDM ở phạm vi 1530nm và 1550nm có thể cùng tồn tại với các kênh DWDM ở băng tần C{2}}. Các kênh DWDM vừa với độ rộng phổ của một kênh CWDM. Với tính năng lọc thụ động thích hợp, bạn có thể phủ DWDM lên khe CWDM "1550nm" và lồng hai hệ thống trên sợi chia sẻ một cách hiệu quả.

Điều này yêu cầu kỹ thuật bước sóng cẩn thận-nó không phải là lớp phủ cắm-và-chạy. Nhưng đó là một mẫu thiết kế được-hiểu rõ để tránh buộc phải lựa chọn công nghệ tất cả-hoặc{6}}không có gì và cho phép các mạng phát triển dần dần từ CWDM sang DWDM khi nhu cầu tăng lên trên các tuyến cụ thể.

 

 

Điều người mua thường đánh giá thấp: Những cân nhắc triển khai thực tế

Ngoài việc so sánh bảng thông số kỹ thuật, có một số vấn đề thực tế thường khiến người lập kế hoạch mất cảnh giác:

 

Di sản sợi và đỉnh nước.Nếu nhà máy sợi của bạn có trước năm 2005 và bạn đang tính vào tất cả 18 kênh CWDM, bạn có thể thất vọng. Trên sợi G.652A/B cũ hơn, chúng tôi thường xác minh mức suy giảm khoảng 1383nm bằng OTDR trước khi bật các kênh CWDM thấp hơn. Bỏ qua bước này đã biến các gói CWDM "18 kênh" thành gói 8 kênh sau khi cài đặt.

 

Sự tăng trưởng bước sóng rất khó dự đoán.Điều hối tiếc phổ biến nhất mà chúng tôi thấy trong quá trình triển khai CWDM không phải là hiệu suất-nó hết kênh sớm hơn dự kiến. Tăng trưởng lưu lượng truy cập trong môi trường doanh nghiệp và DCI có xu hướng lớn hơn so với dự báo tuyến tính đề xuất. Nếu có khả năng bạn sẽ cần nhiều hơn 8 bước sóng trong vòng 5 năm, hãy tính chi phí hoán đổi nền tảng tiềm năng vào trường hợp kinh doanh CWDM của bạn.

 

Khuếch đại không phải là tùy chọn ở khoảng cách xa.Việc CWDM không thể khuếch đại không chỉ là giới hạn phạm vi-mà còn có nghĩa là bạn không có công cụ khôi phục biên nếu điều kiện sợi quang suy giảm (mối nối mới, đầu nối cũ, định tuyến lại cáp). DWDM với EDFA mang lại cho bạn một mức ngân sách quang học mà các hệ thống-thụ động không có.

 

Độ phức tạp trong hoạt động có quy mô khác nhau.CWDM triển khai đơn giản hơn, nhưng sự đơn giản đó đồng nghĩa với việc có ít móc nối giám sát hơn. Liên kết CWDM thụ động hoạt động hoặc không có-khả năng giám sát mức công suất kênh, OSNR hoặc sự suy giảm trước-sự cố mà không cần thêm thiết bị kiểm tra bên ngoài. Nền tảng DWDM hoạt động thường bao gồm-giám sát kênh quang (OCM) tích hợp và đo từ xa hiệu suất có thể phát hiện sự cố trước khi chúng gây ra tình trạng ngừng hoạt động.

 

DWDM mạch lạc thay đổi phép tính.Bộ thu phát DWDM kết hợp hiện đại (100G+) bao gồm-xử lý tín hiệu số tích hợp bù cho sự phân tán màu sắc (sự lan truyền tín hiệu gây ra bởi các bước sóng khác nhau truyền ở tốc độ hơi khác nhau trong sợi quang) và các hiệu ứng phân cực tự động-loại bỏ các mô-đun bù tán sắc bên ngoài vốn được sử dụng để tăng thêm chi phí và độ phức tạp cho hệ thống DWDM. Điều này đã giảm đáng kể khoảng cách hoạt động giữa hai công nghệ ở tốc độ dữ liệu cao hơn.

 

 

Câu hỏi thường gặp