CWDM과 DWDM: 네트워크에 실제로 필요한 것은 무엇입니까?

소개

저는 이런 질문을 많이 받습니다. '우리는 더 많은 광섬유 용량이 필요합니다. CWDM으로 가야 할까요, 아니면 DWDM으로 가야 할까요?' 나의 솔직한 대답은 항상 같다. 상황에 따라 다르다. 그러나 메트로 및 백본 네트워크 전반에 걸쳐 광섬유 배치에 대한 수년간의 작업을 통해 대부분의 사람들이 결정을 지나치게 복잡하게 한다는 것을 알게 되었습니다. 각 기술이 실제로 수행하는 기능과 적합한 위치를 이해하면 일반적으로 올바른 선택이 분명해집니다.

WDM(파장 분할 다중화)은 여러 데이터 스트림을 각각 다른 색상의 빛으로 동시에 하나의 광섬유로 보낼 수 있는 기술입니다. 여러 차선이 있는 고속도로처럼 생각해보세요. WDM은 차선을 구축합니다. 이를 수행하는 두 가지 주요 방법은 CWDM(Coarse WDM)과 DWDM(Dense WDM)입니다. 둘 다 동일한 기본 문제를 해결하지만 매우 다른 가격표와 성능 프로필을 사용하여 매우 다른 방식으로 문제를 해결합니다.

이 게시물에서는 각각의 작동 방식, 각각의 의미, 실제 배포 방식을 자세히 설명합니다.- 주요 차이점을 한눈에 볼 수 있도록 비교표도 포함시켰습니다.

I. CWDM: 간단하고 예산이 저렴한-친절한 옵션

작동 방식

CWDM은 파장 채널을 서로 멀리 떨어져 배치합니다(일반적으로 각 채널 사이는 20nm). ITU-T G.694.2 표준은 1270nm부터 1610nm까지의 범위에 걸쳐 18개의 채널을 정의합니다. 실제로 대부분의 배포에서는 1470nm에서 1610nm까지 해당 채널 중 8개만 사용합니다. 이는 신호 손실이 가장 낮은 광섬유 부분에 위치하기 때문입니다.

넓은 간격이 CWDM이 저렴한 이유의 핵심입니다. 채널이 멀리 떨어져 있는 경우 채널을 분리하는 광학 필터가 매우 정확할 필요는 없습니다. 더 적은 수의 필터 레이어를 사용할 수 있고 제조가 더 간단하며 더 많은 장치가 품질 검사를 통과합니다. 이 모든 것은 최종 구매자에게 더 낮은 비용을 의미합니다.

실제{0}}예: 도시 지하철 네트워크

좋은 예는 소규모 도시의 ISP와 도시 광섬유 네트워크가 CWDM을 사용하는 방법입니다. 암스테르담 시의 도시 광케이블 네트워크인 CityNet은 2010년대 초반 액세스 계층 링크에 CWDM을 사용하여 인프라에 대한 과도한 지출 없이 짧은 도시 범위에 걸쳐 수백 명의 비즈니스 고객을 연결했습니다. 거리는 20km가 훨씬 안 됐고, 링크당 용량도 당시 트래픽에 충분했다. 그들은 DWDM 출시에 드는 비용의 일부만으로 작업을 완료했습니다.

출처: Amsterdam CityNet 프로젝트 보고서, Ovum Telecom 인프라 분석(2013)에서 인용. 유사한 비용-중심의 CWDM 배포가 IEEE Communications Magazine, Vol. 41, No. 2.에 문서화되어 있습니다.

또 다른 일반적인 사용 사례는 엔터프라이즈 캠퍼스 네트워크입니다. 여러 건물에 걸쳐 데이터 센터를 연결하는 대학이나 10km 떨어진 시설 간에 이미징 서버를 연결하는 병원에서는 거의 항상 CWDM을 선택합니다. 계산은 잘 됩니다: 더 낮은 초기 비용, 간단한 장비, 충분한 용량.

당신이 알아야 할 한계

CWDM에는 매우 중요한 두 가지 엄격한 제한이 있습니다. 첫째, 최대 18개의 채널을 얻을 수 있습니다. 3년 안에 트래픽이 두 배로 늘어나고 광섬유가 가득 찼다는 사실을 깨닫기 전까지는 충분히 그럴 것 같습니다. 둘째, CWDM은 신호 범위 확장을 위한 표준 도구인 EDFA(Erbium{4}}Doped Fiber Amplifiers)와 작동하지 않습니다. 이는 값비싼 재생 장비를 추가하지 않고도 CWDM 링크가 약 80km에 도달한다는 것을 의미합니다. 도시-규모 배포의 경우 일반적으로 괜찮습니다. 더 큰 경우에는 실제 문제입니다.

II. DWDM: 고용량, 장거리, 고비용

작동 방식

DWDM은 채널을 매우 가깝게 묶습니다. ITU-T G.694.1 표준은 0.4 nm(50 GHz), 0.8 nm(100 GHz) 및 1.6 nm(200 GHz)의 간격을 정의합니다. 대부분의 시스템은 대략 1525nm~1565nm의 C-대역에서 작동하지만 최신 시스템은 더 많은 용량을 확보하기 위해 L{13}}대역으로 확대되고 있습니다.

채널이 서로 너무 가깝기 때문에 DWDM 장비는 훨씬 더 정확해야 합니다. 레이저의 안정성을 유지하려면 활성 냉각과 파장-고정이 필요합니다. 필터에는 훨씬 더 많은 코팅층이 필요합니다. 이 모든 것이 제조 비용과 시스템 가격을 상승시킵니다. 그러나 그 대가로 얻게 되는 결과는 극적입니다. 단일 파이버 쌍에 40, 80, 96 또는 심지어 160+ 채널이 있고 각각 10, 100 또는 400Gbps로 실행됩니다.

