Что такое DWDM и как собрать оптический транспорт

Коротко: DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, плотное спектральное уплотнение) — технология, при которой по одной паре волокон одновременно передаются десятки каналов на разных длинах волн в C-диапазоне 1530–1565 нм. Каналы расставлены по частотной сетке ITU-T G.694.1 с шагом 100 или 50 ГГц (около 0,8 и 0,4 нм), что даёт 40–96 каналов, а каждый канал на когерентных платах несёт 100–400 Гбит/с и больше. Узел DWDM состоит из транспондеров, мультиплексоров или ROADM, усилителей EDFA и системы управления; на вторичном рынке широко представлены платформы Nokia 1830 PSS и Ciena 6500.

Как работает DWDM

Каждый клиентский сигнал — 10GbE, 100GbE, OTN, Fibre Channel — транспондер переводит на свою длину волны. Мультиплексор собирает все длины волн в одно волокно, на другом конце демультиплексор разводит их обратно. Поскольку разные длины волн почти не мешают друг другу, ёмкость линии растёт кратно числу каналов без прокладки нового кабеля.

Ключевое отличие от простого «оптического кабеля» — оптический сигнал на пролётах не преобразуется в электрический: его усиливают целиком, все каналы сразу. Поэтому DWDM-линия может тянуться на сотни и тысячи километров с усилителями через каждые 60–100 км, а электрическая регенерация нужна лишь там, где накопились шумы и искажения.

Для оператора это означает: одна пара волокон между городами обслуживает и магистраль IP/MPLS, и арендованные клиентам каналы, и резервирование — каждый сервис на своей длине волны.

Сетка частот ITU-T G.694.1

Каналы DWDM задаются по частоте, а не по длине волны. Опорная частота сетки — 193,1 ТГц (1552,52 нм), каналы отстоят от неё на целое число шагов. Распространённая нумерация «C» для сетки 100 ГГц: канал C34 — 193,40 ТГц (1550,12 нм), C21 — 192,10 ТГц (1560,61 нм), C60 — 196,00 ТГц (1529,55 нм). В сетке 50 ГГц между ними добавляются промежуточные каналы.

Сетка	Шаг	Каналов в C-диапазоне (типично)	Где применяют
Фиксированная 100 ГГц	около 0,8 нм	40–48	10G-системы, DWDM SFP+, простые городские кольца
Фиксированная 50 ГГц	около 0,4 нм	80–96	Магистрали на 10G–100G
Гибкая (flexgrid)	ширина слота кратна 12,5 ГГц	зависит от ширины каналов	Когерентные 200G–800G, каналы шириной 75–150 ГГц
CWDM (G.694.2, для сравнения)	20 нм	18 в диапазоне 1271–1611 нм	Доступ, короткие линии без усиления

Гибкая сетка нужна потому, что скоростные когерентные каналы шире 50 ГГц. ROADM с поддержкой flexgrid выделяет каждому каналу полосу нужной ширины, и в одной линии уживаются каналы разных поколений.

CWDM или DWDM

Параметр	CWDM	DWDM
Число каналов	до 18	40–96 и больше на flexgrid
Шаг	20 нм	0,4–0,8 нм и гибкий
Лазеры	Без термостабилизации, дешевле	Термостабилизированные или перестраиваемые
Усиление	Как правило, нет	EDFA, Raman, дальность — сотни и тысячи км
Скорость на канал	Обычно 1–10G, есть 25G и 100G на коротких	10G–400G и выше
Управление	Пассивные фильтры, без мониторинга	ROADM, служебный канал OSC, система управления
Типичная задача	Уплотнение в доступе и между зданиями до 40–80 км	Городские кольца, магистрали, межцодовые линии

Если нужно 4–8 каналов на 20–40 км, CWDM на пассивных мультиплексорах и модулях SFP проще и дешевле. Когда каналов больше, скорости 100G и выше или пролёты длиннее — нужен DWDM.

Транспондер, муксподер, ROADM: из чего состоит узел

Транспондер — принимает «серый» клиентский сигнал (например, 100GbE через модуль QSFP28) и выдаёт его на линию на нужной DWDM-частоте.
Муксподер — собирает несколько клиентских сигналов (например, 10 × 10G) в один линейный канал 100G или больше; экономит длины волн.
Мультиплексор/демультиплексор — пассивный фильтр или AWG, который объединяет фиксированный набор каналов.
OADM и ROADM — узлы ввода-вывода каналов. OADM выделяет фиксированный набор длин волн; ROADM на основе WSS (wavelength selective switch, селективный переключатель длин волн) перенаправляет любую длину волны по команде из системы управления. Свойства CDC — colorless, directionless, contentionless — означают, что порт ввода не привязан к частоте, направлению и не блокирует одинаковые частоты.
Усилители — бустер на выходе узла, предусилитель на входе, линейные усилители на промежуточных пунктах.
OSC — служебный оптический канал для управления удалёнными узлами и усилителями.
Защита — переключатели OPS и схемы 1+1 по разным трассам.

