CWDM در مقابل DWDM: شبکه شما واقعاً به کدام یک نیاز دارد؟

مقدمه

این سوال زیاد از من پرسیده می شود: ما به ظرفیت فیبر بیشتری نیاز داریم. آیا باید به CWDM برویم یا DWDM؟ پاسخ صادقانه من همیشه یکسان است: بستگی دارد. اما پس از سال‌ها کار بر روی استقرار فیبر در شبکه‌های مترو و ستون فقرات، متوجه شدم که اکثر مردم تصمیم را بیش از حد پیچیده می‌کنند. هنگامی که درک کردید که هر فناوری واقعاً چه کاری انجام می دهد و کجا مناسب است، انتخاب درست معمولاً مشخص می شود.

Multiplexing تقسیم طول موج (WDM) فناوری است که به شما امکان می دهد چندین جریان داده را به طور همزمان به یک فیبر بفرستید، هر کدام با رنگ متفاوتی از نور. آن را مانند یک بزرگراه با خطوط متعدد در نظر بگیرید. WDM خطوط را می سازد. دو روش اصلی برای انجام این کار عبارتند از WDM درشت (CWDM) و WDM متراکم (DWDM). هر دو یک مشکل اساسی را حل می کنند، اما آنها آن را به روش های بسیار متفاوت، با برچسب های قیمت و مشخصات عملکرد بسیار متفاوت انجام می دهند.

این پست نحوه عملکرد هر یک، جایی که هر کدام منطقی است و پیاده‌سازی‌های{0}}در جهان واقعی چگونه است را توضیح می‌دهد. من همچنین یک جدول مقایسه قرار داده ام تا بتوانید تفاوت های اصلی را در یک نگاه ببینید.

I. CWDM: گزینه ساده و اقتصادی-گزینه دوستانه

چگونه کار می کند

CWDM کانال های طول موج را از یکدیگر دور می کند، معمولاً 20 نانومتر بین هر یک. استاندارد ITU-T G.694.2 18 کانال را در محدوده ای از 1270 نانومتر تا 1610 نانومتر تعریف می کند. در عمل، بیشتر استقرارها فقط از 8 کانال از 1470 نانومتر تا 1610 نانومتر استفاده می کنند، زیرا این کانال ها در قسمتی از فیبر قرار دارند که تلفات سیگنال در آن کمتر است.

این فاصله گسترده کلید ارزان بودن CWDM است. وقتی کانال‌ها از هم دور هستند، فیلترهای نوری که آنها را از هم جدا می‌کنند لازم نیست بسیار دقیق باشند. می‌توانید از لایه‌های فیلتر کمتری استفاده کنید، ساخت ساده‌تر است و واحدهای بیشتری بررسی‌های کیفیت را انجام می‌دهند. همه اینها به معنای هزینه کمتر برای خریدار نهایی است.

واقعی-نمونه جهانی: شبکه‌های متروی شهر

یک مثال خوب این است که چگونه ISP های شهری کوچکتر و شبکه های فیبر شهری از CWDM استفاده می کنند. شبکه فیبر شهری شهر آمستردام، CityNet، در اوایل دهه 2010 از CWDM برای دسترسی{1}}پیوندهای لایه ای خود استفاده کرد تا صدها مشتری تجاری را در مناطق کوتاه شهری بدون صرف هزینه های اضافی در زیرساخت ها به هم متصل کند. مسافت ها زیر 20 کیلومتر بود و ظرفیت هر لینک برای ترافیک آن زمان کافی بود. آنها کار را با کسری از هزینه ای که عرضه DWDM به همراه داشت انجام دادند.

منبع: گزارش های پروژه Amsterdam CityNet، به نقل از Ovum Telecom Infrastructure Analysis (2013). هزینه‌های مشابه-استقرار CWDM مبتنی بر هزینه در مجله ارتباطات IEEE، جلد. 41، شماره. 2. مستند شده است.

یکی دیگر از موارد استفاده رایج شبکه های پردیس سازمانی است. دانشگاهی که مراکز داده خود را در چند ساختمان به هم وصل می کند، یا بیمارستانی که سرورهای تصویربرداری را بین امکاناتی با فاصله 10 کیلومتری از هم پیوند می دهد، تقریباً همیشه CWDM را انتخاب می کند. ریاضی جواب می دهد: هزینه اولیه کمتر، تجهیزات ساده، ظرفیت کافی خوب.

