Yükseltme, OSNR ve DWDM hattının sınırları

Bir CWDM bağlantısı, alıcının ışığı tükendiği yerde biter. Bir DWDM bağlantısında bu olmaz — yükselteçler her 80 km’de ışık ekler — bu yüzden sınırı farklıdır: gürültü. Her yükselteç kendiliğinden yayılım ekler ve yeterince yükselteçten sonra sinyal hâlâ güçlüdür ama artık temiz değildir. Bu ölçüt OSNR’dir (optik sinyal-gürültü oranı); tasarım görevi, fiberin doğrusalsızlığının etkili olmaya başladığı gücün altında kalırken ve dispersiyon yönetilebilir kalırken OSNR’yi modülasyon formatının gerektirdiği seviyenin üzerinde tutmaktır. Bu sayfa bunun için gereken araçları ve sayıları verir.

Yükselteç türleri

Yükselteç	Bant	Kazanç	Çıkış	Gürültü faktörü	Nerede
EDFA (erbiyum katkılı fiber)	C (1530–1565 nm), L (1565–1625 nm)	15–35 dB	toplam +17 … +23 dBm	4,5–6 dB	çoğullayıcıdan sonra booster, her 60–100 km’de hat içi, ayırıcıdan önce ön yükselteç
Raman (dağıtık)	herhangi biri, pompa dalga boyuyla belirlenir (sinyalin ~100 nm altında)	iletim fiberinde dağıtık 10–15 dB	—	bir EDFA ile birleştirildiğinde etkin NF negatif olabilir	uzun spanlar, düşük OSNR’li yükseltmeler; yüksek pompa gücü (0,5–1 W) — güvenlik
SOA	O bandı ve diğerleri	10–20 dB	düşük	7–9 dB	O bandı sistemleri, alıcılar (SOA destekli alıcılar)
Hibrit Raman/EDFA	C/L	—	—	iyileştirilmiş	ultra uzun spanlar

EDFA kazancı düz değildir: kazanç düzleştirme filtreleri ve tilt kontrolü, 40–96 kanalı birbirine ~1 dB içinde tutar; kanallar eklendiğinde veya çıkarıldığında (geçici olaylar) dinamik kazanç kontrolü çıkışı sabit tutar. 980/1480 nm’deki pompa lazerleri erbiyumu besler; bunlar bir yükseltecin aşınan bileşenidir.

OSNR

OSNR, bir referans bant genişliğindeki (0,1 nm ≈ 12,5 GHz) sinyal gücünün ASE gürültü gücüne oranıdır, dB cinsinden. N özdeş spandan oluşan bir zincir için:

OSNR ≈ 58 + P_ch − NF − L_span − 10·log10(N)     [dB, 0,1 nm]
  P_ch   = fibere kanal başına gönderim gücü, dBm
  NF     = yükseltecin gürültü faktörü, dB
  L_span = span kaybı, dB
  N      = span (yükselteç) sayısı

Örnek: P_ch = +1 dBm, NF = 5,5 dB, 0,22 dB/km’de 80 km’lik spanlar + 2 dB konektör = 19,6 dB, N = 8 → OSNR ≈ 58 + 1 − 5,5 − 19,6 − 9 ≈ 24,9 dB.

Format	Hız	Tipik gereken OSNR (0,1 nm), dB	Notlar
10G NRZ, FEC yok	10G	18–20	eski
10G NRZ, FEC ile (OTU2, GFEC)	10,7G	11–13	~6 dB kodlama kazancı
100G DP-QPSK koherent, SD-FEC	100G	12–15	çok sağlam
200G DP-16QAM	200G	18–21	—
400G DP-16QAM (400ZR)	400G, 60 GBd	≥ 26 (400ZR için belirtilen)	120 km yükseltilmiş erişim mesafesi
400G ZR+, 8QAM / QPSK’de	300G / 200G	20 / 14	erişim mesafesi için kapasiteden ödün verir

Tasarım marjı: gereken OSNR + yaşlanma, tilt ve PMD için 2–3 dB. Yukarıdaki örnekte 100G QPSK rahat, 400ZR ise sınırdadır → 400G durumu için daha az span, daha yüksek gönderim gücü, daha düşük NF veya Raman (Koherent ve uzun mesafe).

