Ottica coerente e progettazione long-haul

Oltre circa 80 km a 10G — e per qualsiasi lunghezza d’onda a 100G o più — i collegamenti DWDM smettono di essere solo una questione di bilancio di potenza. Entrano in gioco dispersione, accumulo di rumore e formato di modulazione, e la tecnologia che li gestisce è la trasmissione coerente, oggi disponibile in moduli collegabili.

Rilevazione diretta e coerente a confronto

I due limiti di un collegamento lungo

1. Dispersione cromatica — le diverse lunghezze d’onda all’interno del segnale viaggiano a velocità leggermente diverse e sfumano l’impulso. ~17 ps/nm/km in banda C su G.652. La rilevazione diretta a 10G si esaurisce verso 80–100 km; i DCM la estendono; il coerente elimina il limite.
2. OSNR — ogni EDFA aggiunge rumore. Il rapporto segnale-rumore ottico al ricevitore deve superare il requisito del formato (approssimativamente: 10G OOK ~20 dB; 100G QPSK ~13–15 dB; 400G 16-QAM ~24 dB, tutto per 0,1 nm). La modulazione di ordine superiore trasporta più bit ma richiede più OSNR — perciò il 400ZR raggiunge ~120 km mentre il 100G QPSK sullo stesso impianto arriva molto più lontano.

Moduli collegabili coerenti

• 400ZR (OIF) — 400G 16-QAM in QSFP-DD/OSFP, progettato per DCI punto a punto amplificato fino a ~120 km, griglia 75/100 GHz.
• ZR+ / OpenZR+ — gli stessi moduli con FEC più forte e modalità aggiuntive (100G/200G/300G/400G, da QPSK a 16-QAM) per portata metro/regionale di alcune centinaia di km.
• Sintonizzabili su tutta la banda C, gestiti tramite CMIS (frequenza, potenza d’uscita, selezione di modulazione/applicazione).

Questi moduli assorbono 15–20 W e sono l’ottica più calda in un router; la progettazione termica dell’host conta (Problemi di CMIS).

Progettare una tratta

1. Bilancio delle perdite per tratta con multiplexer/demultiplexer, connettori e fibra (la stessa aritmetica del CWDM, aggiungendo il guadagno dell’EDFA).
2. Posizionamento degli amplificatori ogni ~80–120 km; mantieni la potenza di lancio per canale entro il limite non lineare (tipicamente −3…+3 dBm/canale).
3. Bilancio di OSNR end-to-end per la modulazione scelta; aggiungi margine per l’invecchiamento.
4. Dispersione — DCM per la rilevazione diretta a 10G; non serve per il coerente.
5. Piano dei canali sulla griglia ITU, con canali di guardia per l’OSC.

In CodingBox

I moduli collegabili coerenti e DWDM a 10G si leggono come qualsiasi modulo: identità, lunghezza d’onda/canale, DDM e, per i sintonizzabili, l’impostazione del canale stessa. CodingBox imposta il canale sui moduli SFP+/QSFP sintonizzabili e legge lo stato e le applicazioni dei moduli coerenti gestiti tramite CMIS, offrendo sul banco la visione di ciò che entrerà nel sistema di linea.

400ZR, OpenZR+ e OpenROADM come specifiche — ambito, fondatori, codici — insieme alle altre MSA di interfaccia ottica: MSA di interfaccia ottica.

L’aritmetica dell’OSNR, i tipi di amplificatore e i limiti non lineari alla base della progettazione della tratta: Amplificazione e OSNR; la rete intorno al modulo collegabile — ROADM, OTN, sistemi di linea aperti: Progettazione della rete DWDM.

Misurare la fibra prima di illuminarla con ottica coerente — CD, PMD, attenuazione spettrale, ORL, latenza, identificazione del tipo di fibra e i limiti per servizio: Caratterizzazione della fibra.