Технология DWDM простыми словами: Зачем она нужна, если есть CWDM?
DWDM является логическим продолжением грубого уплотнения – принцип работы тот же самый: в канале присутствует одновременно до нескольких десятков лазерных сигналов, каждый из которых имеет свою, отличную от других длину волны. Большая плотность каналов диктует увеличение точности модулей плотного оптического уплотнения – «шаг» несущих длин волн в этой технологии составляет уже всего 0,79-0,80 нанометров (1528.77, 1529.55, 1530.33 … 1563.05, 1563.86). Допуски же составляют всего 0,1 нанометра – это приводит к еще большему усложнению технологии изготовления и более строгого подхода к проверке, а, следовательно, и увеличению стоимости приёмопередатчиков плотного спектрального уплотнения.
Но, несмотря на более высокую стоимость, системы спектрального уплотнения DWDM имеют два неоспоримых преимущества:
1. DWDM позволяет организовывать до 24 дуплексных каналов (а некоторые изготавливаемые на заказ системы уплотнения и до 80 каналов) в одном оптическом волокне. По сравнению с 9 каналами CWDM – это существенное преимущество.
MlaxLink выпускает несколько видов мультиплексоров DWDM:
ML-V2-MUX-D-4/1 (Мультиплексор MlaxLink одноволоконный DWDM, 4-канальный, каналы 46-53, корпусной)
ML-V2-MUX-D-8/1 (Мультиплексор MlaxLink одноволоконный DWDM, 8-канальный, каналы 46-61, корпусной)
ML-V2-MUX-D-8/2 (Мультиплексор MlaxLink двухволоконный DWDM, 8-канальный, каналы 46-53 x2, корпусной)
ML-V2-MUX-D-16/1 (Мультиплексор MlaxLink одноволоконный DWDM, 16-канальный, каналы 30-61, корпус 19”, 1U)
ML-V2-MUX-D-16/2 (Мультиплексор MlaxLink двухволоконный DWDM, 16-канальный, каналы 46-61 x2, корпус 19”, 1U)
ML-V2-MUX-D-24/1 (Мультиплексор MlaxLink одноволоконный DWDM, 24-канальный, корпус 19”, 1U)
А также бескорпусные их разновидности:
ML-MUX-Lite-D-4/1 (Мультиплексор MlaxLink одноволоконный DWDM, 4-канальный, каналы 46-53, бескорпусной)
ML-MUX-Lite-D-8/1 (Мультиплексор MlaxLink одноволоконный DWDM, 8-канальный, каналы 46-61, бескорпусной)
ML-MUX-Lite-D-8/2 (Мультиплексор MlaxLink двухволоконный DWDM, 8-канальный, каналы 46-53 x2, бескорпусной)
Ассортимент трансиверов состоит из:
ML-DWDM-CHxx-28 (Модуль MlaxLink двухволоконный SFP DWDM, 1,25Гбит/с, 15xx.xxнм, канал xx, 28dB, 2xLC, DDM)
ML-DWDM-CHxx-32 (Модуль MlaxLink двухволоконный SFP DWDM, 1,25Гбит/с, 15xx.xxнм, канал xx, 32dB, 2xLC, DDM)
ML-DWDM-CHxx-40 (Модуль MlaxLink двухволоконный SFP DWDM, 1,25Гбит/с, 15xx.xxнм, канал xx, 40dB, 2xLC, DDM)
ML-PDWDM-CHxx-15 (Модуль MlaxLink двухволоконный SFP+ DWDM, 10Гбит/с, 15xx.xxнм, канал xx, 15dB, 2xLC, DDM)
ML-PDWDM-CHxx-23 (Модуль MlaxLink двухволоконный SFP+ DWDM, 10Гбит/с, 15xx.xxнм, канал xx, 23dB, 2xLC, DDM)
ML-PDWDM-CHxx-25 (Модуль MlaxLink двухволоконный SFP+ DWDM, 10Гбит/с, 15xx.xxнм, канал xx, 25dB, 2xLC, DDM)
ML-XDWDM-CHxx-15 (Модуль MlaxLink двухволоконный XFP DWDM, 10Гбит/с, 15xx.xxнм, канал xx, 15dB, 2xLC, DDM)
 |  |
Оборудование Mlaxlink может применяться и при создании систем активного уплотнения DWDM, с использованием EDFA-усилителей, пунктов регенерации, компенсаторов дисперсии и т.п. решений, для решения задач по прокладке линий оптического уплотнения на сверхдальние расстояния, или для линий с низким качеством оптоволокна.
