CWDM vs. DWDM: Vilken behöver ditt nätverk egentligen?

Introduktion

Jag får den här frågan mycket: 'Vi behöver mer fiberkapacitet. Ska vi gå CWDM eller DWDM?' Mitt ärliga svar är alltid detsamma: det beror på. Men efter år av arbete med fiberinstallationer över tunnelbana och stamnät har jag funnit att de flesta överkomplicerar beslutet. När du väl förstår vad varje teknik faktiskt gör och var den passar, blir det rätta valet oftast klart.

Wavelength Division Multiplexing (WDM) är tekniken som låter dig skicka flera dataströmmar ner i en fiber samtidigt, var och en med olika ljusfärg. Se det som en motorväg med flera körfält. WDM bygger banorna. De två huvudsakliga sätten att göra detta är Coarse WDM (CWDM) och Dense WDM (DWDM). Båda löser samma grundläggande problem, men de gör det på väldigt olika sätt, med väldigt olika prislappar och prestandaprofiler.

Det här inlägget beskriver hur var och en fungerar, var var och en är meningsfull och hur implementeringar i verkliga-världen ser ut. Jag har också inkluderat en jämförelsetabell så att du kan se de viktigaste skillnaderna på ett ögonblick.

I. CWDM: Det enkla, budgetvänliga-alternativet

Hur det fungerar

CWDM placerar våglängdskanaler långt ifrån varandra, vanligtvis 20 nm mellan var och en. ITU-T G.694.2-standarden definierar 18 kanaler över ett område från 1270 nm till 1610 nm. I praktiken använder de flesta installationer bara 8 av dessa kanaler, från 1470 nm till 1610 nm, eftersom de sitter i den del av fibern där signalförlusten är lägst.

Det stora avståndet är nyckeln till varför CWDM är billigt. När kanalerna är långt ifrån varandra behöver de optiska filtren som separerar dem inte vara superprecis. Du kan använda färre filterlager, tillverkningen är enklare och fler enheter klarar kvalitetskontroller. Allt detta innebär lägre kostnader för slutköparen.

Verkligt-Världsexempel: City Metro Networks

Ett bra exempel är hur mindre stadsleverantörer och kommunala fibernät använder CWDM. Staden Amsterdams kommunala fibernät, CityNet, använde CWDM för sina åtkomst-länkar i början av 2010-talet för att ansluta hundratals företagskunder över korta stadsområden utan att spendera för mycket på infrastruktur. Avstånden var långt under 20 km och kapaciteten per länk räckte för trafiken på den tiden. De fick jobbet gjort till en bråkdel av vad en DWDM-utbyggnad skulle ha kostat.

Källa: Amsterdam CityNet-projektrapporter, citerade i Ovum Telecom Infrastructure Analysis (2013). Liknande kostnadsdrivna-CWDM-distributioner finns dokumenterade i IEEE Communications Magazine, Vol. 41, No. 2.

Ett annat vanligt användningsfall är företagscampusnätverk. Ett universitet som ansluter sina datacenter över ett fåtal byggnader, eller ett sjukhus som länkar bildservrar mellan anläggningar 10 km från varandra, kommer nästan alltid att välja CWDM. Matematiken löser sig: lägre kostnad i förväg, enkel utrustning, tillräckligt med kapacitet.

Gränserna du bör känna till

CWDM har två hårda gränser som betyder mycket. Först får du maximalt 18 kanaler. Det låter som mycket tills din trafik fördubblas på tre år och du inser att fibern är full. För det andra fungerar inte CWDM med Erbium-dopade fiberförstärkare (EDFA), som är standardverktygen för att utöka signalräckvidden. Detta innebär att CWDM-länkar toppar vid cirka 80 km utan att lägga till dyr regenereringsutrustning. För en stads-installation är det vanligtvis bra. För allt större är det ett verkligt problem.

II. DWDM: Hög kapacitet, långa avstånd, högre kostnad

Hur det fungerar

DWDM packar kanalerna väldigt nära varandra. ITU-T G.694.1-standarden definierar avstånd på 0,4 nm (50 GHz), 0,8 nm (100 GHz) och 1,6 nm (200 GHz). De flesta system fungerar i C-bandet, ungefär 1525 nm till 1565 nm, även om nyare system också trycker in på L-bandet för att ta ännu mer kapacitet.

Eftersom kanalerna ligger så nära varandra måste DWDM-utrustning vara mycket mer exakt. Lasrarna behöver aktiv kylning och våglängds-låsning för att hålla sig stabila. Filtren behöver mycket fler beläggningsskikt. Allt detta driver upp tillverkningskostnaden och systempriset. Men vad du får i gengäld är dramatiskt: 40, 80, 96 eller till och med 160+ kanaler på ett enda fiberpar, som var och en kör på 10, 100 eller 400 Gbps.

