DWDM-Netzdesign: Liniensysteme, ROADMs, OTN, Pluggables

Ein DWDM-Netz ist in Schichten aufgebaut: farbiges Licht auf der Faser (das Leitungssystem), eine digitale Hülle, die Clients transportiert und Fehler korrigiert (OTN), und die Clients selbst (Ethernet, FC, SDH). Wo ein Transceiver steckt — in einem Transponder-Shelf oder direkt im Router als 400ZR-Modul — entscheidet, wem jede Schicht gehört. Diese Seite zeigt die Schichten, die Bausteine und die Auslegungsentscheidungen, damit sich ein farbiges Pluggable in seinen Kontext einordnen lässt.

Schichten

Schicht	Elemente	Aspekte
Client	Ethernet 10/100/400G, FC, SDH/SONET, Video	graue Optik zwischen Client-Gerät und Transponder, oder keine, wenn der Client ein kohärentes Pluggable nutzt
OTN (ITU-T G.709)	OTU-Frames, die ODU-Container umhüllen, FEC, Tandem-Überwachung	Multiplexing, Performance-Monitoring, Schutzumschaltung
Optischer Kanal	Transponder/Muxponder oder kohärente Pluggables, die Wellenlängen im ITU-Raster erzeugen	Modulationsformat, OSNR, Dispersion
Leitungssystem / OMS	Multiplexer/Demultiplexer, Verstärker, ROADMs, OSC, DCMs	Streckenabschnitts-Engineering (Verstärkung & OSNR)
Faser / OTS	Faserpaare, Steckverbinder, Spleiße	Dämpfung, Dispersion, PMD, OTDR

Bausteine des Leitungssystems

Baustein	Funktion	Anmerkungen
Multiplexer/Demultiplexer (AWG oder TFF)	kombiniert/trennt 40–96 Kanäle	fester Kanalplan; ITU-Raster
ROADM (rekonfigurierbares OADM)	fügt hinzu/extrahiert oder lässt jeden Kanal unter Softwarekontrolle durch; Grade = Anzahl der Leitungsrichtungen (2 bei einem Ringknoten, 4–8 bei einem Mesh-Hub)	basiert auf WSS (wellenlängenselektiver Schalter); Varianten colourless/directionless/contentionless (CDC)
Verstärker	Booster, Inline, Vorverstärker	Verstärkung & OSNR
OSC — optischer Überwachungskanal	Out-of-Band-Management bei 1510 oder 1625 nm	trägt DCN, Verstärkersteuerung, Überwachung der Streckenabschnittsdämpfung
DCM	Dispersionskompensation (Direktdetektionssysteme)	entfällt bei vollständig kohärenten Designs
OCM / OPM	Leistungsmonitor pro Kanal	Inbetriebnahme und Alarme
OLP — optischer Leitungsschutz	1+1-Splitter/Schalter über zwei Faserrouten	Umschaltung in ~50 ms

Raster und Kapazität

Raster	Kanäle im C-Band	Pro Kanal	Gesamt	Anmerkungen
100 GHz fest	40–48	10G / 100G	0,4–4,8 Tb/s	Legacy und einfaches Metro
50 GHz fest	80–96	10G / 100G / 200G	bis 19 Tb/s	Mainstream
75 GHz	~64	400G (60 GBd)	25 Tb/s	Kanalbreite von 400ZR/ZR+
Flexgrid (12,5-GHz-Slots)	variabel	100G–800G+	30–40+ Tb/s	Superkanäle; erfordert Flexgrid-ROADMs
C- + L-Band	×2	—	60–80 Tb/s	L-Band-Verstärker

Kohärente Transponder tauschen je Wellenlänge Kapazität gegen Reichweite — 400G 16QAM für Metro, 300G 8QAM regional, 200G QPSK Long-Haul auf derselben Hardware —, sodass die Auslegung pro Pfad ein Format wählt (Kohärente Optik & Long-Haul).