DWDM-линии между дата-центрами: как меняется подход, если речь про банки и ответственные объекты
Это 8 Тбит/с (при использовании 80 длин волн с пропускной способностью 100G).
С 2006 года я сдал в эксплуатацию коммутационное оборудование полутора дюжинам банков. И ещё ряду объектов, которые не могу упоминать. Это те самые каналы, где в скорость синхронной репликации нагло и подло вмешивается скорость распространения света в оптоволокне.
Ниже я рассказываю о нескольких типовых случаях архитектуры, где очень легко поймать ошибку масштабирования или неверного резервирования. И про магию «работает – не трогай».
Что это вообще такое
По мультиплексору-демультиплексору на каждой стороне, оптика в середине. По сравнению с тёмной оптикой для передачи сорока каналов 10G потребовалось бы 40 оптических пар, когда при использовании технологии DWDM потребуется только одно оптическое волокно.
Система WDM кроме решения задач по передаче трафика может решать задачи по резервированию. В ряде случаев достаточно установки всего нескольких дополнительных плат — и мы получаем систему с резервированием «по линии». На приёмной и передающей стороне устанавливаются устройства, которые передают весь трафик по одной паре оптических волокон основного направления. При обрыве в течение не более 50 мс (среднее время в нашей практике – 23 мс) они переключается на резервное направление.
Очень важный момент: если изначально закладывать систему как транспортную сеть с возможностью коммутации оптических линков при помощи ROADM, а не нагромождать существующее оборудование «тёмной оптикой», можно было бы в будущем избежать множество проблем, с которыми сейчас сталкиваются наши заказчики. Это я к вопросу правильного планирования масштабирования.
Обычная ситуация — крупная компания объявляет тендер или конкурс на построение инфраструктуры между своими дата-центрами (или своими ЦОДами и ЦОДами партнёра, либо критичными узлами входа в магистраль). А дальше начинается лютая история с непониманием, как нужно делать. На тендер проходит 5-6 компаний, из которых 2-3 стабильно предлагают цены на порядок ниже. С ними достаточно просто – скорее всего, их проект или не будет работать по спецификации, или же попросту не будет соответствовать требованиям заказчика после приёмки. Эти грабли опытные IT-руководители обходят, но сразу после встают перед другой дилеммой: а как выбрать из трёх оставшихся предложений?
Здесь можно только глубоко копаться в параметрах проекта. К примеру, для банков каждый такой случай – это баланс между бюджетом, надёжностью и производительностью системы. Вопрос в том, насколько грамотно всё спроектировано и насколько правильно подобрано оборудование. Объяснить на пальцах очень и очень сложно, но я попробую привести примеры.
Типовая ситуация
При соединении двух точек просто закладывается два независимых канала. Что будет, если приедет экскаватор и намотает один из каналов на ковш? Среагирует ли оборудование за миллисекунды для построения нового маршрута? Что будет с уже отправленными данными (застрявшими «прямо в ковше»)? Что случится при выходе из строя мультиплексора? Допустим, затопило полностью всю площадку или пожар на площадке. Система должна в автоматическом режиме, с минимальным временем переключить имеющиеся у нее каналы таким образом, чтобы связь не пропала. И время там совершенно не такое, как у человеческой реакции – счёт в тех же банковских транзакциях идёт на миллисекунды.
Экскаваторщик ещё не понял, что сделал, а данные уже делают крюк в 200 километров, обходя нашего героя.
Проекты
За последний год резко выросло количество проектов с распределёнными ЦОДами. Растёт инфраструктура, растёт количество данных, дата-центры увеличиваются в масштабах. Именно один ЦОД, в котором сконцентрированы все бизнес-критичные данные плюс процессы обработки информации, это как-то не очень разумно. Фактически – единая точка отказа, благо примеров даже в банковской сфере было уже достаточно.
И вот в этот момент, когда принимается решение о строительстве распределённого ЦОДа, возникает вопрос со связью. Как делать связки внутри ЦОДа всем понятно – если это Ethernet, вообще не вопрос, если FC — в целом, тоже, Infiniband используется пока редко (это самая молодая технология сейчас, но в перспективе весьма востребованная). А вот то, как правильно построить инфраструктуру для объединения ЦОДов – здесь начинаются грабли.
Простой пример: тёмная оптика и WDM
Моя команда в КРОКе создаёт сложную катострофоустойчивую DWDM систему. Планируется связать три дата центра и тестовую площадку заказчика. В целях отказоустойчивости было принято решение о создании двух независимых колец.
