CWDM と DWDM: コストのかかる間違いを起こさない選択方法

CWDM と DWDM を比較する場合、通常、重要な問題は実際的です。それは、どの波長分割多重アプローチがネットワークの容量、到達範囲、拡張性、コストの適切なバランスを実現するかということです。どちらのテクノロジーも 1 本のファイバーで複数の光信号を送信しますが、異なるネットワーク要件 - に対応しており、正しい選択はスパン長、チャネル拡張の期待、増幅のニーズ、利用可能なファイバー数などの詳細によって異なります。

ここに短い意思決定の枠組みがあります。通常、CWDM は、チャネル数が中程度の短距離リンク（増幅なしで約 80 km 未満）に適しています。- キャンパスの相互接続、エンタープライズ ポイントツー-の実行、またはシンプルさと初期コストの削減が最も重要なアクセス レイヤ トランスポートを考えてください。-通常、DWDM は、より高いチャネル密度、より長い伝送到達距離、光増幅のサポート、またはメトロ リング、データセンター インターコネクト (DCI)、コア バックボーン、長距離ネットワークで一般的な完全な再設計なしで拡張できるトランスポート層が必要な場合に、より強力な選択肢です。-
 

CWDM と DWDM の比較の概要

上の表は、一般的なエンジニアリングのトレードオフを反映しています。つまり、CWDM は密度と到達距離を犠牲にして簡素化とコストを確保するのに対し、DWDM は簡素化を犠牲にして容量、距離、長期的な柔軟性を確保します。{0}{1}}

WDMとは何ですか? CWDM と DWDM がどのように適合するか

波長分割多重 (WDM)は、CWDM と DWDM の両方の基礎となる技術です。これは、異なるデータ ストリームを異なる光の波長 (色) に割り当て、マルチプレクサを使用してそれらを 1 本の光ファイバーに結合することで機能します。遠端では、デマルチプレクサが波長を分離して個々のチャネルに戻します。これにより、単一のファイバー ペア -、または双方向 (BiDi) トランシーバーを備えた単一のファイバー ストランド - で、多くの独立した信号を同時に伝送できるようになります。

CWDM(粗い波長分割多重) は、ITU-T G.694.2 で定義されているように、1271 nm から 1611 nm までの広い波長ウィンドウにわたって、広い 20 nm チャネル間隔を使用します。広い間隔により、CWDM では波長安定性の要件が比較的緩和された非冷却レーザー光源を使用できます。これが、CWDM 光コンポーネントとパッシブ多重化/多重分離コンポーネントのコストが DWDM 対応のものよりも安い主な理由です。

DWDM(高密度波長分割多重) は、チャネルをより密に詰め込みます -。通常は 100 GHz (~0.8 nm) または 50 GHz (~0.4 nm) 間隔で、ITU-T G.694.1 に従って 193.1 THz に固定されています。この緻密なパッキングには、温度安定化されたレーザーとより正確な光学フィルタリングが必要ですが、同じファイバー上ではるかに多くのチャネルが可能になります。{8}} C- 帯域のみで動作する最新の DWDM システムは、100 GHz 間隔で 40 チャネル、または 50 GHz 間隔で 80+ チャネルをサポートできます。新しい柔軟なグリッドにより、コヒーレントな 400G および 800G 波長のさらに高密度な構成が可能になります。

CWDM と DWDM の主な技術的な違い

チャネル間隔と波長グリッド

最も基本的な違いは、光スペクトルがどのように分割されるかです。 CWDM の 20 nm 間隔は、各チャネルが比較的大きなスペクトル ウィンドウを占有することを意味し、これにより光学コンポーネントが簡素化されますが、総チャネル数は制限されます。 DWDM のサブ-ナノメートル間隔 (100 GHz で 0.8 nm、50 GHz で 0.4 nm) により、より狭いスペクトル帯域でより多くのチャネルが可能になります。

実用上重要な結果: CWDM チャネルは広い波長範囲 (1271 ～ 1611 nm) に及ぶため、1383 nm 付近で水の吸収ピークを超えます。古い G.652.A/B ファイバーでは、これにより 1270 ～ 1470 nm 領域のいくつかの CWDM チャネルが使用不能になるか、距離が大幅に制限されます。-新しい低{9}}水量-ファイバーでは、ITU-T G.652.C/D (OS2)、18 個の CWDM チャネルすべてを使用できます。 C- 帯域（1530 ～ 1565 nm）、場合によっては L- 帯域（1565 ～ 1625 nm）内に集中する DWDM チャネルは、ファイバーのヴィンテージに関係なく、低減衰領域に位置します。-

