Wenn Sie gerade erst in die Welt der Glasfaseroptik einsteigen, können die vielen Fachbegriffe und Abkürzungen überwältigend sein. Deshalb habe ich dieses Faser-Glossar-Serie - um Ihnen auf möglichst einfache Weise zu erklären, was diese Begriffe wirklich bedeuten.

Ich erkläre alles aus der Sicht eines Brancheninsiders und verwende, wann immer möglich, echte Fotos (nicht nur schicke Renderings). Außerdem vermeide ich übermäßig komplexe Erklärungen und halte die Sprache klar und direkt, damit Sie sicher sein können, dass Sie nach der Lektüre die wahre Bedeutung dieser Begriffe verstehen.

Heute werden wir darüber sprechen: DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

INHALTSVERZEICHNIS

DWDM – einfach erklärt

DWDM steht für Dichtes Wellenlängenmultiplexverfahren. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, mit dem viele einzelne Datensignale gleichzeitig über eine einzige Glasfaser übertragen werden können. Anstatt jedem Signal eine eigene Glasfaser zuzuweisen, weist DWDM jedem Signal eine eigene, sehr präzise Lichtwellenlänge zu.

Stellen Sie sich eine Glasfaser als Autobahn und jede Wellenlänge als separate Fahrspur vor. Autos auf verschiedenen Fahrspuren können gleichzeitig fahren, ohne miteinander zusammenzustoßen. Auf dieselbe Weise können sich separate Datenströme eine Glasfaser teilen, da jeder Strom eine andere “Farbe” des Lichts nutzt. Diese Farben liegen außerhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Spektrums, doch das Prinzip ist dennoch anschaulich.

Das Wort dicht ist wichtig. Bei DWDM liegen diese Lichtkanäle sehr dicht beieinander, sodass eine einzige Faser eine große Anzahl von Kanälen übertragen kann. Das ist besonders dann von Vorteil, wenn die Anzahl der Fasern begrenzt ist, der Datenverkehr jedoch stetig zunimmt.

Dichtes Wellenlängenmultiplexverfahren

Warum braucht eine einzelne Faser so viele Kanäle?

Die Verlegung neuer Glasfaserkabel kann Zeit, Geld, Genehmigungen und Bauarbeiten erfordern. Netzbetreiber möchten oft zunächst die Kapazität einer bestehenden Trasse erhöhen, bevor sie eine neue verlegen.

DWDM unterstützt sie dabei. Ein Rechenzentrum, ein Telekommunikationsanbieter oder ein großes Unternehmen kann mehrere unabhängige Dienste auf unterschiedliche Wellenlängen aufteilen und diese gemeinsam über dasselbe Glasfaserpaar übertragen. Am anderen Ende werden die Signale wieder getrennt und an die entsprechenden Geräte weitergeleitet.

Das tut nicht Das bedeutet nicht, dass DWDM ein einzelnes Ethernet-Signal auf magische Weise schneller macht. Ein Kanal verfügt weiterhin über seine eigene Übertragungsgeschwindigkeit und sein eigenes optisches Modul. DWDM erhöht die Gesamtdatenmenge, die über die Glasfaserstrecke übertragen werden kann, indem es die gemeinsame Übertragung vieler Kanäle ermöglicht.

Für Anfänger ist dies der entscheidende Punkt: Bei DWDM geht es in erster Linie darum, vorhandene Glasfasern effizienter zu nutzen.

Wie funktioniert DWDM?

Schritt 1: Jedes Signal erhält eine eigene Wellenlänge

Auf der Sendeseite verwendet jeder Dienst einen optischen Transceiver, der auf eine bestimmte DWDM-Wellenlänge eingestellt ist. Ein Dienst nutzt möglicherweise einen Kanal, während ein anderer Dienst einen benachbarten Kanal nutzt. Die Kanäle werden sorgfältig ausgewählt, damit die Empfangsgeräte sie voneinander unterscheiden können.

In den Produktspezifikationen finden Sie möglicherweise Kanalnummern, Wellenlängenwerte in Nanometern oder Frequenzwerte. Sie müssen sich diese zu Beginn nicht alle merken. Wichtig ist, dass an beiden Enden einer Verbindung passende Kanäle und kompatible Geräte verwendet werden.

