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Es kommt häufig vor, dass wir von unseren Kunden Fragen wie dieses Beispiel erhalten: „Hey, wir haben eine Dark Fiber zwischen unseren beiden Netzwerkknoten und müssen über diese Glasfaser bidirektionale 6x10G-Verbindungen über eine Entfernung von etwa 30 km organisieren. Unsere Zukunftspläne sind noch nicht klar, aber wir denken, dass wir nächstes Jahr zusätzliche Kapazität benötigen. Wir haben von passiven WDM-Technologien gehört, sind uns aber nicht sicher, welche wir wählen sollen. Was ist der Unterschied zwischen CWDM und DWDM und was empfehlen Sie?“
In einem solchen Fall würde unser zuständiger Vertriebsberater etwa so antworten: „Die Wahl der Technologie hängt zunächst von der geplanten Kapazität ab – CWDM verfügt über 18 Wellenlängen (9 Paare für bidirektionale Verbindungen) und DWDM mit 100 GHz-Abstand über bis zu 40 (20 Paare für bidirektionale Verbindungen). Wenn Sie keine viel höhere Kapazität als 9 x 10 G sehen, empfehlen wir Ihnen passives CWDM, da es günstiger ist.“
Vor zwei, drei Jahren wäre diese Antwort wahrscheinlich völlig richtig gewesen, aber die Branche der optischen Kommunikation verändert sich schnell, die Preise für Komponenten sinken, neue Anwendungen und Standards werden kommerziell, sodass diese Antwort jetzt im Jahr 2017 möglicherweise falsch ist.
Passives CWDM vs. DWDM – vergleichen wir die Technologien aus heutiger Sicht. Beide Technologien basieren auf Wellenlängenmultiplexverfahren, bei denen mehrere optische Verbindungen auf derselben Faser mithilfe unterschiedlicher Farben (bzw. Wellenlängen) von Laserlicht kombiniert werden. Beide Technologien, die 2002 durch die jeweiligen Empfehlungen ITU-T G.694.1 und G.694.2 standardisiert wurden, weisen einen wesentlichen Unterschied auf: die spektrale Kanalbreite. Bei CWDM beträgt die Kanalbreite 20 nm, während die 100-GHz-Version von DWDM einen Kanalabstand von 0,8 nm aufweist.
CWDM-DWDM-Kanalplan
Vom Aspekt der spektralen Kanalbreite aus ist DWDM wesentlich effizienter – es erfordert jedoch eine viel höhere Laserpräzision, da schmale Kanäle hinsichtlich der Wellenlängendrift viel anspruchsvoller sind. Diese hohe Präzisionsanforderung war der Hauptgrund für die höheren Kosten der Laserkomponenten für DWDM-Transceiver. Der zweite Aspekt war, dass anfängliche DWDM-Laser eine höhere Leistung und Wärmeableitung verursachten – deshalb waren DWDM-Transceiver lange Zeit nur in sperrigeren Formfaktoren verfügbar – wie XFP, XENPAK und X2. Aber in letzter Zeit haben DWDM-Transceiverkomponenten mit dem Fortschritt der Branche dieselbe Leistung und Wärmeableitung wie CWDM-Komponenten und sind im branchenüblichen SFP+-Formfaktor verfügbar. Da DWDM immer beliebter wird, sind DWDM-Transceiver etwa 20–25 % günstiger als CWDM.
Für den Aufbau passiver CWDM- oder DWDM- Verbindungen werden neben Transceivern auch passive Komponenten wie Mux und OADM benötigt – CWDM-Komponenten sind dort günstiger. Die Gesamtinvestition in ein passives WDM-Netzwerk auf Basis von CWDM- und DWDM-Technologie wird daher sehr ähnlich sein – fast gleich, aber in den meisten Fällen ist DWDM wirtschaftlicher, da der Großteil der Investitionen in Transceiver fließt. Da der Preis heute als einer der wichtigsten Wettbewerbsvorteile von CWDM nicht mehr gilt, vergleichen wir passives CWDM und DWDM aus rein anwendungstechnischer Sicht:
CWDM vs. DWDM – Kanalgleichmäßigkeit:
Da sich das CWDM-Spektrum für 18 Kanäle von 1260 nm bis 1620 nm erstreckt, im Vergleich zum DWDM-C-Band von 1530 – 1565 nm, hat CWDM Schwächen hinsichtlich der Kanalgleichmäßigkeit. Die Dämpfung im breiten Spektrum ist je nach Wellenlänge unterschiedlich – beispielsweise beträgt die typische Dämpfung einer optischen G.652.C-Faser 0,38 dB/km bei 1310 nm Wellenlänge und 0,22 dB/km bei 1550 nm. In einem CWDM-System kann es also bei Verwendung unterschiedlicher CWDM-Wellenlängen zu ziemlich großen Unterschieden in der optischen Kanalleistung kommen. Die Gleichmäßigkeit der optischen Kanäle über das gesamte Spektrum von 1260–1620 nm hängt von der Spezifikation des Glasfaserkabels ab. – Wir empfehlen, dies sorgfältig zu prüfen, wenn Sie passives CWDM verwenden möchten. Dies ist insbesondere bei alten Glasfasern der G.652-Spezifikation sehr wichtig – sie weisen sogenannte „Waterpeak“-Phänomene im Bereich von 1390 und 1490 nm auf, die für CWDM-Verbindungen überhaupt nicht nutzbar sind. DWDM ist hier der klare Gewinner – aufgrund seines schmalen Spektrums sind die Kanaleigenschaften auf derselben Faser nahezu identisch.
