Niemand kauft ein Wellenlängenmultiplexsystem, weil er Spaß am Multiplexen hat. Man kauft es, weil ein Glasfaserpaar mehr Dienste übertragen muss, als die Leitung zum Sendemast zulässt, und weil das Verlegen einer neuen Trasse mehr kostet als alle passiven Komponenten im Rack zusammen. Dieser Druck wirkt sich zunächst auf die Teile aus, die als Massenware behandelt werden: Patchkabel, Adapter, Steckverbinder und Verteilerrahmen.
Was sich durch CWDM und DWDM unterhalb des Transceivers ändert
CWDM verteilt bis zu 18 Kanäle über den Wellenlängenbereich von 1271–1611 nm auf einem 20-nm-Raster, das breit genug ist, damit ungekühlte Laser die Wellenlänge ohne aktive Temperaturregelung halten können. DWDM fasst 40 Kanäle auf einem 100-GHz-Raster oder 80 bis 96 auf einem 50-GHz-Raster innerhalb des C-Bands und benötigt gekühlte, wellenlängenverriegelte Optik. Beide Raster sind standardisiert, sodass ein konformer Multiplexer eines Anbieters mit einem konformen Transceiver eines anderen Anbieters kompatibel ist: Das dichte Raster ist definiert in ITU-T G.694.1 und das grobe Raster in ITU-T G.694.2.
Der Unterschied wird in der Regel als Frage zum Transceiver abgetan. Es handelt sich jedoch ebenso um eine Frage zur passiven Schicht. Ein CWDM-Multiplexer leitet pro Port einen breiten Spektralbereich weiter und toleriert geringe Bauteilschwankungen sowie eine normale Oberflächenbeschaffenheit der Steckverbinder. Ein DWDM-Gitter mit angeordneten Wellenleitern muss Kanäle trennen, die 0,8 nm voneinander entfernt sind, wodurch kleine Reflexionen und verschmutzte Endflächen zu messbaren Einbußen führen. Eine Rückflussdämpfung, die eine CWDM-Verbindung problemlos verkraftet, kann einem DWDM-Kanal seine Sicherheitsmarge kosten. ITU-T G.671 sollte man vor einer ersten DWDM-Bestellung lesen, da darin optische Komponenten nicht als eigenständige Hardware, sondern als Bestandteile eines Übertragungssystems betrachtet werden.
CWDM vs. DWDM: Vergleich der technischen Daten als Arbeitsgrundlage
| Parameter | CWDM | DWDM |
|---|---|---|
| Kanalabstand | 20 nm | 100 GHz (0,8 nm) oder 50 GHz (0,4 nm) |
| Koordinatenangabe | ITU-T G.694.2 | ITU-T G.694.1 |
| Wellenlängenbereich | 1271–1611 nm (O- bis L-Band) | C-Band 1530–1565 nm, Erweiterung des L-Bands |
| Kanäle pro Glasfaserpaar | Bis zu 18 | 40 bei 100 GHz, 80–96+ bei 50 GHz |
| Rate pro Kanal in der Praxis | 1G bis 25G, Direktdetektion | 100G bis 800G, kohärent |
| Reichweite ohne Verstärkung | Etwa 80 km | Etwa 120 km |
| Reichweite durch Verstärkung | Nicht praktikabel, das Spektrum ist zu breit für ein einziges EDFA-Band | 2.000 km und mehr mit EDFA oder Raman |
| Filtertechnik | Dünnschichtfilter, breites Durchlassband | AWG- oder TFF-Stapel, schmales Durchlassband |
| Zielwert für die Rückflussdämpfung des Steckverbinders | 45–50 dB, UPC in der Regel akzeptabel | 55–60 dB, in der Regel ist ein APC erforderlich |
| Vorherrschende Anwendung | 5G-Fronthaul, Metro-Zugang, Campus | Verbindung zwischen Rechenzentren, Fernverbindungen, Unterseekabel |
Zwei Aspekte bestimmen die meisten Diskussionen im Beschaffungswesen. Der Zielwert für die Reflexion wird von den Einkäufern oft zu niedrig angesetzt, da ein Reflexionsfehler bei einem einfachen Einfügungsdämpfungstest niemals auftritt. Die Frage nach der Reichweite mit Verstärkung entscheidet über das Budget, da eine DWDM-Lösung, die letztendlich Verstärker benötigt, Kosten für EDFA-Verstärker, Stromverbrauch und Schrankplatz mit sich bringt, die bei einer CWDM-Lösung nie anfallen. Liegt der Planungshorizont unter drei Jahren und beträgt die Entfernung weniger als 40 km bei 16 Kanälen oder weniger, ist CWDM fast immer kostengünstiger.
