التضخيم وOSNR وحدود امتداد (span) DWDM

تنتهي وصلة CWDM حين ينفد الضوء عند المستقبل. أما وصلة DWDM فلا تنتهي كذلك — إذ تضيف المضخمات ضوءًا كل 80 km — فيكون حدها مختلفًا: الضوضاء. فكل مضخم يضيف انبعاثًا تلقائيًا، وبعد عدد كافٍ منها تبقى الإشارة قوية لكنها لم تعد نظيفة. والمقياس هو OSNR (نسبة الإشارة إلى الضوضاء الضوئية)؛ ومهمة التصميم أن تبقيه أعلى مما تحتاجه صيغة التضمين، مع البقاء دون القدرة التي تبدأ عندها اللاخطية في الليف بالتأثير، وبينما يظل التشتت تحت السيطرة. وتقدّم هذه الصفحة الأدوات والأرقام.

أنواع المضخمات

المضخم	النطاق	الكسب	الخرج	معامل الضوضاء	أين
EDFA (ألياف مطعَّمة بالإربيوم)	C (1530–1565 nm)، وL (1565–1625 nm)	15–35 dB	+17 … +23 dBm إجماليًا	4.5–6 dB	معزِّز بعد المضمّم، وبيني كل 60–100 km، ومضخم أولي قبل مفكك التضميم
Raman (موزَّع)	أي نطاق، يحدده الطول الموجي للضخ (~100 nm دون الإشارة)	10–15 dB موزَّعة في ليف الإرسال	—	يمكن أن يكون معامل الضوضاء الفعلي سالبًا عند الجمع مع EDFA	المقاطع الطويلة، وترقيات OSNR المنخفض؛ قدرة ضخ عالية (0.5–1 W) — السلامة
SOA	نطاق O وغيره	10–20 dB	منخفض	7–9 dB	أنظمة نطاق O، والمستقبلات (المستقبلات المعانة بـSOA)
هجين Raman/EDFA	C/L	—	—	محسَّن	المقاطع الطويلة جدًا

كسب EDFA ليس مسطحًا: إذ تُبقي مرشحات تسوية الكسب والتحكم في الميل القنوات الـ40–96 متقاربة في حدود ~1 dB بعضها من بعض؛ ويحافظ التحكم الديناميكي في الكسب على ثبات الخرج عند إضافة القنوات أو إسقاطها (العابر). وتغذي ليزرات الضخ عند 980/1480 nm الإربيوم؛ وهي عنصر التآكل في المضخم.

OSNR

OSNR هو نسبة قدرة الإشارة إلى قدرة ضوضاء ASE ضمن عرض نطاق مرجعي (0.1 nm ≈ 12.5 GHz)، بوحدة dB. ولسلسلة من N مقطع متماثل:

OSNR ≈ 58 + P_القناة − NF − L_المقطع − 10·log10(N)     [dB, 0.1 nm]
  P_القناة  = قدرة الإطلاق لكل قناة داخل الليف، dBm
  NF        = معامل ضوضاء المضخم، dB
  L_المقطع  = فقد المقطع، dB
  N         = عدد المقاطع (المضخمات)

مثال: P_القناة = +1 dBm، وNF = 5.5 dB، ومقاطع 80 km عند 0.22 dB/km + 2 dB للموصلات = 19.6 dB، وN = 8 ← OSNR ≈ 58 + 1 − 5.5 − 19.6 − 9 ≈ 24.9 dB.

الصيغة	المعدل	OSNR المطلوب النموذجي (0.1 nm)، dB	ملاحظات
10G NRZ، بلا FEC	10G	18–20	قديمة
10G NRZ مع FEC (OTU2، GFEC)	10.7G	11–13	كسب ترميز ~6 dB
100G DP-QPSK متماسك، SD-FEC	100G	12–15	قوية جدًا
200G DP-16QAM	200G	18–21	—
400G DP-16QAM (400ZR)	400G، 60 GBd	≥ 26 (محدد لـ400ZR)	مدى 120 km مضخَّم
400G ZR+ عند 8QAM / QPSK	300G / 200G	20 / 14	مبادلة السعة بالمدى

هامش التصميم: OSNR المطلوب + 2–3 dB للتقادم والميل وPMD. وفي المثال أعلاه، فإن 100G QPSK مريح و400ZR حدّي ← عدد أقل من المقاطع، وقدرة إطلاق أعلى، ومعامل ضوضاء أقل، أو Raman في حالة 400G (المتماسك والمسافات الطويلة).