Schritt 2: Ein Multiplexer kombiniert die Wellenlängen

Ein Gerät namens Multiplexer, oft abgekürzt als mux, bündelt die einzelnen Lichtsignale auf einer gemeinsamen Faser. Das ist vergleichbar mit der Zusammenführung mehrerer deutlich gekennzeichneter Fahrspuren zu einer größeren Fahrbahn, wobei jede Fahrspur weiterhin erkennbar bleibt.

Viele einfache Multiplexer sind passive Geräte. Einfach ausgedrückt benötigen sie keine Stromversorgung, um die Zusammenführung durchzuführen. Sie leiten und filtern Licht, anstatt Netzwerkdaten zu verarbeiten, wie es ein Switch tun würde.

Schritt 3: Die Faser führt sie zusammen

Das kombinierte Licht wird durch die Faser geleitet. Da die Wellenlängen bei DWDM dicht beieinander liegen, gewinnen die optische Leistung, der Verlust, die Sauberkeit der Steckverbinder und die Auslegung der Verbindung an Bedeutung, je größer die Systeme werden oder je größere Entfernungen zurückgelegt werden.

Schritt 4: Ein Demultiplexer trennt sie wieder voneinander

Auf der Empfängerseite übernimmt ein “Demultiplexer” oder “Demux” die umgekehrte Aufgabe. Er trennt das gebündelte Licht in einzelne Wellenlängen auf und leitet jede einzelne an den entsprechenden Empfänger weiter.

Was bedeutet “dicht” eigentlich?

Beim Wellenlängenmultiplexverfahren beschreibt der Kanalabstand, wie nahe die Wellenlängen beieinander liegen. DWDM nutzt wesentlich engere Abstände als CWDM, weshalb im nutzbaren optischen Spektrum mehr Kanäle untergebracht werden können.

Viele DWDM-Systeme verwenden ein standardisiertes Raster, das üblicherweise in GHz angegeben wird. Häufig findet man Abstände von 100 GHz oder 50 GHz. Kleinere Abstände ermöglichen zwar eine höhere Kanalanzahl, erfordern jedoch auch präzisere Komponenten und eine sorgfältige technische Auslegung.

Sie sollten diese Zahlen nicht als Kaufkriterium an sich betrachten. Ein 50-GHz-Bauteil ist nicht automatisch für jedes Projekt “besser”. Die richtige Wahl hängt von der Ausrüstung, der gewünschten Kapazität, der Verbindungslänge, den zukünftigen Erweiterungsplänen und dem optischen Budget ab.

Wie funktioniert das dichte Wellenlängenmultiplexverfahren?

Die grundlegenden Komponenten, die in einer DWDM-Verbindung vorkommen können

Mux- und Demux-Module

Diese optischen Komponenten kombinieren und trennen Wellenlängen. Sie spielen eine zentrale Rolle in einer passiven DWDM-Konfiguration. Auf den Produktetiketten sind häufig die Anzahl der Kanäle, der Kanalabstand, der Steckertyp sowie die Angabe, ob ein Erweiterungs- oder Überwachungsanschluss vorhanden ist, vermerkt. In einer Rack-Umgebung ist ein optischer Verteilerkasten (ODF) kann dazu beitragen, die Glasfaserverbindungen übersichtlich und leicht zugänglich zu halten.

Optische DWDM-Transceiver

Diese Module wandeln elektrische Signale von einem Switch, Router oder Transportgerät in Licht bei einer ausgewählten DWDM-Wellenlänge um. Ihr Format und ihre Übertragungsgeschwindigkeit müssen auf die jeweiligen Geräte abgestimmt sein. Die physikalischen Anschlüsse werden in der Regel mit korrekt spezifizierten Glasfaser-Patchkabel.

Optische Verstärker

Auf längeren Strecken oder bei Strecken mit höherer Kapazität muss die Lichtleistung möglicherweise verstärkt werden, nachdem sie entlang der Glasfaser an Stärke verloren hat. Optische Verstärker können bei geeigneten Systemkonzepten Abhilfe schaffen. Es handelt sich dabei um aktive Bauelemente, die nicht für jede kurze DWDM-Verbindung erforderlich sind.

