CWDM vs. DWDM: Unterschiede, Entfernung, Kosten und Zeitpunkt der Auswahl

Bewertet von optischen Transportingenieuren mit 10+ Jahren Erfahrung bei der Bereitstellung von Glasfasern im Metro- und Langstreckenbereich-. Zuletzt anhand der ITU-T-Spezifikationen und der aktuellen Verfügbarkeit von Transceivermodulen aktualisiert.

 

CWDM verwendet einen Kanalabstand von 20 nm mit ungekühlten Lasern für bis zu 18 Kanäle über Entfernungen unter 80 km. DWDM verwendet einen Abstand von 0,8 nm oder weniger mit temperaturstabilisierten Lasern für 40–{7} Kanäle über Hunderte oder Tausende von Kilometern.

Wählen Sie CWDM, wenn Sie eine moderate Kapazität mit kleinem Budget benötigen. Wählen Sie DWDM, wenn die Anzahl der Kanäle, die Entfernung oder die zukünftige Skalierbarkeit die Vorabkosten überwiegen.

In diesem Artikel werden die technischen Unterschiede erläutert, die diese Entscheidung tatsächlich beeinflussen{0}}einschließlich der physischen Einschränkungen und echten Kompromisse bei der Bereitstellung{1}}, die in den meisten Vergleichshandbüchern außer Acht gelassen werden.

Kurzanleitung: CWDM vs. DWDM auf einen Blick

 

Parameter	CWDM	DWDM
Kanalabstand	20 nm (ITU-T G.694.2)	0,8 nm / 0,4 nm (ITU-T G.694.1)
Maximale Kanäle pro Faser	18 (in der Praxis oft 8)	40–96+
Wellenlängenbereich	1270–1610 nm (O- bis L-Band)	1530–1565 nm (C--Band), 1565–1625 nm (L--Band)
Lasertyp	Ungekühlter DFB	Gekühlter DFB mit TEC
Optische Verstärkung	Nicht praktikabel (außerhalb des EDFA-Fensters)	EDFA, Raman oder Hybrid
Typische maximale Entfernung	40–80 km (passiv)	80 km passiv; 1000 km+ verstärkt
Datenratenobergrenze pro-Kanal	10G (25G begrenzte Verfügbarkeit)	400G+ (kohärent)
Leistung pro Transceiver	~0.5W	~3–4W (gekühlt); 15W+ (kohärent)

 

Verwenden Sie diese Tabelle als Ausgangspunkt: Wenn Ihre Anforderungen vollständig in die CWDM-Spalte fallen, ist CWDM wahrscheinlich ausreichend. Wenn auch nur eine Zeile in den DWDM-Bereich vordringt -insbesondere die Entfernung oder die Kanalanzahl-, lesen Sie weiter, um zu verstehen, warum diese Einschränkung tendenziell die gesamte Entscheidung beeinflusst.

 

 

Der Hauptunterschied ist der Kanalabstand

Sowohl CWDM als auch DWDM sind Wellenlängenmultiplex-Technologien (WDM), die mehrere optische Signale über eine einzige Faser senden, indem sie jedem Signal eine eigene Wellenlänge zuweisen. Der grundlegende Unterschied zwischen beiden hängt davon ab, wie dicht diese Wellenlängen gepackt sind.

CWDM-Kanäle sind 20 nm voneinander entfernt und umfassen den von definierten Bereich von 1270 nm bis 1610 nmITU-T G.694.2. Dieser große Abstand bedeutet, dass die Laserquelle keine thermische Stabilisierung benötigt-Ungekühlte DFB-Laser (Distributed Feedback) funktionieren einwandfrei, denn selbst wenn die Wellenlänge bei Temperaturschwankungen um einige Nanometer driftet, geht sie nicht in den nächsten Kanal über. Dies hält die Modulkosten und den Stromverbrauch niedrig.

DWDM ist eine andere Geschichte. Die Kanäle liegen 0,8 nm (100 GHz) oder 0,4 nm (50 GHz) voneinander entfernt und sind im C--Band (1530–1565 nm) und manchmal im L--Band (1565–1625 nm) verpacktITU-T G.694.1Frequenzgitter. Bei dieser Dichte verursacht bereits ein Bruchteil eines Nanometers Drift ein Übersprechen. Daher erfordern DWDM-Transceiver thermoelektrische Kühler (TECs), -kleine aktive Kühlelemente innerhalb des Moduls, die den Laser auf seine exakte ITU-Frequenz fixieren-, was zu höheren Kosten, einem höheren Stromverbrauch und einer komplexeren Wärmeverwaltung führt.

