Обзор технологии CWDM

 Про историю появления, а также о преимуществах использования технологии CWDM, написано много статей и в Интернете и в соответствующей литературе.

Перечислим основные справочные сведения, позволяющие быстро и без ошибок развернуть CWDM сети, как на основе имеющегося оборудования и оптического кабеля, так и на основе вновь создаваемой инфраструктуры.

Основным стандартом, в котором определяется сетка длин волн для CWDM, является ITU-T G.694.2

Для разных каналов принята цветовая маркировка, упрощающая процесс инсталляции сети

В некоторых статьях цветовая маркировка подразумевает использование двух длин волн: для передатчика и для приемника, что не совсем корректно. Длина волны указывается для передатчика (лазера). Приемник работает на любой длине волны. Длина волны, поступающая на приемник, определяется Drop фильтром или демультиплексором, стоящим перед приемником.

Выбор каналов зависит от имеющегося в распоряжении оптического волокна, т.к. разные типы волокон имеют разные оптические свойства на разных длинах волн.

В литературе и в описаниях оборудования можно встретить следующее разбиение оптического диапазона на следующие под-диапазоны:

O-Band 1260-1360 nm 

E-Band 1360-1460 nm 

S-Band 1460-1530 nm 

C-Band 1530-1565 nm 

L-Band 1565-1625 nm 

U-Band 1625-1675 nm

Для суммирования и разделения разных длин волн используются многоканальные оптические мультиплексоры (MUX/DeMUX)

Каждый порт мультиплексора пропускает сигнал только определенной длины волны в оба направления. Исторически сложилось, что для пары Передатчик/Приемник выбирают длины волн, разнесенные между собой на некоторое количество каналов, но с учетом хорошей изоляции между каналами современных мультиплексоров, данный подход к выбору пары длин волн утратил свою актуальность.

В качестве CWDM трансивера может выступать любой современный съемный модуль в зависимости от использующегося оборудования и требуемой скорости передачи (SFP, SFP+, XFP, X2, Xenpack и др) или встроенный в оборудование оптический интерфейс.

Для выделения/вставки из/в волокна определенных длин волн используются OADM (Add/Drop MUX)

Принципиально выделяются одноканальные и двухканальные OADM модули. 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 (см. далее топология «Точка с ответвлениями») в «одну сторону». Двухканальный OADM модуль имеет два приемо-передающих блока и способен работать «в две стороны» с двумя мультиплексорами / демультиплесорами

Принято следующее обозначение портов OADM:

• Com1 - получает сигнал со стороны мультиплексора
• Express - передает сигнал дальше по CWDM сети
• Add - добавляет в волокно сигнал заданной длины волны
• Drop - исключает из волокна сигнал заданной длины волны

Комбинируя составом мультиплексоров и OADM можно создавать разные топологии сети:

• точка-точка
• точка-точка с ответвлениями
• кольцо с ответвлениями
• кольцо с резервированием
• и т.п.

Для мониторинга состояния оборудования CWDM сети необходимо использовать CWDM трансиверы с функцией DDM (Digital Diagnostic Monitoring). Функция DDM позволяет в режиме реального времени контролировать параметры трансивера: 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 параметров трансиверов позволяет определить реальные потери по несущим в волокне.

У разных производителей оборудования данная функция может иметь разные названия. Приведем некоторые из них:

• DOM (Cisco)
• MDDI (Zyxel)
• и др.

Несколько аспектов практического использования CWDM:

1. Передача сигналов КТВ по CWDM сетям

Для передачи сигналов кабельного телевидения по оптическим сетям операторами, в подавляющем большинстве случаев, используются оптические передатчики на длинах волн 1310 нм или 1550 нм. Несмотря на то, что указанные длины волн совпадают с длинами волн двух CWDM каналов, оператору нужно всегда учитывать две вещи - ширина полосы излучения передатчика и ширина пропускания канала CWDM. 

Если лазер, используемый в передатчике, дает узкий спектр излучения (шириной макс. 10 нм), то проблем с прохождением КТВ сигнала через CWDM фильтры и влияния на другие оптические каналы не будет и могут быть использованы CWDM фильтры и мультиплексоры с полосой пропускания 5~7.5 нм.

В случае же, если лазер дает широкий спектр излучения (ширина полосы излучения до 60 нм), то, помимо того, что данное излучение будет "залезать" на соседние каналы, так и сам КТВ сигнал будет искажаться, что приведет к неработоспособности большой части CWDM системы в целом. Если все же от широкополосного передатчика отказаться не получится, то придется пожертвовать, как минимум, четырьмя CWDM каналами (по два с каждой стороны от центральной длины волны передатчика), а для исключения искажения КТВ сигнала необходимо подобрать CWDM фильтры или мультиплексоры с шириной полосы пропускания 60~80 нм.

2. Организация резервирования в кольцевых CWDM сетях

В настоящее время, в большинстве случаев, на магистралях передачи данных используются коммутаторы, как минимум, с двумя магистральными высокоскоростными интерфейсами. С использованием CWDM на одном волокне, можно создавать кольца с резервированием до 9-ти узлов на кольце. Для этого на узлах достаточно установить двухканальный двунаправленный OADM и CWDM трансиверы на соответствующие длины волн.

Соответственно, коммутаторы на узлах сети необходимо настроить на использование протокола Spaning Tree.