실제{0}}예: 백본 네트워크

주요 인터넷 백본을 살펴보면 DWDM을 보고 있는 것입니다. 전 세계적으로 데이터 센터를 연결하는 Google의 사설 광섬유 네트워크는 초당 수백 테라비트를 전송할 수 있는 DWDM 인프라에서 실행됩니다. Google의 2022년 인프라 공개에 따르면 Google의 백본 네트워크는 DWDM 시스템에서 400G 파장을 사용하며 고급 변조 형식을 사용하여 파장당 800G로 확장할 계획입니다.

출처: Google Cloud Next 2022 기조연설 및 Google 네트워크 인프라팀 블로그 게시물 '전 세계{1}}규모의 네트워크 구축'(2022) 참조: Journal of Lightwave Technology, Vol. 40, No. 11 - '잠수함 및 지상파 DWDM 시스템 동향.'

해저 케이블은 DWDM이 유일한 실제 옵션인 또 다른 영역입니다. 45,000km가 넘는 세계에서 가장 긴 해저 케이블 중 하나인 2Africa 케이블 시스템은 전적으로 DWDM에 의존하여 아프리카, 유럽 및 아시아 간 트래픽을 전송합니다. 그런 일을 할 수 있는 다른 기술은 없습니다. 케이블을 따라 50-80km마다 배치된 EDFA 증폭기는 모든 DWDM 채널을 동시에 증폭시켜 초장거리 전송을 경제적으로 가능하게 합니다.-

출처: Meta 및 파트너의 2Africa 케이블 발표(2021); SubCom 및 Alcatel Submarine Networks(ASN)의 기술 사양.

진정한 장점: EDFA 호환성

EDFA 호환성 포인트가 충분히 주목을 받지 못하고 있는 것 같습니다. C-밴드에서 DWDM을 사용하면 단일 EDFA가 광섬유의 모든 채널을 동시에 증폭할 수 있습니다. 신호를 다시 전기 형태로 변환한 다음 다시 빛으로 변환할 필요가 없습니다. 이는 시스템을 단순하게 유지하고 대기 시간을 낮추며 수천 킬로미터에 걸친 링크를 구축하는 것을 실용적으로 만듭니다. 이것이 DWDM이 장거리-백본 네트워크를 장악하는 가장 큰 이유입니다.

III. CWDM 대 DWDM: 병렬-별-

빠른 비교표

다음은 네트워크 계획에 가장 중요한 측면에서 두 기술을 비교하는 방법을 간단하게 보여줍니다.

어느 것을 선택해야 합니까?

솔직한 대답: 링크가 80km 미만이고 채널이 18개 이하인 채널당 10Gbps 미만이 필요한 경우 CWDM을 사용하면 실제 비용을 절약할 수 있습니다. 광 전송에 관한 2021년 Dell'Oro 그룹 보고서에 따르면 CWDM은 80km 미만의 기업 및 지하철 액세스 배포에서 여전히 지배적인 선택으로, DWDM 대안에 비해 초기 자본 지출을 30~60% 절감할 수 있습니다.

출처: Dell'Oro Group, '광 운송 시장 보고서 Q4 2021.' 또한 2022년 1월 메트로 파이버 동향에 대한 Light Reading 보도에서도 참조됩니다.

18개 이상의 채널, 80km 이상의 도달 범위가 필요하거나 수백 Gbps 또는 테라비트로 확장해야 하는 무언가를 구축하는 경우 DWDM이 올바른 선택입니다. 초기 비용이 더 높은 것은 사실이지만 CWDM으로 달성할 수 있는 용량 한도도 마찬가지입니다. 많은 운영자는 비용 절감을 위해 CWDM을 배포한 후 트래픽이 초과되면 5년 이내에 전면 교체해야 하는 등 이를 어렵게 배웠습니다.

한 가지 주목할 만한 점은 많은 실제 네트워크에서 두 기술이 공존한다는 것입니다. DWDM은 백본 및 코어 레이어를 처리합니다. CWDM은 액세스 및 배포 에지를 다룹니다. 이것은 타협이 아닙니다. 실제로 각 기술을 가장 잘 맞는 곳에 사용하는 스마트한 디자인입니다.

결론

CWDM과 DWDM은 경쟁 제품이 아닙니다. 다양한 작업을 위한 도구입니다. CWDM은 간단하고 저렴하며-중간 용량 요구 사항이 있는 짧은 링크에 매우 적합합니다. DWDM은 대규모 용량, 장거리 도달 범위 또는 향후 몇 년 동안 확장할 수 있는 네트워크가 필요할 때 유일하게 중요한 옵션입니다.

한 가지 조언을 하자면, 오늘만 계획하지 마세요. 기술을 도입하기 전에 향후 5~7년 동안의 트래픽 증가 추정치를 살펴보세요. 오늘날 완벽해 보이는 CWDM 배포는 데이터 요구 사항이 예상보다 빠르게 증가하는 경우 빠르게 골치 아픈 일이 될 수 있습니다. DWDM은 초기 비용이 더 많이 들지만 수명이 훨씬 더 길어집니다.

좋은 소식은 광 네트워킹 산업이 충분히 성숙하여 두 기술 모두 잘 지원되고-잘 문서화되어 있으며 여러 공급업체에서 사용할 수 있다는 것입니다. 캠퍼스 링크를 구축하든 대륙 백본을 구축하든 도구는 존재합니다. 중요한 것은 올바른 것을 사용하고 있는지 확인하는 것입니다.