CWDM vs. DWDM – Kapazität:
Hier gibt es einen klaren Gewinner: Während die maximale Kapazität eines CWDM-Systems 18 Wellenlängen im gesamten Spektrum beträgt, ermöglicht DWDM unter Verwendung des traditionellen C-Bands 1530 – 1565 nm 45 DWDM-Kanäle im Abstand von 100 GHz, aber mit der Einführung von Transceivern im Abstand von 50 GHz können wir die Anzahl der Kanäle auf bis zu 90 verdoppeln. In Zukunft können wir mit einem Frequenzversatz von 25 GHz und sogar 12,5 GHz rechnen, wodurch sich die Anzahl der möglichen Kanäle sogar auf 180 oder 360 vervielfacht. Wenn das nicht genug ist – es gibt das S-Band (1460-1530 nm) und das L-Band (1565-1625 nm), die ebenfalls mit DWDM verwendet werden können, aber noch nicht im Mainstream angekommen sind.
CWDM vs. DWDM – Entfernung:
Die maximale Entfernung einer xWDM-Verbindung hängt von zwei Hauptfaktoren ab – dem maximalen Budget der optischen Transceiver und der Dämpfung aller passiven Elemente – der Faser selbst, der Anzahl der Verbindungen und Spleiße, der Dämpfung der passiven Filter (auch der chromatischen Dispersion, die wir bis 80 km jedoch nicht als großen Faktor betrachten). Wenn Sie sich die Datenrate einer 10G-Verbindung mit CWDM und DWDM, passiven Technologien, ansehen, können Sie unter Verwendung gängiger SFP+-Transceiver ein garantiertes Budget von bis zu 23 dB erreichen (mit XFP können Sie ein Budget von 26 dB erreichen), was für eine 80 km lange xWDM-Verbindung mit beiden Technologien ausreicht. Der große Vorteil von DWDM besteht jedoch darin, dass aufgrund seiner schmalen spektralen Breite kostengünstige und überall verfügbare EDFA-Booster (Erbium Doped Fiber Amplifier) verwendet werden können, was eine sehr kostengünstige Möglichkeit darstellt, die DWDM-Reichweite zu erweitern.
CWDM vs. DWDM – Ersatzteile:
Auch optische Transceiver sind ausgereifte Komponenten und weisen nur sehr geringe Ausfallraten auf. Mit der xWDM-Technologie benötigen Sie einen Backup-Bestand aller aktiven Komponenten. Planen Sie jedoch nur eine Implementierung im kleinen Maßstab und verbinden Sie nur zwei oder wenige Netzwerkknoten, müssen Sie möglicherweise grundsätzlich alles sichern – was Ihre Investition verdoppelt. Auch hier ist DWDM ein Vorteil, da abstimmbare DWDM-Transceiver verfügbar sind, die alle Ihre DWDM-Transceiver mit unterschiedlichen Wellenlängen durch ein oder zwei Einheiten ersetzen können. Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel „Abstimmbare optische Transceiver – Wann einsetzen?“
Unser Fazit: Angesichts des aktuellen Branchentrends, der zu einer Angleichung der Kosten für optische Elemente wie Transceiver geführt hat, liegen im technischen Kampf zwischen CWDM und DWDM weitere Fortschritte bei DWDM. Es stellt sich die Frage: Welchen Anwendungsfall bietet CWDM? CWDM bietet nach wie vor Preisvorteile bei Verbindungsraten unter 10G und ist für kurze Distanzen mit niedrigen Datenraten derzeit die praktikabelste Technologie.
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