CWDM frente a DWDM: principales diferencias

Aug 27, 2023

La multiplexación por división de longitud de onda gruesa (CWDM) es un tipo de multiplexación por división de longitud de onda que generalmente se aprovecha para la transmisión óptica a través de distancias más cortas. Por otro lado, la multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM) es una tecnología de transmisión óptica que aprovecha numerosas longitudes de onda de luz para fusionar múltiples flujos de datos en una sola fibra óptica y transmitirlos a distancias más largas.

Longitudes de onda CWDM frente a longitudes de onda DWDM

Fuente: Comunidad FSAbre una nueva ventana

Pero, ¿qué es exactamente la multiplexación por división de longitud de onda (WDM)? Antes de sumergirnos en WDM, comencemos por comprender qué es una longitud de onda.

La palabra "óptica" en "fibra óptica" nos da una idea clara del mecanismo utilizado en esta tecnología. El medio de señalización que utiliza la fibra óptica es la luz o, si somos más científicos, la radiación electromagnética.

En pocas palabras, se utiliza una longitud de onda para medir la distancia entre dos fotones en un haz de luz sólido, mientras que la frecuencia mide el tiempo entre dos señales. Piense en estos dos términos como las dos caras de una moneda: una longitud de onda más corta indica menos tiempo entre señales y, por lo tanto, una frecuencia más alta.

Por lo tanto, la longitud de onda o frecuencia de cualquier fuente de luz se puede utilizar para medir la limitación física de su uso para el procesamiento de señales. No se pueden utilizar señales más rápidas que la frecuencia del haz, ni tampoco podemos utilizar equipos más pequeños que la longitud de onda.

Además de estos factores, la longitud de onda también es útil para explorar cómo interactúa la luz con un objeto. Dado que las comunicaciones por fibra óptica utilizan láseres para transmitir datos a largas distancias, estudiar dichas interacciones es importante al crear fibra óptica.

La multiplexación por división de longitud de onda (WDM) utiliza un multiplexor (también llamado selector de datos) para combinar numerosos flujos de datos variables y transmutarlos en longitudes de onda de luz. Estas longitudes de onda se transmiten a través de fibra y luego se demultiplexan en el lado del receptor, donde se vuelven a dividir en flujos de datos.

En pocas palabras, WDM permite la transmisión de numerosas señales distintas utilizando una fibra con diferentes colores de luz. Esto mejora la cantidad de datos que se pueden enviar y recibir. WDM también admite la transmisión y recepción bidireccional de información, lo que permite a los usuarios enviar y recibir datos en una fibra simultáneamente.

Los “distintos colores de la luz” no necesitan medirse visualmente, ya que pueden describirse mediante frecuencia y longitud de onda. La frecuencia define el número de veces que una onda de luz realiza ciclos en un segundo. Por otro lado, la longitud de onda define el espacio físico entre dos picos de la onda.

Las diferencias de material pueden determinar la velocidad a la que viaja la luz. En un vacío como el espacio exterior, la luz viaja a una velocidad constante de 299.792.458 metros por segundo. Este valor se indica con la letra "c".

En el caso de la fibra de vidrio, la luz viaja más lentamente, aproximadamente 0,7 veces "c". La frecuencia y la longitud de onda se pueden utilizar para calcular la velocidad a la que la luz viaja en la fibra. En sistemas del mundo real como WDM, la velocidad de datos no es tan rápida como la frecuencia de la onda portadora.

Ahora que tenemos un conocimiento básico de WDM y cómo funciona, aprendamos más sobre CWDM y DWDM.

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Como subconjunto de WDM, la multiplexación por división de longitud de onda gruesa (CWDM) transmite múltiples señales a través de una sola fibra utilizando diferentes colores de luz.

Antes de 2002, CWDM hacía referencia a numerosas configuraciones de canales diferentes. Sin embargo, desde entonces, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) ha estandarizado una cuadrícula de espaciado de canales específica para CWDM. Hoy en día, CWDM utiliza específicamente longitudes de onda entre 1270 nm y 1610 nm con una separación entre canales de 20 nm.

En este nuevo estándar, los amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA) estaban limitados porque el espaciado de las señales no era apropiado para la amplificación. Esto se traduce en que el tramo óptico CWDM total alcanza unos 60 km para una señal de 2,5 Gbit/s, lo que lo hace ideal para aplicaciones metropolitanas. Los requisitos de estabilización de frecuencia óptica también se relajaron en este estándar, lo que permitió que el costo de los componentes CWDM se acercara más al de los componentes que no son WDM.

