Ninguém compra um sistema de divisão por comprimento de onda porque gosta de multiplexação. Compra-se porque um par de fibras precisa transportar mais serviços do que o duto até a torre permite, e porque a abertura de valas para uma nova rota custa mais do que todos os componentes passivos no rack somados. Essa pressão recai, em primeiro lugar, sobre as peças consideradas commodities: cabos de conexão, adaptadores, interfaces de conectores e quadros de distribuição.
O que o CWDM e o DWDM alteram a nível do transceptor
O CWDM distribui até 18 canais na faixa de 1271 a 1611 nm em uma malha de 20 nm, ampla o suficiente para que os lasers não resfriados mantenham o comprimento de onda sem controle ativo de temperatura. O DWDM acomoda 40 canais em uma malha de 100 GHz, ou de 80 a 96 em 50 GHz, dentro da banda C, e requer componentes ópticos resfriados e com bloqueio de comprimento de onda. Ambas as grades são padronizadas, de modo que um multiplexador compatível de um fornecedor se alinha a um transceptor compatível de outro: a grade densa é definida em ITU-T G.694.1 e a malha grosseira em ITU-T G.694.2.
Essa diferença costuma ser classificada como uma questão relacionada ao transceptor. Trata-se, igualmente, de uma questão relacionada à camada passiva. Um multiplexador CWDM transmite uma ampla faixa do espectro por porta e tolera variações modestas nos componentes e um polimento comum dos conectores. Uma grade de guia de onda em matriz DWDM precisa separar canais com 0,8 nm de distância entre si, o que transforma pequenas reflexões e faces finais sujas em perdas mensuráveis. A perda de retorno que um link CWDM ignora pode custar a margem de um canal DWDM. ITU-T G.671 vale a pena ler antes de fazer um primeiro pedido de DWDM, pois aborda os componentes ópticos como partes de um sistema de transmissão, e não como equipamentos independentes.
CWDM x DWDM: comparação de especificações como ponto de partida
| Parâmetro | CWDM | DWDM |
|---|---|---|
| Espaçamento entre canais | 20 nm | 100 GHz (0,8 nm) ou 50 GHz (0,4 nm) |
| Referência de coordenadas | ITU-T G.694.2 | ITU-T G.694.1 |
| Faixa de comprimento de onda | 1271–1611 nm (banda O a L) | Banda C 1530-1565 nm, extensão da banda L |
| Canais por par de fibras | Até 18 | 40 em 100 GHz, 80-96+ em 50 GHz |
| Taxa por canal na prática | 1G a 25G, detecção direta | 100G a 800G, coerente |
| Alcance sem amplificação | Cerca de 80 km | Cerca de 120 km |
| Alcance com amplificação | Não é prático; o espectro é muito amplo para uma única banda de EDFA | 2.000 km e além com EDFA ou Raman |
| Tecnologia de filtragem | Filtros de película fina, banda passante ampla | Pilhas AWG ou TFF, banda passante estreita |
| Meta de perda de retorno do conector | 45-50 dB; o UPC é normalmente aceitável | 55-60 dB; normalmente é necessário um APC |
| Aplicativo dominante | Fronthaul 5G, acesso metropolitano, campus | Interconexão entre data centers, longa distância, cabos submarinos |
Dois aspectos são fundamentais na maioria das discussões sobre aquisições. A meta de refletância é aquela que os compradores tendem a subestimar, pois uma falha na refletância nunca é detectada em um simples teste de perda de inserção. A questão do alcance com amplificação determina o orçamento, pois uma implantação DWDM que venha a precisar de amplificadores acarreta custos com EDFA, consumo de energia e ocupação de espaço no gabinete que uma implantação CWDM nunca enfrenta. Se o horizonte de planejamento for inferior a três anos e o alcance for inferior a 40 km com 16 canais ou menos, o CWDM é mais econômico na maioria das vezes.
