Магистральная линия на основе CWDM

CWDMЦифровое неравенство и магистрали

У “цифрового неравенства” несколько причин, но основная – высокая стоимость строительства и обслуживания магистральных линий. Действительно, строительство сети в городе и даже небольшом посёлке само по себе не слишком различается по стоимости с крупными населёнными пунктами. Скорее наоборот, строить сеть в глубинке дешевле, т.к. дешевле рабочая сила, меньше стоимость аренды и прочих услуг. А вот найти подходящий канал зачастую не просто затруднительно, а попросту невозможно. Об этой проблеме говорят много на самом высоком уровне, но воз и поныне там. Действительно, зачем пытаться снизить цену аренды за инфраструктуру (земля, электрические столбы, телефонная канализация), если есть гораздо более приятные вещи. Запрещать пиратский контент, например.

В этой ситуации операторам приходится не ждать милости свыше, а самим искать выходы по увеличению пропускной способности своих каналов. Одно из этих решений – уплотнение линий, или WDM. О разновидности данной технологии мы и поговорим.

Почему именно CWDM?

Увеличить количество передаваемой по волокну информации можно несколькими способами. Самый простой – купить более скоростной SFP-модуль. К примеру, на 2,5 или 10 Гбит/с. Решение неплохое, но у него есть серьёзное ограничение по дальности действия. Она обычно ограничена 60 километрами. А ведь нужно учитывать ещё потери в местах стыков, сварок, дисперсию и трассу кабеля, которая явно не соответствует прямой линии. Значит, через каждый 50 км нужно ставить регенератор. Хорошо, когда трасса идёт по населённой местности и имеет точки коммутации в нужных местах. Однако в реальной жизни трасса обычно рвётся там, где не нужно. Поэтому лучше воспользоваться более дальнобойными решениями, которые позволят сократить такие точки.

Имеющиеся в продаже модули CWDM SFP работают с расстояниями до 160 километров, что значительно выше, чем у имеющихся 10G-модулей. Кроме этого, модули CWDM гигабитные, а значит, их можно включить в любой гигабитный порт на коммутаторе. Ну и наконец, немаловажный фактор в виде цены – CWDM банально дешевле сверхдальнобойных десятигигабитных решений.

Проектируем трассу

В принципе, ничего сложного в CWDM нет. Если бы не приходилось расставлять по трассе пункты регенерации, то схема была бы чрезвычайно проста. Но даже с регенерацией наше решение не представляет особых трудностей.

Для стыковки CWDM-линии и остальной активной части сети будет применяться коммутатор D-Link DGS-3627G:

D-Link DGS-3627G для стыковки CWDM-линии и остальной активной части сети

D-Link DGS-3627G для стыковки CWDM-линии и остальной активной части сети

Это управляемый коммутатор уровня 3 серии xStack с 20 портами SFP + 4 комбо-портами SFP /1000Base-T + 3 слотами расширения. Первый коммутатор будет стоять на одном конце линии, второй на другом. В каждом из них нужно зарезервировать 8 SFP-портов под CWDM-модули (мы соберём линию с 8 каналами) Остальные порты можно отдать под что угодно – районные агрегаторы, бордер, сервера и т.д. Пути трафика настраиваются программно, поэтому никаких проблем при таком использовании не возникнет.

Для создания оптических сигналов с разными длинами волн используются специальные трансиверы:

CWDM-трансиверы

CWDM-трансиверы

Если обычные одноволоконные модули оперируют длиной волны в 1310 и 1550 нм, то у CWDM диапазон простирается от 1310 до 1610 нм, с шагом в 20:

Длины волн в CWDM

Длины волн в CWDM

В принципе, без разницы, какой набор трансиверов использовать, главное – чтобы они были парными на разных концах. Для наших задач мы приобретём 8 пар.

