Projektowanie sieci DWDM: systemy liniowe, ROADM, OTN, moduły wpinane

Sieć DWDM ma budowę warstwową: kolorowe światło w światłowodzie (system liniowy), cyfrowa otoczka, która przenosi klientów i koryguje błędy (OTN), oraz sami klienci (Ethernet, FC, SDH). To, gdzie wpina się transceiver — w półkę transponderów czy bezpośrednio w router jako moduł 400ZR — decyduje o tym, kto jest właścicielem każdej warstwy. Ta strona mapuje warstwy, bloki budulcowe i decyzje projektowe, tak by kolorowany moduł wpinany dało się umieścić w kontekście.

Warstwy

Warstwa	Elementy	Zagadnienia
Klient	Ethernet 10/100/400G, FC, SDH/SONET, wideo	szara optyka między urządzeniem klienckim a transponderem albo żadna, jeśli klient używa koherentnego modułu wpinanego
OTN (ITU-T G.709)	ramki OTU opakowujące kontenery ODU, FEC, monitorowanie tandemowe	multipleksacja, monitorowanie parametrów pracy, przełączanie ochronne
Kanał optyczny	transpondery / muxpondery albo koherentne moduły wpinane generujące długości fali na siatce ITU	format modulacji, OSNR, dyspersja
System liniowy / OMS	mux/demux, wzmacniacze, ROADM, OSC, DCM	inżynieria odcinka (Wzmocnienie i OSNR)
Światłowód / OTS	pary światłowodów, złącza, spawy	straty, dyspersja, PMD, OTDR

Bloki budulcowe systemu liniowego

Blok	Funkcja	Uwagi
Mux/demux (AWG albo TFF)	łączy/rozdziela 40–96 kanałów	stały plan kanałów; siatka ITU
ROADM (rekonfigurowalny OADM)	dodaje/wydziela albo przepuszcza dowolny kanał pod kontrolą oprogramowania; kierunki = liczba kierunków linii (2 dla węzła pierścienia, 4–8 dla węzła mesh)	oparty na WSS (przełączniku selektywnym długości fali); warianty colourless/directionless/contentionless (CDC)
Wzmacniacze	booster, w linii, przedwzmacniacz	Wzmocnienie i OSNR
OSC — optyczny kanał nadzoru	zarządzanie poza pasmem, na 1510 albo 1625 nm	przenosi DCN, sterowanie wzmacniaczami, monitorowanie straty odcinka
DCM	kompensacja dyspersji (systemy z detekcją bezpośrednią)	nieobecny w rozwiązaniach w pełni koherentnych
OCM / OPM	monitor mocy poszczególnych kanałów	uruchomienie i alarmy
OLP — ochrona linii optycznej	splitter/przełącznik 1+1 na dwóch trasach światłowodowych	przełączanie ~50 ms

Siatka i pojemność

Siatka	Kanały w paśmie C	Na kanał	Razem	Uwagi
100 GHz stała	40–48	10G / 100G	0,4–4,8 Tb/s	starsze rozwiązania i proste metro
50 GHz stała	80–96	10G / 100G / 200G	do 19 Tb/s	rozwiązanie standardowe
75 GHz	~64	400G (60 GBd)	25 Tb/s	szerokość kanału 400ZR/ZR+
Flexgrid (szczeliny 12,5 GHz)	zmienna	100G–800G+	30–40+ Tb/s	superkanały; wymaga ROADM flexgrid
Pasmo C + L	×2	—	60–80 Tb/s	wzmacniacze pasma L

Transpondery koherentne wymieniają pojemność na zasięg dla każdej długości fali — 400G 16QAM dla metro, 300G 8QAM regionalnie, 200G QPSK dalekiego zasięgu na tym samym sprzęcie — więc projekt dobiera format dla każdej trasy osobno (Koherentne i dalekiego zasięgu).

