CWDM vs. DWDM: 4 Entscheidende Unterschiede, die Sie kennen sollten

Einführung in das Wellenlängenmultiplexverfahren (WDM)

CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) ist eine Variante des Multiplexverfahrens, die in der Regel für die optische Übertragung über kürzere Entfernungen erforderlich ist. Die andere verfügbare Variante, DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), ist eine weitere Technologie, die verschiedene Lichtwellenlängen nutzt, um mehrere Informationsströme auf einer einzigen Glasfaser zusammenzuführen, und die Übertragung von Informationen über wesentlich größere Entfernungen ermöglicht.

Bevor wir uns näher mit WDM befassen, wollen wir zunächst die Wellenlängen erläutern.

Wellenlängen verstehen

Um die Wellenlängen zu verstehen, beginnen wir zunächst mit der verwendeten Technologie, der sogenannten Glasfasertechnik. Bei dieser Technologie ist das Übertragungsmedium Licht oder, genauer gesagt, elektromagnetische Strahlung.

Die Wellenlänge ist notwendig, um den Abstand zwischen zwei Photonen im Lichtstrahl zu messen, während die Frequenz zur Bestimmung des Zeitabstands zwischen zwei Signalen benötigt wird. Eine höhere Frequenz tritt bei einer kürzeren Wellenlänge auf, wodurch weniger Zeit zwischen den Signalen benötigt wird.

Das bedeutet, dass die Frequenz- und Wellenlängencharakteristika zur Bestimmung der physikalischen Grenzen der Signalverarbeitung herangezogen werden können. Daher können Geräte, die kleiner als die Wellenlänge sind, nicht verwendet werden.

Für die Datenübertragung über große Entfernungen werden in der Glasfasertechnik Laser eingesetzt, und dieses Verständnis ist für die Entwicklung der Glasfasertechnik von entscheidender Bedeutung.

Überblick über das Wellenlängenmultiplexverfahren (WDM)

Bei der WDM-Technologie erfolgt der Prozess durch den Einsatz eines Multiplexers (Datenselektors), der verschiedene Datenströme zusammenführt und in die jeweiligen Wellenlängen umwandelt. Nach der Übertragung dieser Wellenlängen werden sie auf der Empfängerseite demultiplexiert und dort wieder in Datenströme umgewandelt.

Das bedeutet, dass es mit Hilfe von WDM möglich ist, verschiedene Signale auf einer einzigen Glasfaser zu übertragen, indem unterschiedliche Lichtfarben verwendet werden. Durch den Einsatz dieser Technologie lässt sich die Menge der empfangbaren bzw. sendbaren Daten erhöhen. Zudem ermöglicht diese Technologie eine bidirektionale Übertragung.

Verschiedene Lichtfarben werden anhand der Wellenlänge und der Frequenz bestimmt. Dabei gibt die Wellenlänge den Abstand zwischen zwei Wellenbergen an. Die Frequenz misst die Anzahl der Schwingungszyklen einer Welle.

Je nach verwendetem Material können die Geschwindigkeitseigenschaften geringfügig oder stark variieren. Für korrekte Geschwindigkeitsmessungen werden einheitliche Eigenschaften hinsichtlich Wellenlänge und Frequenz verwendet. Nachdem wir nun verstanden haben, wie WDM funktioniert, fahren wir mit weiteren Erläuterungen fort.

Einblick in die CWDM-Technologie

Die CWDM-Technologie basiert auf dem gleichen Prinzip wie WDM und überträgt verschiedene Signale über eine einzige Glasfaser unter Verwendung unterschiedlicher Lichtfarben.

Vor 2002 gab es für diese Technologie keine spezifischen Messgrößen, und der Begriff bezog sich auf verschiedene Kanalkonfigurationen. Dennoch hat die Internationale Fernmeldeunion diese Technologie in gewisser Weise standardisiert, sodass sie sich nun auf Wellenlängen zwischen 1.270 nm und 1.610 nm bezieht und der Kanalabstand 20 nm beträgt.

