Optyka koherentna i projektowanie tras dalekiego zasięgu

Powyżej około 80 km przy 10G — i dla każdej długości fali 100G+ — łącza DWDM przestają być kwestią samego budżetu mocy. Przejmują dyspersja, kumulacja szumu i format modulacji, a technologią, która sobie z nimi radzi, jest transmisja koherentna, dostępna dziś w modułach wpinanych.

Detekcja bezpośrednia kontra koherentna

Dwa ograniczenia długiego łącza

1. Dyspersja chromatyczna — różne długości fali w obrębie sygnału rozchodzą się z nieco różną prędkością i rozmywają impuls. ~17 ps/nm/km w paśmie C na G.652. Detekcji bezpośredniej 10G brakuje zasięgu już około 80–100 km; DCM go wydłużają; koherentna transmisja usuwa to ograniczenie.
2. OSNR — każdy EDFA dokłada szum. Stosunek sygnału optycznego do szumu na odbiorniku musi przewyższać wymaganie formatu (w przybliżeniu: 10G OOK ~20 dB; 100G QPSK ~13–15 dB; 400G 16-QAM ~24 dB, wszystko na 0,1 nm). Modulacja wyższego rzędu niesie więcej bitów, ale potrzebuje więcej OSNR — dlatego 400ZR sięga ~120 km, podczas gdy 100G QPSK na tej samej infrastrukturze sięga znacznie dalej.

Koherentne moduły wpinane

• 400ZR (OIF) — 400G 16-QAM w QSFP-DD/OSFP, zaprojektowany dla wzmacnianych łączy punkt-punkt DCI do ~120 km, siatka 75/100 GHz.
• ZR+ / OpenZR+ — te same moduły z mocniejszym FEC i dodatkowymi trybami (100G/200G/300G/400G, od QPSK do 16-QAM) dla zasięgu metro/regionalnego rzędu kilkuset km.
• Przestrajalne w całym paśmie C, zarządzane przez CMIS (częstotliwość, moc wyjściowa, wybór modulacji/aplikacji).

Te moduły pobierają 15–20 W i są najgorętszą optyką w routerze — projekt termiczny hosta ma znaczenie (Problemy z CMIS).

Projektowanie odcinka

1. Budżet strat na odcinek z mux/demux, złączami i światłowodem (ta sama arytmetyka co w CWDM, z doliczonym wzmocnieniem EDFA).
2. Rozmieszczenie wzmacniaczy co ~80–120 km; utrzymuj moc nadawaną na kanał w granicach limitu nieliniowego (zwykle −3…+3 dBm/kan.).
3. Budżet OSNR od końca do końca dla wybranej modulacji; dodaj zapas na starzenie.
4. Dyspersja — DCM dla 10G z detekcją bezpośrednią; niepotrzebna dla koherentnych.
5. Plan kanałów na siatce ITU, z kanałami ochronnymi dla OSC.

W CodingBox

Koherentne moduły wpinane i 10G DWDM odczytuje się jak każdy moduł: dane identyfikacyjne, długość fali/kanał, DDM oraz — dla przestrajalnych — samo ustawienie kanału. CodingBox ustawia kanał w przestrajalnych modułach SFP+/QSFP i odczytuje stan oraz aplikacje modułów koherentnych zarządzanych przez CMIS, dając stanowiskowy obraz tego, co trafi do systemu liniowego.

400ZR, OpenZR+ i OpenROADM jako specyfikacje — zakres, założyciele, kody — obok pozostałych MSA interfejsów: MSA interfejsów optycznych.

Arytmetyka OSNR, typy wzmacniaczy i limity nieliniowe stojące za projektowaniem odcinka: Wzmocnienie i OSNR; sieć wokół modułu wpinanego — ROADM, OTN, otwarte systemy liniowe: Projektowanie sieci DWDM.

Pomiar światłowodu przed uruchomieniem na nim optyki koherentnej — CD, PMD, tłumienie widmowe, ORL, opóźnienie, identyfikacja typu światłowodu i limity dla poszczególnych usług: Charakteryzacja światłowodu.