チャネル数とスケーラビリティ

CWDM は最大 18 チャネルです。実際の導入では、ファイバーの種類の制限や機器の可用性により、多くのネットワークはこれらのチャネルのうち 8 ～ 16 個のみを使用します。多くの場合、中程度の容量のリンクにはこれで十分ですが、帯域幅の需要が増大すると厳しい上限が生じます。-

DWDM には同じ上限がありません。標準の C- バンド システムは、グリッド間隔に応じて 40 ～ 96 チャネルをサポートします。 C+L バンド システムは 100 チャンネルをはるかに超えてプッシュできます。コヒーレントと組み合わせるとトランスポンダー単一の DWDM システムは、波長ごとに 100G、200G、または 400G を実行し、1 つのファイバー ペアで毎秒数十テラビットの総容量を提供できます。このレベルのスケーラビリティが、DWDM がメトロ、バックボーン、高密度 DCI 環境で優位を占める理由です。{4}}

伝送距離と光増幅率

ここで、CWDM と DWDM の間のアーキテクチャ上のギャップが最も顕著になります。増幅を行わない場合、CWDM リンクは通常、状況に応じて 40 ～ 80 km に達します。リンクバジェット、トランシーバー出力パワー、および使用される特定の CWDM 波長でのファイバー減衰。

DWDM は増幅せずに同様の距離に到達できますが、重要な利点は、C- 帯域（1530 ～ 1565 nm）の DWDM チャネルがエルビウム- ドープ ファイバ増幅器（EDFA）のゲイン ウィンドウ内に収まることです。アンEDFA1 回のパスで C 帯域のすべての DWDM チャネルを同時に増幅でき、インライン アンプ チェーンで到達距離を数百キロメートル、さらには数千キロメートルまで拡張できます。{0} 1271 ～ 1611 nm に広がる CWDM チャネルは、EDFA ゲイン ウィンドウの大幅な範囲外にあるため、CWDM 多重全体を光学的に増幅する実用的な方法はありません。この単一要素 - 増幅互換性 - が、将来の距離延長やマルチスパン アーキテクチャが考えられるリンクに対してエンジニアが DWDM を選択する決定的な理由となることがよくあります。-。

光学系、複雑さ、および電力の要件

CWDM トランシーバーは非冷却分散フィードバック（DFB）レーザーを使用します。{0}熱電冷却器 (TEC) がなければ、これらのモジュールの消費電力と製造コストが削減されます。チャネル間隔が 20 nm と広いということは、レーザーが隣接するチャネルのフィルター通過帯域に入ることなく、温度変化に応じて数ナノメートルドリフトできることを意味します。

DWDM トランシーバーには、より厳密な波長制御が必要です。冷却または温度ロックされたレーザーは、発光波長を数ナノメートル以内で安定に保ちます。{1}これにより、モジュールごとのコストと消費電力が増加します。チャネル数が多く、距離が長い場合、DWDM ネットワークには分散補償、光チャネル モニタ、波長選択スイッチ-などのコンポーネントが必要になる場合もあります。これらのコンポーネントは、一般的な CWDM 導入では見られません。{4}}ただし、パッシブ マルチプレクサ/デマルチプレクサで少数の DWDM 波長のみを使用するエンタープライズ アプリケーションや DCI アプリケーションの場合、複雑さのオーバーヘッドは控えめであり、通信事業者の経験がないチームでも管理可能です。-

CWDM と DWDM のコスト: 前払いと長期の比較-

CWDM はトランシーバーあたりのコストが低く、受動コンポーネントがシンプルであるため、特に少数のチャネルを持つ短いリンクでは、初期導入の安価なオプションになります。{0}一般的なパッシブ CWDM マルチプレクサ/デマルチプレクサ ユニットと、CWDM SFP/SFP+ トランシーバー同等の DWDM セットアップよりも大幅にコストを抑えることができます。