Усилители EDFA и Raman

EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) — волоконный усилитель на эрбии, усиливает весь C-диапазон сразу. Типичное усиление — 15–30 дБ на пролёт, отдельные модели оптимизируют под низкий или высокий коэффициент усиления. EDFA — основа любой DWDM-линии.

Рамановский усилитель использует само линейное волокно как усиливающую среду: мощная накачка подаётся навстречу сигналу и «подтягивает» его на последних десятках километров пролёта. Raman снижает шум и позволяет пройти длинные пролёты 120–200 км, где одного EDFA не хватает. Он требует аккуратной работы: высокая мощность накачки опасна для глаз и разъёмов, а грязный коннектор на выходе может выгореть.

Для 10G-каналов без когерентного приёма на длинных линиях применяли модули компенсации дисперсии (DCM). В когерентных системах дисперсию компенсирует цифровой процессор приёмника, и DCM обычно не нужны.

Когерентные каналы 100G–400G и выше

Когерентный приём использует фазу и поляризацию света, а цифровой сигнальный процессор (DSP) исправляет хроматическую и поляризационную дисперсию. Это дало переход от 10G на канал к 100G (модуляция DP-QPSK) и далее к 200G–400G (8QAM, 16QAM) и 800G на современных DSP.

Компромисс простой: чем выше скорость на канал и сложнее модуляция, тем короче дальность без регенерации. Канал 100G DP-QPSK проходит тысячи километров, 400G на 16QAM — сотни. При планировании выбирают скорость под конкретную трассу, и одна и та же плата часто программно настраивается на разные режимы.

Когерентная оптика уже доступна и в виде модулей 400ZR/ZR+ для портов маршрутизаторов — подробности в гайде «Сети 400G и 800G». В этом случае транспондер не нужен, но линейная система (мультиплексоры, усилители) остаётся.

Как рассчитать пролёт: пример

Базовый расчёт пролёта между усилителями — сумма потерь:

затухание волокна G.652 на 1550 нм — 0,20–0,25 дБ/км с учётом старения кабеля;
сварки — около 0,05–0,1 дБ каждая, на городских трассах их много;
разъёмы на кроссах — 0,3–0,5 дБ каждый;
эксплуатационный запас на ремонты кабеля — 2–3 дБ.

Пример: пролёт 90 км, 0,23 дБ/км — 20,7 дБ, сварки — около 1 дБ, два кросса — 1 дБ, запас — 3 дБ. Итого около 25,7 дБ, что укладывается в возможности одного EDFA-пролёта. Пролёт 150 км даст около 40 дБ — понадобится Raman или промежуточный усилитель.

Кроме затухания, на длинных линиях считают отношение сигнал/шум (OSNR): каждый усилитель добавляет шум, и после нескольких пролётов именно OSNR определяет допустимую модуляцию. Реальные потери трассы измеряют рефлектометром — см. гайд по выбору OTDR.

Nokia 1830 PSS: состав платформы

Nokia 1830 PSS (Photonic Service Switch) — DWDM- и OTN-платформа, разработанная в Alcatel-Lucent и продолженная Nokia. С 2025 года, после покупки Infinera, оптический портфель Nokia расширился, но 1830 PSS остаётся основой многих установленных сетей.

Элемент	Примеры	Назначение
Полки (шасси)	PSS-32, PSS-16II, PSS-8	Модульные полки разной ёмкости под WDM-платы
Полки с OTN-коммутацией	PSS-36, PSS-24x	Электрическая коммутация OTN поверх DWDM
Компактные DCI	1830 PSI-M	Межцодовое соединение в малом форм-факторе
Контроллеры полки	32EC2, 8EC2	Управление полкой и связь с системой управления
ROADM / WSS	WR20-TFM и другие	Перенаправление длин волн
Транспондеры и муксподеры	10G-, 100G- и 400G-класс, в том числе с шифрованием (11QPEN4, S13X100E)	Клиентские сервисы на DWDM-канале
Управление	NFM-T (бывш. 1350 OMS), NSP	Планирование, провижининг, мониторинг

Партномера плат 1830 PSS обычно начинаются с 8DG (например, 8DG62519AA), часть изделий — с 3KC; оптические модули Alcatel-Lucent — с 1AB. Как читать коды, разобрано в гайде «Alcatel-Lucent и Nokia: названия и партномера». Готовые позиции — в подборке Nokia 1830 PSS.

Ciena и смешанные сети

Вторая массовая платформа на рынке — Ciena 6500 (пакетно-оптическая платформа) и Waveserver для межцодовых линий; когерентные модемы Ciena выпускаются под маркой WaveLogic нескольких поколений. Позиции — в подборке Ciena.

Смешивать вендоров внутри одной линейной системы можно, но это инженерная задача. Самый простой путь — транспондеры и линейная часть одного производителя. Вариант «чужая длина волны» (alien wavelength) — когда транспондер одного вендора работает через ROADM и усилители другого — требует согласования мощностей, ширины канала и мониторинга, а система управления видит такой канал ограниченно. Платы разных производителей в одной полке не работают никогда.

Как собрать или расширить узел: 7 шагов

Опишите сервисы: сколько каналов, какие клиентские интерфейсы (10GbE, 100GbE, OTU), нужна ли защита и шифрование.
Соберите данные трассы: длины пролётов, тип волокна, измеренное затухание, число кроссов.
Выберите сетку и скорость: фиксированная 50/100 ГГц для 10G–100G или flexgrid под 200G+.
Определите тип узлов: терминальный, OADM, ROADM с нужным числом направлений.
Рассчитайте усиление: тип EDFA на каждом пролёте, нужен ли Raman.
Сверьте совместимость: релиз ПО полки, поддержка плат контроллером, слоты, питание и охлаждение.
Подготовьте ЗИП: запасные транспондеры, вентиляторы, блоки питания, модули — по одному на тип на критичных узлах.

На что смотреть при покупке б/у

Релиз ПО. Плата должна поддерживаться релизом вашей полки и системы управления; иначе понадобится обновление всей полки.
Ревизия. Суффикс партномера (AA, AB и т. д.) указывает вариант изделия; для ЗИП берите совпадающий или заведомо совместимый.
Оптика. Проверка мощности передатчика, точности частоты и работы перестройки на перестраиваемых платах.
Усилители. Фактическое усиление и шум-фактор на стенде, отсутствие аварий накачки.
WSS. Затухание по портам и время переключения.
Чистота разъёмов. Обязательна проверка микроскопом и чистка, особенно на усилителях Raman.

Мы тестируем платы на стенде, фиксируем серийные номера и ревизии; подборка DWDM-оборудования и транспондеров обновляется постоянно.

Что учесть при закупке

Присылайте список партномеров с ревизиями, тип полки и релиз ПО, схему узла и план каналов. Для расширения действующей сети — какие платы уже стоят и в каких слотах. Для новых участков — длины и затухание пролётов.

В комплект поставки входят платы, при необходимости модули SFP/QSFP для клиентских портов, заглушки слотов, кабели. Тестирование, серийные номера и фото — до отгрузки, гарантия и сроки фиксируются в коммерческом предложении. Оборудование для транспортных сетей собрано в разделе «Телеком».

Смотреть операторское и сотовое оборудование в наличии →

Вопросы по теме

Чем DWDM отличается от CWDM?

CWDM — до 18 каналов с шагом 20 нм, без усиления, обычно до 40–80 км; дешевле и проще. DWDM — 40–96 каналов и больше с шагом 0,4–0,8 нм, с усилителями EDFA на сотни и тысячи километров и скоростями до 400G и выше на канал.

Сколько каналов можно пустить по одному волокну?

В C-диапазоне — 40–48 каналов на сетке 100 ГГц или 80–96 на сетке 50 ГГц. На гибкой сетке число зависит от ширины каналов: когерентные каналы 400G занимают 75–150 ГГц.

Что такое ROADM простыми словами?

Узел, который перенаправляет любую длину волны в нужное направление по команде из системы управления, без ручной перекоммутации на кроссе. Основа ROADM — селективный переключатель длин волн (WSS).

Что такое транспондер и муксподер?

Транспондер переводит один клиентский сигнал на DWDM-частоту. Муксподер собирает несколько клиентских сигналов в один линейный канал, например 10 × 10G в 100G, экономя длины волн.

Зачем нужен рамановский усилитель?

Он усиливает сигнал прямо в линейном волокне и снижает шум на длинных пролётах 120–200 км, где одного EDFA недостаточно. Требует аккуратного обращения из-за высокой мощности накачки.

Что такое канал C34?

Обозначение канала сетки 100 ГГц: частота 193,40 ТГц, длина волны 1550,12 нм. Номер канала соответствует десятым долям ТГц сверх 190 ТГц.

Можно ли докупить платы к работающей сети 1830 PSS?

Да, если плата поддерживается релизом ПО вашей полки и контроллером. Пришлите партномера с ревизиями и релиз — подберём совместимые б/у платы с проверкой.

Можно ли использовать 400ZR вместо транспондеров?

Да, когерентный модуль 400ZR в порту маршрутизатора заменяет транспондер. Но мультиплексоры, ROADM и усилители всё равно нужны, а дальность ограничена 80–120 км без регенерации.

Совместимо ли оборудование Nokia и Ciena?

Платы в одной полке — нет. На уровне линии возможна работа «чужой длины волны», но это требует инженерного согласования мощностей и ширины канала.

Поставите под тендер?

Да, готовим коммерческое предложение под спецификацию с партномерами и ревизиями, поставка по России с полным пакетом документов.