Топологическая схема DWDM c использованием двух независимых колец
Изначально заказчик думал о тёмной оптике, поскольку решение получалось достаточно простым архитектурно и, казалось, что дешевым. Тем не менее, для передачи нужного количества трафика пришлось бы задействовать порядка 30 оптических пар на каждое кольцо. Почти все участки колец проходили бы в одном кабеле, и по этому потребовалось бы около 60 пар оптики. Так же расстояние, которое требовалось бы преодолеть по «тёмной оптике» было около восьмидесяти километров, что не позволило бы преодолеть без усиления сигнала. Тогда пришлось бы добавлять два дополнительных сайта которые выполняли роль исключительно ретранслятора.
Топологическая схема без использования DWDM
Таким образом, грамотная постановка задачи (точнее – понимание архитектуры) сделала очевидным, для заказчика, вопрос выбора технологии.
Чуть посложнее: выбор оборудования узла
Решается вопрос выбора оборудования и архитектурного решения сети DWDM. Изначально непонятно какой конкретно и в каких объёмах трафик будет передаваться. Также до конца не была понятна топология сети (она развивалась). Требования заказчика порой менялись в течение двух недель по мере поступления новых аналитических данных и новых планов на развитие. Естественно, заложить в проект систему, которая изначально перекрывала бы все возможные требования заказчика — безумно дорого.
Заказчик активно масштабировался, но не мог предсказывать дальше двух лет. Мы сошлись на том, что сеть строится с узлами, которые имеют резерв в горизонте планирования. Далее при росте трафика сеть могла быть расширена в полтора раза без замены шасси, без применения новых технологий и без принципиального изменения архитектуры. В линию между площадками суммарно передавалось более 200 Гб/с трафика.
Архитектура — 3 плоских кольца, 5 мультиплексоров, линейное резервирование. Нечётное количество мультиплексоров объясняется тем, что один мультиплексор принимал две линии, и исполнял функцию 2 устройств. Такая архитектура позволила не использовать матрицу кросс-коммутации для организации резервирования и обойтись более дешёвыми Optical Line Protection модулями. При этом система только выиграла от такого решения, поскольку по бэкплейну не передавалось никакого трафика.
Если говорить проще, мы умышленно сделали функционал мультиплексоров менее гибким, но при этом увеличили надёжность и снизили стоимость узлов. Разумеется, для точного просчёта нужно было проверять сотни параметров и не один десяток раз пересчитывать проект с инженерной командой.
Третий пример: надёжности не бывает много
Изначально, при построении системы DWDM, основным критерием была отказоустойчивость. Может показаться, что резервирование излишнее, но это не так. Была выбрана система полного резервирования 1+1 и дополнительно заложено резервирование по линии. Для чего это было сделано? Дело в том, что при полном резервировании 1+1 и обрыве оптического кабеля, пропадает трафик в одной из систем до восстановления оптического кабеля. При комбинированном резервировании при обрыве кабеля трафик в одной из систем пропадает только на 50 мс и менее (в нашем случае) после чего происходит переключение, и обе системы работают на полную мощность, что позволяет заказчику передавать экстра трафик через одну из систем. Так же такая система позволяет пережить как однократный обрыв кабеля, так и одновременный выход из строя любого из узлов в случае того же пожара.
Пример одного особо крупного банка
Мы делали связку для трёх ЦОДов банка и двух своих, где у них есть ряд критичных сервисов. Мы, фактически, увязывали две инфраструктуры — собственную инфраструктуру и инфраструктуру заказчика. Связь – оптика с DWDM. Изыскивался оптимальный набор оборудования, отвечающий именно конкретной топологии и именно конкретным задачам. Далее проектировались и настраивались алгоритмы работы данной сетевой структуры (по факту – кольца с двумя рассечками). На каждой точке есть полный каталог сценариев выхода из строя площадок полностью, каждого отдельного узла, канала, физической линии и комбинаций этих факторов – своего рода большие таблицы типовых реакций. Разрабатывался даже сценарий «а если, например, одновременно выходит из строя работа мультиплексора и при этом на совершенно другом участке рвется линия». В теории это маловероятно, но я знаю как минимум два случая у оператора и банка, когда такое происходило с разницей в часы. Законы Мэрфи в магистральной сфере работают как нигде. Ну и злой умысел в сценариях тоже не исключался.
