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فارسی Kohärente Optik und Long-Haul-Design
Jenseits von etwa 80 km bei 10G — und für jede Wellenlänge ab 100G — sind DWDM-Links nicht mehr allein eine Frage des Leistungsbudgets. Dispersion, Rauschakkumulation und Modulationsformat übernehmen die Führung, und die Technologie, die damit umgeht, ist die kohärente Übertragung, heute in steckbaren Modulen verfügbar.
Direktdetektion vs. kohärent
| Direktdetektion (10G-DWDM-SFP+/XFP) | Kohärent (100G–800G) | |
|---|---|---|
| Modulation | On/Off-Keying | QPSK, 8/16/64-QAM mit Polarisationsmultiplex |
| Empfänger | Fotodiode | Laser mit lokalem Oszillator + DSP |
| Chromatische Dispersion | toleriert ~1 600 ps/nm (≈80–100 km) | digital kompensiert — Tausende km |
| PMD | begrenzt lange Streckenabschnitte | digital kompensiert |
| Reichweite ohne Regeneration | ~80 km, mehr mit DCM/EDFA | 120 km (400ZR) bis >1 000 km (Transport) |
Die zwei Grenzen eines langen Links
- Chromatische Dispersion — unterschiedliche Wellenlängen innerhalb des Signals laufen mit leicht unterschiedlicher Geschwindigkeit und verschmieren den Puls. ~17 ps/nm/km im C-Band auf G.652. Direktdetektion bei 10G stößt nahe 80–100 km an ihre Grenze; DCMs erweitern sie; kohärente Übertragung hebt die Grenze auf.
- OSNR — jeder EDFA fügt Rauschen hinzu. Das optische Signal-Rausch-Verhältnis am Empfänger muss die Anforderung des Formats übersteigen (grob: 10G OOK ~20 dB; 100G QPSK ~13–15 dB; 400G 16-QAM ~24 dB, jeweils pro 0,1 nm). Modulation höherer Ordnung transportiert mehr Bits, benötigt aber mehr OSNR — daher erreicht 400ZR ~120 km, während 100G QPSK auf derselben Anlage deutlich weiter kommt.
Kohärente Pluggables
- 400ZR (OIF) — 400G 16-QAM in QSFP-DD/OSFP, ausgelegt für verstärktes Punkt-zu-Punkt-DCI bis ~120 km, 75/100-GHz-Raster.
- ZR+ / OpenZR+ — dieselben Module mit stärkerer FEC und zusätzlichen Modi (100G/200G/300G/400G, QPSK bis 16-QAM) für Metro-/Regionalreichweiten von mehreren hundert km.
- Durchstimmbar über das gesamte C-Band, verwaltet über CMIS (Frequenz, Ausgangsleistung, Auswahl von Modulation/Anwendung).
Diese Module ziehen 15–20 W und sind die heißeste Optik in einem Router — das thermische Design des Hosts spielt eine Rolle (CMIS-Probleme).
Auslegung eines Streckenabschnitts
- Verlustbudget je Streckenabschnitt mit Multiplexer/Demultiplexer, Steckverbindern und Faser (dieselbe Rechnung wie bei CWDM, zuzüglich der EDFA-Verstärkung).
- Verstärkerplatzierung alle ~80–120 km; die Sendeleistung pro Kanal innerhalb der nichtlinearen Grenze halten (typischerweise −3…+3 dBm/Kanal).
- OSNR-Budget durchgängig für die gewählte Modulation; Reserve für Alterung einplanen.
- Dispersion — DCM für 10G-Direktdetektion; für kohärent nicht erforderlich.
- Kanalplan im ITU-Raster, mit Schutzkanälen für den OSC.
In CodingBox
Kohärente und 10G-DWDM-Pluggables werden wie jedes andere Modul ausgelesen: Identität, Wellenlänge/Kanal, DDM und — bei durchstimmbaren Modulen — die Kanaleinstellung selbst. CodingBox stellt den Kanal ein bei durchstimmbaren SFP+/QSFP-Modulen und liest Status und Anwendungen CMIS-verwalteter kohärenter Module aus — das liefert auf der Werkbank die Sicht auf das, was ins Leitungssystem eingeht.
400ZR, OpenZR+ und OpenROADM als Spezifikationen — Geltungsbereich, Gründer, Codes — neben den übrigen Interface-MSAs: Optische Interface-MSAs.
Die OSNR-Rechnung, Verstärkertypen und nichtlinearen Grenzen hinter der Streckenabschnitts-Auslegung: Verstärkung & OSNR; das Netz rund um das Pluggable — ROADMs, OTN, offene Leitungssysteme: DWDM-Netzdesign.
Die Faser messen, bevor sie mit kohärenter Optik in Betrieb genommen wird — CD, PMD, spektrale Dämpfung, ORL, Latenz, Fasertyp-Identifikation und die Grenzen je Dienst: Faser-Charakterisierung.