Onde cada rede se destaca: fronthaul, acesso metropolitano e interconexão
| Cenário de implantação | Vão típico | Número de canais | Grelha que se encaixa | Foco na camada passiva |
|---|---|---|---|---|
| Fronthaul 5G no topo da torre, da AAU ou da RRU para a DU | 0,5-10 km | 4-16 | CWDM passivo | Jumpers LC duplex para uso externo, adaptadores vedados, alça de tração |
| Anel de acesso ao metrô | 10 a 40 km | 8-18 | CWDM | ODF para montagem em rack, campos de conexão identificados, controle do raio de curvatura |
| Rede central do campus ou da empresa | 1 a 10 km | 4-8 | CWDM | Linhas principais de backbone MPO, cassetes de derivação LC, disciplina de polaridade |
| Interconexão entre centros de dados | 10 a 120 km | 16-96 | DWDM | LC e MPO de alta densidade, troncos de baixa perda, faces finais APC |
| Longa distância e submarino | 120 km a mais de 2.000 km | 40-96+ | DWDM amplificado | Bandejas de emenda, conectores de baixa refletância, controle rigoroso da perda na emenda |
Interprete essa tabela como um mapa que mostra onde o projeto de lei passivo se encaixa. Os trabalhos de fronthaul e metro são dominados por conjuntos para uso externo e equipamentos de rack, onde os desafios são as condições climáticas, o alívio de tensão e a facilidade de manutenção em altura. Os trabalhos de interconexão são dominados pela densidade e pela limpeza, onde o desafio é encaixar 96 canais em uma prateleira sem dobrar nada além de seu raio mínimo.
Como a camada passiva define a margem do link WDM
Comece o cálculo no multiplexador, e não no transceptor. Um multiplexador CWDM de película fina contribui com 2,5 a 4 dB, uma grade de guia de onda em matriz DWDM com 3 a 6 dB, e isso ocorre antes mesmo de um único conector ser acoplado. Cada par de conectores LC ou SC custa, então, cerca de 0,15 a 0,30 dB em boas condições; uma passagem pelo ODF adiciona mais dois pontos de acoplamento; e um cabo roteado ao redor de um canto apertado do gabinete acrescenta perda por macrocurvatura que nenhuma ficha técnica prevê com precisão. Um trecho DWDM modesto com quatro pares acoplados, um campo de patch e duas emendas pode consumir de 8 a 10 dB antes mesmo de se considerar a atenuação da fibra. Se o total passivo ultrapassar aproximadamente 6 dB, replaneje o trajeto em vez de adquirir um módulo de maior potência. O método comprovado está em nosso guia para o cálculo do orçamento de perda de inserção.
Polimento do conector, grau da fibra e construção do cabo
O polimento é a decisão passiva de maior impacto em uma implantação de DWDM e, geralmente, é tomada por quem faz o pedido final dos jumpers. As faces finais UPC apresentam uma leve curvatura em forma de cúpula e refletem uma fração do sinal diretamente de volta para o transmissor. As faces finais APC são retificadas em um ângulo de oito graus, de modo que a reflexão sai do núcleo em um ângulo amplo e nunca retorna. Em uma malha esparsa, essa diferença é apenas um item na lista. Em uma malha densa, ela determina se um canal permanece dentro de seu limite de erro à medida que o trajeto envelhece.
| Item da especificação | Link CWDM | Link DWDM | Por que existe essa diferença |
|---|---|---|---|
| Polimento de conectores | LC/UPC ou SC/UPC são amplamente aceitos | Preferência por LC/APC ou SC/APC | Uma face terminal angular desvia os reflexos para longe da fonte, em vez de de volta para o núcleo |
| Perda de retorno | 45-50 dB | 55-60 dB | Um par reflexivo pode elevar o limite mínimo de erros de um canal DWDM, mesmo quando a perda de inserção parece estar dentro dos parâmetros normais |
| Grau de fibra de tronco | G.652.D com pico de água suprimido | G.652.D, G.654 para distâncias longas | Os canais CWDM da faixa intermediária não podem ser transmitidos por fibras ópticas antigas com pico de água elevado |
| Fibra insensível à flexão | G.657.A1 em ambientes confinados | Prateleiras internas G.657.A1 ou A2 | As perdas por curvatura macroacumulam-se ao longo de muitas voltas em um painel denso |
| Diâmetro externo do jumper | 2,0 mm para densidade, 3,0 mm para manuseio em campo | 2,0 mm em prateleiras de alta densidade | O diâmetro do revestimento determina a densidade do traçado e o nível de proteção contra esmagamento que um cabo oferece |
| Limpeza das faces finais | Inspecione e limpe a cada acoplamento | Inspecione e limpe a cada vez que acoplar, sem exceções | A contaminação que uma porta CWDM ignora irá dispersar a luz dentro de uma porta DWDM |
A fibra também é quase tão importante quanto. Ambas as redes pressupõem a propagação em modo único para ITU-T G.652, e no CWDM os canais do meio da grade, próximos a 1383 nm, são os que expõem cabos antigos com um pico elevado de água; portanto, solicite o certificado do cabo antes de presumir que o plano completo de 18 canais funcionará. Quanto aos jumpers, o revestimento de 2,0 mm proporciona maior densidade de roteamento, enquanto o de 3,0 mm resiste melhor ao manuseio em campo; a interface é a mesma Conector LC ou o corpo do SC, de qualquer forma, e o nosso cabo de conexão de fibra óptica monomodo A faixa abrange ambas as extremidades de uma porta WDM nos padrões UPC e APC.