Вот карточка проекта другого банка, всё ещё крупного, но уже не такого крупного:
• Оборудование MSTP 15454E Cisco Systems
• Три площадки (основной ЦОД, резервный ЦОД, операторская), расстояние 5-20 км
• Топология сети – полноценное кольцо
• Клиентские интерфейсы между ЦОДами – 10GE – 8 шт., FC-800 – 8 шт., FC-400 – 4 шт., GE – 16 шт.
• Клиентские интерфейсы от каждого ЦОД до операторской площадки – FE/GE – 8 шт.
• Используется защита клиентского сигнала — в случае одиночного разрыва кольца сигнал переключается на другое направление в течение 50 мс
• Используются мультиплексоры на 40 каналов (длин волн)
• Используются транспондерные платы — клиенты подключаются многомодовой оптикой или медью
• Используется питание 220 В от двух блоков питания
• Площадки ЦОД использовали 5 шасси конструктива M6 (6 слотов под линейные карты), операторская площадка – 2 шасси.
• Типовой комплект оборудования ЦОД занимает 34 RU стоечного пространства
• Работы по развертыванию и запуску системы выполнены силами двух человек в течение месяца
• Оптика под нужды DWDM выделялась поэтапно по мере переноса функционала существующей сети на уже запущенные участки новой транспортной сети
Вот ещё один похожий пример:
Вот так выглядит само железо:
Интерфейс управления (один из вариантов):
Результат
Как правило, на входе у нас есть банк или другой подобный заказчик с собственной оптической линией, которому требуется новая система передачи данных (точнее, глубокая модернизация старой). Специфика таких каналов в России такова, что пока работает – лучше не трогать. Модернизация происходит тогда и только тогда, когда заказчику требуется расширение по скоростям, а не по факту выхода новых технологий.
В ходе проекта мы строим надёжную DWDM-сеть. Монтаж DWDM открывает возможности для роста без замены оптики.
Резюме
За 9 лет наша команда получила очень интересный опыт работы с бывшим Нортелом ныне — Сиеной, Циской, Хуавеем, MRV, Х-террой и другими вендорами. Были и внедрения отечественных производителей. В итоге появилось точное понимание специфики оборудования (повторюсь, в задаче магистрали для оператора специалисты круче на голову есть в самих операторах) — но вот именно в плане построения надёжных сетей, думаю, почти все возможные грабли мы знаем. Если вам вдруг интересно разобрать какой-то нюанс или понять, как правильно проектировать-считать – спрашивайте в комментариях или по почте AFrolov@croc.ru.
И, пользуясь случаем, передаю пламенный привет всем тем, кто копает в городской черте без разрешений на строительство.
DWDM: решение дешевле операторского на 30-50% (класс Enterprise)
На рынке оптики кое-что поменялось за последние два года. Теперь можно купить собственные DWDM-юниты, поставить их в стойку в дата-центре. И получить всё это дешевле, чем традиционные операторские решения.
В этом посте я объясню, почему пора переходить на Enterprise-оборудование, и сделаю обзор устройств от нескольких топовых вендоров: Huawei, ADVA, Ciena.
Ликбез
Большие компании соединяют свои точки оптикой. Своя транспортная сеть есть почти у всего нефтегаза, во многих банках, в энергетике, у бирж, крупного машиностроения, транспортных компаний и др.
Сначала для связи объектов прокладывается «тёмная» оптика. Это простое оптоволокно, в которое можно подавать цифровой сигнал. Предельно упрощая, есть свет — единица, нет света — ноль. Обычно в прокладываемом кабеле находится не одна жила, а несколько: пачки по 12–32–64 линии.
Транспортная способность тёмной оптики очень быстро исчерпывается, поэтому нужно «раскрашивать» линию. Для этого необходимы оптические уплотнители, они же DWDM-устройства. DWDM не только «окрашивает» сигнал, но и мультиплексирует несколько сигналов в один, то есть «упихивает» несколько несущих в одну оптическую жилу за счёт возможности работать на разных длинах волн. Помимо самого физического уплотнения, оборудование также использует технологию OTN для мультиплексирования нескольких низкоскоростных потоков в один высокоскоростной. Для нашего ликбеза не важен сам принцип, а важно, что это особая шаманская магия физики и техники.
Дальше большие компании делают отказоустойчивую сеть на уровне L1. Как правило, на линейном сигнале мы делаем резервирование каналов: первый оптический сигнал идёт по обычному (кратчайшему) пути, второй — по независимой оптической линии или по кольцевой топологии транзитом через узлы («треугольник» как простой случай децентрализованной сети), чтобы из точки в точку существовали независимые маршруты. Ещё мы обычно ставим 1+1 комплекты для дублирования трафика. Это важно для создания полного резервирования и возможности создания катастрофоустойчивого решения на уровне транспортной сети.