Wo jedes Netz seine Stärken ausspielt: Fronthaul, Metro-Zugang und Zusammenschaltung
| Einsatzszenario | Typische Spannweite | Anzahl der Kanäle | Passendes Raster | Fokus auf die passive Schicht |
|---|---|---|---|---|
| 5G-Fronthaul vom Mast, AAU oder RRU zur DU | 0,5–10 km | 4-16 | Passives CWDM | LC-Duplex-Verbindungskabel für den Außenbereich, abgedichtete Adapter, Zughandgriff |
| Metro-Zugangsring | 10–40 km | 8-18 | CWDM | ODF für Rack-Montage, beschriftete Patchfelder, Kontrolle des Biegeradius |
| Campus- oder Unternehmens-Backbone | 1–10 km | 4-8 | CWDM | MPO-Backbone-Verbindungen, LC-Abzweigkassetten, Polaritätsregelung |
| Verbindung zwischen Rechenzentren | 10–120 km | 16-96 | DWDM | LC- und MPO-Stecker mit hoher Dichte, verlustarme Trunk-Kabel, APC-Endflächen |
| Langstrecken- und U-Boot-Verkehr | 120 km bis über 2.000 km | 40-96+ | Verstärktes DWDM | Spleißkassetten, Steckverbinder mit geringer Reflexion, strenge Kontrolle des Spleißverlusts |
Betrachten Sie diese Tabelle als Übersicht darüber, wo die passive Komponente zum Einsatz kommt. Bei Fronthaul- und Metro-Anwendungen überwiegen für den Außenbereich geeignete Baugruppen und Rack-Hardware, wobei die Herausforderungen in den Bereichen Witterung, Zugentlastung und Wartbarkeit in der Höhe liegen. Bei Interconnect-Anwendungen stehen Dichte und Sauberkeit im Vordergrund, wobei die Herausforderung darin besteht, 96 Kanäle in ein Regal einzubauen, ohne dass dabei etwas über seinen Mindestradius hinaus gebogen wird.
Wie die passive Schicht die WDM-Verbindungsreserve festlegt
Beginnen Sie die Berechnung beim Multiplexer und nicht beim Transceiver. Ein CWDM-Dünnschicht-Multiplexer verursacht 2,5 bis 4 dB, ein DWDM-Arrayed-Waveguide-Gitter 3 bis 6 dB – und das bereits, bevor auch nur ein einziger Stecker gesteckt wird. Jedes LC- oder SC-Paar verursacht dann in gutem Zustand etwa 0,15 bis 0,30 dB Verlust; ein ODF-Durchgang fügt zwei weitere Steckstellen hinzu, und ein Kabel, das um eine enge Schrankecke verlegt wird, verursacht Makro-Biegeverluste, die in keinem Datenblatt genau vorhergesagt werden können. Eine bescheidene DWDM-Strecke mit vier gesteckten Paaren, einem Patchfeld und zwei Spleißen kann bereits 8 bis 10 dB verbrauchen, bevor die Faserdämpfung überhaupt berücksichtigt wird. Wenn die passive Gesamtdämpfung über etwa 6 dB liegt, sollten Sie die Trasse neu planen, anstatt ein Modul mit höherer Leistung zu kaufen. Die bewährte Methode finden Sie in unserem Leitfaden zur Berechnung des Einfügungsverlustbudgets.
Steckverbinderpolitur, Glasfaserqualität und Kabelaufbau
Die Polierung ist die folgenreichste passive Entscheidung bei einem DWDM-Aufbau und wird in der Regel von demjenigen getroffen, der die Jumper zuletzt bestellt. UPC-Stirnflächen weisen eine leichte Wölbung auf und reflektieren einen Teil des Signals direkt zurück in den Sender. APC-Endflächen sind in einem Winkel von acht Grad geschliffen, sodass die Reflexion den Kern in einem weiten Winkel verlässt und nie zurückkehrt. Bei einem groben Raster macht dieser Unterschied nur einen Posten aus. Bei einem dichten Raster entscheidet er darüber, ob ein Kanal im Laufe der Zeit innerhalb seines Fehlerbudgets bleibt.
