Yükselteçler ve rejenerasyon: EDFA, Raman, SOA, OEO

Bir alıcı-verici çifti, sinyali güç bütçesinin ve dispersiyon toleransının izin verdiği kadar taşır — LR için 10 km, ZR için 80 km, yükseltilmiş bir 400ZR için 120 km. Bunun ötesinde, hatta bir şeyin fiberin aldığını geri kazandırması gerekir: verilere hiç dokunmadan her dalga boyunu aynı anda yükselten bir optik yükselteç veya sinyali elektriksel olarak alıp yeniden ileten bir regeneratör. Bu sayfa; bütçenin nerede bittiğini, yükselteç türlerini ve sayılarını, hatta nerede yer aldıklarını, yükselteçler devreye girdiğinde bütçenin nasıl bir OSNR bütçesine dönüştüğünü, yükseltilmiş bir hattı işletmenin neyi gerektirdiğini ve yükseltme, rejenerasyon ile koherent bir modül arasında nasıl seçim yapılacağını ele alır.

Alıcı-vericinin bütçesi tükendiğinde

Teknoloji	Yükseltilmemiş erişim mesafesi	Uzatan etken
10G LR / ER / ZR	10 / 40 / 80 km	100–150 km’ye kadar dispersiyon kompanzasyonu ve bir EDFA; ötesinde DWDM hat sistemleri
100G LR4 / ER4 (doğrudan algılama)	10 / 40 km	yok — daha uzun spanlar için koherente geçin
100G–400G koherent takılabilir modüller (ZR, ZR+)	40 km (400ZR yükseltmesiz, ≤ 11 dB)	120 km’ye kadar (ZR) bir EDFA çifti, 1 000+ km’ye kadar (ZR+, OpenZR+) yükselteç zincirleri (Koherent uzun mesafe)
Bir çoğullayıcı üzerinden 10G DWDM	EDFA’larla span başına 80 km	400–600 km’ye kadar dispersiyon kompanzasyon modüllü EDFA zincirleri, ardından rejenerasyon
Koherent transponderler	Span başına 80–120 km	EDFA ve Raman zincirleri, ROADM’lar, rejenerasyon bölümü başına 1 000–3 000 km
PON, sınıf C+	20 km, 1:32–1:64	60 km’ye kadar erişim genişleticiler (ITU-T G.984.6) veya daha büyük bölünmeler
Çok modlu	100–400 m	asla yükseltilmez — bir anahtar veya medya dönüştürücü rejenere eder

Yükselteç türleri

Tür	Prensip	Bant	Kazanç ve çıkış	Gürültü faktörü	Notlar
EDFA (erbiyum katkılı fiber yükselteç)	980 veya 1480 nm’de pompalanan birkaç metrelik erbiyum katkılı fiber; sinyal uyarılmış emisyonu tetikler	C bandı 1 530–1 565 nm; L bandı varyantları 1 565–1 625 nm	15–35 dB kazanç; +17 … +23 dBm toplam çıkış, boosterlarda +27 dBm’e kadar	4–6 dB	en yaygın kullanılan tür; tek kanallı veya çok kanallı; kanal ekleme/çıkarma için kazanç düzleştirme filtreleri, değişken kazanç, geçici durum kontrolü (DWDM bileşenleri)
Raman (dağıtık)	sinyalin yaklaşık 100 nm altındaki bir pompa (C bandı için ≈ 1 450 nm) iletim fiberine, genellikle geriye doğru, gönderilir; fiberin kendisi ilk 20–40 km boyunca yükseltir	pompanın izin verdiği herhangi bir bant	10–15 dB dağıtık kazanç	etkin gürültü faktörü bir EDFA’nınkinden düşüktür — span başına 3–5 dB daha iyi OSNR	pompalar +27 … +30 dBm, Sınıf 4 — konektör temizliği ve APR can güvenliği açısından kritik önem taşır (Güvenlik ve elleçleme); uzun veya tekrarlayıcısız spanlar (300+ km) için hibrit Raman-EDFA
SOA (yarı iletken optik yükselteç)	aynasız bir lazer çipi; elektriksel olarak pompalanır	1 310 nm’deki O bandı dahil, herhangi biri	10–20 dB; +10 … +13 dBm	7–9 dB	hızlı, küçük, ucuz; PON erişim genişleticileri ve patlama modu; desene bağlı kazanç DWDM’de kullanımı sınırlar
Uzaktan optik pompalı yükselteç (ROPA)	hatta güçsüz bir erbiyum bobini, terminalden fiber üzerinden pompalanır	C bandı	10–15 dB	—	tekrarlayıcısız denizaltı ve çöl spanları
3R regeneratör (OEO)	alma, yeniden zamanlama, yeniden şekillendirme, yeniden iletim — arka arkaya iki transponder	kanal başına	OSNR’yi, dispersiyonu, PMD’yi ve doğrusal olmayan bozulmayı sıfırlar	—	kanal başına pahalıdır ve gecikme ekler; yalnızca yükseltmenin tek başına gereken OSNR’ye artık ulaşamadığı yerlerde gerekir
2R regeneratör, medya dönüştürücü	yeni bir saat sinyali olmadan elektriksel olarak yeniden yükseltir ve yeniden şekillendirir	kanal başına	gücü ve gözü sıfırlar	—	küçük bağlantılar; günlük regeneratör bir anahtar portudur (Taşıma ve erişim ekipmanı)