ただし、コスト分析は調達初日を超えて行う必要があります。{0}}ネットワークが 20、40、または 80 チャネルを必要とするまでに成長した場合、CWDM では、- 問題が発生し、-DWDM への移行を置き換えることになります。これは、新しい多重化/逆多重化ハードウェア、新しいトランシーバを購入し、光レイヤを再設計することを意味します。-追加のストランドのリースや照明に定期的なコストがかかる、ファイバーが不足している環境では、ファイバーあたりにより多くの容量を詰め込める DWDM の機能により、5～10 年間の総所有コストを削減できます。コストに関する正しい質問は、「どのトランシーバーが安いか?」ということではありません。しかし、「このリンクの予想寿命にわたるギガビットあたりの転送コストはいくらになるでしょうか?」

CWDM を選択する場合: 最適な使用例

CWDM は、帯域幅の増加が予測可能かつ適度であり、リンク距離が増幅されずに到達できる範囲内に留まり、チームが運用のシンプルさを重視するシナリオで最も効果的です。一般的な例は次のとおりです。

• キャンパスバックボーンリンク。スパンが短く (多くの場合 10 km 未満)、チャネル要件が 8 ～ 16 波長未満に留まる大学または企業のキャンパス全体の建物を接続します。各端にパッシブ CWDM マルチプレクサ/デマルチプレクサSFP+ トランシーバー新しいファイバーを敷設することなく、10G または 25G チャネルを追加できます。
• エンタープライズ ポイントツーポイント接続。--プライマリ データ センターを近くの災害復旧サイトにリンクするか、オフィス フロアを集中サーバー ルームに接続して、総トラフィックが数波長以内に収まるようにします。
• アクセスとラストマイルの集約-。サービス プロバイダーは、CWDM を使用して、複数の PON またはイーサネット ノードからのアクセス トラフィックを共有ファイバーに集約して中央オフィスに戻します。通常、その距離は 40 ～ 60 km 未満に留まります。
• 短距離のデータセンター相互接続。-チャネル数が管理可能であり、高速かつ低コストの導入が優先されている場合、コロケーションされたデータホールまたは隣接するデータホールを接続します。{0}}

実際のデプロイメントでの注意点が 1 つあります。チームは、初期ビルドで予算を節約するために CWDM を選択することがありますが、2 ～ 3 年後に成長により利用可能なチャネルがすべて消費されていることを発見することがあります。トラフィック予測で 16 を超える波長が必要になる現実的なパスが示されている場合、またはリンクが新しいリモート サイトに到達するために最終的に増幅が必要になる可能性がある場合は、たとえ初日のコストが高くても、- をコミットする前に DWDM 代替案をモデル化する価値があります。

DWDM を選択する場合: 最適な使用例

DWDM は、容量需要が高いネットワーク、距離が長いネットワーク、または完全な再構築を行わずにアーキテクチャを進化させる必要があるネットワークのデフォルトの選択肢です。典型的なシナリオには次のようなものがあります。

• メトロリングとコアトランスポート。サービス プロバイダーのメトロ リングは通常、インライン EDFA 増幅を使用して、80 ～ 200 km のスパンにわたって数十から数百の波長を伝送します。 DWDM を使用OTN フレーミングがここでの標準アーキテクチャです。
• 長距離ネットワークとバックボーン ネットワーク。-海底ケーブル - を含む国内または国際バックボーン リンク - は、アンプ チェーン、分散管理、コヒーレント トランシーバーを備えた DWDM に依存して、数千キロメートルにわたってテラビットを伝送します。
• 大容量のデータセンター相互接続（DCI）。-大都市圏全体でデータセンターを接続するクラウドおよびハイパースケール事業者は、多くの場合、それぞれ 100G または 400G で 40–100+ の波長を必要とします。ダーク ファイバー上の DWDM、場合によっては単純なパッシブ マルチプレクサ/デマルチプレクサを使用し、QSFP-DD コヒーレント プラガブル、主流の DCI モデルとなっています。
• 光ファイバー-が不足している環境。ファイバ ストランドのリースが高価であるか物理的に制限されている場合、単一ペアで 80+ サービスを実行できる DWDM の機能により、利用可能なプラントを最も経済的に利用できます。