Die gesamte optische Reichweite dieser Technologie beträgt 60 km für ein 2,5-Gbit/s-Signal. Auch in diesem Standard waren die Frequenzanforderungen nicht streng festgelegt.   

Die DWDM-Technologie verstehen

Ähnlich wie bei CWDM funktioniert die DWDM-Technologie durch die Übertragung verschiedener Signale in einer Faser unter Verwendung unterschiedlicher Lichtfarben.

Das Standardspektrumband für diese Technologie reicht von 1.530 nm bis 1.625 nm (C- und L-Band), um 40, 88, 96 oder 160 Kanäle in eine Glasfaser einzukoppeln.

Um mehr Kanäle unterzubringen, verwendet diese Technologie engere Wellenlängenabstände. Das bedeutet, dass die Bandbreite pro Kanal nur 0,8 nm beträgt. Bei der CWDM-Technologie wird ein breiterer Bereich genutzt, sodass die einzelnen Kanäle weiter voneinander entfernt sind. DWDM ermöglicht eine höhere Anzahl von Kanälen und mehr Daten in einem Glasfaserkabel.

Die DWDM-Technologie nutzt ebenfalls EDFA, was zur Signalverstärkung beiträgt. Mit EDFA ist es möglich, mehrere Signale gleichzeitig zu verstärken. Viele Unternehmen bevorzugen den Einsatz von DWDM, da damit mehr Daten übertragen werden können und keine andere Netzwerkhardware ausgetauscht werden muss. Auch der EDFA spielt eine entscheidende Rolle bei der Verstärkung verschiedener Signale.

Im Allgemeinen kann die DWDM-Technologie dazu beitragen, die Kosten zu minimieren, da dieselben Netzwerkgeräte verwendet werden.

CWDM vs. DWDM: 4 wesentliche Unterschiede

Beide Technologien eignen sich hervorragend für die Übertragung von Informationen über große Entfernungen und tragen zur Leistungsoptimierung bei, doch es gibt einige Unterschiede, auf die wir im nächsten Teil des Artikels näher eingehen werden.

1. Vergleich der Übertragungskapazität

CWDM ist eine Technologie, die eine gleichzeitige bidirektionale Datenübertragung ermöglicht. Der wesentliche Unterschied zwischen diesen Technologien besteht darin, dass CWDM Lasersignale verwendet, die in Schritten von 20 nm variieren.

CWDM unterstützt 18 Kanäle und Wellenlängen ab 1.610 nm. Ein weiterer Unterschied zwischen diesen beiden Technologien liegt im „chromatischen Abstand“. Mit Hilfe von DWDM lassen sich mehr Daten übertragen; allerdings sind die Kosten dafür deutlich höher. Dies liegt daran, dass diese Technologie den Einsatz eines präziseren Laserdesigns erfordert.

Im Vergleich zu CWDM unterstützt DWDM mehr Kanäle. Die Technologie ermöglicht eine dichtere Signalpackung, sodass Daten mit einer Rate von 100 Gbit/s übertragen werden können.

2. Wesentliche Unterschiede bei den Komponenten

Bei den Komponenten der CWDM-Technologie handelt es sich im Wesentlichen um das Drop/Insert-Modul, den Mux/Demux und das Drop/Pass-Modul. Die erste Komponente ist der Mux/Demux, der für die Zusammenführung verschiedener Kanäle auf einer Glasfaser erforderlich ist.

Das Drop/Insert-Modul verfügt über zwei lokale Schnittstellenanschlüsse. Diese Komponente ist notwendig, um auch bei Unterbrechungen ein funktionsfähiges Ringnetzwerk aufrechtzuerhalten. Das Drop/Pass-Modul entfernt bestimmte Kanäle aus der Glasfaser, damit andere Kanäle andere Netzwerkknoten passieren können. Mit Hilfe dieser Komponente ist es möglich, eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung herzustellen.