قدرة الإطلاق واللاخطية

رفع P_القناة يرفع OSNR بالقدر نفسه من الديسيبل — إلى أن تحوّل لاخطية كير في الليف القدرة إلى تشوّه:

التأثير	الآلية	العَرَض	التخفيف
تضمين الطور الذاتي (SPM)	شدة القناة نفسها تُضمِّن طورها	اتساع طيفي، وتفاعل مع التشتت	تحديد قدرة كل قناة
تضمين الطور المتبادل (XPM)	شدة القنوات المجاورة تُضمِّن طور القناة	تداخل على شبكات 50 GHz	إدارة التشتت، والتباعد
اختلاط الموجات الرباعي (FWM)	تختلط القنوات لتولّد ترددات جديدة	قنوات شبح على الشبكات المنتظمة	تباعد غير متساوٍ، وتشتت ≠ 0 (G.655/G.652 بدلًا من DSF)
SBS / SRS — استطارة بريلوان/رامان	قدرة عالية لكل قناة / ميل النطاق	حدود القدرة، وميل عبر النطاق	توسيع عرض الخط الطيفي (dithering)، والتحكم في الميل

قدرة الإطلاق العملية لكل قناة: −2 … +3 dBm لـ100G+ المتماسك على G.652، و0 … +3 dBm لـ10G. والقيمة المثلى هي حيث تتساوى عقوبة اللاخطية مع مكسب OSNR.

التشتت

النوع	القيمة على G.652	التأثير	المعالجة
التشتت اللوني (CD)	≈ 17 ps/(nm·km) عند 1550 nm	تمدد النبضة؛ يتحمّل 10G NRZ نحو 800–1000 ps/nm (≈ 60 km) دون تعويض	وحدات DCF (ليف تعويض التشتت، يضيف فقدًا)، ومعوِّضات FBG، أو — في الأنظمة المتماسكة — يعوّض DSP عشرات الآلاف من ps/nm إلكترونيًا
تشتت نمط الاستقطاب (PMD)	0.1–0.5 ps/√km على الألياف الحديثة، وأسوأ على القديمة	عشوائي ومتغيّر زمنيًا؛ له أهمية عند الكشف المباشر بسرعة 40G فأعلى	يتتبعه DSP المتماسك؛ واحتاج الكشف المباشر بسرعة 40G ليفًا منخفض PMD
ميل التشتت	—	التعويض دقيق عند طول موجي واحد فقط	DCF مطابق للميل

ولذلك يحتاج DWDM بالكشف المباشر (10G، وبعض 25G) إلى خريطة تشتت بوحدات DCF عند مواقع المضخمات؛ أما الوصلات المتماسكة فلا تحتاجها، ما أزال طبقة هندسية كاملة (مكوّنات نظام DWDM).

قائمة التحقق لتصميم المقطع

نوع الليف وطوله والفقد المقاس لكل مقطع عند 1550 nm (OTDR).
عدد القنوات، والشبكة، والصيغة ← OSNR المطلوب وحدود اللاخطية.
موضع المضخمات: معزِّز، وبيني كل 60–100 km (فقد المقطع 15–25 dB)، ومضخم أولي.
قدرة الإطلاق لكل قناة، وإعدادات التحكم في الميل والعابر.
خريطة التشتت (الكشف المباشر) أو التحقق من قدرة DSP (المتماسك).
OSNR المستقبَل وBER قبل FEC لكل قناة عند التشغيل — خط الأساس طوال عمر النظام (مقاييس VDM وFEC).
الحماية والمراقبة: OSC، ومراقبات القدرة لكل قناة، والوصول لـOTDR.

أين تقع الوحدة القابلة للإدخال

وحدة DWDM SFP+ قابلة للضبط بسرعة 10G أو QSFP-DD من طراز 400ZR هي قناة واحدة من هذا النظام. ويُظهر DDM الخاص بها Tx الخاصة بها، وRx الإجمالية أو لكل قناة بعد مفكك التضميم؛ أما المضخمات وOSNR فغير مرئية لها إلا عبر BER قبل FEC (VDM في الوحدات المتماسكة). ووحدة تقرأ قدرة Rx سليمة مع BER سيئ هي حد OSNR وهو يُظهر نفسه (وحدات إرسال واستقبال DWDM القابلة للضبط).

في CodingBox

يقرأ CodingBox جانب الوحدة من المقطع: القناة/الطول الموجي، وقدرة الإطلاق، وقدرة Rx، وبالنسبة لوحدات CMIS المتماسكة، مقاييس VDM (تقدير OSNR، وBER قبل FEC، وCD، وDGD، ومعامل الجودة Q) على DDM. ومقارنة هذه القيم بخط أساس التشغيل تبيّن ما إذا كان التدهور في الوحدة أم في الخط.

التشتت اللوني، وPMD، وتعويض التشتت على المقاطع التي تربطها هذه المضخمات: التشتت وعرض النطاق.

لماذا لا يمكن ببساطة رفع قدرة الإطلاق لشراء OSNR — حدود SPM وXPM وFWM وبريلوان ورامان، والقدرة المثلى لكل قناة والتخفيف: التأثيرات غير الخطية.

نظرة البنية التحتية إلى التضخيم — مقارنة EDFA وRaman وSOA وOEO، وأماكنها، ومتطلبات تشغيل خط مضخَّم: المضخمات وإعادة التوليد.

إذا وجدت معلومة غير دقيقة أو خطأً في هذه المادة، فحدِّد المقطع المعني واضغط Ctrl+Enter .