CWDM — спектральное уплотнение оптических каналов

Вступление


Я работаю в малой, по меркам нашего города, Интернет-компании. В последние 5 лет наша оптическая сеть разрасталась семимильными шагами. Изначально топология сети была выбрана неверно, а именно шинная топология. В следствии чего, если на промежуточном узле связи случался сбой (длительное отключение электроэнергии, зависание оборудования и т.д.), то он влиял на все узлы связи, расположенные дальше. Очевидным решением данной проблемы было, перестроить сеть в соответствии с топологией логическая звезда. Для этого требовалось подключить каждый узел связи отдельным волокном. Но тут всплыла другая проблема, количество свободных волокон было катастрофически мало. Прокладка новых ВОЛС от основных узлов связи финансово затратно. Выходом из сложившейся ситуации стало внедрение CWDM.

CWDM


CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) — мультиплексирование с разреженным спектральным разделением. Другими словами, это технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах. Сетка длин волн CWDM заключается в диапазоне от 1271 нм до 1611 нм с шагом в 20 нм.
Принцип работы CWDM прост. Каждый приемопередающий модуль генерирует сигнал на определенной частоте. Перед тем, как попасть в оптическое волокно, сигнал с модулей объединяется мультиплексором и передается в волокно. На приемном конце, сигнал разделяется демультиплексором. Для того, чтобы оптическая сеть из топологии шина, преобразовалась в топологию звезда, демультиплексор должен не только принимать сигнал на заданной длине, а также дальше пропускать сигнал не изменяя его. Для этого мы использовали OADM.

OADM

OADM (Optical Add Drop Multiplexor) — это мультиплексор оптического ввода-вывода CWDM системы, который извлекает из оптической линии сигнал на заданной длине волны, а все остальное излучение пропускает без изменений.
OADM модуль имеет четыре интерфейса:
Com – получает сигнал со стороны мультиплексора
Express – пропускает сигнал дальше
Add – входящая линия на определенной длине волны
Drop – исходящая линия на определенной длине волны

SFP

Трансиверы SFP (Small Form Factor Pluggable) — промышленный стандарт модульных компактных приемопередатчиков, используемых для передачи данных. Каждый SFP CWDM трансивер работает по двум волокнам, на двух разных длинах волн – приемник на одной длине волны и передатчик по другой.

Практическая реализация

На практике мы использовали мультиплексор (MUX) с 8 каналами, приемопередающие трансиверы SFP, и OADM модули. Используемые длины волн представлены в таблице.
image
Ниже представлена реализованная схема.
image

Заключение


Проблемы

При внедрении CWDM мы столкнулись с некоторыми проблемами. На каждом узле связи оптические кроссы оконечены SC разъемами. У SFP-модулей разъемы LC. При заказе OADM модулей, была сделана ошибка, OADM модули были заказаны с LC разъемами. При внедрении CWDM приходилось использовать кучу патчкордов, LC и SC розеток, которые давали неслабые затухания в оптическую линию связи, в следствии чего, SFP-модули на отдаленных узлах отказывались работать. Плюс OADM модули вносят затухание от 0,8 до 1,2 дБ. Решением было, отказ от переходных патчкородов, и розеток. Оптические кроссы были переварены на LC разъемы.

Преимущества

  • Система CWDM независима от питания. Питание необходимо только для активного оборудования. Что в нашем случае мы и хотели добиться. При падении узла связи остальные узлы работают
  • Увеличение объема передаваемого трафика до 8 раз на одно волокно
  • Возможность монтажа OADM-модулей в различных местах (в кроссах, муфтах и т.д.)
  • Внедрение системы CWDM дешевле прокладки новых оптических линий на длинные расстояния
Поделиться публикацией