Yükselteçler hatta nerede yer alır

Konum	Amaç	Tipik değerler
Verici terminalde çoğullayıcıdan sonra yer alan booster (çıkış yükselteci)	birleşik kanalları gönderim gücüne yükseltir	toplam +17 … +20 dBm, kanal başına 0 … +3 dBm
Her spanda hat içi (hat yükselteci)	span kaybını telafi eder	span 80–120 km, 20–28 dB kayıp; kazanç buna eşit ayarlanır; eski 10G hatlarında dispersiyon kompanzasyon modülü için ara kademe erişimi
Alıcı terminalde ayırıcıdan önceki ön yükselteç	zayıf kanalları alıcının gürültüsünün üzerine çıkarır	kanal başına giriş −25 dBm, çıkış −5 dBm; etkin hassasiyeti 10 dB ve üzerinde iyileştirir
Bir spanın alıcı ucundaki dağıtık Raman	etkin gürültü faktörünü düşürür, spanı uzatır	20–40 km dağıtık kazanç
Yükselteç istasyonu	içinde bataryalar, soğutma, OSC terminali ve izleme bulunan, elektrikli bir kulübe veya kabinet	uzun güzergâhlarda her 80–120 km’de bir (Fiber ağ topolojileri)

Güç bütçesinden OSNR bütçesine

Bir yükselteç her kademede yükseltilmiş kendiliğinden emisyon — yani gürültü — ekler. Hatta yükselteçler bulunduğunda alıcı, güç tarafından değil optik sinyal-gürültü oranı tarafından sınırlanır.

Formül	Anlam
OSNR_span [dB, 0,1 nm] ≈ 58 + P_channel [dBm] − L_span [dB] − NF [dB]	bir span ve bir yükselteç sonrasındaki OSNR
OSNR_total ≈ OSNR_span − 10 · log₁₀ N	N özdeş span
Gereken OSNR: 10G NRZ ≈ 15–18 dB; yumuşak karar FEC’li 100G DP-QPSK ≈ 12–15 dB; 400ZR ≈ 26 dB; 400G 16QAM ZR+ ≈ 22–24 dB	alıcının ihtiyaç duyduğu değer

Örnek: kanal başına 0 dBm, 22 dB’lik spanlar, 5 dB gürültü faktörü → span başına 31 dB; üç span → 26,2 dB, 400ZR’nin sınırı; on span → 21 dB, 100G DP-QPSK için rahat bir değer. Kanal gücünü artırmak, doğrusal olmayan etkiler bunu geri alana kadar OSNR kazandırır — G.652 üzerinde optimum genellikle kanal başına 0 … +3 dBm’dir (Doğrusal olmayan etkiler, Yükseltme ve OSNR).