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Al igual que CWDM, la multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM) funciona combinando la transmisión de muchas señales diferentes (como llamadas telefónicas, datos de Internet y transmisión de video) en una fibra óptica mediante el uso de diferentes colores o longitudes de onda de luz.

DWDM es un subconjunto de WDM que normalmente aprovecha la banda de espectro de 1530 nm a 1625 nm, o más comúnmente la banda C y la banda L, para ingresar 40, 88, 96 o 160 canales o longitudes de onda en un hilo de fibra.

Lo "denso" en DWDM proviene del uso de un espaciado de longitud de onda más estrecho (o más denso) para dar cabida a más canales. Esto deja un ancho de sólo aproximadamente 0,8 nm para cada canal. Esto contrasta directamente con CWDM, donde se utiliza una gama más amplia de frecuencias y cada canal está más separado. Como se estableció anteriormente, los canales CWDM suelen tener 20 nm de ancho, lo que significa que DWDM puede acomodar una mayor cantidad de canales y mucha más información en un solo cable de fibra óptica.

DWDM también admite el EDFA especial, lo que le permite mejorar las señales que viajan a través de la fibra. DWDM es ideal para transmitir diferentes señales a través de la misma fibra y EDFA mejora esta funcionalidad al potenciar múltiples señales a la vez. EDFA funciona mejor en la banda de 1550 nm, razón por la cual esta banda se usa generalmente para DWDM.

El uso de DWDM permite a las empresas mejorar el rendimiento de sus redes de fibra óptica, transmitiendo así más datos sin la necesidad de reemplazar el resto del hardware de su red. EDFA también juega un papel aquí: como puede amplificar varias señales simultáneamente, las empresas pueden agregar más señales a la fibra mientras usan el mismo amplificador.

En última instancia, DWDM impulsa un uso más eficiente de las redes de fibra y reduce los costos al desbloquear el máximo potencial de los equipos de red existentes.

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Tanto CWDM como DWDM admiten la transmisión a larga distancia de señales de datos, vídeo y voz. Ambas tecnologías optimizan el rendimiento de la red. Sin embargo, difieren en algunos aspectos clave.

La palabra "grueso" en CWDM se refiere al espaciado de la longitud de onda entre canales. En comparación con las longitudes de onda DWDM más compactas, CWDM aprovecha señales láser que difieren en incrementos de 20 nm.

CWDM puede admitir 18 canales con longitudes de onda de 1610 nm a 1270 nm. Un sistema puede admitir hasta 8 canales, cada uno de los cuales admite velocidades de datos de hasta 10 Gbps.

Una diferencia clave en el funcionamiento de CWDM y DWDM es el "espaciado cromático". DWDM puede enviar y recibir más datos. Sin embargo, las diferencias más pequeñas en las longitudes de onda disminuyen la tolerancia a la señal y exigen un diseño láser mucho más preciso. Por eso los cables DWDM son mucho más costosos que los cables CWDM.

El espaciado de longitud de onda de 0,4 nm del DWDM significa que puede soportar un empaquetado de señales más denso, de ahí su nombre.

Esta densidad mejorada permite la transmisión de datos a velocidades de hasta 100 Gbps.

Por lo tanto, suponiendo 160 canales por cable de fibra, cada canal capaz de transportar 100 Gbps de datos, cada cable de fibra DWDM puede soportar esencialmente una capacidad de alrededor de 1,6 Tbps.

Mux/Demux es el componente que combina diferentes canales en una fibra saliente y recibe los mismos canales de una fibra entrante. Separa los canales en longitudes de onda individuales y entrega cada uno a la interfaz local requerida. Mediante este proceso es posible ampliar la capacidad de la fibra de la red existente.

Soltar/insertar Proporciona dos puertos de interfaz local. Un puerto elimina un canal de una longitud de onda específica de la fibra en una dirección. El segundo puerto agrega el mismo canal a la fibra en la dirección opuesta. Este componente admite dos caminos distintos que atraviesan direcciones opuestas. Esto tiene varios casos de uso; por ejemplo, ayuda a los usuarios a garantizar una red con topología de anillo viable incluso en caso de interrupciones.