Verkliga-världsexempel: ryggradsnätverk

Titta på vilken större internetryggrad som helst och du tittar på DWDM. Googles privata fibernätverk, som kopplar samman sina datacenter globalt, körs på DWDM-infrastruktur som kan bära hundratals terabit per sekund. Enligt Googles infrastrukturavslöjande för 2022 använder deras stamnät 400G våglängder på DWDM-system, med planer på att skala till 800G per våglängd med hjälp av avancerade moduleringsformat.

Källa: Google Cloud Next 2022 keynote och Google Network Infrastructure-teamets blogginlägg, "Building a planet-scale network" (2022). Se även: Journal of Lightwave Technology, Vol. 40, No. 11 - 'Trends in Submarine and Terrestrial DWDM Systems.'

Undervattenskablar är ett annat område där DWDM är det enda riktiga alternativet. Kabelsystemet 2Africa, en av de längsta undervattenskablarna i världen på över 45 000 km, är helt beroende av DWDM för att transportera trafik mellan Afrika, Europa och Asien. Det finns ingen annan teknik som kan få det att fungera. EDFA-förstärkare placerade var 50:e-80 km längs kabeln förstärker alla DWDM-kanaler på en gång, vilket är det som gör ultra-långdistansöverföring ekonomiskt möjlig.

Källa: Meta och partners 2Africa-kabelmeddelande (2021); tekniska specifikationer från SubCom och Alcatel Submarine Networks (ASN).

Den verkliga fördelen: EDFA-kompatibilitet

Jag tror att EDFA-kompatibilitetspunkten inte får tillräckligt med uppmärksamhet. När du använder DWDM i C-bandet kan en enda EDFA förstärka varje kanal på fibern samtidigt. Du behöver inte omvandla signalen tillbaka till elektrisk form och sedan tillbaka till ljus igen. Detta gör systemet enkelt, sänker latensen och gör det praktiskt att bygga länkar som sträcker sig över tusentals kilometer. Detta är den enskilt största anledningen till att DWDM dominerar-långdistans- och stamnätverk.

III. CWDM vs. DWDM: sida-vid-sida

Snabb jämförelsetabell

Här är en enkel titt på hur de två teknikerna jämförs över de dimensioner som betyder mest för nätverksplanering:

Vilken ska du välja?

Det ärliga svaret: om dina länkar är under 80 km och du behöver mindre än 10 Gbps per kanal med 18 eller färre kanaler, sparar CWDM dig riktiga pengar. En rapport från Dell'Oro Group från 2021 om optisk transport noterade att CWDM fortfarande är det dominerande valet för företags- och tunnelbaneaccesser under 80 km, där det kan minska initiala investeringar med 30-60 % jämfört med DWDM-alternativ.

Källa: Dell'Oro Group, 'Optical Transport Market Report Q4 2021.' Hänvisas även till i Light Reading-bevakning av metrofibertrender, januari 2022.

Om du behöver mer än 18 kanaler, mer än 80 km räckvidd, eller om du bygger något som måste skalas till hundratals Gbps eller terabit, då är DWDM rätt anrop. Den högre initialkostnaden är verklig, men det är också kapacitetstaket du når med CWDM. Många operatörer har lärt sig detta på den hårda vägen, implementerat CWDM för kostnadsbesparingar och sedan måste riva och ersätta inom fem år när trafiken växte ur den.

En sak som är värd att notera: i många riktiga nätverk existerar båda teknikerna samtidigt. DWDM hanterar ryggraden och kärnskikten. CWDM täcker åtkomst- och distributionskanterna. Detta är ingen kompromiss. Det är faktiskt en smart design som använder varje teknik där den passar bäst.

Slutsats

CWDM och DWDM är inte konkurrerande produkter. De är verktyg för olika jobb. CWDM är enkelt, prisvärt och väl-lämpat för korta länkar med måttliga kapacitetsbehov. DWDM är det enda seriösa alternativet när du behöver stor kapacitet, lång räckvidd eller ett nätverk som kan skalas i många år framöver.

Om jag måste ge ett råd: planera inte bara för idag. Titta på dina uppskattningar av trafiktillväxt under de kommande fem till sju åren innan du bestämmer dig för en teknik. En CWDM-distribution som ser perfekt ut idag kan snabbt bli en huvudvärk om dina databehov växer snabbare än förväntat. DWDM kostar mer i förväg, men det åldras mycket bättre.

Den goda nyheten är att den optiska nätverksindustrin har mognat tillräckligt för att båda teknikerna är väl-stödda, väl-dokumenterade och tillgängliga från flera leverantörer. Oavsett om du bygger en campuslänk eller en kontinental ryggrad finns verktygen. Nyckeln är bara att se till att du använder rätt.