Trunking MPO/MTP em racks WDM de alta densidade
Quando um rack possui mais do que algumas dezenas de portas WDM, os jumpers duplex individuais deixam de fazer sentido. Monomodo Cabos de conexão de fibra óptica MPO/MTP Os cabos com 8, 12 ou 24 fibras percorrem uma única vez do quadro até a prateleira, e os cassetes de ramificação os distribuem em pares LC na face do multiplexador. O tronco é instalado uma única vez e nunca é alterado; portanto, as portas que transportam comprimentos de onda ativos não precisam ser reconectadas a cada mudança de capacidade. Dois detalhes determinam se isso funciona. Utilize conectores MPO de baixa perda ou de nível elite, pois um par MPO soma a perda de todas as fibras que o compõem de uma só vez. Defina a polaridade antes de encomendar o primeiro tronco, pois as convenções de “key-up” e “key-down” diferem entre os fornecedores, e um tronco com polaridade invertida só é detectado no comissionamento, e não na doca de carga.
Quadros de distribuição e terminação de comprimento de onda
Um ODF faz mais em uma rede WDM do que apenas organizar os cabos. É nele que os jumpers coloridos são reclassificados, onde um cabo danificado é substituído sem precisar mexer no multiplexador e onde um técnico pode isolar um comprimento de onda para teste enquanto o restante continua em operação. Isso só funciona se a estrutura for planejada com folga. Preveja no orçamento aproximadamente o dobro do número de portas necessárias no lançamento, proteja o raio de curvatura em cada caminho de roteamento e identifique por comprimento de onda em vez de posição física, já que as posições mudam a cada atualização. Um quadro dimensionado para a capacidade máxima do plano de canal custa pouco mais do que um dimensionado para o tráfego do primeiro dia, e nosso Quadro de distribuição de fibra óptica ODF A gama varia de 12 a 144 núcleos.
Limpeza, testes e disciplina orçamentária
A maioria das falhas de WDM que ocorrem em campo não se deve a defeitos nos componentes. Trata-se de faces de conexão contaminadas, um par invertido ou um caminho passivo com capacidade insuficiente. Inspecione e limpe todos os pontos de acoplamento antes da montagem, incluindo os jumpers terminados de fábrica, pois a poeira do transporte é um problema real. Um teste de perda de inserção a 1310 nm não diz muito sobre um canal de 1550 nm em um caminho APC; portanto, meça a perda e a refletância por canal no comprimento de onda de interesse e registre os valores no relatório de instalação. Fluke Networks publica um guia prático sobre como elaborar esse orçamento, e vale a pena padronizar sua folha de aprovação com base nele.
Plano de ação para aumento de capacidade: três fases
Planeje a camada passiva com antecedência, mesmo que os transceptores só cheguem na primeira fase. Essa sequência evita que cada etapa invalide a anterior.
Fase 1: capacidade inicial, de 0 a 12 meses
- Implemente a malha de acordo com o número atual de vãos e canais.
- Encomende conjuntos APC sempre que um trajeto venha a transportar, posteriormente, serviços de rede de alta densidade.
- Instale a estrutura com o dobro do número de portas de lançamento, utilizando um roteamento protegido.
Fase 2: aumento da densidade, de 12 a 30 meses
- Adicione troncos MPO/MTP monomodo assim que o número de jumpers duplex se tornar um problema para o gabinete.
- Especifique conectores de baixa perda nos novos troncos, em vez de misturar diferentes classes ao longo de um mesmo trajeto.
- Redefina o ponto de referência do registro de perdas conforme a obra concluída, canal por canal, antes de adicionar amplificadores.
Fase 3: ampliação do comprimento de onda, além de 30 meses
- Preencha os canais restantes da malha grossa antes de considerar uma mudança de malha em trechos com menos de 40 km.
- Refaça as terminações apenas dos caminhos que precisam de refletância em grade densa.
- Verifique novamente o raio de curvatura e a proteção contra esmagamento em todas as rotas afetadas durante a expansão.
Ambas as redes são maduras e amplamente disponíveis, portanto a decisão raramente se resume à oferta. Trata-se de adequar a rede ao alcance e, em seguida, deixar que a camada passiva suporte a carga para a qual foi projetada. Os compradores que acertam nessa sequência passam os próximos cinco anos adicionando comprimentos de onda, em vez de ter que reprojetar os gabinetes.