Так что с новым оборудованием? Какие у него возможности?
Во-первых, высокая пропускная способность. Более подробно — чуть позже, и вот почему.
Трафик в компаниях растёт — это очевидный тренд.
Если вы ещё думаете, что на 80 линиях по оптике 800 Гбит/с для развивающихся компаний — это много, то что-то идёт не так. Как правило, сейчас уже нужно больше пропускной способности под разные задачи и транзитный трафик.
Рис 1. Эволюция пропускной способности в ЦОДах
Этот график показывает постоянный рост передаваемых потоков данных в современных ЦОД. Причём всё большую часть берёт на себя трафик со скоростями в 100 Гбит/с.
Во-вторых, стоимость. До 2015 года стоимость 100 Гбит/с в линию была дороже, чем 10 раз по 10 Гбит/с. Все увлеклись пучками волокон, но теперь вендоры сделали оборудование, где 200 Гбит/с может оказаться дешевле, чем 20 раз по 10, и даже дешевле, чем 10 раз по 10.
В-третьих, размеры. Старое операторское ставилось в кроссовую, а новое Enterprise — в серверную. Это не стойка для офиса, как было раньше, не стойка для чердака, а железка, которая должна находиться в ЦОДе с холодным и горячим коридорами. И модули теперь глубиной не 300 мм, а 600 мм под серверные стойки.
Перейдём непосредственно к обзору Enterprise-оборудования.
Начнём с Huawei. У него на два юнита можно разместить шесть плат; каждая из которых может выдавать по 400 Гбит/с в линию.
Рис.2. Пример Enterprise-оборудования Huawei
Технология dwdm принцип работы
Принцип работы DWDM
Технология DWDM реализует частотное мультиплексирование световых волн
Рисунок 1 иллюстрирует процесс DWDM. На вход DWDM каждый кадр STM синхронной цифровой иерархии SDH назначается для модуляции отдельному лазеру. Каждый лазер излучает сигнал на своей отличной от других длине волны λ (лямбда) в определенном диапазоне. В результате мультиплексирования выходные сигналы лазеров объединяются в одном оптическом волокне.
Рис. 1 Процесс мультиплексирования DWDM
В системах DWDM может быть задействовано до 160 каналов на одном оптическом волокне, что обеспечивает скорости передачи данных для одного волокна до нескольких терабит в секунду. На рис. 2 показаны компоненты участка системы DWDM.
Рис. 2 Участок системы DWDM
На каждом конце участка находится терминальный мультиплексор системы DWDM. Этот мультиплексор обеспечивает распределение кадров синхронной цифровой иерархии SDH (или синхронной оптической сети SONET) по определенным длинам световых волн (λ), используемым для транспортировки. В тракт между терминальными мультиплексорами могут включаться оптические мультиплексоры ввода/вывода OADM (Optical Add/Drop Multiplexer). OADM поддерживает функции ввода/вывода на различных длинах волн. Вдоль участка на расстоянии порядка 150 км расположены оптические усилители. Хотя оптический усилитель восстанавливает мощность сигнала, он не полностью компенсирует (например, из-за распространения волн разной длины с разной скоростью). Поэтому для построения более протяженных участков DWDM между определенным количеством участков с оптическими усилителями (до семи) устанавливаются мультиплексоры DWDM, выполняющие регенерацию сигнала путем её преобразования в электрическую форму и обратно. Технология DWDM в отличие от использования оптических волокон в SDH и Gigabit Ethernet (где световые сигналы всегда преобразуются в электрические перед мультиплексированием и коммутированием) между оптическими усилителями эти операции выполняются также над световыми сигналами.
Рост сетевого трафика вызывает постоянное увеличение спроса на пропускную способность технологии уплотненного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing). DWDM работают на оптических магистралях на терабитных скоростях. По прогнозам к 2020 году скорость передачи по одному волокну в опорных сетях наиболее развитых стран приблизится к 20 Тбит/с.
Сегодня системы такого класса востребованы ОАО «Ростелеком» и другими крупными операторами. Оборудование по данным разработчиков обладает запасом по дальности передачи до 5-6 тысяч км. Показана передача по каналу 100 Гбит/с на 400км без промежуточных усилителей.