Похожие публикации

Комментарии 31

    0
    Подскажите, для далекого от отрасли: этот как с телефонной линией и ADSL модемом? сплитер — это демультиплексор?
      0
      Не совсем. Сплиттер — скорее согласующее устройство. Грубо говоря — фильтр, состоящий из нескольких деталюшек для развязки телефонного аппарата от АДСЛ модема. Он ничего с передаваемыми сигналами не делает. А в статье рассматривается преобразование исходных сигналов и дальнейшая их передача уже в другом виде.
        0
        Немного оффтоп, но в тему к сплиттерам (осторожно, трафик!): spblan.narod.ru/adsl.sp/adsl.sp.htm
        Там есть и типовые схемы сплиттеров, и другая интересная и полезная инфа.
          0
          Согласующее устройство? Я всегда думал что сплитер что-то делит )) Помню, продавал модемы, на рассвете ADSL, так вот я там что-то говорил про разделение канала на низкочастотную и высокочастотную составляющие. По сему, сделал вывод, что демультиплексор, который тоже как-то там разделяет несколько частот при этом нашем CFNM CWDM — по сути сплитер.
            0
            Сходите по ссылке, которую я дал ответом на свой же комментарий. Там найдете объяснения и схемы :)
            Деление канала на частоты есть, но он есть изначально. Преобразованием в сигнал нужной частоты занимается не сплиттер (он является просто пассивным фильтром), а модем. Голосовой сигнал от телефона вообще не преобразуется никак. Сплиттер нужен в данном случае для уменьшения влияния друг на друга модема и телефона. Т.е. теоретически модем и телефон могут работать вместе и без сплиттера. Но это только теоретически, поскольку любой реальный сигнал имеет неограниченный по частоте спектр, который надо резать.

            Есть, конечно, еще и оборудование, которое ставится на АТС, но там уже совсем другая история.

            А по поводу CWDM — принцип иной: несколько сигналов преобразуются таким образом, чтобы могли передаваться по одной линии связи, но на разных несущих частотах. Вот примерно такое объяснение на пальцах отличий :)
        0
        Возможно ли в перспективе реализовать кольцевую топологию в вашем случае? Чтобы в случае сбоя на промежуточном узле передача данных не прерывалась. Понадобилось бы дополнительное оборудование?
          0
          Ну вот представьте, вы дотянули от МСК по городам оптику до Владивостока, а назад? Один хрен если где-нибудь отключится какой-нибудь Новосибирск — сетка разваливается на две половины.
            0
            WDM это технологии layer1, а отказоустойчивость это дело технологий других уровней — l2/l3. Поверх WDM можно запустить либо STM у которого как раз кольцевая архитектура, либо ether со всеми прелестями типа STP или MPLS с его fast reroute. Или вообще l3, а в нем обычный ip или там какой-нить clns, и соотвественно проблемы отказоустойчивости решать маршрутизацией L3 (ospf/eigrp/isis).

            В случае с stp/mpls или L3 не обязательно строить кольца, можно вести сеть треугольничками :) ну или вообще как бог на душу положит. Нашли где подешевле на местности оптику провесить — бац, ещё одно плечо проложили, бац ещё узел/линк зарезервировали.
              0
              Да, кольцевая топология возможно, но при этом нужно использовать двусторонние OADM-модули, дополнительный мультиплексор, и чуть больше sfp-модулей.
              0
              Опять школота на хабре? Чем эта статья отличается от 1й страницы обзора оптического уплотнения?
              Далее, CWDM — это вчерашний день. Технологии сегодняшнего дня — DWDM, TenGigEth, 40GEth. Далее, PON/GEPON дают ещё большую независимость от питания. Ещё далее, высказывание «Каждый SFP CWDM трансивер работает по двум волокнам» неверно. Существуют одноволоконные трансиверы GBIC/SFP и, не поверите, они довольно сильно распространены. Вот, например, Orange Business Services в России их очень любит. Ещё далее, стандарт для опт. кросса — разъем FC. Потери на одном FC-FC — 0.15-0.2дБ. А у SC/LC — 0.25-0.4дБ. Правда LC безусловно компактнее, именно потому SFP делают под LC — можно натыкать 48 портов на 1U/19". И вообще, где рассказ об энергетике/дальнобойности, засветках и прочем? :)
                +1
                Вы где видели PON по цене CWDM? Если сеть небольшая, CWDM будет кстати.
                  +1
                  Ну, вот Вы ж понимаете разницу между PON, который access сеть, и WDM, который Core, правда?

                  40GEth использует тот же принцип WDM.
                    0
                    прекрасно понимаю. CWDM сейчас используется в основном либо мелкими сетями везде, либо крупными сетями как-раз на участке distribution-access, потому как в ядре/backbone емкость очень дорога и лучше купить dwdm/10g/40g.

                    знаете в чем разница между dwdm и 40g несмотря на то, что это одна технология? Ипользуя dwdm вы получите несколько каналов между которыми придется балансировку делать своими силами и вы никогда не добьетесь 100% использования всей доступной полосы. а 40g сигнал(пакет) режет на кусочки и кусочки отправляет параллельно по нескольким частотным полосам — та же балансировка, но только эффективнее. да и управление проще.
                      0
                      Да, а еще 40G — это не стандарт официально.