OADM- oder ROADM-Geräte

Eine OADM kann an einer Zwischenstation ausgewählte Wellenlängen hinzufügen oder entfernen. A ROADM ist eine flexiblere Variante, die in moderneren optischen Netzwerken zum Einsatz kommt. Es ist hilfreich, diese Begriffe zu kennen, doch sie stellen einen Schritt dar, der über eine einfache Punkt-zu-Punkt-DWDM-Verbindung hinausgeht.

DWDM-Mux/Demux-System für den Rack-Einbau mit optischen Transceivern und Glasfaser-Patchkabeln.

Bildquelle: Mohamed Saeed auf LinkedIn

DWDM vs. CWDM: Der Unterschied für Einsteiger

Sowohl bei DWDM als auch bei CWDM können mehrere Wellenlängen eine Glasfaser gemeinsam nutzen. Der offensichtlichste Unterschied liegt im Abstand.

CWDM nutzt Kanäle, die weiter auseinanderliegen. Es wird häufig für einfachere Verbindungen mit einer geringeren Kanalanzahl und einem kostenbewussteren Design gewählt. DWDM nutzt Kanäle, die näher beieinander liegen, sodass es eine höhere Wellenlängendichte unterstützt und oft dort eingesetzt wird, wo Kapazitätswachstum eine größere Rolle spielt. Eine ebenso leicht verständliche Erklärung aus der anderen Perspektive finden Sie in unserem Leitfaden zu Was CWDM ist und wie es funktioniert.

Keine der beiden Technologien ist “immer besser”. Eine kleine Standort-zu-Standort-Verbindung erfordert möglicherweise nicht die Kapazität oder die Komplexität eines DWDM-Systems. Andererseits kann es sinnvoll sein, für eine stark ausgelastete Metro-Strecke, eine Verbindung zwischen Rechenzentren oder ein Netzbetreibernetzwerk DWDM zu wählen, da die Erweiterung bestehender Glasfaserstrecken um weitere Dienste strategisch von Vorteil ist.

Beginnen Sie mit den derzeit benötigten Diensten, dem erwarteten Wachstum, der Verbindungsreichweite, den verfügbaren Glasfaserleitungen und dem Geräte-Ökosystem. Klären Sie anschließend das optische Design mit einem Anbieter oder Netzwerkingenieur ab.

Ist DWDM dasselbe wie Singlemode-Glasfaser?

Nein. Das ist eine sehr häufige Quelle für Verwirrung.

Einmoden und Multimode Beschreiben Sie die verschiedenen Arten von Glasfasern. DWDM beschreibt ein Verfahren zur Übertragung mehrerer Wellenlängen über eine Glasfaser. DWDM wird in der Praxis in Übertragungsnetzen normalerweise mit Singlemode-Glasfasern eingesetzt, doch die Begriffe sind nicht synonym.

Eine weitere häufige Verwechslung besteht zwischen DWDM und einem Netzwerk-Switch. Ein Switch entscheidet, wohin Netzwerkdaten weitergeleitet werden. Ein DWDM-System überträgt mehrere optische Kanäle effizient über eine Glasfaserstrecke. Beide können zusammenarbeiten, erfüllen jedoch unterschiedliche Aufgaben.

Wann wird DWDM eingesetzt?

DWDM kommt häufig zum Einsatz, wenn die Netzwerkkapazität hoch ist, Glasfaserstrecken wertvoll sind oder Erweiterungen vorgenommen werden müssen, ohne dass viele neue Kabel verlegt werden müssen. Typische Beispiele hierfür sind:

  • Telekommunikations-Backbone- und Metro-Netzwerke
  • Verbindungen zwischen Rechenzentren
  • Netzwerke von Netzbetreibern und Cloud-Transportnetzwerke
  • Verbindungen zwischen großen Campus- oder Unternehmensstandorten mit begrenzter Dark-Fiber-Kapazität
  • Kabelfernsehen und andere optische Übertragungsumgebungen mit hoher Kapazität

Bei einer kleinen Installation reicht möglicherweise ein gewöhnliches Duplex-Patchkabel oder eine einfache optische Verbindung aus. DWDM gewinnt an Bedeutung, wenn mehrere unabhängige Dienste sich dieselbe lange oder wertvolle Glasfaserstrecke teilen müssen.

