CodingBox दस्तावेज़

एम्प्लिफ़ायर और रीजेनरेशन: EDFA, रमन, SOA, OEO

ट्रांसीवर की एक जोड़ी सिग्नल को तभी तक ले जा सकती है जब तक उसका पावर बजट और डिस्पर्शन टॉलरेंस इजाज़त दे — LR के लिए 10 km, ZR के लिए 80 km, एम्प्लिफ़ाइड 400ZR के लिए 120 km। इसके आगे लाइन में किसी चीज़ को वह भरपाई करनी होती है जो फ़ाइबर ने खो दी — या तो कोई ऑप्टिकल एम्प्लिफ़ायर जो डेटा को छुए बिना हर तरंगदैर्ध्य को एक साथ बूस्ट कर दे, या कोई रीजनरेटर जो सिग्नल को इलेक्ट्रिकली रिसीव करके उसे नए सिरे से ट्रांसमिट करे। यह पेज बताता है कि बजट कब खत्म होता है, एम्प्लिफ़ायर के प्रकार और उनके आँकड़े क्या हैं, वे लाइन पर कहाँ बैठते हैं, एम्प्लिफ़ायर मौजूद होने पर बजट किस तरह OSNR बजट में बदल जाता है, एम्प्लिफ़ाइड लाइन को ऑपरेट करने के लिए क्या चाहिए, और एम्प्लिफ़िकेशन, रीजनरेशन और कोहेरेंट मॉड्यूल में से कैसे चुनें।

ट्रांसीवर का बजट कब खत्म होता है

टेक्नोलॉजीबिना एम्प्लिफ़िकेशन के रीचउसे क्या बढ़ाता है
10G LR / ER / ZR10 / 40 / 80 kmडिस्पर्शन कंपनसेशन और EDFA से 100–150 km तक; इससे आगे DWDM लाइन सिस्टम
100G LR4 / ER4 (डायरेक्ट डिटेक्ट)10 / 40 kmकुछ नहीं — लंबे स्पैन के लिए कोहेरेंट पर स्विच करें
100G–400G कोहेरेंट प्लगेबल (ZR, ZR+)40 km (400ZR बिना एम्प्लिफ़िकेशन, ≤ 11 dB)120 km तक एक EDFA जोड़ी (ZR), 1 000+ km तक एम्प्लिफ़ायर चेन (ZR+, OpenZR+) (कोहेरेंट लॉन्ग हॉल)
मल्टीप्लेक्सर (MUX) पर 10G DWDMEDFA के साथ प्रति स्पैन 80 kmडिस्पर्शन कंपनसेशन मॉड्यूल के साथ EDFA चेन से 400–600 km तक, फिर रीजनरेशन
कोहेरेंट ट्रांसपोंडरप्रति स्पैन 80–120 kmEDFA और Raman चेन, ROADM, प्रति रीजनरेशन सेक्शन 1 000–3 000 km
PON, क्लास C+20 km, 1:32–1:64रीच एक्सटेंडर (ITU-T G.984.6) से 60 km तक या बड़े स्प्लिट
मल्टीमोड100–400 mकभी एम्प्लिफ़ाई नहीं किया जाता — स्विच या मीडिया कन्वर्टर रीजनरेट करता है

