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.
Рисунок 4.1. 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.
· OADM модули - CWDM мультиплексоры ввода/вывода; позволяют выделить и добавить в волокно сигнал по определенным несущим.
· 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.
5.1 CWDM SFP трансиверы
SFP - Small Form Factor Pluggable является общепризнанным индустриальным форматом производства сменных трансиверов. Трансиверы SFP широко используются в активном сетевом оборудовании: маршрутизаторах, коммутаторах, медиаконверторах. Лазеры с распределенной обратной связью (DFB, Distributed Feedback), в случае использования в CWDM-системах, не требуют термической стабилизации, громоздких и сложных схем управления, являются малогабаритными, экономичными и имеют малую стоимость. Типичный DFB-лазер имеет температурную стабильность, что дает изменение генерируемой длины волны в пределах 6–8 нм в диапазоне температур 0–70°С.
CWDM SFP трансиверы предназначены для формирования оптических CWDM сигналов «основной несущей» с 1270 по 1610нм (шаг 20нм). Каждый SFP CWDM трансивер работает по двум волокнам и, в отличие от стандартных двухволоконных трансиверов 1000Base LX на двух разных длинах волн – приемник по одной длине волны и передатчик по другой. Для образования канала данных в системе CWDM SFP трансиверы комплектуются «попарно» - Type I и Type II.
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.
5.2 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.
Рисунок 5.2.1. Оптический мультиплексор
В зависимости от поставленной задачи конфигурация CWDM мультиплексора/демультиплексора (Mux/Demux) определяется по следующим характеристикам:
· 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.
· Для топологий «Точка-Точка» или «Кольцо» необходима «попарная» (порты Tx–Rx) комплектация мультиплексоров – Mux/Demux Type I, Mux/Demux Type II.
· Коннекторы – FC,SC,LC,ST,FA,SA.
5.3 OADM модули
Модули Ввода/Вывода (Add/Drop (OADM) CWDM выделяют определенные длины волн из CWDM потока (оптической линии).
Основные свойства:
· Ввод/вывод одного CWDM канала (две несущие, частотная сетка совпадает с частотной сеткой SFP CWDM модулей).
· Пассивная оптика.
· 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.
Рисунок 5.3.1. 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
6.1. Точка - Точка
Многие сети крупных городов долгое время не модернизировались. Постоянное увеличение трафика приводит к тому, что почти не остается ресурсов для роста. Недостаточная пропускная способность сети («истощение волокон»), является той проблемой, которую операторы связи хотели бы разрешить незамедлительно. Добавление CWDM системы с топологией «точка-точка» в оптическую транспортную систему является простым и экономически выгодным решением проблемы нехватки волокон.
CWDM cистемы с подобной топологией наиболее характерны 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. При этом режиме работы 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.
Рисунок 6.1.1. Топология "точка-точка"
6.2. 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 заказе оборудования для топологии «Точка с ответвлениями» можно выбрать любой тип мультиплексора/демультиплексора (Type I или Type II) и обратить внимание на то, что каждый OADM модуль (одноканальный) комплектуется одним SFP трансивером.
Рисунок 6.2.1. Топология «точка-многоточка» (логическая звезда)
Рисунок 6.2.2. Топология «кольцо»/«точка-многоточка в 2-х направлениях»
Одно из возможных применений CWDM технологии — это объединение каналов передачи данных и ТВ канала.
Рисунок 6.2.3. Топология «точка-точка» + канал передачи ТВ сигнала
Рисунок 6.2.4. Топология «точка-многоточка» (логическая звезда) + канал передачи ТВ сигнала (ответвление на каждом OADM)