Progettazione di reti DWDM: sistemi di linea, ROADM, OTN, pluggable

Una rete DWDM è organizzata a strati: la luce colorata sulla fibra (il sistema di linea), un involucro digitale che trasporta i client e corregge gli errori (OTN), e i client stessi (Ethernet, FC, SDH). Dove si collega un ricetrasmettitore — uno chassis di transponder oppure direttamente in un router come modulo 400ZR — decide chi possiede ciascuno strato. Questa pagina mappa gli strati, i blocchi costitutivi e le decisioni di progettazione, in modo che un collegabile colorato possa essere collocato nel proprio contesto.

Strati

Strato	Elementi	Aspetti da considerare
Client	Ethernet 10/100/400G, FC, SDH/SONET, video	ottica grigia tra il dispositivo client e il transponder, oppure nessuna se il client usa un modulo coerente collegabile
OTN (ITU-T G.709)	frame OTU che racchiudono contenitori ODU, FEC, monitoraggio in tandem	multiplazione, monitoraggio delle prestazioni, commutazione di protezione
Canale ottico	transponder/muxponder o collegabili coerenti che generano lunghezze d’onda della griglia ITU	formato di modulazione, OSNR, dispersione
Sistema di linea / OMS	multiplexer/demultiplexer, amplificatori, ROADM, OSC, DCM	ingegneria della tratta (Amplificazione e OSNR)
Fibra / OTS	coppie di fibra, connettori, giunzioni	perdita, dispersione, PMD, OTDR

Blocchi costitutivi del sistema di linea

Blocco	Funzione	Note
Multiplexer/demultiplexer (AWG o TFF)	combina/separa 40–96 canali	piano dei canali fisso; griglia ITU
ROADM (OADM riconfigurabile)	aggiunge/estrae o lascia passare qualsiasi canale sotto controllo software; i gradi = numero di direzioni di linea (2 in un nodo ad anello, 4–8 in un hub a maglia)	basato su WSS (switch selettivo di lunghezza d’onda); varianti senza colore/senza direzione/senza contesa (CDC)
Amplificatori	booster, in linea, preamplificatore	Amplificazione e OSNR
OSC — canale di supervisione ottica	gestione fuori banda a 1510 o 1625 nm	trasporta DCN, controllo degli amplificatori, monitoraggio della perdita di tratta
DCM	compensazione della dispersione (sistemi a rilevazione diretta)	assente nei progetti interamente coerenti
OCM / OPM	monitor di potenza per canale	messa in servizio e allarmi
OLP — protezione ottica di linea	splitter/switch 1+1 su due percorsi in fibra	commutazione in ~50 ms

Griglia e capacità

Griglia	Canali in banda C	Per canale	Totale	Note
100 GHz fissa	40–48	10G / 100G	0,4–4,8 Tb/s	legacy e metro semplice
50 GHz fissa	80–96	10G / 100G / 200G	fino a 19 Tb/s	diffusa
75 GHz	~64	400G (60 GBd)	25 Tb/s	larghezza canale 400ZR/ZR+
Flexgrid (slot da 12,5 GHz)	variabile	100G–800G+	30–40+ Tb/s	super-canali; richiede ROADM flexgrid
Banda C + L	×2	—	60–80 Tb/s	amplificatori in banda L

I transponder coerenti scambiano capacità per portata su ciascuna lunghezza d’onda — 400G 16QAM per il metro, 300G 8QAM per il regionale, 200G QPSK per la lunga distanza sullo stesso hardware — quindi la progettazione sceglie un formato per ogni percorso (Coerente e lunga distanza).

OTN in breve

Contenitore	Velocità	Client tipico
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, arbitrario
OTU2 / OTU4	10,7 / 112 Gb/s	frame di linea con FEC
OTUCn / FlexO	n × 100G	linea coerente 200G–800G

L’OTN aggiunge: FEC (GFEC RS(255,239) ≈ 6,2 dB di guadagno; SD-FEC del produttore ≈ 10–11 dB nelle schede di linea coerenti), monitoraggio delle prestazioni per sezione e per percorso (BIP-8, monitoraggio della connessione in tandem), multiplazione di molti client in un’unica lunghezza d’onda (muxponder), e protezione (SNCP, ~50 ms). I client vedono un canale trasparente; lo strato OTN vede ogni errore di bit.

Dove si colloca il collegabile

Architettura	Chi termina OTN/FEC	Ottica	Compromessi
Chassis di transponder/muxponder	la scheda di linea del produttore DWDM	ottica grigia lato client + lato linea coerente integrato o CFP2-DCO	migliore portata e monitoraggio; due apparati, gestione di due produttori
Collegabile coerente nel router (400ZR / ZR+ in QSFP-DD/OSFP)	il modulo (CFEC/oFEC), con il router come host	un solo modulo, nessuna ottica client	meno apparati e watt; portata limitata a metro/regionale; monitoraggio tramite CMIS VDM; il sistema di linea deve essere aperto
Lunghezza d’onda estranea (alien)	qualsiasi transponder su un sistema di linea di terzi	come sopra	richiede un sistema di linea aperto che accetti canali estranei e un accordo di gestione della potenza
DWDM passivo con SFP+ 10G fisso/sintonizzabile	nessuno (solo FEC del client)	SFP+ DWDM sintonizzabile diretto negli switch, multiplexer passivo, magari un EDFA	il più economico per 10G × 40 su ≤ 80 km; nessun monitoraggio OTN (Ricetrasmettitori sintonizzabili)

Protezione e resilienza

Meccanismo	Strato	Tempo di commutazione	Note
OLP 1+1	ottico	~50 ms	percorso in fibra duplicato; dimezza la capacità
OTN SNCP	OTN	~50 ms	per ODU; richiede terminazione OTN
Ripristino ROADM	piano di controllo ottico	secondi–minuti	reinstrada le lunghezze d’onda dopo i guasti
Strato client (LAG, IP FRR, multipath FC)	client	ms–s	spesso sufficiente con coerente collegabile

Lista di controllo delle decisioni di progettazione

Matrice di traffico e crescita → numero di canali, griglia, C oppure C+L.
Topologia: punto a punto, anello, maglia → gradi di ROADM per nodo.
Bilancio di OSNR e non lineare per percorso → formato e classe di portata per lunghezza d’onda.
Coerente collegabile rispetto a transponder per sito, e requisiti di sistema di linea aperto.
OTN: serve per la multiplazione sotto lunghezza d’onda, SLA rigidi, monitoraggio in tandem? In caso contrario, la protezione a livello client può bastare.
Monitoraggio: OSC, OCM, BER pre-FEC per canale, soglie di allarme (Monitoraggio).
Base di riferimento alla messa in servizio: potenza per canale, OSNR, BER; conservarla insieme alle identità dei moduli.

In CodingBox

I collegabili coerenti e DWDM entrano in questa rete come moduli con un’identità, un’impostazione di canale e VDM/DDM. CodingBox legge e codifica la loro identità (mappe di sintonia, griglie di canale), e mostra i monitor lato modulo che il sistema di linea non può vedere — errore di frequenza del laser, potenza Tx/Rx, BER pre-FEC — su DDM e Check transceiver.

La visione dell’impianto in fibra di queste reti — punto a punto, anelli, maglie, cablaggio strutturato, pianificazione del numero di fibre, protezione e latenza: Topologie di rete in fibra.

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