| Spezifikationspunkt | CWDM-Verbindung | DWDM-Verbindung | Warum dieser Unterschied besteht |
|---|---|---|---|
| Steckerpoliermittel | LC/UPC oder SC/UPC werden allgemein akzeptiert | LC/APC oder SC/APC bevorzugt | Eine abgeschrägte Stirnfläche lenkt Reflexionen von der Quelle weg, anstatt sie zurück in den Kern zu reflektieren |
| Rückflussdämpfung | 45–50 dB | 55-60 dB | Ein reflektierendes Paar kann die Fehlergrenze eines DWDM-Kanals erhöhen, selbst wenn die Einfügungsdämpfung auf den ersten Blick in Ordnung zu sein scheint. |
| Glasfaserqualität für Hauptleitungen | G.652.D mit unterdrücktem Wasserpeak | G.652.D, G.654 für große Spannweiten | CWDM-Kanäle im mittleren Frequenzbereich können nicht über ältere Glasfaserkabel mit hohem Spitzenwasserwert übertragen werden |
| Biegeunempfindliche Faser | G.657.A1 bei beengten Platzverhältnissen | G.657.A1 oder A2 im Regalinneren | Makrobiegungsverluste, die sich über viele Windungen in einer dichten Platte summieren |
| Außendurchmesser des Jumper-Kabels | 2,0 mm für die Dichte, 3,0 mm für die Handhabung im Einsatz | 2,0 mm in Regalen mit hoher Fachanzahl | Der Manteldurchmesser bestimmt die Verlegungsdichte und den Grad des Knickschutzes eines Kabels. |
| Sauberkeit der Stirnflächen | Bei jedem Anlegen überprüfen und reinigen | Bei jedem Anlegen überprüfen und reinigen, ohne Ausnahme | Verunreinigungen, die von einem CWDM-Port ignoriert werden, streuen das Licht innerhalb eines DWDM-Ports. |
Die Faser spielt fast ebenso eine große Rolle. Beide Netze gehen von einer Singlemode-Ausbreitung aus, um ITU-T G.652, und bei CWDM sind es gerade die Kanäle im mittleren Rasterbereich nahe 1383 nm, bei denen ältere Kabel mit einem hohen Wasserpeak Probleme bereiten können; fragen Sie daher nach dem Kabelzertifikat, bevor Sie davon ausgehen, dass der vollständige 18-Kanal-Plan funktioniert. Bei Jumpern sorgt eine 2,0-mm-Ummantelung für eine höhere Verlegungsdichte, während eine 3,0-mm-Ummantelung widerstandsfähiger bei der Handhabung vor Ort ist; die Schnittstelle ist identisch. LC-Stecker oder SC-Gehäuse – so oder so – und unser Singlemode-Glasfaser-Patchkabel Der Bereich umfasst beide Enden eines WDM-Ports in UPC und APC.
MPO/MTP-Trunking in dicht bestückten WDM-Racks
Sobald ein Rack mehr als ein paar Dutzend WDM-Ports umfasst, machen einzelne Duplex-Jumper keinen Sinn mehr. Singlemode MPO/MTP-Glasfaser-Patchkabel Kabel mit 8, 12 oder 24 Fasern verlaufen einmalig vom Rahmen zum Regal, und Abzweigkassetten verzweigen sie an der Multiplexer-Vorderseite in LC-Paare. Die Trunk-Verbindung wird einmal installiert und nie verändert, sodass Ports, über die aktive Wellenlängen übertragen werden, nicht bei jeder Kapazitätsänderung neu gesteckt werden müssen. Zwei Details entscheiden darüber, ob dies funktioniert. Verwenden Sie verlustarme oder hochwertige MPO-Stecker, da bei einem MPO-Paar die Verluste aller darin enthaltenen Fasern gleichzeitig addiert werden. Legen Sie die Polarität fest, bevor der erste Trunk bestellt wird, da sich die Konventionen für „Key-up“ und „Key-down“ je nach Hersteller unterscheiden und ein verpolter Trunk erst bei der Inbetriebnahme und nicht bereits an der Laderampe auffällt.