Yükseltilmiş bir hattı işletmek

Öğe	Uygulama
Optik güvenlik	Her yükselteç çıkışında ve Raman pompasında Sınıf 3B/4; sinyal kaybında pompaları kapatan otomatik güç azaltma (APR, ITU-T G.664); canlı yüksek güçlü bir konektörü asla ayırmayın; her istasyonda tehlike etiketleri
Konektör temizliği	+20 dBm ve üzerinde kirlenmiş bir uç yüzey yanar ve fiber sigortası başlatabilir; her birleştirmeden önce inceleyin (Uç yüzey incelemesi ve temizliği)
Yansımalar	yükselteçlerin içinde izolatörler, APC konektörler, hatta ORL ≥ 24 dB; bir EDFA’ya giren güçlü bir yansıma onu kendiliğinden salınıma sokar (Yansımalar ve geri dönüş kaybı)
Pompa izleme	sabit çıkışta pompa akımı yaşlanma göstergesidir; yedek pompa kartları veya tam yükselteçler
Kazanç ve eğim	kazanç düzleştirme filtreleri ve dinamik kazanç dengelemesi 40–96 kanalı 1–2 dB içinde tutar; eğim Raman ve span sayısıyla artar
Kanal ekleme ve çıkarma	geçici durum kontrolü, diğer kanallar kaybolduğunda kalan kanalların gücünün ani yükselmesini önler; kanalları prosedüre uygun şekilde ekleyin
Optik gözetim kanalı (OSC)	genellikle 1 510 veya 1 610 nm’de, her yükselteç istasyonunda sonlanan, yönetim, alarmlar ve span kaybı telemetrisini taşıyan ayrı bir dalga boyu (İzleme ve yönetim)
Güç ve ortam	insansız istasyonlarda 4–8 saat bataryalı −48 V DC, soğutma, kapı ve sıcaklık sensörleri
Önce fiber karakterizasyonu	span kaybı, ORL, dispersiyon, PMD ve etkin alan yükselteç planını belirler (Fiber karakterizasyonu)

Yükseltme, rejenerasyon ve koherent arasında seçim

Durum	Seçim
10G tek kanal, 80–100 km	bir 10G ZR modülü veya EDFA ve dispersiyon kompanzasyonlu LR/ER
10G DWDM, 200–400 km, eski sistem	dispersiyon kompanzasyon modüllü EDFA zinciri; koherentle değiştirmeyi düşünün
100G, 80–120 km	tek bir EDFA çiftli 400ZR/100G ZR takılabilir modül — en basit modern çözüm
100G–400G, 500–2 000 km	koherent transponderler veya EDFA zincirli ve ROADM’lu ZR+; yalnızca OSNR tükendiğinde rejenerasyon
Tekrarlayıcısız 250–400 km	yüksek güçlü boosterlar, Raman, ROPA, koherent
20 km’nin ötesinde PON veya büyük bölünmeler	erişim genişletici veya sınıf C++/E2 optikler (ODN sınıfları)
400 m’nin ötesinde kampüs çok modlu	regeneratör olarak bir anahtar veya medya dönüştürücü, ya da tek modlu fiber
Yükselteçlerin gideremediği bir OSNR açığı olan herhangi bir bağlantı	3R rejenerasyonu

CodingBox’ta

Yükseltilmiş bir hattı besleyen ve sonlandıran modüller yine de takılabilir modüllerdir ve CodingBox, yükseltecin girişinde önemli olanı okur: gönderim gücü, tam dalga boyu veya DWDM kanalı, ayarlanabilir aralık, güç sınıfı. Koherent bir modül ayrıca VDM üzerinden OSNR’yi, kromatik dispersiyonu ve FEC öncesi BER’i bildirir — alıcının gördüğü şekliyle hat sisteminin sağlığı — ve CodingBox, modülün bu gözlemlenebilir değerlerden hangilerini bildirdiğini gösterir (Ayarlanabilir alıcı-vericiler, VDM ve FEC ölçütleri, Check transceiver).

Bu materyalde bir yanlışlık veya hata bulursanız ilgili bölümü seçin ve Ctrl+Enter tuşlarına basarak .