В настоящей разработке для десятикратного повышения канальной скорости (с 10 до 100 Гбит/с) и общей емкости системы (с 0,8 до 8 Тбит/с) использовался формат DP-QPSK. В этом формате каждая из двух ортогональных поляризаций (DP) используется для передачи независимых потоков информации. В каждом из этих двух потоков информация передается с использованием 4-уровневой фазовой модуляции (QPSK). В результате скорость увеличивается в 4 раза (передается 4 бита на символ). В работе [22] отмечается, что увеличение канальной емкости позволяет уменьшить число каналов, а это упрощает управление сетью.
FAQ по CWDM, DWDM и CCWDM
Общие принципы технологии DWDM
Технология уплотненного волнового мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) предназначена для создания оптических магистралей нового поколения, работающих на мультигигабитных и терабитных скоростях. Информация в оптическом волокне передается одновременно большим количеством световых волн лямбд — термин возник в связи с традиционным для физики обозначением длины волны λ.
Сети DWDM работают по принципу коммутации каналов, при этом каждая световая волна представляет собой отдельный спектральный канали несет собственную информацию.
Его основными функциями являются операции мультиплексирования и демультиплексирования, а именно — объединение различных волн в одном световом пучке и выделение информации каждого спектрального канала из общего сигнала. Наиболее развитые устройства DWDM могут также коммутировать волны.
Первым применением технологии DWDM были протяженные магистрали, предназначенные для связи двух сетей SDH. При такой простейшей двухточечной топологии способность устройств DWDM выполнять коммутацию волн является излишней, однако по мере развития технологии и усложнения топологии сетей DWDM эта функция становится востребованной.
Сегодня оборудование DWDM позволяет передавать по одному оптическому волокну 32 и более волн разной длины в окне прозрачности 1550 нм, при этом каждая волна может переносить информацию со скоростью до 10 Гбит/с (при применении протоколов технологий STM или 10 Gigabit Ethernet для передачи информации на каждой волне). В настоящее время ведутся работы по повышению скорости передачи информации на одной длине волны до 40-80 Гбит/с.
У технологии DWDM имеется предшественница — технология волнового мультиплексирования (Wave Division Multiplexing, WDM), которая использует четыре спектральных канала в окнах прозрачности 1310 нм и 1550 нм с разносом несущих в 800-400 ГГц.
Мультиплексирование DWDM называется «уплотненным» из-за того, что в нем используется существенно меньшее расстояние между длинами волн, чем в WDM.
Нa сегодня рекомендацией G.692 сектора ITU-T определены два частотных плана:
· частотный план с разнесением частот между соседними каналами 100 ГГц, в соответствии с которым для передачи данных применяется 41 волна в диапазоне от 1528,77 (196,1 ТГц) до 1560,61 нм (192,1 ТГц);
· частотный план с шагом 50 ГГц, позволяющий передавать в этом же диапазоне 81 длину волны.
Реализация частотных планов с шагом 50 ГГц и 25 ГГц предъявляет гораздо более жесткие требования к оборудованию DWDM, особенно в том случае, если каждая волна переносит сигналы со скоростью модуляции 10 Гбит/с и выше (STM-64, 10GE или STM-256). Теоретически зазоры между соседними волнами в 50 ГГц и даже 25 ГГц позволяют передавать данные со скоростями 10 Гбит/с, но при этом нужно обеспечить высокую точность частоты и минимально возможную ширину спектра несущей волны, а также снизить уровень шумов, чтобы минимизировать эффект перекрытия спектра.
STM-64 при интервале 100 ГГц STM-64 при интервале 50 ГГц
| STM-16 при интервале 50 ГГц |
| STM-16 при интервале 100 ГГц |
Перекрытие спектра соседних волн для разных частотных планов и скоростей передачи данных.
Описание технологии CWDM
В технологии CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) используется 18 длин волн из диапазона 1270-1610 нм с шагом 20 нм, что позволяет организовать 9 дуплексных каналов связи с любой скоростью передачи данных. Каждый из этих 9 каналов может быть организован по любому из существующих протоколов передачи данных, будь то Fibre Channel, STM или Ethernet. Более того, значения не имеет и природа сигнала: в одном волокне прекрасно «уживаются» аналоговый телевизионный сигнал и цифровые протоколы передачи данных.
При спектральном уплотнении CWDM сигналы на различных длинах волн вводятся в магистральное одно волокно с применением специального пассивного устройства – оптического мультиплексора. Для разделения сигналов на обратной стороне линии используется оптический демультиплексор – он разделяет сигналы и выводит различные длины волн на различные выходы.