注目に値するパターン: DWDM は、これまで CWDM の領域であったエンタープライズ ネットワークにますます登場しています。プラガブル DWDM 光学系 (特に 100G ZR/ZR+ モジュール) のコストが下がり、導入が簡素化されるにつれて、中程度のチャネル数の場合の CWDM と DWDM の価格差は縮まりました。エンタープライズ リンクがすでに使用している場合シングルモード ファイバー-5 年以内に 10+ 個の高速チャネルが必要になると予想されている場合、-DWDM は、現在「シンプルな」エンタープライズ アプリケーションのように見えるものであっても、より将来を見据えた投資となる可能性があります。{2}}

アクティブ WDM とパッシブ WDM: システム アーキテクチャが決定をどのように変えるか

CWDM- と -DWDM の比較では、WDM システムがアクティブかパッシブかという 2 番目の軸が見落とされることがよくあります。この違いにより、波長グリッド自体と同様に、予算、複雑さ、機能も変化する可能性があります。

A パッシブWDM導入では、電力の供給されていない光マルチプレクサ/デマルチプレクサ ユニットと、既存のスイッチまたはルーターに接続された波長固有のトランシーバのみを使用します。{0}個別のトランスポート プラットフォーム、光レイヤーの管理プレーン、および増幅はありません。 CWDM と DWDM はどちらもパッシブ モードで導入できます。このアプローチではコストが低く抑えられ、運用がシンプルになりますが、トランシーバーの増幅されていない予算に到達範囲が制限され、光レイヤーのモニタリングや保護の切り替えは行われません。{4}}

アンアクティブWDM導入により、トランスポンダまたはマックスポンダ、光増幅器、光監視チャネル、波長レベル管理を含む電力供給トランスポート プラットフォーム - が追加されます。-。アクティブ システムは、光増幅、波長レベルの保護、パフォーマンス モニタリング、リモート再構成などの機能を可能にするため、DWDM 導入、特にメトロ規模以上の環境でははるかに一般的です。-最新のアクティブ DWDM プラットフォームの中には、企業の機器室に収まるほどコンパクトで、通信に関する深い知識のないチームによる導入向けに設計されているものもあります。

重要な点: 両方とも「DWDM」というラベルが付いている 2 つのネットワークは、見た目が大きく異なる場合があります。短いキャンパス リンク上で 8 つの波長を使用するパッシブ DWDM セットアップのコストと動作は、CWDM 導入と同様になる可能性があります。 80 チャネル、アンプ、メトロ リング全体にわたる OTN スイッチングを備えたアクティブ DWDM プラットフォームは、根本的に異なるクラスのインフラストラクチャです。ベンダーとソリューションを評価するときは、見積もられたシステムがパッシブかアクティブかを常に明確にしてください。- CWDM/DWDM ラベルだけよりもコスト、運用要件、将来の機能に影響します。

CWDM と DWDM は併用できますか?

はい、これは多くの比較記事が示唆するよりも一般的です。ハイブリッドまたは段階的な展開は、次のような状況で実用的です。

• 既存の CWDM ネットワークのアップグレード。すでに CWDM をファイバー ペアで実行していて、18 チャネルで提供できるより多くの容量が必要な場合は、既存の CWDM 割り当てと競合しない波長帯域を使用して、同じファイバー上で DWDM チャネルをオーバーレイできます。一部のマルチプレクサ/デマルチプレクサ製品は、共有ファイバ上での CWDM+DWDM 共存用に特別に設計されています。
• 繊維リソースを機能ごとに分割します。一部の通信事業者は、優先度の低いサービスや短距離のサービスには CWDM を実行し、大容量のバックボーン トラフィックには DWDM を実行します。{0}{2}
• 段階的な移行。当面のニーズに応じて CWDM から開始し、需要の増加に応じて DWDM への移行パスを計画します。これは、初期状態のときに最も効果的に機能します。ファイバーの設置これは将来の DWDM を念頭に置いて行われます -。たとえば、低-水量-ピークの G.652.D ファイバーを指定します。

ハイブリッド アプローチを正しく行うための主な点は、スペクトル計画です。使用する予定の CWDM チャネルと DWDM チャネルが重複したり干渉したりしないこと、および受動コンポーネントが過剰な挿入損失を生じることなく結合された波長セットを処理できることを確認してください。

