Когерентная оптика и дальние линии

Дальше примерно 80 км на 10G — и для любой длины волны 100G+ — линии DWDM перестают быть вопросом одного лишь бюджета мощности. Верх берут дисперсия, накопление шума и формат модуляции, а технология, которая с ними справляется, — когерентная передача, теперь доступная в сменных модулях.

Прямое детектирование и когерент

Прямое детектирование (10G DWDM SFP+/XFP)	Когерент (100G–800G)
Модуляция	вкл/выкл	QPSK, 8/16/64-QAM с поляризационным уплотнением
Приёмник	фотодиод	лазер-гетеродин + DSP
Хроматическая дисперсия	терпит ~1600 пс/нм (≈80–100 км)	компенсируется цифровым способом — тысячи км
PMD	ограничивает длинные пролёты	компенсируется цифровым способом
Дальность без регенерации	~80 км, больше с DCM/EDFA	120 км (400ZR) — >1000 км (транспорт)

Два предела длинной линии

Хроматическая дисперсия — разные длины волн внутри сигнала идут с чуть разной

скоростью и размывают импульс. ~17 пс/нм/км в C-диапазоне на G.652. 10G прямого детектирования выдыхается около 80–100 км; DCM продлевают; когерент снимает предел.

OSNR — каждый EDFA добавляет шум. Оптическое отношение сигнал/шум на приёмнике

должно превышать требование формата (примерно: 10G OOK ~20 дБ; 100G QPSK ~13–15 дБ; 400G 16-QAM ~24 дБ, всё на 0,1 нм). Модуляция высшего порядка несёт больше бит, но требует большего OSNR — поэтому 400ZR достаёт ~120 км, а 100G QPSK на том же хозяйстве идёт гораздо дальше.

Когерентные сменные модули

400ZR (OIF) — 400G 16-QAM в QSFP-DD/OSFP, для усиленных DCI точка-точка до

~120 км, сетка 75/100 ГГц.

ZR+ / OpenZR+ — те же модули с более сильным FEC и дополнительными режимами

(100G/200G/300G/400G, от QPSK до 16-QAM) для метро/региональной дальности в сотни км.

Перестраиваемые по всему C-диапазону, управляются через CMIS

(частота, выходная мощность, выбор модуляции/приложения).

Эти модули потребляют 15–20 Вт и являются самой горячей оптикой в маршрутизаторе — важен тепловой расчёт хоста (Проблемы CMIS).

Проектирование пролёта

Бюджет потерь по пролёту с mux/demux, разъёмами и волокном

(та же арифметика, что в CWDM, плюс усиление EDFA).

Размещение усилителей каждые ~80–120 км; мощность запуска на канал — в пределах

нелинейного лимита (обычно −3…+3 дБм/кан).

Бюджет OSNR сквозной для выбранной модуляции; запас на старение.
Дисперсия — DCM для 10G прямого детектирования; для когерента не нужна.
Сетка каналов на сетке ITU, с защитными

каналами под OSC.

В CodingBox

Когерентные и 10G DWDM сменные модули читаются как любые: идентификация, длина волны/канал, DDM и — у перестраиваемых — сама установка канала. CodingBox задаёт канал у перестраиваемых SFP+/QSFP и читает состояние и приложения когерентных модулей под CMIS, давая стендовый взгляд на то, что уйдёт в линейную систему.