                      DWDM балансировки никогда не видел. Видел IP-over-SDH-over-DWDM, как раз там, где нужно было выжать максимум из проложенного по дну дорогущего кабеля.
                        0
                        ну, не стандарт — это одна из проблем, наравне с ценой, этого отрицать нельзя. но ведь работает? правда, может перестать когда через полгода-год кто-то решит купить у другого вендора.

                        Про балансировку, я был свидетелем такой истории и несколько раз слышал о том как на неё же натыкались: Вот есть два узла, между ними кабель или два или три, неважно, с обеих сторон Cisco7600/Cisco65k/Force10 E600 или ещё какая суровая железка. Пора расти — есть варианты: апгрейд железа потянет за собой замену supervisor, чтоб получить поддержку 10G/40G, ещё сами трансиверы или использовать уплотнение, что несколько дешевле пока, да и универсальнее, т.к. в ту же оптику кроме ip/eth можно в одну волну напихать чье-нить телевидение или там OC-192. Покупаем либо отдельный мультиплексор, либо модуль в нашу железку и опа, получаем отдельное 1G или 10G на частоту. То есть либо 30+ линков, либо 4 более толстых линка между теми же двумя железками. Что делать? Первая мысль собрать в бандл LACP/PAGP — и вот тут и получим косяк с дурацким алгоритмом балансировки по src XOR dst (ну может с вариантами). Потом кто-то придумает запустить L3 поверх нескольких параллельных линков и понадеятся на маршрутизацию — ещё хуже, меньше гибкости. Самым выгодным будет mpls с ручными туннелями поверх ну и уже из картины нагрузки будем нагружать каналы. Согласитесь, что это несколько более проблематично чем просто один линк 40G и в ближайшие несколько лет 100G?
                          0
                          Вопрос даже не в том, что может перестать, а в том, что бесперспективно на фоне того, что этим летом вышел 100G Eth.

                          Не знаю, дело хозяйское, кто как хочет, тот так строит. Кроме того, алгоритм попакетной балансировки (под src вы ж его имели в виду, я так понимаю?) вполне себе подходит для нескольких WDM каналов.

                          Суть в том, что 40G Eth — это 4 канала по 10G. Даже CWDM больше дает. И потому с балансировкой все равно надо иметь дело, хотите вы этого или нет.
                    +1
                    Критикуя, предлагай! (с)
                      0
                      А как насчет HDWDM?
                    +2
                    Статья сильно короткая, прямо как выдержка из wiki, привели бы примеры оборудование которое используете(мне интересно примерные цены, чтобы сравнить когда это выгодно) и парочка фотографий для привлечения внимания не помешало бы.
                      0
                      8 канальный мультиплексор ~ 33 тыс. OADM-модуль ~ 3 300 р. SFP модуль ~ 2 900 р.
                        0
                        Спасибо за цены, впринципи довольно интересно, еще бы посмотреть на это как по размерам получаеться!
                          0
                          Мультиплексор заказывали в виде стоечного ШКО. OADM-модули, коробочки ~20х10х1 см, удобно можно разместить в антивандальном ящике, или же в муфте.
                          0
                          Если не секрет, чье оборудование?
                        0
                        В статье не хватает описания ограничений такого решения — какая длина магистрали от мультиплексора до OADM8 может быть?
                          0
                          До 160 км. На практике использовали SFP-модули, рассчитанные до 60 км.
                          0
                          Гранд пардон.
                          При заказе OADM модулей, была сделана ошибка, OADM модули были заказаны с LC разъемами. При внедрении CWDM приходилось использовать кучу патчкордов, LC и SC розеток
                          Я вот тут что-то не понял, какая зависимость между типами разъёмов и количеством патчкордов/розеток? С каких пор запретили патчкорды LC-SC?
                            0
                            Приходящая линия на узел связи SC. Затем к ней коннектится розетка SC, патчкорд SC-LC, к нему розетка LC, и в розетку уже втыкается COM интерфейс OADM-модуля. Тоже самое, но в другой последовательности из Express интерфейса OADM-модуля. Все это лишние помехи на линии, что не есть гуд.
                              0
                              Понятно.
                              Ну в общем да, процедура переклейки коннектора с SC на LC занимает от силы 15 минут, что вы и сделали.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое