Was ist eine dichte Wellenlänge?

Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) ist eine Glasfaser-Multiplexing-Technologie, die zur Erhöhung der Bandbreite bestehender Glasfasernetze eingesetzt wird. Es kombiniert Datensignale aus verschiedenen Quellen über ein einziges Glasfaserpaar und sorgt gleichzeitig für eine vollständige Trennung der Datenströme.

Jedes Signal wird von einer separaten Lichtwellenlänge übertragen, und die Dichte bei DWDM bezieht sich auf die Fähigkeit, bis zu 80 verschiedene Wellenlängen aufzunehmen. Jede Wellenlänge ist etwa 0,8 Nanometer breit und teilt sich eine einzelne optische Faser.

Glasfaserkabel bilden heute üblicherweise das Rückgrat der Interoffice-Netzwerke der Netzbetreiber und stellen den Standard für die Telekommunikationsinfrastruktur dar. DWDM ermöglicht die Übertragung enormer Datenmengen über eine einzige Netzwerkverbindung durch die Schaffung mehrerer virtueller Fasern, wodurch die Kapazität des physischen Mediums erheblich vervielfacht wird.

Da Daten über unterschiedliche Wellenlängen fließen, stören sich die Ströme oder Kanäle nicht gegenseitig. Dieser Ansatz trägt zur Wahrung der Datenintegrität bei. Dadurch ist eine sicherheitsrelevante Partitionierung oder separate Mandanten im gleichen Rechenzentrum möglich.

Aufgrund seiner Fähigkeit, so viele Daten zu verarbeiten, ist DWDM bei Telekommunikations- und Kabelunternehmen beliebt. Es ist ein integraler Bestandteil ihrer Kernnetzwerke. DWDM eignet sich auch hervorragend für alle, die dicht besiedelte Rechenzentren betreiben, beispielsweise Hyperscale-Cloud-Dienstleister, die Infrastructure-as-a-Service betreiben, oder Colocation-Anbieter mit dichten Multi-Tenant-Räumen.

DWDM ist ein Vorläufer einer ähnlichen Technologie: Zeitmultiplex (TDM), mit dem Telekommunikationsbetreiber routinemäßig Informationen mit 2,4 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) über eine einzelne Glasfaser übertragen. Einige setzen auch Geräte ein, die diese Rate auf 10 Gbit/s vervierfachen. Allerdings führte die Nachfrage nach Anwendungen mit hoher Bandbreite zu Kapazitätsanforderungen, die über die herkömmlichen TDM-Grenzen hinausgingen.

Aus diesem Grund wurde DWDM entwickelt, um die Kapazität einer einzelnen Faser zu vervielfachen.

DWDM verfügt über einen engeren Wellenlängenabstand, der dazu beiträgt, mehr Kanäle auf einer einzelnen Faser unterzubringen. Der Einsatz erfolgt am besten in Systemen mit mehr als acht aktiven Wellenlängen pro Faser. Da DWDM das Spektrum fein zerlegt, können problemlos über 40 Kanäle in den C-Band-Frequenzbereich passen.

Dichtes Wellenlängenmultiplexing in heute eingesetzten Glasfasersystemen erreicht einen Durchsatz von 100 Gbit/s. Wenn DWDM mit Netzwerkmanagementsystemen und Add-Drop-Multiplexern verwendet wird, können Netzbetreiber optisch basierte Übertragungsnetze übernehmen. Dieser Ansatz trägt dazu bei, den wachsenden Bandbreitenbedarf zu deutlich geringeren Kosten als durch die Installation neuer Glasfaserkabel zu decken.

DWDM-Wellenlängenkanäle können durch eine Reihe von Infrarot-Laserstrahlen implementiert werden. Jeder Kanal überträgt 100 Gbit/s und 192 Kanäle pro Glasfaserpaar, was einer Kapazität von 19,2 Terabit pro Sekunde pro Paar entspricht. Da die Kanäle physikalisch unterschiedlich sind und sich aufgrund der Lichteigenschaften nicht gegenseitig stören, kann jeder Kanal unterschiedliche Datenformate verwenden und mit unterschiedlichen Datenraten übertragen.

Beispielsweise ermöglicht das Internet Protocol (IP) über DWDM die gemeinsame Nutzung einer Glasfaser mit Datenkanälen mit 100 Megabit pro Sekunde und 10 Gbit/s. Dies erfolgt zusätzlich zur gemeinsamen Nutzung mit einem Datenkanal des Optical Carrier 192 Synchronous Optical Network.

Wellenlängenmultiplex (WDM) bildet die Grundlage von DWDM. Dabei handelt es sich um eine Technologie zur Modulation mehrerer Datenströme. Es hilft beispielsweise dabei, optische Trägersignale mit schwankenden Wellenlängen oder Farben von Laserlicht auf eine einzelne optische Faser zu steuern.

WDM ermöglicht bidirektionale Kommunikation und Signalkapazitätsvervielfachung.

Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) ist eine verwandte Technologie, die ebenfalls Laserstrahlen zur Übertragung von Informationen über Glasfaserkabel verwendet. Es verwendet jedoch weniger hochentwickelte Elektronik und Photonik, wodurch CWDM-Kanäle viel breiter sind als DWDM-Kanäle.

CWDM verfügt über einen fast 100-mal größeren Kanalabstand, der für die Frequenzstabilität erforderlich ist.

Das bedeutet, dass CWDM weniger Kanäle als DWDM unterstützt und bis zu 18 Kanäle unterstützt. Allerdings müssen die von CWDM verwendeten optischen Schnittstellenkomponenten nicht so präzise sein wie DWDM-Komponenten. Daher ist der Einsatz von CWDM in der Regel wesentlich kostengünstiger als der von DWDM und toleranter gegenüber minderwertigen Fasern, Einzelfasersträngen und Multimode-Fasern.

Sowohl optische CWDM- als auch DWDM-Transportlösungen gibt es in Form aktiver oder passiver Systeme. Wenn er inaktiv ist oder nicht mit Strom versorgt wird, befindet sich der CWDM- oder DWDM-Transceiver in einem Gerät, beispielsweise einem Router oder Switch.

Ein hervorragendes Beispiel hierfür ist ein IP-Switch mit einem kanalisierten optischen SFP-Transceiver (Small Form-Factor Pluggable), der auf eine bestimmte CWDM- oder DWDM-Wellenlänge abgestimmt ist. In diesem Fall wird der Ausgang des kanalisierten SFP-Transceivers mit einem entsprechenden passiven Multiplexer verbunden.

Dieser Ansatz hilft dabei, Signale unterschiedlicher Wellenlänge zu kombinieren und neu zu verteilen – oder zu multiplexen und zu demultiplexen. Da der kanalisierte CWDM- oder DWDM-SFP-Transceiver im Router oder Switch vorhanden ist, ist seine WDM-Funktionalität von Natur aus in das Gerät eingebettet.