एम्प्लिफ़ायर के प्रकार

प्रकारसिद्धांतबैंडगेन और आउटपुटनॉइज़ फ़िगरनोट्स
EDFA (एर्बियम-डोप्ड फ़ाइबर एम्प्लिफ़ायर)कुछ मीटर एर्बियम-डोप्ड फ़ाइबर, जिसे 980 या 1480 nm पर पंप किया जाता है; सिग्नल स्टिम्युलेटेड एमिशन कराता हैC-बैंड 1 530–1 565 nm; L-बैंड वेरिएंट 1 565–1 625 nm15–35 dB गेन; +17 … +23 dBm कुल आउटपुट, बूस्टर +27 dBm तक4–6 dBसबसे ज़्यादा इस्तेमाल होने वाला; सिंगल-चैनल या मल्टीचैनल; गेन-फ़्लैटनिंग फ़िल्टर, वेरिएबल गेन, चैनल ऐड/ड्रॉप के लिए ट्रांज़िएंट कंट्रोल (DWDM कंपोनेंट)
Raman (डिस्ट्रिब्यूटेड)सिग्नल से लगभग 100 nm नीचे का एक पंप (C-बैंड के लिए ≈ 1 450 nm) ट्रांसमिशन फ़ाइबर में भेजा जाता है, आमतौर पर बैकवर्ड दिशा में; फ़ाइबर खुद अपने पहले 20–40 km पर एम्प्लिफ़ाई करता हैजो भी बैंड पंप इजाज़त दे10–15 dB डिस्ट्रिब्यूटेड गेनप्रभावी नॉइज़ फ़िगर EDFA से कम — प्रति स्पैन 3–5 dB बेहतर OSNRपंप +27 … +30 dBm, क्लास 4 — कनेक्टर की सफ़ाई और APR जान-सुरक्षा के लिए अहम हैं (सुरक्षा और हैंडलिंग); लंबे या रीपीटरलेस स्पैन (300+ km) के लिए हाइब्रिड Raman-EDFA
SOA (सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्प्लिफ़ायर)बिना मिरर वाली एक लेज़र चिप; इलेक्ट्रिकली पंप की गईकोई भी बैंड, 1 310 nm पर O-बैंड सहित10–20 dB; +10 … +13 dBm7–9 dBतेज़, छोटा, सस्ता; PON रीच एक्सटेंडर और बर्स्ट-मोड; पैटर्न-डिपेंडेंट गेन DWDM में इस्तेमाल सीमित करता है
रिमोट ऑप्टिकली पंप्ड एम्प्लिफ़ायर (ROPA)लाइन में बिना पावर वाली एक एर्बियम कॉइल, जिसे टर्मिनल से फ़ाइबर के ज़रिए पंप किया जाता हैC-बैंड10–15 dB—रीपीटरलेस सबमरीन और रेगिस्तानी स्पैन
3R रीजनरेटर (OEO)रिसीव, रीटाइम, रीशेप, रीट्रांसमिट — दो ट्रांसपोंडर आमने-सामनेप्रति चैनलOSNR, डिस्पर्शन, PMD और नॉन-लीनियर डिस्टॉर्शन को रीसेट करता है—प्रति चैनल महँगा और लेटेंसी बढ़ाता है; ज़रूरी वहाँ जहाँ अकेला एम्प्लिफ़िकेशन ज़रूरी OSNR तक नहीं पहुँच पाता
2R रीजनरेटर, मीडिया कन्वर्टरबिना नई क्लॉक के इलेक्ट्रिकली फिर से एम्प्लिफ़ाई और रीशेप करनाप्रति चैनलपावर और eye को रीसेट करता है—छोटे लिंक; स्विच पोर्ट रोज़मर्रा का रीजनरेटर है (ट्रांसपोर्ट और एक्सेस इक्विपमेंट)

एम्प्लिफ़ायर लाइन पर कहाँ बैठते हैं

पोज़िशनमकसदसामान्य मान
ट्रांसमिट टर्मिनल पर मल्टीप्लेक्सर के बाद बूस्टर (पोस्ट-एम्प्लिफ़ायर)मिले हुए चैनलों को लॉन्च पावर तक बढ़ाना+17 … +20 dBm कुल, प्रति चैनल 0 … +3 dBm
हर स्पैन पर इनलाइन (लाइन एम्प्लिफ़ायर)स्पैन लॉस की भरपाई करनास्पैन 80–120 km, 20–28 dB लॉस; गेन उसी के बराबर सेट किया जाता है; लेगेसी 10G लाइनों में डिस्पर्शन कंपनसेशन मॉड्यूल के लिए मिड-स्टेज एक्सेस
रिसीव टर्मिनल पर डीमल्टीप्लेक्सर से पहले प्री-एम्प्लिफ़ायरकमज़ोर चैनलों को रिसीवर के नॉइज़ से ऊपर उठानाइनपुट पर प्रति चैनल −25 dBm, आउटपुट पर −5 dBm; प्रभावी रिसीवर संवेदनशीलता 10 dB या उससे ज़्यादा सुधारता है
स्पैन के रिसीव छोर पर डिस्ट्रिब्यूटेड Ramanप्रभावी नॉइज़ फ़िगर घटाना, स्पैन को बढ़ाना20–40 km डिस्ट्रिब्यूटेड गेन
एम्प्लिफ़ायर साइटबैटरी, कूलिंग, OSC टर्मिनल और मॉनिटरिंग वाला पावर्ड हट या कैबिनेटलंबे रूट पर हर 80–120 km पर (फ़ाइबर नेटवर्क टोपोलॉजी)