Так как разъём в модуле DuplexLC, нам понадобится несколько десятков соответствующих патчкордов. Ими мы будем соединять трансиверы и мультиплексор:

DuplexLC патчкорд

DuplexLC патчкорд

Сам мультиплексор напоминает делитель оптической мощности, но очень часто его помещают в юнитовый модуль для удобства монтажа. К примеру, вот так выглядит передняя сторона мультиплексора/демультиплексора на 8 каналов:

Внешний вид 16-канального оптического мультиплексора

Внешний вид 16-канального оптического мультиплексора

А вот так выполняющего только одну функцию:

Внешний вид 8-канального оптического мультиплексора

Внешний вид 8-канального оптического мультиплексора

Главное не забыть, что мультиплексоры должны быть двух видов: A и B, или как их ещё называют, Type I и Type II. Т.е. если на одной стороны в адаптер 1470TX воткнут патчкорд с TX-выхода SFP, то на противоположной стороне соответствующий адаптер должен подключаться к 1470RX входу SFP.

Кроме 8 входов для сигналов от трансиверов на мультеплексоре присутствует и выход/вход для кабеля. Именно его нужно подсоединять к магистральной линии. Делается это через обычный оптический кросс при помощи патчкорда. Следует сказать, что конструктивно мультиплексор может быть выполнен с разными выходными разъёмами. Под заказ фирмы могут установить SC, LC, FC и другие.

Если расстояния, на которые нужно передавать сигнал, меньше 100-110 километров, то на этом рассмотрение можно было бы и закончить. Увы, реальность более разнообразна, поэтому мы рассмотрим ещё один элемент: регенератор, хотя чаще его называют либо транспондером, либо медиаконвертором.

Регенератор состоит из шасси для медиаконверторных плат и самих плат. Т.к. мы используем 8-канальную версию CWDM, нам понадобится регенератор с 16 SFP-портами – 8 на вход и 8 на выход. Кроме этого, нужна будет ещё одна пара оптических мультиплексоров, чтобы преобразовать сигнал. У продавцов можно заказать уже укомплектованный транспондер под CWDM:

Транспондер

Транспондер

После ознакомления со всеми элементами, остаётся нарисовать схему:

Организация линии CWDM

Организация линии CWDM

Строим и поддерживаем

Строительство линии ничем особенным от других повседневных дел отличаться не будет. Всё стандартно – установили модули, подключили к мультиплексору, а его через кросс к магистральному кабелю. Единственное, на что стоит обратить внимание, так это на то, что работы следует проводить с большей аккуратностью, так как строим мы магистральную линию.

В точке регенерации к строительству нужно подойти более ответственно. Во-первых, необходимо обеспечить бесперебойное питания для регенератора на время, необходимое для подъезда к точке и наладки электроснабжения. Во-вторых, следует следить за температурным режимом в точке регенерации. Если это необходимо, следует установить кондиционер. В-третьих, обязательно должен быть запасной комплект модулей CWDM SFP на случай выхода некоторых из них.

Трансиверы желательно покупать с функцией DDM – цифрового контроля параметров работы. В частности температуры, напряжения, тока смещения, а также уровней входного и выходного сигналов:

Контроль параметров SFP-модуля

Контроль параметров SFP-модуля

Такой контроль крайне желателен, так как трансиверов у нас много, а чем больше активных элементов сети, тем выше вероятность отказа одного из них.

Будущее за DWDM!

Несмотря на все описанные преимущества и простоту, CWDM-решениям осталось не так уж и долго. Их единственное преимущество – это дальность работы и простота. С 1,25G модулями возможно достичь такой же пропускной способности на одно волокно, что и с одиночным 10G-модулем. Разница будет только в дистанции. При относительно небольших расстояниях (до 50 километров) десятигигабитные решения выгодней и проще, если конечно, существующее активное оборудование поддерживает SFP+, XFP и подобные им форм-факторы.

По сути, CWDM – это технология для провайдеров, чей канал во внешний мир не требует скоростей выше 10-20 Гигабит/сек. Если необходимо что-то более значительно, то стоит посмотреть на DWDM. По цене они уже сравнялись с соответствующими по расстоянию(до 80 километров) модулями CWDM, а в дальнейшем будут только дешеветь. Единственный их минус – это относительно небольшое расстояние передачи без регенерации.

При передачи сигнала на большие расстояния на первый план выходит не цена модулей, а цена оптического кабеля – чем больше используется волокон, тем дороже занимать каждое из них. Поэтому операторы стремятся “выжать” из волокна максимум, используя различные варианты уплотнения.