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CWDM vs. LWDM vs. MWDM vs. SWDM

Posted on Jun 2, 2022
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Im Zuge des technologischen Fortschritts führen branchenspezifische Anwendungen wie Video-Streaming, künstliche Intelligenz und Datenanalyse zu immer höheren Datengeschwindigkeiten und massiven Bandbreitenanforderungen. Die Anforderungen an die Kanalgeschwindigkeit und die Kapazität von Fibre Channel nehmen weiter zu. Eine der bedeutendsten Veränderungen bei modernen optischen Hochgeschwindigkeits-Transceivern ist die Übertragung eines einzigen Datenpfads über mehrere Ströme (optische Lanes), ein Prinzip, das zuvor in xWDM-Systemen verwendet wurde.

Moderne Hochgeschwindigkeits-Transceiver verwenden die folgenden WDM-Technologien.

  • CWDM - Coarse Wavelength Division Multiplexing

  • LWDM - Local Area Network Wavelength Division Multiplexing

  • MWDM - Metro Wavelength Division Multiplexing

  • SWDM - Short Wave Division Multiplexing

Was ist CWDM

CWDM ist die Abkürzung für Coarse Wavelength Division Multiplexing (grobes Wellenlängenmultiplexing) mit einem Wellenlängenabstand von 20 nm und ist auf dem Telekommunikationsmarkt sehr bekannt. CWDM wird häufig als Mehrkanal-Übertragungssystem für optische Module in SFP-, SFP+- und XFP-Transceivern verwendet, die hauptsächlich in 2km-Rechenzentren eingesetzt werden.

Der Hochgeschwindigkeits-Transceiver nutzt das 1270- bis 1330-Band mit demselben 20-Trägerabstand und wird als CWDM4 bezeichnet. Alle Wellen verlassen den Tx-Sendeanschluss, und jede Welle wird über einen separaten 10G- oder 25G-Kanal übertragen und über einen Multiplexer gemischt. Das Signal wird dann von einem Demultiplexer in vier Wellen aufgeteilt, und alle Wellen werden in den Rx-Empfänger eingespeist. Es sei darauf hingewiesen, dass die CWDM4-Technologie am benutzerfreundlichsten ist, da sie die Verwendung vorhandener CWDM SFP+-Sender mit Wellenlängen von 1270nm, 1290nm, 1310nm, 1330nm und CWDM-Dual-Fiber-Multiplexer sowie Demultiplexer für die Aufteilung von 40 Gbit/s auf 4x 10 Gbit/s-Links ermöglicht. Darüber hinaus ist CWDM4 aufgrund seiner bewährten Komponententechnologie die kostengünstigste Lösung.

Was ist LWDM?

LWDM steht für Local Area Network (LAN) Wavelength Division Multiplexing, eine Art von Dense Wavelength Division Multiplexing. Der Kanalabstand beträgt 200-800GHz und liegt damit zwischen DWDM (100GHz, 50GHz) und CWDM (etwa 3THz). LWDM verwendet 12 Wellenlängen im Bereich von 1269nm bis 1332nm im O-Band (1260nm bis 1360nm), und der Wellenlängenabstand beträgt 4nm.

Die LWDM-Technologie wird in 100G-Dual-Fibre-Transceivern wie QSFP28 oder CFP verwendet. Wie der CWDM4 verfügt er über vier Laser mit den Wellenlängen 1295,56, 1300,05, 1304,58 und 1309,14, die im Multiplexer zusammengeführt und auf einer einzigen Faser übertragen werden. Die LWDM-Technologie wird auch in SFP28 25G-Transceivern verwendet. Daher ist es möglich, SFP28 - SFP28, QSFP28 - QSFP28 zu erstellen oder die Transceiver zu kombinieren und QSFP28 - 4xSFP28 „Stern“-Topologiekanäle zu erstellen. Bei Bedarf können Sie einen externen Multiplexer/Demultiplexer verwenden und Kanäle von mehreren SFP28-Modulen auf einem Vier-Kanal-Transceiver zusammenfassen.

Der Hauptvorteil dieser Technologie liegt in den Betriebswellenlängen und der Reichweite. Die Arbeitswellenlänge liegt im Bereich der minimalen Dispersion (nahe Null), mit geringer Dispersion und guter Stabilität. Der große Betriebsbereich und der geringe Abstand zwischen den Trägern die Organisation von bis zu 6 Datenkanälen auf einer einzigen Faser ermöglichen. Darüber hinaus kann LWDM 12 Wellen von 25G unterstützen, was die Kapazität erhöht und weitere Fasern einspart. Die Komponentenbasis ist jedoch sehr teuer, da die Technologie nicht standardisiert und relativ neu ist.

Was ist MWDM?

MWDM steht für Metro Wave Division Multiplexing. MWDM basiert auf 6 Wellen von CWDM, komprimiert das Wellenlängenintervall von 20nm von CWDM auf 7nm, verwendet TEC (Thermal Electronic Cooler) Temperaturkontrolltechnologie, um die Erweiterung einer Welle in zwei Wellen zu realisieren, und der linke und rechte Versatz beträgt 3,5nm, erweitert auf 12 Wellen.