Verteilerrahmen und Wellenlängenanschlüsse
Ein ODF leistet in einem WDM-Netzwerk mehr als nur Kabelordnung. Hier werden farbige Jumper neu sortiert, hier wird ein beschädigtes Kabel ausgetauscht, ohne den Multiplexer zu berühren, und hier kann ein Techniker eine Wellenlänge zu Testzwecken isolieren, während der Rest weiterläuft. Das funktioniert nur, wenn der Rahmen mit ausreichendem Spielraum geplant wurde. Planen Sie etwa doppelt so viele Anschlüsse ein, wie Sie zum Start benötigen, achten Sie bei jedem Verlegungsweg auf den Biegeradius und beschriften Sie die Anschlüsse nach Wellenlänge statt nach physischer Position, da sich die Positionen bei jedem Upgrade verschieben. Ein Rahmen, der für die Obergrenze des Kanalplans ausgelegt ist, kostet kaum mehr als einer, der für das Verkehrsaufkommen am ersten Tag ausgelegt ist, und unsere ODF-Glasfaser-Verteilerkasten Die Bandbreite reicht von 12 bis 144 Kernen.
Reinigung, Prüfung und Haushaltsdisziplin
Die meisten WDM-Störungen, die im Feld auftreten, sind keine Komponentenausfälle. Es handelt sich um verschmutzte Endflächen, ein vertauschtes Paar oder einen unterdimensionierten passiven Pfad. Überprüfen und reinigen Sie jede Verbindungsstelle vor dem Zusammenbau, einschließlich werkseitig konfektionierter Jumper, da Transportstaub ein echtes Problem darstellt. Ein Einfügungsdämpfungstest bei 1310 nm sagt wenig über einen 1550-nm-Kanal auf einer APC-Verbindung aus. Messen Sie daher die Dämpfung und das Reflexionsvermögen pro Kanal bei der jeweiligen Wellenlänge und halten Sie die Werte in der Bestandsdokumentation fest. Fluke Networks veröffentlicht ein praktisches Nachschlagewerk zur Erstellung dieses Budgets, und es lohnt sich, Ihr Abnahmeprotokoll daran anzupassen.
Roadmap zur Kapazitätserweiterung: Drei Phasen
Planen Sie die passive Schicht vorausschauend, auch wenn die Transceiver erst in Phase eins eintreffen. Durch diese Abfolge wird verhindert, dass jede Stufe die vorherige ungültig macht.
Phase 1: Kapazität ab dem ersten Tag, 0 bis 12 Monate
- Richten Sie das Raster entsprechend der aktuellen Spannweite und der Anzahl der Kanäle ein.
- Bestellen Sie APC-Baugruppen überall dort, wo eine Leitung später für den Dense-Grid-Betrieb genutzt werden soll.
- Installieren Sie den Rahmen mit der doppelten Anzahl an Startanschlüssen und geschützter Verkabelung.
Phase 2: Zunahme der Dichte, 12 bis 30 Monate
- Fügen Sie Single-Mode-MPO/MTP-Trunks hinzu, sobald die Anzahl der Duplex-Jumper zu einem Problem im Schaltschrank wird.
- Verwenden Sie bei neuen Hauptleitungen Stecker mit geringen Verlusten, anstatt verschiedene Qualitäten innerhalb einer Leitung zu mischen.
- Passen Sie die Referenzwerte der Bestands-Verlustdaten Kanal für Kanal neu an, bevor Sie Verstärker hinzufügen.
Phase 3: Wellenlängenausweitung, über 30 Monate hinaus
- Füllen Sie zunächst die verbleibenden Kanäle mit grobem Raster aus, bevor Sie einen Rasterwechsel bei Spannweiten unter 40 km in Betracht ziehen.
- Nur die Pfade, die eine Reflektanz mit dichtem Raster erfordern, neu terminieren.
- Überprüfen Sie bei jeder Strecke, die im Rahmen der Erweiterung berührt wird, erneut den Biegeradius und den Quetschschutz.
Beide Netzwerke sind ausgereift und weit verbreitet, sodass die Entscheidung selten vom Angebot abhängt. Es geht darum, das Netzwerk an die Spannweite anzupassen und dann die passive Ebene die Last tragen zu lassen, für die sie ausgelegt ist. Käufer, die diese Reihenfolge richtig handhaben, verbringen die nächsten fünf Jahre damit, Wellenlängen hinzuzufügen, anstatt Schränke neu zu konzipieren.