Im Bereich der Telekommunikation, insbesondere der Rechenzentrumsanbindung und Videoübertragung, ist Glasfaserverkabelung äußerst wünschenswert. In der Realität stellt sie jedoch nicht mehr für jeden einzelnen Dienst eine wirtschaftliche oder praktikable Lösung dar. Daher ist der Einsatz von Wellenlängenmultiplex (WDM) zur Kapazitätserweiterung der bestehenden Glasfaserinfrastruktur dringend zu empfehlen. WDM ist eine Technologie, die mehrere optische Signale mithilfe unterschiedlicher Wellenlängen von Laserlicht auf eine einzige Faser multiplexiert. Im Folgenden werden CWDM und DWDM kurz erläutert. Beide basieren auf dem gleichen Prinzip der Nutzung mehrerer Wellenlängen auf einer einzigen Faser. Sie weisen jedoch jeweils Vor- und Nachteile auf.
Was ist CWDM?
CWDM unterstützt die gleichzeitige Übertragung von bis zu 18 Wellenlängenkanälen über eine Glasfaser. Die Wellenlängen der einzelnen Kanäle liegen dabei jeweils 20 nm auseinander. DWDM ermöglicht bis zu 80 simultane Wellenlängenkanäle mit einem Wellenlängenabstand von nur 0,8 nm. Die CWDM-Technologie bietet eine komfortable und kostengünstige Lösung für kürzere Distanzen bis zu 70 Kilometern. Bei Distanzen zwischen 40 und 70 Kilometern ist CWDM in der Regel auf die Unterstützung von acht Kanälen beschränkt.
Ein CWDM-System unterstützt üblicherweise acht Wellenlängen pro Faser und ist für die Kurzstreckenkommunikation ausgelegt, wobei Breitbandfrequenzen mit weit auseinanderliegenden Wellenlängen genutzt werden.
Da CWDM auf einem Kanalabstand von 20 nm im Bereich von 1470 bis 1610 nm basiert, wird es typischerweise auf Glasfaserstrecken bis maximal 80 km eingesetzt, da optische Verstärker bei größeren Kanalabständen nicht verwendet werden können. Dieser große Kanalabstand ermöglicht den Einsatz kostengünstiger Optiken. Allerdings sind die Übertragungskapazität und die Reichweite bei CWDM geringer als bei DWDM.
Im Allgemeinen wird CWDM für kostengünstigere Anwendungen mit geringerer Kapazität (unter 10 Gbit/s) und kürzerer Reichweite eingesetzt, bei denen die Kosten ein wichtiger Faktor sind.
In jüngster Zeit haben sich die Preise für CWDM- und DWDM-Komponenten deutlich angeglichen. CWDM-Wellenlängen ermöglichen aktuell die Übertragung von bis zu 10-Gigabit-Ethernet und 16-Gigabit-Fibre-Channel, und eine weitere Kapazitätserhöhung ist in Zukunft eher unwahrscheinlich.
Was ist DWDM?
Im Gegensatz zu CWDM können DWDM-Verbindungen verstärkt werden und eignen sich daher zur Datenübertragung über viel größere Entfernungen.
Bei DWDM-Systemen ist die Anzahl der gemultiplexten Kanäle wesentlich höher als bei CWDM, da DWDM einen engeren Wellenlängenabstand verwendet, um mehr Kanäle auf einer einzigen Faser unterzubringen.
Anstelle des bei CWDM üblichen Kanalabstands von 20 nm (entspricht etwa 15 Millionen GHz) nutzen DWDM-Systeme eine Vielzahl von festgelegten Kanalabständen von 12,5 GHz bis 200 GHz im C-Band und manchmal auch im L-Band.
Moderne DWDM-Systeme unterstützen typischerweise 96 Kanäle mit einem Kanalabstand von 0,8 nm im 1550-nm-C-Band-Spektrum. Dadurch können DWDM-Systeme enorme Datenmengen über eine einzige Glasfaserverbindung übertragen, da sie die Übertragung deutlich mehr Wellenlängen auf derselben Faser ermöglichen.