Технология CWDM продлевает время «жизни» существующих волоконно-оптических сетей путем использования сетки частот, не используемых традиционными приемопередатчиками. Технология инвариантна к протоколам передачи информации, что позволяет организовать различные телекоммуникационные услуги в одной транспортной среде. Увеличение частотного расстояния между каналами приводит к заметному снижению стоимости активных и пассивных компонентов по сравнению с технологией DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing (плотное спектральное мультиплексирование с расстоянием между каналами 0,8 нм). Кроме того, грубое спектральное мультиплексирование обеспечивает гибкость системы передачи информации и возможность реализации различных топологий.
До недавнего времени (до появления 10G CWDM трансиверов) у технологии CWDM был один недостаток по сравнению с более дорогостоящей DWDM технологией — возможность организации 10Г канала связи. Но решение не заставило себя долго ждать — мы стали использовать и внедрять у наших заказчиков гибридные CWDM+DWDM системы.
Диапазоны DWDM и CWDM пересекаются, поэтому ничего не мешает использовать совпадающие по длинам волн DWDM трансиверы (в частности 10G) в CWDM системах.
Рис. 3 Использование 10G DWDM трансиверов для получения 10G канала по 1 волокну с помощью CWDM системы.
Технология CWDM получила большое распространение при построении и модернизации волоконно оптических сетей связи. Внедрение таких систем позволяет решать проблемы нехватки пропускной способности и повышения надежности сети при минимальных капитальных затратах на ее построение. В нашем магазине Вы можете купить CWDM оборудование SNR: CWDM мультиплексоры(mux/demux), CWDM OADM(add/drop модули), CWDM оптические трансиверы (CWDM SFP, GBIC, XFP, SFP+ и X2 модули). CWDM SFP и другие модули совместимы с оборудованием таких производителей, как Cisco, HP, Juniper, Huawei, Dlink.
Оборудование CWDM
CWDM системы являются частью сети оператора связи и устанавливаются между двумя или более узлами связи. Для того, что бы обеспечить работу CWDM системы на узле связи необходимо наличие активных сетевых устройств с достаточным суммарным количеством портов для установки CWDM SFP трансиверов. Такими сетевыми устройствами обычно являются коммутаторы и маршрутизаторы. В случае недостаточного количества активных сетевых устройств с необходимым суммарным количеством SFP портов возможно использование медиаконверторов со слотами под CWDM SFP трансиверы. Такое решение в ряде случаев так же является более экономически выгодным.
Основными элементами CWDM систем являются:
· CWDM мультиплексоры/демультиплексоры (MUX/DEMUX); позволяют суммировать и разделять оптические сигналы.
· SFP CWDM модули (SFP трансиверы), формируют и принимают оптические сигналы (длины волн) в CWDM системе; переводят сигнал из электрического (активное оборудование) в оптический и обратно.
CWDM SFP трансиверы
В силу того, что CWDM системы являются пассивными, осуществление мониторинга состояния CWDM оборудования и всей трассы в целом в режиме реального времени представляется затруднительным. Для мониторинга в режиме реального времени (on-line мониторинга) используются CWDM SFP трансиверы с функцией DDM (Digital Diagnostic Monitoring). Функция DDM позволяет в режиме реального времени контролировать параметры, которые имеет SFP трансивер: мощность входящего сигнала (RX), мощность исходящего сигнала (TX), температурные параметры работы трансивера. Изменения данных параметров позволяют судить об износе CWDM системы и состоянии трассы в целом. Функция DDM также используется при оценке оптического бюджета CWDM решения. Сравнение данных SFP трансиверов позволяет определить реальные потери по несущим в волокне. SFP трансивер так же отличаeтся по дальности своей работы (мощности сигнала). CWDM SFP трансивер имеет стандартный километраж 10 км, 20 км, 40 км или 80 км. Стандартный тип разъема для коннектора на SFP трансивере – LC.
Оптические мультиплексоры
Оптический мультиплексор/демультиплексор предназначен для суммирования и разделения оптических сигналов, передаваемых на CWDM длинах волн по одномодовому (Single Mode) оптическому кабелю. Прибор предназначен для совместной работы с трансиверами SFP CWDM сигналов, образуя 4 или 8 каналов на 8-и или 16-ти длинах волн в одном волокне или до 32 каналов на двух волокнах. Устройства отличаются низким отражением сигнала, высокой изоляцией каналов и малыми потерями. WDM мультиплексоры являются устройствами двунаправленного действия, т.е. могут, как разделять, так и смешивать оптические сигналы. Устройства доступны в различных исполнениях, что позволяет использовать их в различных системах передачи.