محدودیت هایی که باید بدانید

CWDM دو محدودیت سخت دارد که بسیار مهم است. ابتدا حداکثر 18 کانال دریافت می کنید. تا زمانی که ترافیک شما در عرض سه سال دو برابر شود و متوجه شوید که فیبر پر شده است، زیاد به نظر می رسد. دوم، CWDM با تقویت‌کننده‌های فیبر دوپ شده اربیوم (EDFA)، که ابزار استاندارد برای افزایش دامنه سیگنال هستند، کار نمی‌کند. این بدان معنی است که پیوندهای CWDM در حدود 80 کیلومتر بدون اضافه کردن تجهیزات بازسازی گران قیمت بالا می روند. برای استقرار در مقیاس-شهر، معمولاً خوب است. برای هر چیزی بزرگتر، یک مشکل واقعی است.

II. DWDM: ظرفیت بالا، مسافت طولانی، هزینه بالاتر

چگونه کار می کند

DWDM کانال ها را بسیار نزدیک به هم بسته بندی می کند. استاندارد ITU-T G.694.1 فواصل 0.4 نانومتر (50 گیگاهرتز)، 0.8 نانومتر (100 گیگاهرتز) و 1.6 نانومتر (200 گیگاهرتز) را تعریف می‌کند. بیشتر سیستم‌ها در باند C کار می‌کنند، تقریباً 1525 نانومتر تا 1565 نانومتر، اگرچه سیستم‌های جدیدتر به باند L{13}} فشار می‌آورند تا حتی ظرفیت بیشتری را جذب کنند.

از آنجایی که کانال ها بسیار نزدیک به هم هستند، تجهیزات DWDM باید بسیار دقیق تر باشند. لیزرها برای پایدار ماندن نیاز به خنک کننده فعال و قفل کردن طول موج- دارند. فیلترها به لایه های پوششی بسیار بیشتری نیاز دارند. همه اینها هزینه تولید و قیمت سیستم را بالا می برد. اما آنچه در ازای آن دریافت می‌کنید چشمگیر است: 40، 80، 96 یا حتی 160+ کانال در یک جفت فیبر، که هر کدام با سرعت‌های 10، 100 یا 400 گیگابیت بر ثانیه کار می‌کنند.

مثال واقعی-جهانی: شبکه های ستون فقرات

به هر ستون اصلی اینترنت نگاه کنید و به DWDM نگاه کنید. شبکه فیبر خصوصی گوگل که مراکز داده خود را در سطح جهانی به هم متصل می کند، بر روی زیرساخت DWDM با قابلیت حمل صدها ترابیت در ثانیه اجرا می شود. طبق افشای زیرساخت‌های ۲۰۲۲ گوگل، شبکه اصلی آن‌ها از طول‌موج‌های ۴۰۰G در سیستم‌های DWDM استفاده می‌کند و برنامه‌هایی برای مقیاس‌بندی تا ۸۰۰G در هر طول موج با استفاده از فرمت‌های مدولاسیون پیشرفته دارند.

منبع: سخنرانی اصلی Google Cloud Next 2022 و پست وبلاگ تیم زیرساخت شبکه Google، "ساختن یک سیاره{1}}شبکه مقیاس" (2022). همچنین رجوع کنید به: Journal of Lightwave Technology، جلد{4}}، شماره. 11 - «روندها در سیستم‌های DWDM زیردریایی و زمینی».

کابل های زیردریایی منطقه دیگری است که DWDM تنها گزینه واقعی است. سیستم کابلی 2Africa، یکی از طولانی‌ترین کابل‌های زیردریایی در جهان با بیش از 45000 کیلومتر، برای حمل ترافیک بین آفریقا، اروپا و آسیا کاملاً به DWDM متکی است. هیچ فناوری دیگری وجود ندارد که بتواند این کار را انجام دهد. تقویت‌کننده‌های EDFA که هر 50-80 کیلومتر در امتداد کابل قرار می‌گیرند، همه کانال‌های DWDM را به یکباره تقویت می‌کنند، که این چیزی است که انتقال فوق-در مسافت طولانی را از نظر اقتصادی ممکن می‌سازد.

منبع: اعلامیه کابل 2Africa متا و شرکا (2021)؛ مشخصات فنی از SubCom و Alcatel Submarine Networks (ASN).

مزیت واقعی: سازگاری با EDFA

من فکر می کنم نقطه سازگاری EDFA توجه کافی را به خود جلب نمی کند. وقتی از DWDM در باند C{1}} استفاده می‌کنید، یک EDFA می‌تواند هر کانال روی فیبر را همزمان تقویت کند. نیازی نیست سیگنال را دوباره به شکل الکتریکی و سپس دوباره به نور تبدیل کنید. این سیستم را ساده نگه می‌دارد، تأخیر را کاهش می‌دهد و ساخت پیوندهایی که هزاران کیلومتر را در بر می‌گیرند را عملی می‌کند. این تنها دلیلی است که DWDM بر شبکه‌های-طولانی و اصلی تسلط دارد.

III. CWDM در مقابل DWDM: کنار-در کنار-

جدول مقایسه سریع

در اینجا نگاهی ساده به نحوه مقایسه این دو فناوری در ابعادی که برای برنامه ریزی شبکه اهمیت دارند، می پردازیم:

کدام یک را باید انتخاب کنید؟

پاسخ صادقانه: اگر لینک های شما کمتر از 80 کیلومتر هستند و به کمتر از 10 گیگابیت در ثانیه در هر کانال با 18 کانال یا کمتر نیاز دارید، CWDM در پول واقعی شما صرفه جویی می کند. گزارش 2021 Dell'Oro Group در مورد حمل و نقل نوری اشاره کرد که CWDM همچنان انتخاب غالب برای استقرار دسترسی سازمانی و مترو زیر 80 کیلومتر است، جایی که می تواند هزینه های سرمایه اولیه را 30-60٪ در مقایسه با جایگزین های DWDM کاهش دهد.

منبع: Dell'Oro Group، 'Optical Transport Market Report Q4 2021.' همچنین در پوشش Light Reading روندهای فیبر مترو، ژانویه 2022 به آن اشاره شده است.

اگر به بیش از 18 کانال، بیش از 80 کیلومتر دسترسی نیاز دارید، یا در حال ساخت چیزی هستید که باید به صدها گیگابیت بر ثانیه یا ترابیت برسد، DWDM تماس مناسبی است. هزینه اولیه بالاتر واقعی است، اما سقف ظرفیتی که با CWDM به آن رسیده اید نیز همین است. بسیاری از اپراتورها این روش را به سختی یاد گرفته اند، به طوری که CWDM را برای صرفه جویی در هزینه ها به کار می گیرند و پس از افزایش ترافیک در عرض پنج سال مجبور به ریپ کردن و جایگزینی آن می شوند.

یک نکته قابل ذکر است: در بسیاری از شبکه های واقعی، هر دو فناوری با هم وجود دارند. DWDM لایه های اصلی و اصلی را کنترل می کند. CWDM لبه های دسترسی و توزیع را پوشش می دهد. این یک سازش نیست. این در واقع یک طراحی هوشمند است که از هر فناوری در جایی که به بهترین وجه مناسب است استفاده می کند.

نتیجه گیری

CWDM و DWDM محصولات رقیب نیستند. آنها ابزاری برای مشاغل مختلف هستند. CWDM ساده، مقرون به صرفه و مناسب برای پیوندهای کوتاه با نیازهای ظرفیت متوسط-است. DWDM تنها گزینه جدی برای زمانی است که به ظرفیت عظیم، دسترسی طولانی یا شبکه ای نیاز دارید که بتواند برای سال های آینده مقیاس پذیر باشد.

اگر می‌خواهم یک نصیحت می‌کنم: فقط برای امروز برنامه‌ریزی نکنید. قبل از اینکه به یک فناوری متعهد شوید، به تخمین رشد ترافیک خود در پنج تا هفت سال آینده نگاه کنید. اگر نیازهای داده‌های شما سریع‌تر از حد انتظار رشد کند، یک استقرار CWDM که امروز بی‌نقص به نظر می‌رسد، می‌تواند به سرعت دردسرساز شود. DWDM هزینه های اولیه بیشتری دارد، اما سن آن بسیار بهتر است.

خبر خوب این است که صنعت شبکه های نوری به اندازه کافی رشد کرده است که هر دو فناوری به خوبی-پشتیبانی،-به خوبی مستند شده و از چندین فروشنده در دسترس هستند. چه در حال ساخت یک پیوند پردیس یا یک ستون فقرات قاره ای باشید، ابزارها وجود دارند. نکته کلیدی فقط این است که مطمئن شوید از یک مورد مناسب استفاده می کنید.