DWDM eignet sich optimal für die Kommunikation über große Entfernungen bis zu 120 km und darüber hinaus, da es optische Verstärker nutzt, die das gesamte in DWDM-Anwendungen üblicherweise verwendete 1550-nm- oder C-Band-Spektrum kosteneffizient verstärken können. Dadurch werden Dämpfungsverluste über große Entfernungen kompensiert. In Kombination mit Erbium-dotierten Faserverstärkern (EDFAs) können DWDM-Systeme große Datenmengen über Entfernungen von Hunderten oder Tausenden von Kilometern übertragen.
Neben der Fähigkeit, eine größere Anzahl von Wellenlängen als CWDM zu unterstützen, sind DWDM-Plattformen auch in der Lage, Protokolle mit höherer Geschwindigkeit zu verarbeiten, da die meisten Anbieter optischer Transportgeräte heute üblicherweise 100G oder 200G pro Wellenlänge unterstützen, während aufkommende Technologien 400G und mehr ermöglichen.
DWDM vs CWDM Wellenlängenspektrum:
CWDM hat einen größeren Kanalabstand als DWDM – die nominelle Differenz in Frequenz oder Wellenlänge zwischen zwei benachbarten optischen Kanälen.
CWDM-Systeme übertragen typischerweise acht Wellenlängen mit einem Kanalabstand von 20 nm im Spektralbereich von 1470 nm bis 1610 nm.
DWDM-Systeme hingegen können 40, 80, 96 oder bis zu 160 Wellenlängen übertragen, indem sie einen deutlich geringeren Wellenlängenabstand von 0,8/0,4 nm (100-GHz-/50-GHz-Raster) nutzen. Die Wellenlängen von DWDM liegen typischerweise zwischen 1525 nm und 1565 nm (C-Band), wobei einige Systeme auch Wellenlängen von 1570 nm bis 1610 nm (L-Band) verarbeiten können.
Vorteile von CWDM:
1. Niedrige Kosten
CWDM ist aufgrund der Hardwarekosten deutlich günstiger als DWDM. CWDM-Systeme verwenden gekühlte Laser, die wesentlich preiswerter sind als die ungekühlten Laser von DWDM. Darüber hinaus sind DWDM-Transceiver typischerweise vier- bis fünfmal so teuer wie ihre CWDM-Module. Auch die Betriebskosten von DWDM sind höher als die von CWDM. Daher ist CWDM die ideale Wahl für Anwender mit begrenztem Budget.
2. Stromversorgung
Im Vergleich zu CWDM ist der Energiebedarf von DWDM deutlich höher. DWDM-Laser verbrauchen zusammen mit der zugehörigen Überwachungs- und Steuerschaltung etwa 4 W pro Wellenlänge. Ein ungekühlter CWDM-Lasersender hingegen benötigt nur etwa 0,5 W. CWDM ist eine passive Technologie, die keine elektrische Energie benötigt. Dies hat positive finanzielle Auswirkungen für Internetbetreiber.
3. Einfache Bedienung
CWDM-Systeme nutzen im Vergleich zu DWDM eine einfachere Technologie. Sie verwenden LEDs oder Laser zur Stromversorgung. Die Wellenfilter von CWDM-Systemen sind kleiner und kostengünstiger. Daher sind sie einfach zu installieren und zu bedienen.
Vorteile von DWDM:
1. Flexibles Upgrade
DWDM ist flexibel und robust in Bezug auf verschiedene Fasertypen. Ein DWDM-Upgrade auf 16 Kanäle ist sowohl mit G.652- als auch mit G.652.C-Fasern möglich. Dies liegt daran, dass DWDM stets den verlustarmen Bereich der Faser nutzt. Im Gegensatz dazu erfolgt die Übertragung bei 16-Kanal-CWDM-Systemen im Bereich von 1300–1400 nm, wo die Dämpfung deutlich höher ist.
2. Skalierbarkeit
DWDM-Lösungen ermöglichen die Erweiterung in Schritten von acht Kanälen auf maximal 40 Kanäle. Sie ermöglichen eine deutlich höhere Gesamtkapazität über die Glasfaser als eine CWDM-Lösung.
3. Große Übertragungsdistanz
DWDM nutzt das 1550-nm-Wellenlängenband, das mit herkömmlichen optischen Verstärkern (EDFA) verstärkt werden kann. Dadurch erhöht sich die Übertragungsdistanz auf Hunderte von Kilometern.
Das folgende Bild vermittelt Ihnen einen visuellen Eindruck der Unterschiede zwischen CWDM und DWDM.
Veröffentlichungsdatum: 14. Juni 2022