MWDM wird hauptsächlich im Zusammenhang mit Chinas 5G-Fronthaul-Netz vorgeschlagen. Das 5G-Fronthaul-Netz erfordert Lösungen mit hoher Zuverlässigkeit, hoher Leistung, niedrigen Kosten und einfacher Bereitstellung, was eine kostengünstige technische Lösung erfordert, die schnell auf die Marktanforderungen reagieren kann. In der 5G-Fronthaul-Technologie ist CWDM eine relativ ausgereifte Lösung mit einer früheren Entwicklungszeit. Die grundlegende Anforderung der Betreiber für 5G-Fronthaul ist die Erfüllung von 12 WDM-Wellen, daher wird MWDM auf der Grundlage von CWDM vorgeschlagen.

Der Vorteil von MWDM ist die Einsparung von Glasfasern bei gleichzeitiger Erhöhung der Kapazität. Da MWDM außerdem Parameteranpassungen auf der Grundlage von CWDM vornimmt, können auch der CWDM-Produktionsprozess und die Industriekette wiederverwendet werden, um die Marktanforderungen schnell zu erfüllen.

Was ist SWDM?

SWDM ist die Abkürzung für Short Wavelength Division Multiplexing und eignet sich für vier Wellenlängen: 850 nm, 880 nm, 910 nm und 940 nm. Die SWDM-Technik nutzt kostengünstige kurzwellige VCSEL-Lichtquellen (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) und optimierte Breitband-Multimode-Fasern (WBMMF), um die Übertragung von Daten mit vier Wellenlängen über eine Multimode-Faser zu ermöglichen und die Anzahl der Faserkerne auf ein Viertel der ursprünglichen Anzahl zu reduzieren. Gleichzeitig verbessert die Technologie des Short Wavelength Division Multiplexing die effektive modale Bandbreite (Effective Modal Bandwidth, EMB) der Glasfaser und verlängert die Übertragungsstrecke.

Werden über jede einzelne der vier Wellenlängen jeweils 10 Gbit/s übertragen, beträgt die Gesamtdatenrate der optischen Signale, die im Multiplexer gemischt und über die Multimode-Faser geleitet werden, 40 Gbit/s. Auf der Empfangsseite werden die auf die Übertragungsleitung gemischten Wellenlängen einem optischen Multiplexer zugeführt, der sie in vier Wellenlängen für andere Datenraten skaliert kann. So werden beispielsweise über jede Wellenlänge 25 Gbit/s übertragen, werden über die vier Wellenlängen 100 Gbit/s übertragen. Jede Wellenlänge wird an einen separaten Empfänger weitergeleitet.

CWDM4 vs. LWDM vs. MWDM vs. SWDM

  CWDM DWDM LWDM MWDM SWDM
Wellenlängenabstand 20 nm 1,6/ 0,8/ 0,4 /0,2 nm 4 nm 7 nm 30 nm
Wellenlänge 1270 - 1610nm 1270 nm 1269,23/ 1273,54/ 1277,89/ 1282,26/ 1286,66/ 1291,1/ 1295,56/ 1300,05/ 1304,58/ 1309,14/ 1313,73/ 1318,35 nm 1267,5/ 1274,5/1287,5/ 1294,5/ 1307,5/ 1314,5/ 1327,5/ 1334,5/ 1347,5/ 1354,5/ 1367,5/ 1374,5 nm 850 - 950nm
Wellen 18 40, 80, 160 (bis zu 192) 12 12 4

Hinweis:

1. CWDM: Da das 1270-1470nm-Band einen erheblichen Anstieg der Dämpfung aufweist, können viele alte Glasfasern normalerweise nicht verwendet werden, so dass CWDM im Allgemeinen die 6 Bänder von 1271nm, 1291nm, 1311nm, 1331nm, 1351nm, 1371nm bevorzugt.

2. DWDM verwendet üblicherweise das C-Band, Wellenlängenbereich 0,4nm, Frequenzbereich der Kanäle 50GHz.

Fazit

In diesem Artikel werden vier WDM-Techniken für den Einsatz in den heutigen Hochgeschwindigkeits-Transceivern der nächsten Generation untersucht. Sie bieten beide Arbeit für beide Fasern. Gleichzeitig hat jedes Verfahren seine eigenen Vor- und Nachteile. SWDM wurde für Rechenzentren entwickelt, erfordert aber eine vollständige Umstellung der Verkabelungsinfrastruktur auf Multimode-Faser OM5. CWDM ist am einfachsten zu beschaffen, verfügt aber über eine begrenzte Wellenzahl. LWDM ist die beste Technologie zur Optimierung des Spektrums, aber diese Technologie ist in der Herstellung teurer als andere Technologien. MWDM hat das beste Verhältnis zwischen Reichweite und Kosten, aber die Technologie ist relativ neu und noch nicht weit verbreitet.

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