CWDM と DWDM のどちらを選択するか: ステップバイステップの意思決定ガイド--

これを単一の「はい」または「いいえ」の質問として扱うのではなく、これら 5 つのチェックポイントを順番に確認してください。--それぞれが方向性を変えたり確認したりできます。

ステップ 1: スパン距離と増幅要件を決定します。
各リンクのファイバーの合計距離を測定または推定します。すべてのスパンが 60 ～ 80 km 未満で、光増幅の必要性が予見できない場合、CWDM は引き続き実行可能です。スパンが 80 km を超える場合、または将来的に到達距離の延長や損失補償のためにアンプを追加する予定がある場合は、DWDM を開始する方が安全です。- CWDM チャネルは標準の EDFA では増幅できません。

ステップ 2: 現在および将来のチャネル数を推定します。
現在必要な波長を数えて、今後 3 ～ 5 年間の成長を予測します。必要なチャネル数が 16 未満で、増加が遅い場合は、CWDM が機能します。 20+ チャネルが必要になることが予想される場合、または新しいサービスやテナントによって波長需要が追加される場合は、DWDM から始めてください。ライフサイクル中期の CWDM から DWDM への移行コストは、ほとんどの場合、DWDM から開始する場合の増分コストよりも高くなります。{7}}

ステップ 3: 波長ごとの帯域幅を評価します。
CWDM は、チャネルごとに 1G、10G、25G サービスによく適合します。{0} DWDM は同じレートをサポートしますが、コヒーレント光を使用して波長ごとに 100G、200G、400G まで拡張できます。トラフィック プランにチャネルごとに 100 G 以上のサービスが含まれている場合、または多数の低レートの信号を効率的に集約する必要がある場合は、適切なトランシーバ モジュールを備えた DWDM がより機能的な基盤を提供します。{10}

ステップ 4: 利用可能なファイバーとファイバーのコストを評価します。
ダーク ファイバーが豊富で安価な場合、ファイバーあたりのチャネルを最大化するためのコスト圧力は低くなります - CWDM は問題ないかもしれません。ファイバーストランドが不足していたり​​、リース料が高価だったり、追加が物理的に困難だったりする場合 (例: 混雑したダクトルート、海底横断、予備容量が限られている共有導管など)、DWDM のより高いスペクトル効率によりインフラストラクチャのコストが直接削減されます。

ステップ 5: 運用モデルとチームの能力を考慮します。
パッシブ CWDM の導入には、最小限の光{0}}層の専門知識が必要です。- パッチ ケーブルを接続するのとほぼ同じように機能します。アクティブな DWDM プラットフォームでは、光パワー レベル、OSNR、アンプ構成、および場合によっては光ネットワーク管理ソフトウェアについて理解する必要があります。運用チームが選択したテクノロジーに対応できるかどうか、またはベンダーのサポートやマネージド サービスが必要かどうかを評価します。

CWDM と DWDM のどちらかを選択する際のよくある間違い

決定を純粋にコストの問題として扱う。
最も安価なトランシーバーが必ずしも最も安価なネットワークであるとは限りません。 3 年以内に CWDM の規模が大きくなり、光レイヤの完全な交換が必要になった場合、導入時の「節約」は DWDM から始める場合よりも大きな出費に変わります。-

増幅境界を無視します。
多くのチームは、将来のネットワーク変更 (新しいリモート サイト、スパン長の増加、ファイバー ルートの変更) によってリンクが増幅されていない到達範囲を超える可能性があるかどうかを考慮せずに、現在の距離要件に基づいて CWDM と DWDM を評価しています。 CWDM でこれが発生した場合、単純にアンプを追加することはできません -。WDM レイヤ全体を再設計する必要があります。-

チャンネル数と容量を混同しています。
100G で 40 チャネルを備えた DWDM システムは、それぞれ 4 Tbps を提供します。 10G で 18 チャネルを備えた CWDM システムは、それぞれ 180 Gbps を提供します。公称チャネル数の差 (40 対 18) は、容量ギャップを 20 分の 1 に見積もっています。容量を評価するときは、チャネル数とともにチャネルごとのデータレートも常に考慮してください。{11}}

