CWDM مقابل DWDM: الاختلافات والمسافة والتكلفة ومتى يتم اختيار كل منهما

تمت المراجعة من قبل مهندسي النقل البصري الذين يتمتعون بخبرة 10+ سنة في مترو الأنفاق و-خبرة طويلة في نشر الألياف لمسافات طويلة. تم آخر تحديث وفقًا لمواصفات الاتحاد الدولي للاتصالات-T ومدى توفر وحدة الإرسال والاستقبال الحالية.

 

يستخدم CWDM مسافة 20 نانومتر بين القنوات مع أشعة ليزر غير مبردة لما يصل إلى 18 قناة على مسافات أقل من 80 كم. يستخدم DWDM مسافات تبلغ 0.8 نانومتر أو أكثر إحكامًا مع أشعة ليزر مثبتة بدرجة الحرارة -لـ 40–96+ قناة على مدى مئات أو آلاف الكيلومترات.

اختر CWDM عندما تحتاج إلى سعة متوسطة بميزانية محدودة. اختر DWDM عندما يفوق عدد القنوات أو المسافة أو قابلية التوسع المستقبلية التكلفة الأولية.

تتناول هذه المقالة الاختلافات الفنية التي تدفع فعليًا إلى اتخاذ هذا القرار-بما في ذلك القيود المادية ومقايضات النشر الحقيقية-التي تتخطاها معظم أدلة المقارنة.

مرجع سريع: CWDM مقابل DWDM في لمحة سريعة

 

المعلمة	CWDM	دي دبليو دي إم
تباعد القنوات	20 نانومتر (ITU-T G.694.2)	0.8 نانومتر / 0.4 نانومتر (ITU-T G.694.1)
الحد الأقصى للقنوات لكل ألياف	18 (غالبًا 8 في الممارسة العملية)	40–96+
نطاق الطول الموجي	1270–1610 نانومتر (من O إلى L)	1530–1565 نانومتر (النطاق C-)، 1565–1625 نانومتر (النطاق L-)
نوع الليزر	DFB غير مبرد	تبريد DFB مع TEC
التضخيم البصري	غير عملي (خارج نافذة EDFA)	EDFA، رامان، أو الهجين
المسافة القصوى النموذجية	40-80 كم (سلبي)	80 كم سلبي؛ 1000 كم+ تضخيم
الحد الأقصى لمعدل البيانات لكل-قناة	10 جيجا (25 جيجا توافر محدود)	400 جرام+ (متماسك)
الطاقة لكل جهاز إرسال واستقبال	~0.5W	~3–4 وات (مبرد)؛ 15 وات + (متماسك)

 

استخدم هذا الجدول كنقطة بداية: إذا كانت متطلباتك تقع بالكامل ضمن عمود CWDM، فمن المحتمل أن يكون CWDM كافيًا. إذا كان هناك صف واحد يدفع إلى منطقة DWDM-خاصة المسافة أو عدد القنوات-فتابع القراءة لفهم سبب ميل هذا القيد إلى ترجيح القرار بأكمله.

 

 

الفرق الأساسي هو تباعد القنوات

تعد كل من CWDM وDWDM من تقنيات تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) التي ترسل إشارات ضوئية متعددة عبر ليف واحد عن طريق تعيين طول موج لكل إشارة خاصة بها. يعود الانقسام الأساسي بين الاثنين إلى مدى تماسك تلك الأطوال الموجية.

تقع قنوات CWDM على بعد 20 نانومتر، وتمتد من نطاق 1270 نانومتر إلى 1610 نانومتر كما هو محدد بواسطةالاتحاد الدولي للاتصالات-T G.694.2. ويعني هذا التباعد الواسع أن مصدر الليزر لا يحتاج إلى التثبيت الحراري-يعمل ليزر التغذية المرتدة الموزعة غير المبردة (DFB) بشكل جيد، لأنه حتى إذا انحرف الطول الموجي بضعة نانومترات مع تقلبات درجة الحرارة، فلن يتسرب إلى القناة التالية. وهذا يبقي تكلفة الوحدة واستهلاك الطاقة منخفضًا.

