Что такое DWDM и зачем предприятиям оптические магистрали

Рост объемов передаваемой информации, развитие облачных сервисов, центров обработки данных и распределенных корпоративных сетей требуют все большей пропускной способности. Организациям необходимо передавать растущие потоки трафика без строительства новых волоконно-оптических трасс. Технология спектрального уплотнения решает эту задачу, позволяя эффективно использовать уже проложенные кабели.

Что такое DWDM: основы технологии спектрального уплотнения

Аббревиатура происходит от английского названия «Dense Wavelength Division Multiplexing», которое переводится как «плотное мультиплексирование по длинам волн». Суть подхода проста: по одному оптическому волокну одновременно идут десятки независимых световых потоков. Они используют разные длины волн — условные «цвета» лазерного излучения, которые не смешиваются между собой.

Этот параметр описывает физическую характеристику света, переносящего закодированный сигнал. Соседние значения при корректной настройке системы не мешают друг другу. Каждая длина волны используется как отдельный канал, по которому могут передаваться различные сервисы и потоки данных.

Основы DWDM сводятся к управлению светом: чем меньше интервал между соседними несущими, тем больше каналов можно разместить в одном рабочем диапазоне. Главный результат — многократное увеличение пропускной способности существующих волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) без прокладки дополнительных трасс.

Как работает технология

Функционирование системы строится на трех последовательных процессах:

1. Информационные каналы dwdm формируются лазерными передатчиками, каждый из которых работает на строго определенной длине волны;
2. Индивидуальные световые потоки поступают на объединяющее устройство — мультиплексор, который совмещает их в единый многочастотный поток для отправки в линию связи;
3. На приемном конце демультиплексор выполняет обратную задачу: разделяет групповой оптический сигнал на первоначальные длины волн и направляет каждую из них на соответствующий приемный интерфейс.

При передаче данных на значительные расстояния свет затухает в стеклянной сердцевине кабеля. Чтобы этого избежать, используются промежуточные усилители, которые увеличивают мощность всего группового сигнала без промежуточного преобразования света в электрическую форму. Это позволяет строить протяженные магистральные участки длиной в сотни и даже тысячи километров.

На участках с высокой плотностью трафика используются платформы DWDM для спектрального уплотнения каналов, обеспечивающие передачу больших объемов информации по одному волокну.

Из каких компонентов состоят DWDM-системы

Аппаратный комплекс включает несколько базовых категорий телекоммуникационных устройств.

Трансиверы

Модули преобразуют электрический/оптический сигнал от коммутатора или маршрутизатора в световой поток на заданной несущей частоте. Устройства устанавливаются непосредственно в сетевое оборудование и различаются по типу форм-фактора (SFP+, XFP, QSFP28) и поддерживаемой скорости передачи данных.

В платформах операторского уровня Metro (городские транспортные сети), например FB4000G, могут использоваться интерфейсы QSFP-DD-DCO для организации высокоскоростных магистральных соединений.

Мультиплексоры и демультиплексоры

Пассивные или активные устройства, отвечающие за физическое сведение множества световых потоков в один кабель и их последующую селекцию на приемной стороне.

Усилители

Линейные компоненты на основе волокна, легированного эрбием (EDFA), которые компенсируют потери мощности сигнала при прохождении через кабель. Они устанавливаются через определенные промежутки трассы для компенсации затухания без преобразования оптического сигнала в электрический.

Системы мониторинга и управления

Специализированные программно-аппаратные модули, которые непрерывно контролируют параметры излучения, отслеживают появление ошибок на физическом уровне и позволяют удаленно конфигурировать сетевые узлы.

Надежность всей телекоммуникационной структуры зависит от технических параметров каждого компонента и точного расчета потерь сигнала в линии связи.

Где используются сети DWDM

Плотное мультиплексирование является стандартом для построения высокоскоростных информационных магистралей различного масштаба:

• межрегиональные каналы операторов связи. Обеспечение связанности регионов и крупных городов, передача суммарного трафика миллионов абонентов;
• соединения между ЦОД. Высокоскоростное сопряжение территориально распределенных центров обработки данных для репликации баз данных и резервного копирования;
• корпоративные сети крупных предприятий. Объединение удаленных производственных площадок, центральных офисов и филиалов в единый информационный контур;
• облачная инфраструктура. Поддержка функционирования распределенных вычислительных платформ с жесткими требованиями к задержкам сигнала.

Внедрение технологии целесообразно во всех сценариях, где емкости двухволоконного соединения становится недостаточно для текущих производственных задач.

Преимущества DWDM для бизнеса

Такой подход открывает перед компаниями новые возможности по оптимизации ИТ-инфраструктуры:

1. экономия на капитальных затратах. Во многих случаях удается избежать расходов на прокладку дополнительных линий или аренду новых волокон;
2. высокая масштабируемость. Для расширения емкости часто достаточно добавить новые модули и задействовать свободные длины волн, не изменяя существующую кабельную инфраструктуру;
3. протокольная независимость. В рамках одной системы могут одновременно транслироваться потоки Ethernet, Fibre Channel, SDH различной скорости и т.д.;
4. постепенные инвестиции. Предприятие приобретает аппаратные компоненты только под текущие объемы трафика, докупая модули по мере роста потребностей;
5. отказоустойчивость. Возможность реализовывать схемы резервирования оптических маршрутов при соответствующем проектировании магистрали.

DWDM и CWDM: в чем разница

Обе технологии используют спектральное мультиплексирование, но различаются плотностью каналов и областью применения. В системах CWDM (грубое уплотнение) шаг между каналами составляет 20 нм, что в стандартном диапазоне 1270-1610 нм позволяет организовать до 16-18 потоков передачи.

Типичная дальность передачи зависит не только от выбранного метода, но и от многих других параметров, в том числе, от скорости передачи, характеристик волокна, применения усилителей и архитектуры линии. DWDM чаще используется на протяженных магистральных маршрутах, тогда как грубое уплотнение обычно применяется на коротких и средних расстояниях. На практике CWDM практически не применяется из-за большого количества технических ограничений.

Как выбрать оборудование для построения DWDM-сети

Подбор основан на следующих критериях:

• текущая и перспективная пропускная способность каждого линейного интерфейса (например 10, 100 или 400 Гбит/с);
• длина волокна;
• суммарные потери сигнала в волокне;
• количество планируемых к запуску каналов на первом этапе проекта;
• наличие функций автоматического резервирования оптического тракта.

Грамотный выбор учитывает не только текущие задачи, но и темпы роста трафика: заложенный запас избавляет от ранней замены платформы.

Перспективы развития

Канальные скорости уже достигли 400 Гбит/с и 800 Гбит/с, а отрасль активно готовится к внедрению перспективных решений уровня 1,6 Тбит/с. Спектральное уплотнение остается базовым инструментом соединения ЦОДов и магистральных соединений: оно позволяет наращивать емкость на той же оптике, используя доступный ресурс.

Для построения отказоустойчивых оптических сетей требуется надежная техническая база. Компания Netwell, один из лидирующих дистрибьюторов высокотехнологичного оборудования в России и СНГ, предлагает широкий ассортимент компонентов. Для организации производительного транспортного уровня доступны специализированные DWDM-решения, которые позволяют гибко масштабировать пропускную способность корпоративных сетей. Профессиональный подбор сетевых решений обеспечивает полную совместимость компонентов с существующей сетевой архитектурой предприятия. Специалисты компании оказывают техническую поддержку на всех этапах жизненного цикла ИТ-инфраструктуры.