ファイバータイプの互換性を見落としています。
CWDM は、水の吸収ピークの影響を受ける帯域を含む、広範囲にわたる波長の使用に依存します。既存の光ファイバー プラントが古い非-低水量-ピーク-光ファイバーを使用している場合、いくつかの CWDM チャネルが使用できなくなるか、距離が制限されます。-完全な 18 チャネル CWDM 設計に着手する前に、ファイバーの仕様を確認してください。

エンジニアリングのガイダンスとして一般的な比較表に依存します。
すべての導入には、固有のファイバー プラントの条件、挿入損失の予算、接続数、コネクタの種類、および環境上の制約があります。開始フレームワークとして公開されている比較を使用しますが、WDM テクノロジーの選択を最終的に決定する前に、必ず実際のリンク バジェットとネットワーク設計に照らして検証してください。

よくある質問

CWDM は DWDM よりも安価ですか?

初期導入の場合は、はい - CWDM トランシーバーとパッシブ マルチプレクサーは、通常、同等の DWDM よりもチャネルあたりのコストが低くなります。ただし、容量要件が CWDM で実現できる量を超えた場合は、スケーラビリティが高く、コストのかかる中期技術の移行を回避できるため、ライフサイクル コスト全体で DWDM が有利になる可能性があります。-

CWDM と DWDM のチャネル間隔の主な違いは何ですか?

CWDM は、固定の 20 nm 波長間隔を使用します（ITU-T G.694.2）、DWDM はより狭い周波数-ベースの間隔 - を使用します。通常、次のように定義されているように、100 GHz（約 0.8 nm）または 50 GHz（約 0.4 nm）です。ITU-T G.694.1。この狭い間隔により、DWDM は同じファイバー上でより多くのチャネルをサポートできるようになります。

CWDM と DWDM を同じファイバー上で使用できますか?

はい、特定の構成では可能です。ハイブリッド設計では、波長の割り当てが重複しない限り、同じファイバー上で DWDM チャネル (通常は 1530 ～ 1565 nm 付近の C- 帯域) を CWDM チャネルと並べてオーバーレイできます。このアプローチは、既存の CWDM 容量を完全に交換せずに拡張する必要がある段階的なアップグレードに役立ちます。

データセンターの相互接続 - CWDM と DWDM にはどちらが適していますか?

規模や距離にもよります。少数の 10G または 25G リンクを備えた短距離 DCI の場合、CWDM で十分であり、費用対効果も高くなります。- -都市圏の距離を超えて数十の 100G または 400G 波長を必要とする大容量 DCI の場合、DWDM が標準的なアプローチです。現在、ほとんどのハイパースケールおよび大規模エンタープライズ DCI 導入では DWDM が使用されています。

CWDM では EDFA 増幅を使用できないのはなぜですか?

EDFA (エルビウム-ドープ ファイバー増幅器) は、C- 帯域 (約 1530～1565 nm) でゲインを提供します。 CWDM チャネルは非常に広い範囲 (1271 ～ 1611 nm) に分散されており、ほとんどのチャネルは EDFA ゲイン ウィンドウの外にあります。 18 個の CWDM チャネルすべてを同時にブーストできる単一のアンプ技術はありません。これが、CWDM が増幅されていないスパンに限定される理由であり、最終的に光増幅が必要になる可能性のあるネットワーク設計に DWDM が推奨される主な理由です。

CWDM は DWDM と比較して何チャネルをサポートしますか?

CWDM は最大 18 チャネル (20 nm 間隔で 1271 ～ 1611 nm) をサポートします。 DWDM は、100 GHz 間隔で 40 チャネル、50 GHz 間隔で 80 チャネル、さらに 25 GHz または柔軟なグリッド構成をサポートします-。すべて C- 帯域内だけで行います。 L- 帯域に拡張すると、DWDM チャネル数が約 2 倍になります。

CWDM と DWDM に最適なファイバーの種類は何ですか?

どちらのテクノロジーも標準のシングルモード ファイバー（ITU-T G.652）上で動作します。{0} CWDM の場合、18 波長チャネルすべてを使用可能にするために、低水ピーク ファイバー (G.652.C または G.652.D) を使用することをお勧めします。- DWDM は主に C- 帯域で動作します。C- 帯域ではファイバーの減衰がすでに低いため、ファイバーの種類による制約はそれほどありません - が、新規設置では G.652.D が依然として推奨される標準です。