पावर बजट से OSNR बजट तक

हर स्टेज पर एम्प्लिफ़ायर एम्प्लिफ़ाइड स्पॉन्टेनियस एमिशन — यानी नॉइज़ — जोड़ता है। लाइन में एम्प्लिफ़ायर आते ही रिसीवर की सीमा पावर से नहीं, बल्कि ऑप्टिकल सिग्नल-टु-नॉइज़ रेशियो से तय होती है।

फ़ॉर्मूलामतलब
OSNR_span [dB, 0.1 nm] ≈ 58 + P_channel [dBm] − L_span [dB] − NF [dB]एक स्पैन और एक एम्प्लिफ़ायर के बाद का OSNR
OSNR_total ≈ OSNR_span − 10 · log₁₀ NN समान स्पैन
ज़रूरी OSNR: 10G NRZ ≈ 15–18 dB; सॉफ़्ट-डिसीज़न FEC के साथ 100G DP-QPSK ≈ 12–15 dB; 400ZR ≈ 26 dB; 400G 16QAM ZR+ ≈ 22–24 dBरिसीवर को क्या चाहिए

उदाहरण: प्रति चैनल 0 dBm, 22 dB स्पैन, 5 dB नॉइज़ फ़िगर → प्रति स्पैन 31 dB; तीन स्पैन → 26.2 dB, यानी 400ZR की सीमा; दस स्पैन → 21 dB, जो 100G DP-QPSK के लिए आरामदायक है। चैनल पावर बढ़ाने से OSNR मिलता है, जब तक नॉन-लीनियर इफ़ेक्ट उसे वापस न छीन लें — G.652 पर आमतौर पर इष्टतम मान प्रति चैनल 0 … +3 dBm होता है (नॉन-लीनियर इफ़ेक्ट, एम्प्लिफ़िकेशन और OSNR)।