DWDM قصة مختلفة. تقع القنوات على بعد 0.8 نانومتر (100 جيجا هرتز) أو 0.4 نانومتر (50 جيجا هرتز)، معبأة في النطاق C - (1530–1565 نانومتر) وأحيانًا النطاق L - (1565–1625 نانومتر)، بعدالاتحاد الدولي للاتصالات-T G.694.1شبكة التردد. عند تلك الكثافة، حتى جزء من نانومتر من الانجراف يسبب تداخلًا. لذا، تتطلب أجهزة إرسال واستقبال DWDM مبردات كهروحرارية (TECs)-عناصر تبريد نشطة صغيرة داخل الوحدة التي تعمل على تثبيت الليزر على تردد ITU الدقيق-مما يزيد التكلفة وسحب الطاقة وتعقيد الإدارة الحرارية.

كل شيء آخر في المقارنة-التكلفة والسعة والمسافة والتضخيم-يتدفق من قيد التباعد هذا. فهم كيفبنية شبكة DWDMإن التعامل مع إدارة الطول الموجي بهذه الكثافة يفسر سبب اختلاف سلسلة المعدات.

 

عدد القنوات والسعة

ينتج عن تباعد CWDM البالغ 20 نانومتر عبر النافذة 1270-1610 نانومتر 18 قناة كحد أقصى. من الناحية العملية، تستخدم العديد من عمليات النشر 8 فقط، مع الالتزام بنطاق 1470-1610 نانومتر. السبب: تمر الأطوال الموجية المنخفضة (1270–1450 نانومتر) عبر منطقة "ذروة الماء" للألياف القياسية G.652، حيث يؤدي امتصاص أيون الهيدروكسيل (OH⁻) إلى زيادة فقدان الإشارة. تعمل الألياف الأحدث G.652D ذات الذروة المنخفضة للمياه- على التخلص من هذه المشكلة إلى حد كبير، ولكن لا تزال الكثير من المحطات المثبتة تستخدم أنواع الألياف القديمة.

هذا مهم أكثر مما توحي به أوراق المواصفات. في مصانع الألياف القديمة في الحرم الجامعي، غالبًا ما تكون قناة 1390 نانومتر هي القناة الأولى التي نستبعدها أثناء هندسة الارتباط. في ألياف G.652A أو G.652B، يمكن لذروة الماء عند 1383 نانومتر أن تضيف 2+ ديسيبل/كم من التوهين عند هذا الطول الموجي- بما يكفي لتعطيل قناة 1390 نانومتر بالكامل على مسافة تزيد عن 20 كم. إذا كنت تعمل باستخدام ألياف تم تركيبها قبل عام 2005 تقريبًا، فتحقق من التوهين عند 1383 نانومتر تقريبًا قبل افتراض أن جميع قنوات CWDM الـ 18 قابلة للاستخدام.

يحتوي DWDM على 40 قناة بتباعد 100 جيجا هرتز، و80 بتردد 50 جيجا هرتز، وما يصل إلى 96 أو أكثر عند استخدام كل من النطاق C- والنطاق L- مع التضخيم الممتد. يمكن لكل قناة أن تحمل 10 جيجا، أو 100 جيجا، أو 400 جيجا، أو حتى 800 جيجا اعتمادًا على جهاز الإرسال والاستقبال وتنسيق التعديل. عند 80 قناة × 100 جيجا، يحمل زوج ألياف واحد إجمالي 8 تيرابايت في الثانية-وهي سعة لا يمكن أن يقترب منها نشر CWDM.

يبلغ الحد الأقصى العملي لقناة CWDM لكل-10 جيجا بايت تقريبًا باستخدام عوامل الشكل SFP+. 25توجد وحدات G CWDM SFP28 ولكن لم يتم نشرها على نطاق واسع حتى الآن. بمجرد أن تتجاوز متطلبات كل-قناة 10G، يتحول معظم مهندسي الشبكات إلى DWDM نظرًا لأن علاوة التكلفة لكل-قناة تبدأ في التعويض عن طريق استخدام الألياف بنسبة أعلى بشكل كبير-.