Finalmente,soltar/pasar elimina un único canal de longitud de onda específica de la fibra, lo que permite que los otros canales pasen directamente a otros nodos de la red. Cuando este componente desconecta el canal, los datos se envían a una interfaz local. Aquí, el mismo canal se envía de vuelta al módulo de caída/paso para su transmisión, estableciendo así una conexión punto a punto entre la interfaz local y el otro dispositivo.

Estos tres componentes CWDM trabajan juntos para impulsar comunicaciones de red más eficientes.

Echemos un vistazo de alto nivel al proceso de transmisión de datos DWDM y la función de cada componente dentro del sistema.

1. El flujo de datos se recibe a través del enrutador y se envía como entrada altranspondedor.

2. En el transpondedor, la señal se asigna a una longitud de onda DWDM y se transmite almuxpara consolidar la señal óptica.

3. A medida que la señal pasa por el Mux,amplificadores ópticosmejorar la señal para que pueda transmitirse a distancias más largas.

4. En tránsito,Multiplexores ópticos de adición/extracción (OADM) son responsables de agregar y eliminar flujos de bits de longitudes de onda específicas. También se pueden aprovechar amplificadores adicionales para aumentar aún más la distancia de la señal.

5. Finalmente, la señal llega alDemux y se "demultiplexa" en longitudes de onda DWDM individuales. Estas longitudes de onda se transmiten a través del transpondedor y se convierten en las señales correspondientes antes de ser enviadas a su destino final.

El uso de CWDM también se observa entransceptores como el convertidor de interfaz Gigabit (GBIC) y la óptica SFP CWDM. Estos sistemas utilizan longitudes de onda CWDM estandarizadas para el transporte multiplexado de longitudes de onda a través de fibra.

El CWDM pasivo no utiliza energía eléctrica. Esta implementación CWDM se usa comúnmente enFibra hasta el local (FTTP)implementaciones junto con componentes ópticos pasivos como prismas y filtros de paso de banda.

En general, las aplicaciones CWDM se centran en soportar una transmisión eficiente y rentable de señales de datos, vídeo y voz.

El crecimiento de CWDM no se ha desacelerado debido a DWDM; de hecho, continúa evolucionando y adoptándose para aplicaciones especializadas, como dispositivos de transporte y enrutamiento óptico, como una opción más económica.

DWDM generalmente se aprovecha en aplicaciones seguras, independientes del protocolo y de larga distancia. Por ejemplo, es el sistema elegido porempresas de telecomunicaciones y cabley se utiliza ampliamente en redes de transporte de transportistas.

Redes de transporte de transportistas generalmente comprenden múltiples capas de agregación conocidas como red de acceso, red de borde, red troncal central y red de agregación metropolitana. DWDM se utiliza principalmente en redes troncales centrales y redes de agregación metropolitana.

Enredes de agregación metropolitana , DWDM se utiliza para combinar datos de varias ubicaciones geográficas. Hoy en día, los proveedores de servicios se esfuerzan constantemente por acercar las capacidades informáticas a los usuarios finales, una aplicación para la que DWDM es útil debido a su flexibilidad y capacidad para proporcionar una mayor agregación de ancho de banda. Por lo tanto, se utiliza para hacer converger más datos en un solo nodo para computación.

DWDM también es ideal para usar en elred troncal central, donde a menudo se produce conmutación de alta velocidad de grandes volúmenes de datos entre las principales oficinas centrales de distintas regiones.

Finalmente, DWDM se ve popularmente encentros de datos de alto rendimiento como centros de nube de hiperescala y centros de datos de colocación. Esto se debe a que esta tecnología puede combinar numerosos servicios con inquilinos independientes. Además, los centros de datos están cada vez más distribuidos geográficamente, lo que hace que DWDM sea popular parainterconexión del centro de datos (DCI).

Los sistemas CWDM generalmente utilizan 8, 16 o 32 canales, mientras que los sistemas DWDM pueden admitir hasta 96 canales. Esto podría hacer que DWDM parezca objetivamente mejor; sin embargo,no todas las aplicaciones requierentantos canales (y los costos adicionales que conllevan).

CWDM también utiliza filtros ópticos de banda ancha y láseres de retroalimentación distribuida (DFB) no refrigerados, que reducen los costos ydisminuir la disipación de energía y tamaño. El CWDM pasivo va un paso más allá y utilizaenergía eléctrica cero, en lugar de utilizar componentes ópticos pasivos para separar longitudes de onda.

Inclusoactualizar los sistemas CWDM es sencilloy económico, ya que sólo requiere combinar filtros mux/demux sin tener que ajustar módulos de compensación de dispersión ni potencia óptica.