एम्प्लिफ़ाइड लाइन को ऑपरेट करना

पहलूतरीका
ऑप्टिकल सेफ़्टीहर एम्प्लिफ़ायर आउटपुट और Raman पंप पर क्लास 3B/4; ऑटोमैटिक पावर रिडक्शन (APR, ITU-T G.664) सिग्नल लॉस होने पर पंप बंद कर देता है; लाइव हाई-पावर कनेक्टर को कभी डिसकनेक्ट न करें; हर साइट पर हैज़र्ड लेबल
कनेक्टर की सफ़ाई+20 dBm और उससे ज़्यादा पर गंदा एंडफ़ेस जलने लगता है और फ़ाइबर फ़्यूज़ शुरू कर सकता है; हर मेटिंग से पहले जाँच करें (एंडफ़ेस निरीक्षण और सफ़ाई)
रिफ़्लेक्शनएम्प्लिफ़ायर के अंदर आइसोलेटर, APC कनेक्टर, लाइन पर ORL ≥ 24 dB; EDFA में तेज़ रिफ़्लेक्शन जाने से वह लेज़ करने लगता है (रिफ़्लेक्शन और रिटर्न लॉस)
पंप मॉनिटरिंगस्थिर आउटपुट पर पंप करंट एजिंग का इंडिकेटर है; स्पेयर पंप कार्ड या पूरे एम्प्लिफ़ायर
गेन और टिल्टगेन-फ़्लैटनिंग फ़िल्टर और डायनैमिक गेन इक्वलाइज़ेशन 40–96 चैनलों को 1–2 dB के भीतर रखते हैं; टिल्ट Raman और स्पैन की संख्या के साथ बढ़ता है
चैनल ऐड और ड्रॉपट्रांज़िएंट कंट्रोल बचे हुए चैनलों को तब उछलने से रोकता है जब बाकी चैनल गायब हो जाते हैं; चैनल प्रोसीजर के मुताबिक जोड़ें
ऑप्टिकल सुपरवाइज़री चैनल (OSC)एक अलग तरंगदैर्ध्य, आमतौर पर 1 510 या 1 610 nm, जो हर एम्प्लिफ़ायर साइट पर टर्मिनेट होती है और मैनेजमेंट, अलार्म व स्पैन-लॉस टेलीमेट्री ले जाती है (मॉनिटरिंग और मैनेजमेंट)
पावर और एनवायरनमेंट−48 V DC, साथ में 4–8 घंटे की बैटरी, कूलिंग; बिना स्टाफ़ वाली साइटों पर दरवाज़ा और तापमान सेंसर
पहले फ़ाइबर कैरेक्टराइज़ेशनस्पैन लॉस, ORL, डिस्पर्शन, PMD और इफ़ेक्टिव एरिया एम्प्लिफ़ायर प्लान तय करते हैं (फ़ाइबर कैरेक्टराइज़ेशन)

एम्प्लिफ़िकेशन, रीजनरेशन और कोहेरेंट में से चुनना

स्थितिविकल्प
10G सिंगल चैनल, 80–100 kmएक 10G ZR मॉड्यूल, या EDFA और डिस्पर्शन कंपनसेशन के साथ LR/ER
10G DWDM, 200–400 km, लेगेसीडिस्पर्शन कंपनसेशन मॉड्यूल के साथ EDFA चेन; कोहेरेंट से बदलने पर विचार करें
100G, 80–120 kmएक EDFA जोड़ी के साथ 400ZR/100G ZR प्लगेबल — सबसे आसान आधुनिक जवाब
100G–400G, 500–2 000 kmकोहेरेंट ट्रांसपोंडर या EDFA चेन व ROADM के साथ ZR+; रीजनरेशन सिर्फ़ वहाँ जहाँ OSNR खत्म हो जाए
रीपीटरलेस 250–400 kmहाई-पावर बूस्टर, Raman, ROPA, कोहेरेंट
20 km से आगे PON या बड़े स्प्लिटरीच एक्सटेंडर या क्लास C++/E2 ऑप्टिक्स (ODN क्लास)
400 m से आगे कैंपस मल्टीमोडरीजनरेटर के रूप में स्विच या मीडिया कन्वर्टर, या सिंगल-मोड फ़ाइबर
ऐसा कोई भी लिंक जिसकी OSNR की कमी एम्प्लिफ़ायर पूरी नहीं कर सकते3R रीजनरेशन

CodingBox में

जो मॉड्यूल एम्प्लिफ़ाइड लाइन को फ़ीड और टर्मिनेट करते हैं वे फिर भी प्लगेबल ही होते हैं, और CodingBox एम्प्लिफ़ायर के इनपुट पर जो अहम है वह पढ़ता है: लॉन्च पावर, सटीक तरंगदैर्ध्य या DWDM चैनल, ट्यून करने योग्य रेंज, पावर क्लास। एक कोहेरेंट मॉड्यूल VDM के ज़रिए OSNR, क्रोमैटिक डिस्पर्शन और pre-FEC BER भी रिपोर्ट करता है — यानी लाइन सिस्टम की सेहत, जैसी रिसीवर को दिखती है — और CodingBox दिखाता है कि मॉड्यूल इनमें से कौन-से ऑब्ज़र्वेबल एडवरटाइज़ करता है (ट्यून करने योग्य ट्रांसीवर, VDM और FEC मेट्रिक्स, Check transceiver)।

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