 

مسافة الإرسال والتضخيم

هذا هو المكان الذي تخلق فيه الفيزياء الانقسام الأكثر حدة.

تنتشر أطوال موجات CWDM عبر نطاق طيفي واسع يقع خارج نافذة الكسب للإربيوم-مضخمات الألياف المشبعة (EDFAs)-المضخمات الضوئية الأساسية المستخدمة في شبكات الاتصالات. تعمل EDFAs على تضخيم الإشارات في النطاق C- (حوالي 1530–1565 نانومتر)، والذي يغطي طيف DWDM ولكنه يتداخل فقط مع قناتين أو ثلاث قنوات CWDM. نظرًا لأنه لا يمكنك تضخيم معظم قنوات CWDM بصريًا، فإن كل رابط CWDM يقتصر على المسافة التي يمكن أن تغطيها الإشارة غير المضخمة: عادةً 40-80 كم اعتمادًا على جودة الألياف، وفقدان الموصل، والطول الموجي للقناة التي تستخدمها.

يمكن تضخيم DWDM، الذي يعمل بالكامل ضمن نافذة كسب EDFA، بشكل متكرر. يقوم نظام النقل الطويل- النموذجي بوضع EDFAs كل 60-100 كيلومتر، مع توسيع نطاق تضخيم رامان (تقنية تستخدم الألياف نفسها كوسط كسب) بشكل أكبر. وتغطي أنظمة الكابلات البحرية بشكل روتيني آلاف الكيلومترات بهذه الطريقة. حتى في عمليات نشر المترو، تؤدي إضافة EDFA واحد إلى تحويل مدى وصول سلبي يبلغ 80 كم إلى رابط نشط يزيد عن 200 كم بدون تجديد الإشارة.

بالنسبة للمسافات التي تقل عن 40 كم مع احتياجات قناة متوسطة، قد لا يهم هذا التمييز-تعمل كلتا التقنيتين بشكل سلبي. ولكن بمجرد تجاوز عتبة الـ 80 كيلومترًا أو توقع الحاجة إلى التضخيم للنمو المستقبلي، فإن DWDM هو المسار الوحيد الذي يمكن التوسع فيه دون تجديد. دورحماية الخط البصري في شبكات WDMيصبح أيضًا أكثر أهمية على مسافات أطول، نظرًا لأن كل فشل في الارتباط يحمل عواقب أكبر عندما لا تتمكن من تشغيل زوج ألياف آخر.

 

 

التكلفة: ليست بهذه البساطة مثل "CWDM أرخص"

الحكمة التقليدية-CWDM هي خيار الميزانية، DWDM باهظ الثمن-كانت دقيقة منذ عشر سنوات ولكنها تتآكل بشكل مطرد. لقد زادت أحجام مكونات DWDM ونضجت عمليات التصنيع، مما أدى إلى تضييق الفجوة أكثر مما يتوقع العديد من المشترين.

 

حيث لا يزال CWDM يتمتع بميزة تكلفة واضحة:

• تستهلك أجهزة الليزر غير المبردة طاقة أقل (حوالي 0.5 وات مقابل . 3–4 وات لكل جهاز إرسال واستقبال مبرد بتقنية DWDM) كما أن تكلفة تصنيعها أقل.
• وحدات CWDM mux/demux هي أجهزة تصفية أغشية رقيقة -أبسط مع تفاوتات أكبر في نطاق المرور.
• لا توجد مكبرات صوت، ولا تعويضات تشتت، ولا توجد شاشات مراقبة للقنوات الضوئية-فسلسلة البنية الأساسية أقصر.
• لا يتطلب النشر هندسة متخصصة في الطول الموجي أو إدارة حرارية مستمرة.
•  

حيث يتم تعويض التكلفة الأولية المرتفعة لـ DWDM:

في ظل ظروف ندرة الألياف، والأطوال الموجية 8+ لكل زوج من الألياف، و10G+ لكل-تخطيط للقناة، غالبًا ما يوفر DWDM تكلفة أقل لكل بت منقول. يحدث التقاطع لأنك تقوم بتوزيع استثمار mux/demux والمنصة عبر 40 أو 80 أو أكثر من الأطوال الموجية. قد يتكلف نظام CWDM المكون من 16-قناة ونظام DWDM ذو 40 قناة إجماليًا مشابهًا، لكن نظام DWDM يوفر 2.5× عدد القنوات ويمكن لكل قناة أن تحمل معدلات بيانات أعلى.