OTN im Überblick

Container	Rate	Typischer Client
ODU0 / ODU1 / ODU2 / ODU2e	1,25 / 2,5 / 10,04 / 10,4 Gb/s	GbE / STM-16 / STM-64 / 10GbE
ODU3 / ODU4	40 / 104 Gb/s	40GbE / 100GbE
ODUflex	n × 1,25 Gb/s	FC, beliebig
OTU2 / OTU4	10,7 / 112 Gb/s	Leitungs-Frames mit FEC
OTUCn / FlexO	n × 100G	kohärente Leitung mit 200G–800G

OTN ergänzt: FEC (GFEC RS(255,239) ≈ 6,2 dB Gewinn; herstellerspezifisches SD-FEC ≈ 10–11 dB in kohärenten Leitungskarten), Performance-Monitoring je Abschnitt und Pfad (BIP-8, Tandem-Verbindungsüberwachung), Multiplexing vieler Clients in eine Wellenlänge (Muxponder) und Schutz (SNCP, ~50 ms). Clients sehen eine transparente Leitung; die OTN-Schicht sieht jeden Bitfehler.

Wo das Pluggable sitzt

Architektur	Wer terminiert OTN/FEC	Optik	Abwägungen
Transponder-/Muxponder-Shelf	die Leitungskarte des DWDM-Herstellers	graue Client-Optik + integrierte oder CFP2-DCO-kohärente Leitungsseite	beste Reichweite und Überwachung; zwei Geräte, Management zweier Hersteller
Kohärentes Pluggable im Router (400ZR / ZR+ in QSFP-DD/OSFP)	das Modul (CFEC/oFEC) mit dem Router als Host	ein Modul, keine Client-Optik	weniger Geräte und Watt; Reichweite auf Metro/Regional begrenzt; Überwachung über CMIS VDM; das Leitungssystem muss offen sein
Alien-Wellenlänge	ein beliebiger Transponder auf einem fremden Leitungssystem	wie oben	erfordert ein offenes Leitungssystem, das fremde Kanäle akzeptiert, sowie eine Vereinbarung zum Leistungsmanagement
Passives DWDM mit festem/durchstimmbarem 10G-SFP+	keiner (nur Client-FEC)	durchstimmbarer DWDM-SFP+ direkt im Switch, passiver Multiplexer, eventuell ein EDFA	am günstigsten für 10G × 40 über ≤ 80 km; keine OTN-Überwachung (Durchstimmbare Transceiver)

Schutz und Resilienz

Mechanismus	Schicht	Umschaltzeit	Anmerkungen
OLP 1+1	optisch	~50 ms	doppelte Faserroute; halbiert die Kapazität
OTN SNCP	OTN	~50 ms	pro ODU; benötigt OTN-Terminierung
ROADM-Restauration	optische Steuerungsebene	Sekunden–Minuten	leitet Wellenlängen nach Ausfällen um
Client-Schicht (LAG, IP FRR, FC-Multipath)	Client	ms–s	mit steckbarer Kohärenzoptik oft ausreichend

Checkliste der Auslegungsentscheidungen

Verkehrsmatrix und Wachstum → Kanalzahl, Raster, C oder C+L.
Topologie: Punkt-zu-Punkt, Ring, Mesh → ROADM-Grade pro Knoten.
OSNR- und Nichtlinearitätsbudget pro Pfad → Format und Reichweitenklasse pro Wellenlänge.
Steckbare Kohärenzoptik gegenüber Transpondern je Standort, sowie Anforderungen an ein offenes Leitungssystem.
OTN: erforderlich für Multiplexing unterhalb der Wellenlängenebene, strikte SLAs, Tandem-Überwachung? Andernfalls kann Schutz auf Client-Ebene ausreichen.
Überwachung: OSC, OCM, Pre-FEC-BER pro Kanal, Alarmschwellen (Monitoring).
Baseline der Inbetriebnahme: Leistung pro Kanal, OSNR, BER; zusammen mit den Modulidentitäten speichern.

In CodingBox

Kohärente und DWDM-Pluggables treten in dieses Netz als Module mit einer Identität, einer Kanaleinstellung und VDM/DDM ein. CodingBox liest und codiert ihre Identität (Wellenlängentabellen, Kanalraster) und zeigt die modulseitigen Messwerte, die das Leitungssystem nicht sehen kann — Laserfrequenzfehler, Tx-/Rx-Leistung, Pre-FEC-BER — auf DDM und Check transceiver.

Die Sicht der Faserinfrastruktur auf diese Netze — Punkt-zu-Punkt, Ringe, Mesh, strukturierte Verkabelung, Planung der Faseranzahl, Schutz und Latenz: Topologien von Fasernetzen.

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