GBC Photonics 400G ZR+ 0 dBm, dlaczego moc wyjściowa modułu ma znaczenie

Jak działają systemy DWDM i dlaczego moc ma znaczenie

Każdy system DWDM ma swoją charakterystykę mocy sygnału na wejściu multipleksera. Przez dekady projektowania sieci operatorskich wykształcił się faktyczny standard: multiplekser powinien otrzymywać sygnał o mocy od minus 3 do 0 dBm. Systemy są pod tym kątem wyregulowane, a komponenty pasywne dobierane przy założeniu, że sygnał wchodzący ma właśnie taką moc.

Większość dostępnych na rynku modułów koherentnych 400G nadaje sygnał z mocą zbliżoną do minus 10 dBm. Warto zdawać sobie sprawę, co to oznacza w kategoriach fizycznych. Różnica między minus 10 dBm a 0 dBm to nie rozbieżność na poziomie tolerancji pomiarowej, tylko dziesięciokrotna różnica mocy sygnału. Moduł nadający minus 10 dBm nie może zostać wpięty bezpośrednio do systemu wyregulowanego pod 0 dBm, więc między modułem a multiplekserem trzeba postawić wzmacniacz EDFA.

Co się dzieje, gdy dodajesz EDFA jako łatę

Wzmacniacz EDFA między modułem a multiplekserem faktycznie wyrówna poziom mocy. Problem polega na tym, czym za to płacisz, a płacisz w trzech miejscach naraz.

Pierwszy koszt to zakup i instalacja wzmacniacza, którego nie było w oryginalnym projekcie. Drugi to wyższy pobór mocy całego systemu, ponieważ EDFA wymaga zasilania. Trzeci i najpoważniejszy to pogorszenie parametru OSNR na poziomie całego toru.

OSNR, czyli stosunek sygnału do szumu optycznego, jest jednym z najważniejszych parametrów determinujących zasięg systemu koherentnego. Każde urządzenie aktywne w torze dodaje szum do sygnału. Wzmacniacz EDFA podnosi poziom sygnału, ale wzmacnia przy tym również szum i dokłada własną emisję spontaniczną. Moduł, który miał wejść w tor z dobrym OSNR, na wyjściu wzmacniacza ma go gorszym niż bez niego.

Część producentów próbuje obejść problem mocy, wbudowując miniaturowy wzmacniacz EDFA bezpośrednio w moduł. Moduł rzeczywiście nadaje wtedy 0 dBm, tyle że kosztem wyższego poboru mocy i gorszego OSNR nadajnika niż moduł projektowany natywnie pod 0 dBm. Wewnętrzny wzmacniacz nie usuwa problemu OSNR, tylko przenosi go do środka obudowy.

Jak GBC Photonics rozwiązuje ten problem

Moduł GBC Photonics 400G OpenZR+ 0 dBm nadaje sygnał na poziomie 0 dBm bez żadnego wzmacniacza EDFA, ani zewnętrznego, ani wewnętrznego. To wynik decyzji projektowej podjętej na poziomie architektury optoelektronicznej.

Układ nadawczo-odbiorczy tego modułu składa się z przestrajalnego lasera, modulatora, diody odbiorczej oraz zestawu wzmacniaczy zaprojektowanych i wbudowanych tak, by uzyskać maksymalną jakość sygnału wyjściowego bez zewnętrznej amplifikacji. Całość zbudowano w oparciu o technologię InP, czyli fosforek indu, który pozwala zintegrować w jednym fragmencie materiału półprzewodnikowego funkcje realizowane dotąd przez łączenie dyskretnych elementów, to jest diody laserowej, wzmacniacza optycznego i modulatora.

‍
Efekty tej architektury są mierzalne. OSNR nadajnika na poziomie 43 dB daje duży zapas dla transmisji koherentnej, szczególnie na dłuższych trasach, gdzie każdy decybel marginesu przekłada się na stabilność łącza. Pobór mocy poniżej 22 W całego modułu, mimo nadawania 0 dBm, jest możliwy właśnie dlatego, że nie ma wewnętrznego wzmacniacza obciążającego bilans energetyczny.

Co to oznacza w praktycznym wdrożeniu

Moduł GBC Photonics 400G OpenZR+ 0 dBm można zastosować w działających systemach DWDM bez żadnych modyfikacji, ponieważ większość z nich jest wyregulowana pod moc 0 dBm na wejściu multipleksera, a moduł spełnia ten wymóg natywnie. Praktyczne konsekwencje są trzy.

Pełna przestrajalność i Flex-Grid

Poza mocą wyjściową moduł GBC Photonics 400G OpenZR+ ma dwie właściwości istotne w kontekście istniejących systemów DWDM. Jest w pełni przestrajalny w paśmie C, a ustawienie potrzebnego kanału transmisyjnego zajmuje około 10 sekund. Inżynier w terenie nie musi więc zamawiać modułu pod konkretną długość fali, ponieważ w magazynie leży jeden typ modułu, konfigurowany dla każdego węzła przed instalacją.

Regulowana jest również siatka kanałów, co oznacza, że moduł pracuje w systemach Flex-Grid. Systemy z elastyczną siatką pozwalają przydzielić szerokość kanału odpowiednią do rzeczywistego sygnału, czyli 75 GHz dla 400G przy 60 Gbaud, co jest wymaganiem modułów OpenZR+. Jeśli Twój system DWDM obsługuje Flex-Grid, masz pełną elastyczność w zarządzaniu pasmem. Jeśli ma stałą siatkę 50 GHz, maksymalna przepustowość na kanał wyniesie 200G zamiast 400G i trzeba to uwzględnić przy planowaniu projektu.

Kiedy moc wyjściowa jest argumentem decyzyjnym

‍
Przy nowych buildoutach, gdzie system DWDM projektuje się razem z modułami koherentnymi, moc wyjściowa jest częścią projektu i można ją uwzględnić od początku. Moduł 0 dBm jest wtedy optymalny, ale nie jest jedyną opcją, która zadziała.

Argument mocy wyjściowej jest najsilniejszy przy modernizacji istniejących systemów. Operator, który ma działający system DWDM i chce wdrożyć IPoDWDM bez wymiany infrastruktury, trafia wprost na problem kompatybilności mocy. System jest wyregulowany pod 0 dBm, a moduł nadaje minus 10 dBm, więc albo dodajesz wzmacniacz EDFA, albo wybierasz moduł zaprojektowany pod 0 dBm od początku. Dla polskich i środkowoeuropejskich operatorów, którzy mają rozległe sieci DWDM budowane przez ostatnie piętnaście lat i chcą je modernizować bez wymiany systemu linii optycznej, ta właściwość bywa argumentem kończącym porównanie z konkurencją.

‍