يقلل العديد من المشترين من تقدير مدى السرعة التي يصبح بها تصميم CWDM "الرخيص" مقيدًا بمجرد تسعير نمو الطول الموجي في المستقبل. لقد رأينا حالات حيث بدأ الحرم الجامعي بـ 4-قنوات CWDM، ووصل إلى 8 قنوات في غضون عامين، ثم واجه استبدالًا كاملاً للنظام الأساسي للانتقال إلى DWDM، مما أدى إلى إنفاق إجمالي أكبر مما لو كانوا قد بدأوا باستخدام DWDM السلبي من اليوم الأول.

للحصول على مقارنة أكثر تفصيلاً لكل-قناة، قم بالتقييممنصات CWDM mux/demuxمقابل مكافئات DWDM على أساس كل-قناة ولكل-جيجابت في الثانية يكشف غالبًا أن افتراض "CWDM أرخص دائمًا" ينقسم إلى ما يزيد عن 8 قنوات تقريبًا أو أكثر من 10 جيجا بايت لكل قناة.

 

 

متى تختار CWDM

يناسب CWDM بشكل أفضل عندما تظل المتطلبات ضمن حدودها المادية وتكون البساطة التشغيلية أكثر أهمية من السعة الأولية:

• يربط الحرم الجامعي للمؤسساتربط 4-8 مباني ضمن مسافة 40 كيلومترًا، يحتاج كل منها إلى وصلات 1G أو 10G، حيث تعتبر بساطة التوصيل-والتشغيل وخفض النفقات التشغيلية من الأولويات.
• حلقات الوصول إلى المترولمزودي خدمات الإنترنت الإقليميين أو مشغلي الكابلات الذين يخدمون عملاء الأعمال بخدمات الطول الموجي المخصصة عبر مسافات قصيرة.
• تجميع التوصيلات المتنقلةحيث تحتاج مواقع الخلايا إلى روابط 1G-10G إلى مكتب مركزي وتكون أزواج الألياف محدودة ولكن المسافات قصيرة.
• مشاريع مؤقتة أو مقيدة بالميزانية-حيث يمكن إعادة نشر الشبكة أو ترقيتها في غضون 3 إلى 5 سنوات، ويبرر الاستثمار الأولي المنخفض سقف السعة.

فحص منطقي جيد: إذا كان بإمكانك القول بثقة "لن نحتاج إلى أكثر من 8 أطوال موجية أو أكثر من 10 جيجا لكل طول موجي على هذا الطريق خلال السنوات الخمس القادمة"، فمن المحتمل أن يكون CWDM هو القرار الصحيح. إذا كان هناك عدم يقين حقيقي في تلك التوقعات، فاقرأ القسم التالي بعناية.

 

 

متى تختار DWDM

يصبح DWDM هو الخيار العملي-وغالبًا ما يكون الخيار الوحيد القابل للتطبيق-عند تطبيق أي من هذه الشروط:

• المسافة تتجاوز 80 كمأو أن مسار الشبكة يتطلب التضخيم البصري.
• يتجاوز عدد القنوات 8-10على زوج واحد من الألياف، سواء اليوم أو ضمن أفق تخطيط مدته 5 سنوات.
• معدلات بيانات لكل-قناة تزيد عن 10 جيجاهناك حاجة إلى أجهزة إرسال واستقبال DWDM بسعة 25 جيجا و100 جيجا و400 جيجا متاحة بسهولة، بينما تظل خيارات CWDM التي تزيد عن 10 جيجا محدودة.
• الربط البيني لمركز البيانات (DCI)بين المرافق المنفصلة عن المترو-، حيث يكون نمو السعة سريعًا ويصعب التنبؤ به بدقة.
• العمود الفقري لشركة النقل والنقل- لمسافات طويلة، بما في ذلك الأنظمة البحرية، حيث تعتبر الألياف أغلى الأصول ويكون الاستخدام الأقصى هو المحرك الاقتصادي الأساسي.