La arquitectura de “pago a medida que creces” que ofrece CWDM permite a los usuarios expandir fácilmente sus sistemas sin que las conexiones existentes tengan que sufrir interrupciones.

Al igual que CWDM, DWDM también puede serimplementado en fibra existente, lo que significa que puede aumentar la capacidad de transferencia de datos de las redes empresariales a medida que se logren avances en la tecnología óptica.

Aunque DWDM es más costoso que CWDM, sigue siendomas economicoimplementar un sistema DWDM en lugar de instalar varios cientos de millas de fibra nueva para transferir mayores volúmenes de datos a través de varios estados, países o incluso océanos.

Además, DWDM esbitrate y protocolo independiente porque los datos fluyen a través de longitudes de onda individuales y no hay interferencia entre canales. Esto permite a DWDM transmitir diferentes tipos de datos, como video, texto y voz, a través de un único cable de fibra óptica.

Esta cualidad de no interferencia de DWDM tambiénimpulsa la integridad de los datosy permite la separación de usuarios, así como otras variantes de partición.

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Tanto CWDM como DWDM tienen beneficios únicos pero no son necesariamente tecnologías rivales. Más bien, se complementan entre sí y desempeñan papeles igualmente importantes, aunque distintos, en las redes ópticas.

CWDM es flexible y puede implementarse para ampliar la capacidad de la red de fibra. Comparado con DWDM, es compacto y rentable. Sin embargo, no es ideal para configuraciones que requieren eficiencia espectral o transmisión de datos a distancias superiores a 50 millas.

CWDM puede aprovechar componentes de hardware pasivos. Se implementa para varias aplicaciones. Por ejemplo, se ve comúnmente en redes empresariales para sistemas de topología punto a punto y redes de acceso a telecomunicaciones. Generalmente, CWDM es adecuado para aplicaciones y configuraciones de corto alcance que requieren menos canales.

CWDM también se prefiere para aplicaciones empresariales donde las prioridades son menores costos, requisitos de hardware más simples y menor consumo de energía. Por ejemplo, CWDM es útil para redes de área local (LAN). En este caso, se prefiere CWDM a DWDM, ya que normalmente requiere menos energía y es más eficiente energéticamente.

Los centros de datos también son un buen caso de uso para CWDM, ya que requieren conexiones de alta capacidad y baja latencia dentro de las instalaciones, generalmente entre sistemas de almacenamiento y servidores. En este caso, CWDM proporciona la conectividad de alta capacidad necesaria sin ser tan costoso y difícil de administrar como DWDM. Ventajas similares también hacen que CWDM sea útil para aplicaciones industriales como la conexión de sistemas de control a sensores remotos.

Por el contrario, DWDM es ideal para redes que requieren mayor capacidad de canales y velocidades más altas y aplicaciones que necesitan amplificadores para transmitir datos a través de distancias geográficas más largas. Aunque el hardware DWDM no es barato, sigue siendo más económico que implementar nuevas redes de fibra óptica.

Si una organización requiere que se mejoren su capacidad y sus tarifas de servicio, tiene dos opciones: gastar altos costos recurrentes en líneas arrendadas que admitan conectividad con velocidades de datos más altas o implementar y administrar sus propios sistemas DWDM en redes ópticas existentes.

Existe una mayor demanda de este último a medida que más empresas buscan mejorar la capacidad de la red utilizando aplicaciones de redes ópticas DWDM. Estas aplicaciones también se aprovechan para maximizar la conectividad de fibra entre sitios. DWDM es una solución viable para empresas que buscan ancho de banda escalable bajo demanda.

En última instancia, ya sea que un usuario opte por CWDM o DWDM, obtendrá acceso a los beneficios de las redes ópticas. Ambos desempeñan papeles fundamentales en las redes multicapa populares en el espacio empresarial actual. Ayudan a ampliar la gama de ópticas enchufables tradicionales, vinculando centros de datos y sitios de conexión dentro de un parque empresarial o campus, en regiones metropolitanas, entre ciudades o estados, e incluso a través de fronteras nacionales.

Como resultado, tanto CWDM como DWDM son populares en aplicaciones del sector público, atención médica, servicios públicos, finanzas, corporaciones y centros de datos. Las redes ópticas, en general, también se consideran la solución ideal para redes de misión crítica.

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Fuente de la imagen: Shutterstock

Escritor técnico