Gönderim gücü ve doğrusalsızlık

P_ch’yi yükseltmek OSNR’yi aynı dB kadar yükseltir — ta ki fiberin Kerr doğrusalsızlığı gücü bozulmaya dönüştürene kadar:

Etki	Mekanizma	Belirti	Azaltma
SPM — öz-faz modülasyonu	bir kanalın kendi yoğunluğu kendi fazını modüle eder	spektral genişleme, dispersiyonla etkileşim	kanal başına gücü sınırlayın
XPM — çapraz faz modülasyonu	komşu kanalların yoğunluğu bir kanalın fazını modüle eder	50 GHz ızgaralarda çapraz konuşma	dispersiyon yönetimi, aralık
FWM — dört dalga karışımı	kanallar yeni frekanslara karışır	düzenli ızgaralarda hayalet kanallar	eşit olmayan aralık, dispersiyon ≠ 0 (DSF yerine G.655/G.652)
SBS / SRS — Brillouin / Raman saçılması	kanal başına yüksek güç / bant tilt’i	güç sınırları, bant genelinde tilt	dithering, tilt kontrolü

Pratik kanal başına gönderim gücü: G.652 üzerinde koherent 100G+ için −2 … +3 dBm, 10G için 0 … +3 dBm. En uygun nokta, doğrusal olmayan cezanın OSNR kazancına eşit olduğu noktadır.

Dispersiyon

Tür	G.652’de değer	Etki	Ele alış
Kromatik dispersiyon (CD)	1550 nm’de ≈ 17 ps/(nm·km)	darbe yayılması; 10G NRZ, kompanzasyonsuz ~800–1000 ps/nm’e (≈ 60 km) tolerans gösterir	DCF modülleri (dispersiyon kompanzasyonlu fiber, kayıp ekler), FBG kompansatörleri veya — koherent sistemlerde — DSP on binlerce ps/nm’i elektronik olarak kompanze eder
Polarizasyon modu dispersiyonu (PMD)	modern fiberde 0,1–0,5 ps/√km, eskisinde daha kötü	rastgele, zamanla değişir; 40G+ doğrudan algılamada önemlidir	koherent DSP bunu izler; doğrudan algılamalı 40G düşük PMD’li fiber gerektiriyordu
Dispersiyon eğimi	—	kompanzasyon yalnızca tek bir dalga boyunda tam doğrudur	eğim eşleştirilmiş DCF

Bu yüzden doğrudan algılamalı DWDM (10G, bazı 25G), yükselteç sahalarında DCF’li bir dispersiyon haritasına ihtiyaç duyar; koherent bağlantılarda buna gerek yoktur, bu da mühendisliğin bütün bir katmanını ortadan kaldırmıştır (DWDM bileşenleri).

Span tasarımı kontrol listesi

1550 nm’de fiber türü, uzunluğu ve span başına ölçülen kayıp (OTDR).
Kanal sayısı, ızgara ve format → gereken OSNR ve doğrusal olmayan sınırlar.
Yükselteç yerleşimi: booster, her 60–100 km’de hat içi (span kaybı 15–25 dB), ön yükselteç.
Kanal başına gönderim gücü, tilt ve geçici olay kontrolü ayarları.
Dispersiyon haritası (doğrudan algılama) veya DSP kapasitesi kontrolü (koherent).
Devreye almada kanal başına alınan OSNR ve FEC öncesi BER — sistemin ömrü boyunca temel değer (VDM ve FEC metrikleri).
Koruma ve izleme: OSC, kanal başına güç monitörleri, OTDR erişimi.

Takılabilir modülün sistemdeki yeri

Ayarlanabilir bir 10G DWDM SFP+ veya bir 400ZR QSFP-DD, bu sistemin bir kanalıdır. DDM’i kendi Tx’ini ve ayırıcıdan sonraki toplam veya kanal başına Rx’i gösterir; yükselteçler ve OSNR, FEC öncesi BER dışında (koherent modüllerde VDM) onun için görünmezdir. Sağlıklı bir Rx gücü ile kötü bir BER okuyan modül, kendini gösteren bir OSNR sınırıdır (Ayarlanabilir alıcı-vericiler).

CodingBox’ta

CodingBox, spanın modül tarafını okur: kanal/dalga boyu, gönderim gücü, Rx gücü ve koherent CMIS modülleri için DDM üzerinde VDM gözlemlenebilirlerini (OSNR tahmini, FEC öncesi BER, CD, DGD, Q-faktörü). Bunları devreye alma temel değerleriyle karşılaştırmak, bozulmanın modülde mi yoksa hatta mı olduğunu gösterir.

Bu yükselteçlerin köprülediği spanlarda kromatik dispersiyon, PMD ve dispersiyon kompanzasyonu: Dispersiyon ve bant genişliği.

Gönderim gücünün OSNR satın almak için neden basitçe yükseltilemeyeceği — SPM, XPM, FWM, Brillouin ve Raman sınırları, kanal başına en uygun güç ve azaltma yöntemleri: Doğrusal olmayan etkiler.

Yükseltmenin altyapı görünümü — EDFA, Raman, SOA ve OEO karşılaştırması, bunların nerede yer aldığı, yükseltilmiş bir hattı işletmenin neler gerektirdiği: Yükselteçler ve rejenerasyon.

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