لتطبيقات DCI على وجه التحديد، فهم ما هو كاملجهاز الإرسال والاستقبال DWDM وبطاقة muxponderتساعد عروض النظام البيئي-بما في ذلك الكشف المتماسك والأطوال الموجية القابلة للضبط-على مطابقة النظام الأساسي لأنماط نمو حركة المرور الفعلية بدلاً من يوم ثابت-تقدير واحد.

 

 

سيناريوهات المشتري: مطابقة التكنولوجيا لموقفك

يعتمد الاختيار الصحيح بدرجة أقل على التكنولوجيا نفسها وبدرجة أكبر على سياق النشر المحدد. إليك كيفية تنفيذ القرار عادةً عبر الملفات الشخصية المختلفة للمشتري:

 

الحرم الجامعي للمؤسسات (مبنى -ترابطي متعدد)

المسافات عادةً أقل من 10 كيلومترات، 4-8 مباني، 1G-10G لكل رابط. يعد CWDM دائمًا هو المناسب هنا. البساطة التشغيلية-لا يوجد تخطيط للطول الموجي، ولا إدارة حرارية، ولا صيانة لمكبر الصوت-تهم أكثر من الضغط على الحد الأقصى لسعة الألياف. الاستثناء: إذا كان الحرم الجامعي مزودًا بألياف داكنة مستأجرة ذات عدد محدود من الخيوط وكان عدد المباني في تزايد، فقد يكون نظام DWDM السلبي يستحق علاوة التكلفة المتواضعة للمساحة العلوية.

 

مترو DCI (من مركز البيانات إلى مركز البيانات، 10-80 كم)

وهنا يصبح القرار صعبًا حقًا. في تخطيط DCI للمترو، بمجرد أن تتجاوز توقعات السعة 8 أطوال موجية تقريبًا أو 10 جيجا لكل قناة، يتوقف عادةً CWDM السلبي عن كونه المسار الاقتصادي-حتى لو كان يعمل بشكل جيد في اليوم الأول. نوصي بشكل عام باستخدام DWDM لـ Metro DCI ما لم تكن المؤسسة واثقة جدًا من سقف حركة مرور منخفض ومستقر.

 

تجميع الوصول إلى مزود خدمة الإنترنت/الناقل

التجميع قصير المدى-من الملوثات العضوية الثابتة أو مواقع الخلايا إلى مكتب مركزي: يتعامل CWDM مع هذا بشكل جيد عند 1G-10G. لكن حلقة التجميع التي تربط تلك المكاتب المركزية تحتاج دائمًا إلى DWDM لأسباب تتعلق بالسعة والمسافة. يعد النهج المختلط (الوصول إلى CWDM + جوهر DWDM) الموصوف أدناه شائعًا هنا.

 

لمسافات طويلة-وغواصة

DWDM فقط. لا يوجد خيار CWDM واقعي للمسافات التي تتطلب التضخيم أو لأعداد القنوات المطلوبة على النطاق الأساسي.

 

 

النهج الهجين: CWDM وDWDM على نفس الشبكة

هاتان التقنيتان لا تتعارضان-فالجمع بينهما هو ممارسة شائعة في شبكات المترو. نمط نموذجي: يتعامل CWDM مع طبقة الوصول (وصلات -قصيرة، وقنوات-منخفضة-من مقر العميل إلى عقد التجميع)، بينما يتعامل DWDM مع الحلقة الأساسية (سعة-عالية، وروابط وصول أطول-بين بين عقد التجميع ومراكز البيانات).

خطط الطول الموجي متوافقة لأن قنوات CWDM في النطاق 1530 نانومتر و1550 نانومتر يمكن أن تتعايش مع قنوات DWDM في النطاق C-. تتلاءم قنوات DWDM مع العرض الطيفي لقناة CWDM واحدة. من خلال التصفية السلبية المناسبة، يمكنك تراكب DWDM على فتحة CWDM "1550nm" وتداخل النظامين بشكل فعال على الألياف المشتركة.

