Penguat dan regenerasi: EDFA, Raman, SOA, OEO

Sepasang transceiver membawa sinyal sejauh yang diizinkan oleh budget daya dan toleransi dispersinya — 10 km untuk LR, 80 km untuk ZR, 120 km untuk 400ZR yang diperkuat. Di luar itu, sesuatu pada jalur harus memulihkan apa yang telah diambil oleh serat optik: penguat optik yang memperkuat setiap panjang gelombang sekaligus tanpa menyentuh data, atau regenerator yang menerima sinyal secara elektrik dan memancarkannya kembali. Halaman ini membahas kapan budget berakhir, jenis-jenis penguat dan angka-angkanya, di mana mereka ditempatkan pada jalur, bagaimana budget berubah menjadi budget OSNR setelah ada penguat, apa yang dibutuhkan untuk mengoperasikan jalur yang diperkuat, dan cara memilih antara penguatan, regenerasi, dan modul koheren.

Ketika budget transceiver berakhir

Teknologi	Jangkauan tanpa penguatan	Yang memperpanjangnya
10G LR / ER / ZR	10 / 40 / 80 km	kompensasi dispersi dan EDFA hingga 100–150 km; melampaui itu, sistem jalur DWDM
100G LR4 / ER4 (deteksi langsung)	10 / 40 km	tidak ada — beralih ke koheren untuk span yang lebih panjang
Pluggable koheren 100G–400G (ZR, ZR+)	40 km (400ZR tanpa penguatan, ≤ 11 dB)	satu pasang EDFA hingga 120 km (ZR), rantai penguat hingga 1 000+ km (ZR+, OpenZR+) (Koheren jarak jauh)
10G DWDM melalui multiplekser	80 km per span dengan EDFA	rantai EDFA dengan modul kompensasi dispersi hingga 400–600 km, lalu regenerasi
Transponder koheren	80–120 km per span	rantai EDFA dan Raman, ROADM, 1 000–3 000 km per segmen regenerasi
PON, kelas C+	20 km, 1:32–1:64	penambah jangkauan (ITU-T G.984.6) hingga 60 km atau split yang lebih besar
Multimode	100–400 m	tidak pernah diperkuat — switch atau konverter media yang meregenerasi

Jenis penguat

Jenis	Prinsip	Band	Penguatan dan keluaran	Faktor derau	Catatan
EDFA (penguat serat optik terdop erbium)	beberapa meter serat optik terdop erbium yang dipompa pada 980 atau 1480 nm; sinyal memicu emisi	band C 1 530–1 565 nm; varian band L 1 565–1 625 nm	penguatan 15–35 dB; keluaran total +17 … +23 dBm, booster hingga +27 dBm	4–6 dB	jenis yang paling umum digunakan; satu kanal atau multikanal; filter perataan penguatan, penguatan variabel, kontrol transien untuk penambahan/pelepasan kanal (Komponen DWDM)
Raman (terdistribusi)	pompa sekitar 100 nm di bawah sinyal (≈ 1 450 nm untuk band C) diinjeksikan ke serat transmisi, biasanya berlawanan arah dengan sinyal; serat itu sendiri menguatkan sepanjang 20–40 km pertamanya	band apa pun yang diizinkan pompa	penguatan terdistribusi 10–15 dB	faktor derau efektif lebih rendah daripada EDFA — OSNR lebih baik 3–5 dB per span	pompa +27 … +30 dBm, Kelas 4 — kebersihan konektor dan APR sangat penting bagi keselamatan jiwa (Keselamatan & penanganan); Raman-EDFA hibrida untuk span panjang atau tanpa repeater (300+ km)
SOA (penguat optik semikonduktor)	chip laser tanpa cermin; dipompa secara elektrik	apa saja, termasuk band O pada 1 310 nm	10–20 dB; +10 … +13 dBm	7–9 dB	cepat, kecil, murah; penambah jangkauan PON dan mode burst; penguatan yang bergantung pola membatasi penggunaannya dalam DWDM
Penguat dipompa optik jarak jauh (ROPA)	koil erbium tanpa daya pada jalur, dipompa dari terminal melalui serat optik	band C	10–15 dB	—	span bawah laut dan gurun tanpa repeater
Regenerator 3R (OEO)	terima, atur ulang waktu, bentuk ulang, pancarkan ulang — dua transponder yang saling membelakangi	per kanal	mengatur ulang OSNR, dispersi, PMD, dan distorsi nonlinier	—	mahal per kanal dan menambah latensi; diperlukan ketika penguatan saja tidak lagi mencapai OSNR yang dibutuhkan
Regenerator 2R, konverter media	menguatkan ulang dan membentuk ulang secara elektrik tanpa clock baru	per kanal	mengatur ulang daya dan eye	—	link kecil; port switch adalah regenerator yang paling umum dijumpai (Perangkat transport & akses)