OTN w skrócie

Kontener	Szybkość	Typowy klient
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, dowolny
OTU2 / OTU4	10,7 / 112 Gb/s	ramki liniowe z FEC
OTUCn / FlexO	n × 100G	linia koherentna 200G–800G

OTN dokłada: FEC (GFEC RS(255,239) ≈ 6,2 dB zysku; SD-FEC producenta ≈ 10–11 dB w kartach liniowych koherentnych), monitorowanie parametrów pracy dla sekcji i trasy (BIP-8, monitorowanie połączenia tandemowego), multipleksację wielu klientów w jedną długość fali (muxpondery) oraz ochronę (SNCP, ~50 ms). Klienci widzą przezroczysty potok; warstwa OTN widzi każdy błąd bitowy.

Gdzie mieści się moduł wpinany

Architektura	Kto kończy OTN / FEC	Optyka	Kompromisy
Półka transponderów / muxponderów	karta liniowa producenta DWDM	szara optyka klienta + zintegrowana albo CFP2-DCO strona liniowa koherentna	najlepszy zasięg i monitoring; dwa urządzenia, zarządzanie dwóch producentów
Koherentny moduł wpinany w routerze (400ZR / ZR+ w QSFP-DD/OSFP)	moduł (CFEC/oFEC), router jako host	jeden moduł, bez optyki klienta	mniej urządzeń i watów; zasięg ograniczony do metro/regionalnego; monitoring przez CMIS VDM; system liniowy musi być otwarty
Obca długość fali	dowolny transponder w cudzym systemie liniowym	jak wyżej	wymaga otwartego systemu liniowego, który akceptuje obce kanały, oraz umowy zarządzania mocą
Pasywny DWDM ze stałym/przestrajalnym SFP+ 10G	brak (tylko FEC klienta)	przestrajalny DWDM SFP+ bezpośrednio w przełącznikach, pasywny mux, ewentualnie jeden EDFA	najtańsze rozwiązanie dla 10G × 40 na ≤ 80 km; brak monitorowania OTN (Transceivery przestrajalne)

Ochrona i odporność

Mechanizm	Warstwa	Czas przełączenia	Uwagi
OLP 1+1	optyczna	~50 ms	zdublowana trasa światłowodowa; połowi pojemność
OTN SNCP	OTN	~50 ms	na ODU; wymaga zakończenia OTN
Odtwarzanie przez ROADM	optyczna płaszczyzna sterowania	sekundy–minuty	przetrasowuje długości fali po awariach
Warstwa klienta (LAG, IP FRR, FC multipath)	klient	ms–s	często wystarcza przy koherentnych modułach wpinanych

Lista kontrolna decyzji projektowych

Macierz ruchu i wzrost → liczba kanałów, siatka, C czy C+L.
Topologia: punkt-punkt, pierścień, mesh → liczba kierunków ROADM na węzeł.
Budżet OSNR i nieliniowy dla każdej trasy → format i klasa zasięgu dla każdej długości fali.
Koherentne moduły wpinane kontra transpondery dla każdej lokalizacji oraz wymagania otwartego systemu liniowego.
OTN: potrzebne dla multipleksacji poniżej długości fali, twardych SLA, monitorowania tandemowego? W przeciwnym razie może wystarczyć ochrona na warstwie klienta.
Monitoring: OSC, OCM, BER przed FEC dla każdego kanału, progi alarmowe (Monitorowanie).
Wartość bazowa przy uruchomieniu: moc każdego kanału, OSNR, BER; zapisz razem z danymi identyfikacyjnymi modułów.

W CodingBox

Koherentne i DWDM moduły wpinane wchodzą do tej sieci jako moduły z danymi identyfikacyjnymi, ustawieniem kanału i VDM/DDM. CodingBox odczytuje i koduje ich dane identyfikacyjne (mapy przestrajania, siatki kanałów) oraz pokazuje wielkości mierzone po stronie modułu, których system liniowy nie widzi — błąd częstotliwości lasera, moc Tx/Rx, BER przed FEC — na ekranach DDM w aplikacji i Check transceiver.

Spojrzenie od strony infrastruktury światłowodowej na te sieci — punkt-punkt, pierścienie, mesh, okablowanie strukturalne, planowanie liczby włókien, ochrona i opóźnienie: Topologie sieci światłowodowych.

Jeśli znajdziesz nieścisłość lub błąd w tym materiale, zaznacz odpowiedni fragment i naciśnij Ctrl+Enter, aby .