يتطلب هذا هندسة دقيقة للطول الموجي-فهو ليس عبارة عن توصيل-و-تراكب تشغيل. ولكنه-نمط تصميم مفهوم جيدًا يتجنب فرض خيار التكنولوجيا -أو لا شيء-، ويتيح للشبكات التطور بشكل تدريجي من CWDM إلى DWDM مع تزايد الطلب على مسارات محددة.

 

 

ما يقلل المشترون في كثير من الأحيان من قيمته: اعتبارات النشر الحقيقية

بعيدًا عن مقارنة ورقة المواصفات-، هناك العديد من المشكلات العملية التي كثيرًا ما تفاجئ المخططين:

 

الألياف القديمة وذروة المياه.إذا كان مصنع الألياف الخاص بك يرجع تاريخه إلى ما قبل عام 2005 وكنت تعتمد على جميع قنوات CWDM البالغ عددها 18 قناة، فقد تشعر بخيبة أمل. في ألياف G.652A/B الأقدم، نتحقق عادةً من التوهين عند حوالي 1383 نانومتر باستخدام OTDR قبل تمكين قنوات CWDM السفلية. أدى تخطي هذه الخطوة إلى تحويل خطط CWDM "ذات 18 قناة" إلى خطط ذات 8 قنوات بعد التثبيت.

 

من الصعب التنبؤ بنمو الطول الموجي.إن أكثر ما نأسف عليه في عمليات نشر CWDM ليس الأداء-بل نفاد القنوات في وقت أقرب من المتوقع. يميل نمو حركة المرور في بيئات المؤسسات وDCI إلى أن يكون أكثر تعقيدًا مما تشير إليه التوقعات الخطية. إذا كان هناك أي احتمال أنك ستحتاج إلى أكثر من 8 أطوال موجية خلال 5 سنوات، فضع في الاعتبار تكلفة مبادلة النظام الأساسي المحتملة في حالة أعمال CWDM الخاصة بك.

 

التضخيم ليس اختياريًا عن بعد.لا يعد عدم قدرة CWDM على التضخيم مجرد تقييد للنطاق-فهذا يعني أنه ليس لديك أداة لاستعادة الهامش إذا تدهورت ظروف الألياف (التوصيلات الجديدة، تقادم الموصل، إعادة توجيه الكابلات). يوفر لك DWDM المزود بـ EDFA وسادة ميزانية بصرية تفتقر إليها الأنظمة السلبية-فقط.

 

يختلف التعقيد التشغيلي.يعد نشر CWDM أسهل، ولكن هذه البساطة تعني عددًا أقل من عمليات المراقبة. إما أن يعمل رابط CWDM السلبي أو لا-فهناك قدرة محدودة على مراقبة مستويات طاقة القناة أو OSNR أو تدهور الفشل المسبق-بدون إضافة معدات اختبار خارجية. تتضمن أنظمة DWDM النشطة عادةً-مراقبة القناة البصرية (OCM) وقياس الأداء عن بعد الذي يمكنه اكتشاف المشكلات قبل أن تتسبب في انقطاع الخدمة.

 

يغير DWDM المتماسك حساب التفاضل والتكامل.تتضمن أجهزة إرسال واستقبال DWDM الحديثة المتماسكة (100G+) -معالجة إشارات رقمية مضمنة تعوض التشتت اللوني (انتشار الإشارة الناجم عن أطوال موجية مختلفة تنتقل بسرعات مختلفة قليلاً في الألياف) وتأثيرات الاستقطاب تلقائيًا- مما يؤدي إلى القضاء على وحدات تعويض التشتت الخارجي التي تستخدم لإضافة التكلفة والتعقيد إلى أنظمة DWDM. وقد أدى هذا إلى تقليص الفجوة التشغيلية بين التقنيتين بشكل كبير بمعدلات بيانات أعلى.

 

 

الأسئلة المتداولة