Wenden wir uns nun den Komponenten des DWDM zu, die aus Mux/Demux, Transponder, optischem Add/Drop und optischem Verstärker bestehen. Lassen Sie uns den Übertragungsprozess im Detail betrachten:

• Der Router empfängt den Datenstrom und leitet ihn anschließend an den Transponder weiter.
• Das empfangene Signal wird einer Wellenlänge zugeordnet und gelangt anschließend zum Mux, um ein optisches Signal zu erzeugen.
• Anschließend tragen die optischen Verstärker dazu bei, das Signal zu verstärken, damit die Daten über größere Entfernungen übertragen werden können.
• OADM ist für das Entfernen bzw. Hinzufügen von Bitströmen erforderlich. Zur Verlängerung der Übertragungsreichweite können zusätzliche Verstärker eingesetzt werden.
• Anschließend gelangt das Signal zum Demux, wo es in einzelne Wellenlängen aufgeteilt wird. Diese werden über den Transponder übertragen und vor dem endgültigen Zielort wieder umgewandelt.

3. Häufige Anwendungsfälle und Einsatzbereiche

Die gängigsten Anwendungsszenarien für CWDM beziehen sich auf das Kabelfernsehnetz. Diese Technologie trägt dazu bei, Interferenzen zu minimieren und die Signalqualität zu verbessern.

CWDM wird auch in Transceivern wie SFP-Optiken und GBICs eingesetzt. Solche Systeme nutzen standardisierte Wellenlängen für den Multiplex-Transport. Der Einsatz von passivem CWDM erfordert keine elektrische Energie. Der Einsatz von CWDM gilt als wirtschaftlichere Variante und ist eine hervorragende Option für Transportgeräte und optisches Routing.

Was den Standardeinsatz von DWDM betrifft, so ist diese Technologie insbesondere für Anwendungen mit hoher Bandbreite, großen Entfernungen und hohen Sicherheitsstandards erforderlich.  Unternehmen aus den Bereichen Kabel und Telekommunikation werden am meisten von dieser Technologie profitieren.

Zudem wird DWDM in Colocation-Rechenzentren und Hyperscale-Cloud-Zentren eingesetzt. Dies liegt daran, dass die Technologie verschiedene Dienste mit unabhängigen Mandanten zusammenführen kann.

4. Vorteile und Nutzen der einzelnen Technologien

CWDM gilt hinsichtlich Verwaltung und Bereitstellung als die einfachere Wahl, da es weniger optische Komponenten erfordert. Zudem lassen sich die Kosten durch den Einsatz dieser Technologie minimieren, da sie einen größeren Wellenlängenabstand nutzt.

CWDM-Systeme nutzen hauptsächlich 8, 16 und 32 Kanäle, während DWDM 96 Kanäle nutzt. Daher ist die Wahl der Technologie eine eher individuelle Angelegenheit, bei der nicht jeder für unnötige Kanäle extra bezahlen muss.

Die Kosten für CWDM können deutlich geringer ausfallen, auch aufgrund der Verwendung von DFB-Lasern und optischen Filtern, die einfach kostengünstiger sind. Auch die Aufrüstung dieses Systems gilt als sehr wirtschaftlich.

Der größte Vorteil von DWDM ist seine Fähigkeit, riesige Datenmengen über relativ große Entfernungen zu übertragen. Zudem lässt sich diese Technologie auch auf bestehenden Glasfaserleitungen einsetzen. Die Technologie weist keine Interferenzen zwischen den Kanälen auf, wodurch die Übertragung verschiedener Arten von Informationen möglich ist.  

Fazit: Die Wahl zwischen CWDM und DWDM  

DWDM und CWDM sind unterschiedliche Technologien, sollten jedoch nicht als Konkurrenten betrachtet werden. Sie sind gleichermaßen wichtig und für optische Netzwerke unverzichtbar. Daher kommen beide Technologien in Unternehmen, im öffentlichen Sektor, in Rechenzentren und im Gesundheitswesen zum Einsatz.