Alles andere im Vergleich -Kosten, Kapazität, Entfernung, Verstärkung- ergibt sich aus dieser Abstandsbeschränkung. Verstehen wieDWDM-Netzwerkarchitekturdas Wellenlängenmanagement bei dieser Dichte übernimmt, erklärt, warum die Gerätekette so anders aussieht.

 

Kanalanzahl und Kapazität

Der 20-nm-Abstand von CWDM über das 1270–1610-nm-Fenster ergibt maximal 18 Kanäle. In der Praxis kommen bei vielen Einsätzen nur 8 zum Einsatz und bleiben im Bereich von 1470–1610 nm. Der Grund: Die niedrigeren Wellenlängen (1270–1450 nm) passieren den „Wasserpeak“-Bereich der Standard-G.652-Faser, wo die Absorption von Hydroxylionen (OH⁻) einen erhöhten Signalverlust verursacht. Neuere G.652D-Low-{14}}Wasser--Fasern beseitigen dieses Problem weitgehend, aber viele installierte Anlagen verwenden immer noch ältere Fasertypen.

Das ist wichtiger, als die Datenblätter vermuten lassen. Bei älteren Campus-Glasfaseranlagen ist der 1390-nm-Kanal oft der erste, den wir bei der Verbindungstechnik ausschließen. Auf G.652A- oder G.652B-Fasern kann der Wasserpeak bei 1383 nm zu einer Dämpfung von 2+ dB/km bei dieser Wellenlänge führen-ausreichend, um den 1390-nm-Kanal bei Strecken über 20 km vollständig auszuschalten. Wenn Sie mit Glasfaser arbeiten, die vor etwa 2005 installiert wurde, überprüfen Sie die Dämpfung um 1383 nm, bevor Sie davon ausgehen, dass alle 18 CWDM-Kanäle nutzbar sind.

DWDM umfasst 40 Kanäle im 100-GHz-Abstand, 80 bei 50 GHz und bis zu 96 oder mehr, wenn sowohl das C--Band als auch das L--Band mit erweiterter Verstärkung verwendet werden. Jeder Kanal kann je nach Transceiver und Modulationsformat 10G, 100G, 400G oder sogar 800G übertragen. Bei 80 Kanälen × 100G überträgt ein einzelnes Glasfaserpaar insgesamt 8 Tbit/s-eine Kapazität, die kein CWDM-Einsatz erreichen kann.

Die praktische Obergrenze von CWDM pro-Kanal liegt bei etwa 10 G bei Verwendung von SFP+-Formfaktoren.. 25G CWDM-SFP28-Module existieren, sind aber noch nicht weit verbreitet. Sobald die Anforderungen pro-Kanal 10G überschreiten, wechseln die meisten Netzwerkarchitekten zu DWDM, da der Kostenaufschlag pro-Kanal durch eine deutlich höhere Auslastung pro-Faser ausgeglichen wird.

 

Übertragungsentfernung und Verstärkung

Hier schafft die Physik die schärfste Kluft.

CWDM-Wellenlängen erstrecken sich über einen breiten Spektralbereich, der außerhalb des Verstärkungsfensters von Erbium--dotierten Faserverstärkern (EDFAs)-liegt, den optischen Arbeitspferden, die in Telekommunikationsnetzwerken verwendet werden. EDFAs verstärken Signale im C--Band (ungefähr 1530–1565 nm), das das DWDM-Spektrum abdeckt, aber nur mit zwei oder drei CWDM-Kanälen überlappt. Da Sie die meisten CWDM-Kanäle nicht optisch verstärken können, ist jede CWDM-Verbindung auf die Entfernung beschränkt, die das unverstärkte Signal zurücklegen kann: typischerweise 40–80 km, abhängig von der Glasfaserqualität, den Steckerverlusten und der verwendeten Kanalwellenlänge.

DWDM arbeitet vollständig innerhalb des EDFA-Verstärkungsfensters und kann wiederholt verstärkt werden. Ein typisches Langstreckensystem platziert EDFAs alle 60–100 km, wobei die Raman-Verstärkung (eine Technik, die die Faser selbst als Verstärkungsmedium nutzt) die Spannweite noch weiter ausdehnt. Unterseekabelsysteme legen auf diese Weise routinemäßig Tausende von Kilometern zurück. Selbst bei Metro-Einsätzen verwandelt das Hinzufügen eines einzigen EDFA eine passive Reichweite von 80 km in eine aktive Verbindung von über 200 km ohne Signalregeneration.

Bei Entfernungen unter 40 km und mäßigem Kanalbedarf spielt diese Unterscheidung möglicherweise keine Rolle. -Beide Technologien arbeiten passiv. Sobald Sie jedoch die 80-km-Schwelle überschreiten oder davon ausgehen, dass für zukünftiges Wachstum eine Verstärkung erforderlich ist, ist DWDM der einzige Weg, der ohne Regeneration skaliert werden kann. Die Rolle vonSchutz optischer Leitungen in WDM-Netzwerkenwird auch bei größeren Entfernungen kritischer, da jeder Verbindungsausfall schwerwiegendere Folgen hat, wenn nicht einfach ein anderes Glasfaserpaar verlegt werden kann.

 

 

Kosten: Nicht so einfach wie „CWDM ist billiger“

Die gängige Meinung -CWDM ist die preisgünstige Option, DWDM ist teuer-war vor zehn Jahren zutreffend, wird aber stetig ausgehöhlt. Die DWDM-Komponentenmengen sind gestiegen und die Herstellungsprozesse sind ausgereifter, wodurch sich die Lücke stärker verringert hat, als viele Käufer erwarten.

 

Wo CWDM immer noch einen klaren Kostenvorteil hat:

• Ungekühlte Laser verbrauchen weniger Strom (ungefähr 0,5 W gegenüber . 3–4 W pro DWDM-gekühltem Transceiver) und kosten weniger in der Herstellung.
• Passive CWDM-Mux/Demux-Einheiten sind einfachere Dünnschichtfiltergeräte mit größeren Durchlassbandtoleranzen.
• Keine Verstärker, keine Dispersionskompensation, keine optischen Kanalmonitore-Die Infrastrukturkette ist kürzer.
• Die Bereitstellung erfordert keine spezielle Wellenlängentechnik oder laufendes Wärmemanagement.
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Wo die höheren Vorabkosten von DWDM ausgeglichen werden:

Bei Glasfaserknappheit, 8+ Wellenlängen pro Glasfaserpaar und einer Planung von 10G+ pro-Kanal liefert DWDM häufig niedrigere Kosten pro übertragenem Bit. Die Überkreuzung geschieht, weil Sie die Mux/Demux- und Plattforminvestitionen auf 40, 80 oder mehr Wellenlängen verteilen. Ein 16-Kanal-CWDM-System und ein 40-Kanal-DWDM-System kosten möglicherweise einen ähnlichen Gesamtpreis, aber das DWDM-System liefert das 2,5-fache der Kanalanzahl – und jeder Kanal kann höhere Datenraten übertragen.

Viele Käufer unterschätzen, wie schnell ein „billiges“ CWDM-Design an seine Grenzen stößt, wenn zukünftiges Wellenlängenwachstum eingepreist wird. Wir haben Fälle gesehen, in denen ein Campus mit 4-Kanal-CWDM begann, innerhalb von zwei Jahren acht Kanäle erreichte und dann mit einem kompletten Plattformaustausch zur Umstellung auf DWDM konfrontiert wurde – was insgesamt höhere Ausgaben verursachte, als wenn er vom ersten Tag an mit passivem DWDM begonnen hätte.

Für einen detaillierteren {0}Kanalvergleich: BewertungCWDM-Mux/Demux-Plattformenim Vergleich zu DWDM-Äquivalenten pro-Kanal und pro-Gbit/s zeigt oft, dass die Annahme „CWDM ist immer günstiger“ ab etwa 8 Kanälen oder über 10 G pro Kanal nicht mehr gültig ist.

 

 

Wann sollte man sich für CWDM entscheiden?

CWDM eignet sich am besten, wenn die Anforderungen innerhalb der physischen Grenzen bleiben und betriebliche Einfachheit wichtiger ist als reine Kapazität:

• Unternehmenscampus-VerbindungenVerbindung von 4 bis 8 Gebäuden im Umkreis von 40 km, die jeweils 1G- oder 10G-Verbindungen benötigen, wobei Plug{5}}und{6}}Einfachheit und geringer Betriebsaufwand Priorität haben.
• Metro-Zugangsringefür regionale ISPs oder Kabelbetreiber, die Geschäftskunden dedizierte Wellenlängendienste über kurze Distanzen anbieten.
• Mobile Backhaul-Aggregationwo Mobilfunkstandorte 1G–10G-Verbindungen zu einer Zentrale benötigen und Glasfaserpaare begrenzt sind, die Entfernungen jedoch kurz sind.
• Temporäre oder budget-beschränkte Projektewenn das Netzwerk innerhalb von drei bis fünf Jahren umgestaltet oder modernisiert werden kann und die geringeren Vorabinvestitionen die Kapazitätsobergrenze rechtfertigen.

Ein guter Gesundheitscheck: Wenn Sie mit Sicherheit sagen können: „Wir werden in den nächsten 5 Jahren nicht mehr als 8 Wellenlängen oder mehr als 10 G pro Wellenlänge auf dieser Route benötigen“, ist CWDM wahrscheinlich die richtige Wahl. Wenn diese Prognose wirklich unsicher ist, lesen Sie den nächsten Abschnitt sorgfältig durch.

 

 

Wann sollte man sich für DWDM entscheiden?

DWDM wird zur praktischen Wahl-und oft auch zur einzig praktikablen-, wenn eine dieser Bedingungen zutrifft:

• Die Entfernung beträgt mehr als 80 kmoder der Netzwerkpfad erfordert eine optische Verstärkung.
• Die Kanalanzahl überschreitet 8–10auf einem einzelnen Faserpaar, ob heute oder innerhalb eines 5-Jahres-Planungshorizonts.
• Datenraten pro-Kanal über 10 Gwerden benötigt – 25G, 100G, 400G DWDM-Transceiver sind leicht verfügbar, während CWDM-Optionen über 10G begrenzt bleiben.
• Rechenzentrumsverbindung (DCI)zwischen durch Metropolen getrennten Einrichtungen, wo das Kapazitätswachstum schnell ist und sich nur schwer genau vorhersagen lässt.
• Carrier-Backbone und Fern-Transport, einschließlich U-Boot-Systemen, bei denen Glasfaser das teuerste Gut und die Maximierung der Nutzung der wichtigste Wirtschaftsfaktor ist.

Speziell für DCI-Anwendungen gilt es zu verstehen, was das Ganze istDWDM-Transponder und Muxponder-KarteÖkosystemangebote{{0}einschließlich kohärenter Erkennung und einstellbarer Wellenlängen-helfen dabei, die Plattform an die tatsächlichen Verkehrswachstumsmuster anzupassen und nicht an eine statische Schätzung vom ersten Tag-.

 

 

Käuferszenarien: Passende Technologie für Ihre Situation

Die richtige Wahl hängt weniger von der Technologie selbst als vielmehr vom spezifischen Einsatzkontext ab. So wirkt sich die Entscheidung typischerweise bei verschiedenen Käuferprofilen aus:

 

Enterprise Campus (Multi-Building Interconnect)

Entfernungen normalerweise unter 10 km, 4–8 Gebäude, 1G–10G pro Link. CWDM ist hier fast immer die richtige Lösung. Die einfache Bedienung -keine Wellenlängenplanung, kein Wärmemanagement, keine Verstärkerwartung-ist wichtiger als die Ausschöpfung der maximalen Glasfaserkapazität. Ausnahme: Wenn der Campus über gemietete Dark-Fiber-Fasern mit begrenzter Anzahl an Leitungen verfügt und die Anzahl der Gebäude zunimmt, kann passives DWDM den bescheidenen Kostenaufschlag für Headroom wert sein.

 

Metro DCI (Rechenzentrum zu Rechenzentrum, 10–80 km)

Hier wird die Entscheidung wirklich schwierig. Sobald bei der DCI-Planung für Großstädte die Kapazitätsprognose etwa 8 Wellenlängen oder 10 G pro Kanal überschreitet, ist passives CWDM in der Regel nicht mehr der wirtschaftliche Weg,-selbst wenn es am ersten Tag einwandfrei funktioniert. Wir empfehlen im Allgemeinen DWDM für Metro-DCI, es sei denn, die Organisation ist sich einer niedrigen, stabilen Verkehrsobergrenze sehr sicher.

 

ISP/Carrier-Zugriffsaggregation

Aggregation kurzer-Reichweiten von POPs oder Mobilfunkstandorten zu einer Zentrale: CWDM bewältigt dies gut bei 1G–10G. Der Aggregationsring, der diese Zentralbüros verbindet, benötigt jedoch aus Kapazitäts- und Entfernungsgründen fast immer DWDM. Üblich ist hier der nachfolgend beschriebene hybride Ansatz (CWDM-Zugriff + DWDM-Core).

 

Langstrecke und U-Boot

Nur DWDM. Es gibt keine realistische CWDM-Option für Entfernungen, die eine Verstärkung erfordern, oder für die erforderliche Kanalanzahl im Backbone-Maßstab.

 

 

Der Hybridansatz: CWDM und DWDM im selben Netzwerk

Diese beiden Technologien schließen sich nicht gegenseitig aus-In Metronetzen ist es üblich, sie zu kombinieren. Ein typisches Muster: CWDM kümmert sich um die Zugriffsschicht (Links mit kurzer -Reichweite und geringer -Kanal-Anzahl von Kundenstandorten zu Aggregationsknoten), während DWDM den Kernring verwaltet (Links mit hoher -Kapazität und größerer -Reichweite zwischen Aggregationsknoten und Rechenzentren).

Die Wellenlängenpläne sind kompatibel, da CWDM-Kanäle im 1530-nm- und 1550-nm-Bereich mit DWDM-Kanälen im C--Band koexistieren können. Die DWDM-Kanäle passen in die spektrale Breite eines einzelnen CWDM-Kanals. Mit der richtigen passiven Filterung können Sie DWDM über den CWDM-Steckplatz „1550 nm“ legen und die beiden Systeme effektiv auf gemeinsam genutzten Glasfasern verschachteln.

Dies erfordert eine sorgfältige Wellenlängentechnik. {{0}Es handelt sich nicht um ein Plug-and-Play-Overlay. Es handelt sich jedoch um ein gut{4}verstandenes Entwurfsmuster, das es vermeidet, eine „Alles-oder-Nichts“-Technologiewahl zu erzwingen, und es ermöglicht Netzwerken, sich schrittweise von CWDM zu DWDM zu entwickeln, wenn die Nachfrage auf bestimmten Routen wächst.

 

 

Was Käufer oft unterschätzen: Echte Überlegungen zur Bereitstellung

Über den Datenblattvergleich hinaus gibt es mehrere praktische Probleme, die Planer häufig überraschen:

 

Legacy-Faser und der Wassergipfel.Wenn Ihre Glasfaseranlage älter als 2005 ist und Sie auf alle 18 CWDM-Kanäle zählen, werden Sie möglicherweise enttäuscht sein. Bei älteren G.652A/B-Fasern überprüfen wir typischerweise die Dämpfung um 1383 nm mit einem OTDR, bevor wir die unteren CWDM-Kanäle aktivieren. Durch das Überspringen dieses Schritts wurden aus „18-Kanal“-CWDM-Plänen nach der Installation 8-Kanal-Pläne.

 

Das Wellenlängenwachstum ist schwer vorherzusagen.Das häufigste Bedauern, das wir bei CWDM-Bereitstellungen feststellen, ist nicht die Leistung, sondern dass die Kanäle früher als erwartet ausgehen. Das Verkehrswachstum in Unternehmens- und DCI-Umgebungen fällt tendenziell unregelmäßiger aus, als lineare Prognosen vermuten lassen. Wenn die Möglichkeit besteht, dass Sie innerhalb von 5 Jahren mehr als 8 Wellenlängen benötigen, berücksichtigen Sie die potenziellen Kosten für den Plattformwechsel in Ihrem CWDM-Geschäftsszenario.

 

Die Verstärkung ist aus der Ferne nicht optional.Dass CWDM nicht verstärkt werden kann, ist nicht nur eine Reichweitenbeschränkung-sondern bedeutet, dass Sie kein Tool zur Margenwiederherstellung haben, wenn sich die Glasfaserbedingungen verschlechtern (neue Spleiße, Alterung der Anschlüsse, Kabelumleitungen). DWDM mit einem EDFA bietet Ihnen ein optisches Budgetpolster, das passiven -reinen Systemen fehlt.

 

Die betriebliche Komplexität skaliert unterschiedlich.CWDM ist einfacher bereitzustellen, aber diese Einfachheit bedeutet weniger Überwachungs-Hooks. Entweder funktioniert eine passive CWDM-Verbindung oder nicht. -Es besteht nur eine begrenzte Möglichkeit, die Kanalleistungspegel, das OSNR oder die Verschlechterung vor-Ausfällen zu überwachen, ohne dass externe Testgeräte erforderlich sind. Aktive DWDM-Plattformen verfügen in der Regel über eine integrierte optische Kanalüberwachung (OCM) und Leistungstelemetrie, die Probleme erkennen können, bevor sie Ausfälle verursachen.

 

Kohärentes DWDM verändert die Berechnung.Moderne kohärente DWDM-Transceiver (100G+) verfügen über eine integrierte -digitale Signalverarbeitung, die die chromatische Dispersion (Signalausbreitung, die durch unterschiedliche Wellenlängen mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten in der Glasfaser verursacht wird) und Polarisationseffekte automatisch kompensiert-und die externen Dispersionskompensationsmodule eliminiert, die früher die Kosten und Komplexität von DWDM-Systemen erhöht haben. Dies hat die Betriebslücke zwischen den beiden Technologien bei höheren Datenraten erheblich verringert.

 

 

Häufig gestellte Fragen