Was sollte ein Einsteiger vor der Auswahl von DWDM-Produkten beachten?

Erkundigen Sie sich, wie viele Kanäle Sie jetzt und später benötigen, wie lang die Verbindung sein wird, welche Glasfaser verlegt ist und welches Modulformat sowie welche Geschwindigkeit Ihre Geräte erfordern.

Der Wellenlängenplan muss im gesamten System einheitlich sein. Transceiver, Multiplexer-/Demultiplexer-Anschlüsse, Ein- und Ausspeisegeräte sowie Empfänger benötigen kompatible Kanäle. Auch der Steckertyp, die Oberflächenbeschaffenheit und die Sauberkeit spielen eine Rolle.

Überprüfen Sie abschließend die optische Leistungsbilanz. Jeder Stecker, jede Spleißstelle, jeder Multiplexer und jeder Kilometer Glasfaser verursacht Verluste. Falls Ihnen diese Begriffe neu sind, beginnen Sie mit Einfügungsdämpfung und Rückflussdämpfung in der Glasfasertechnik. Ein Lieferant oder ein qualifizierter Techniker kann dann überprüfen, ob die ausgewählten optischen Komponenten weiterhin ein ausreichendes Signal empfangen.

Häufig gestellte Fragen zu DWDM

Sind für DWDM zwei Glasfasern erforderlich?

Viele DWDM-Verbindungen nutzen für jede Richtung eine eigene Faser, genau wie bei einer normalen optischen Duplex-Verbindung. Bei einigen speziellen Konstruktionen wird eine einzige Faser für die bidirektionale Übertragung verwendet, doch dies ist eine gesonderte konstruktive Entscheidung und sollte nicht als selbstverständlich vorausgesetzt werden.

Da es sich um unterschiedliche Kanalpläne handelt, sollten Sie nicht davon ausgehen, dass ein CWDM-Modul über einen DWDM-Multiplexer funktioniert. Es gibt zwar Hybridlösungen, diese erfordern jedoch einen sorgfältig durchdachten Wellenlängenplan und kompatible Geräte.

Nein. Ein DWDM-Multiplexer kombiniert Lichtwellenlängen. Ein Netzwerk-Switch leitet Datenpakete weiter. Ein passiver Multiplexer liest, leitet oder interpretiert den Ethernet-Verkehr innerhalb der einzelnen Wellenlängen nicht.

Nein. Eine kurze, gut ausgelegte passive Verbindung benötigt möglicherweise keinen. Verstärker kommen zum Einsatz, wenn das optische Design, die Entfernung, der Verlust oder die Kapazität dies erfordern.

Die Kanäle liegen dicht beieinander. Dank der eindeutigen Beschriftung können Installateure die richtigen Transceiver den entsprechenden Mux-/Demux-Anschlüssen zuordnen und so vermeiden, dass ein Signal an den falschen Kanal gesendet wird.

Eine einfache Eselsbrücke für DWDM

DWDM ist ein Verfahren zur Aufteilung des Datenverkehrs über Glasfaser. Es ermöglicht die gleichzeitige Übertragung vieler separater Lichtkanäle über eine einzige Glasfaser. Die Kanäle sind dicht beieinander angeordnet, wodurch sich DWDM besonders dann bewährt, wenn der Kapazitätsbedarf hoch ist und Glasfaserstrecken zu wertvoll sind, um ungenutzt zu bleiben.

Sie müssen nicht jede optische Messmethode verstehen, um den Kerngedanken zu begreifen. Beginnen Sie mit Wellenlängen, Multiplexer-/Demultiplexer-Bauteilen und der Kanalanpassung. Sobald Sie diese Grundlagen verstanden haben, werden Ihnen Themen wie Verstärker, ROADMs und optische Budgets viel leichter fallen.

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