Рис. 4 Оптический мультиплексор
Конфигурация CWDM мультиплексора/демультиплексора (Mux/Demux) определяется характеристиками:
· Двухволоконный мультиплексор (2 fiber).
· Одноволоконный мультиплексор (1 fiber (single fiber) или bidirectional).
· 4-х или 8-ми канальный мультиплексор (8 или 16 длин волн), работающий на одном волокне.
· 8-ми или 16-ти канальный, работающий на двух волокнах.
· мультиплексор с двумя «общими» (COMMON) выводами для реализации «кольцевой» топологии.
OADM модули
Модули Ввода/Вывода (Add/Drop (OADM) CWDM выделяют определенные длины волн из CWDM потока (оптической линии).
· Ввод/вывод одного CWDM канала (две несущие, частотная сетка совпадает с частотной сеткой SFP CWDM модулей).
· Низкие вносимые потери для транзитных CWDM каналов.
· Выделенная длина волны конечному пользователю.
Принципиально выделяются OADM модули одноканальные и двухканальные. Их отличие заключается в способности принимать и получать оптический сигнал от одного или двух мультиплексоров и физически обусловлено наличием одного или двух приемо-передающих блоков. Соответственно одноканальный OADM модуль имеет один приемо-передающий блок и способен работать только с одним мультиплексором в «одну сторону». Двухканальный OADM модуль имеет два приемо-передающих блока и способен работать «в две стороны» с двумя мультиплексорами / демультиплесорами.
Рис. 5 Виды OADM
Приемо-передающий блок одноканального OADM модуля имеет четыре интерфейса:
· Com порт – получает сигнал со стороны мультиплексора
· Express порт – пропускает сигнал на другие элементы CWDM системы
· Add порт – добавляет в линию канал на определенной длине волны CWDM,
· Drop порт – извлекает из линии канал на определенной длине волны CWDM.
Ограничений по протоколам или ширине полосы такие устройства не имеют. Соответственно двухканальный OADM модуль обладает двумя дополнительными портами Add и Drop. В случае использования двухволоконной системы так же добавляются порты Com2 и Express2. Одноканальный OADM модуль работает в паре с 1 CWDM SFP трансивером, двухканальный OADM – с двумя (Type I и Type II).
Типы топологий CWDM
CWDM cистемы с подобной топологией используют в решении задач одновременной передачи большого числа потоков данных для увеличения количества предоставляемых сервисов (видео, голос и т.д.). При этом используются волокна уже существующей оптической транспортной сети. Информация передается по каналам между двумя точками. Для успешной передачи данных на расстояние до 50-80 км необходимы мультиплексоры/демультиплексоры в тех узлах, где будет происходить объединение информационных потоков и последующее их разъединение.
Рис. 6 Топология «точка-точка»
Соединение с ответвлениями
Такая архитектура реализует передачу информации от одного узла к другому с промежуточными узлами на этом пути, где возможен ввод и отвод отдельных каналов с применением модулей OADM. Максимальное количество ответвлений определяется количеством дуплексных каналов передачи (например, 4 или 8) и оптическим бюджетом линии. При расчетах нужно помнить о том, что каждый OADM модуль вносит затухание, в результате чего общая протяженность тракта соответственно снижается. Оптический канал можно извлечь любой точке тракта.
Возможны два варианта реализации архитектуры «Соединение с ответвлениями»:
· Расширенный вариант архитектуры «Точка-Точка». В данном случае между двумя мультиплексорами/демультиплексорами Type I и Type II соответственно устанавливаются OADM модули (двухканальные). При заказе такого решения так же необходимо помнить, что в каждый двухканальный OADM модуль необходимо укомплектовывать двумя SFP трансиверами Type I и Type II.
· Архитектура «Точка с ответвлениями». Принципиальное отличие от первого варианта – отсутствие второго мультиплексора/демультиплексора. Таким образом, обмен сигналами происходит между центральным узлом связи и конечным оборудованием на разных участках линии. Такая архитектура представляется перспективной с экономической точки зрения, т.к. фактически позволяет исключить из сети коммутатор уровня агрегации при значительной экономии в волокне. При этом расстояние от OADM модуля (одноканального) до места размещения конечного оборудования (коммутатор, муршрутизатор, медиаконвертор) ограничено лишь мощностью сигнала в линии и вносимыми потерями от оборудования CWDM. При выборе оборудования следует обратить внимание, что каждый OADM модуль (одноканальный) комплектуется одним SFP трансивером.