Di mana penguat ditempatkan pada jalur

Posisi	Tujuan	Nilai tipikal
Booster (pasca-penguat) setelah multiplekser pada terminal pengirim	menaikkan kanal gabungan ke daya peluncuran	+17 … +20 dBm total, 0 … +3 dBm per kanal
Penguat jalur (inline) pada setiap span	mengompensasi redaman span	span 80–120 km, redaman 20–28 dB; penguatan diatur sama besar; akses tahap tengah untuk modul kompensasi dispersi pada jalur 10G lama
Pra-penguat sebelum demultiplekser pada terminal penerima	mengangkat kanal lemah di atas derau penerima	−25 dBm per kanal masuk, −5 dBm keluar; meningkatkan sensitivitas efektif penerima sebesar 10 dB atau lebih
Raman terdistribusi di ujung penerima sebuah span	menurunkan faktor derau efektif, memperpanjang span	penguatan terdistribusi 20–40 km
Lokasi penguat	bangunan atau kabinet berdaya dengan baterai, pendingin, terminal OSC, dan pemantauan	setiap 80–120 km pada rute jarak jauh (Topologi jaringan serat optik)

Dari budget daya ke budget OSNR

Penguat menambahkan emisi spontan yang diperkuat — derau — pada setiap tahap. Setelah ada penguat pada jalur, penerima dibatasi oleh rasio sinyal terhadap derau optik, bukan oleh daya.

Rumus	Arti
OSNR_span [dB, 0,1 nm] ≈ 58 + P_channel [dBm] − L_span [dB] − NF [dB]	OSNR setelah satu span dan satu penguat
OSNR_total ≈ OSNR_span − 10 · log₁₀ N	N span identik
OSNR yang dibutuhkan: 10G NRZ ≈ 15–18 dB; 100G DP-QPSK dengan FEC keputusan lunak ≈ 12–15 dB; 400ZR ≈ 26 dB; 400G 16QAM ZR+ ≈ 22–24 dB	yang dibutuhkan penerima

Contoh: 0 dBm per kanal, span 22 dB, faktor derau 5 dB → 31 dB per span; tiga span → 26,2 dB, batas untuk 400ZR; sepuluh span → 21 dB, aman untuk 100G DP-QPSK. Menaikkan daya kanal akan menambah OSNR sampai efek nonlinier mengambilnya kembali — titik optimum biasanya 0 … +3 dBm per kanal pada G.652 (Efek nonlinier, Penguatan & OSNR).

Mengoperasikan jalur yang diperkuat

Aspek	Praktik
Keselamatan optik	Kelas 3B/4 pada setiap keluaran penguat dan pompa Raman; reduksi daya otomatis (APR, ITU-T G.664) mematikan pompa saat sinyal hilang; jangan pernah melepas konektor berdaya tinggi yang masih aktif; label bahaya di setiap lokasi
Kebersihan konektor	pada +20 dBm ke atas, permukaan ujung yang terkontaminasi dapat terbakar dan memicu fibre fuse; periksa sebelum setiap penyambungan (Inspeksi & pembersihan permukaan ujung)
Refleksi	isolator di dalam penguat, konektor APC, ORL ≥ 24 dB pada jalur; refleksi kuat ke dalam EDFA dapat menyebabkan lasing (Refleksi & return loss)
Pemantauan pompa	arus pompa pada keluaran konstan adalah indikator penuaan; kartu pompa cadangan atau penguat cadangan secara keseluruhan
Penguatan dan kemiringan	filter perataan penguatan dan pemerataan penguatan dinamis menjaga 40–96 kanal tetap dalam rentang 1–2 dB; kemiringan bertambah dengan Raman dan jumlah span
Penambahan dan pelepasan kanal	kontrol transien mencegah kanal yang tersisa mengalami lonjakan saat kanal lain hilang; tambahkan kanal sesuai prosedur
Kanal supervisi optik (OSC)	panjang gelombang terpisah, biasanya 1 510 atau 1 610 nm, diterminasi di setiap lokasi penguat, membawa manajemen, alarm, dan telemetri redaman span (Pemantauan & manajemen)
Daya dan lingkungan	−48 V DC dengan baterai 4–8 jam, pendingin, sensor pintu, dan sensor suhu di lokasi tanpa awak
Karakterisasi serat optik lebih dulu	redaman span, ORL, dispersi, PMD, dan luas efektif menentukan rencana penguatan (Karakterisasi serat optik)

Memilih antara penguatan, regenerasi, dan koheren

Situasi	Pilihan
10G satu kanal, 80–100 km	modul 10G ZR, atau LR/ER dengan EDFA dan kompensasi dispersi
10G DWDM, 200–400 km, sistem lama	rantai EDFA dengan modul kompensasi dispersi; pertimbangkan penggantian dengan koheren
100G, 80–120 km	pluggable 400ZR/100G ZR dengan satu pasang EDFA — solusi modern paling sederhana
100G–400G, 500–2 000 km	transponder koheren atau ZR+ dengan rantai EDFA dan ROADM; regenerasi hanya jika OSNR sudah habis
Tanpa repeater 250–400 km	booster berdaya tinggi, Raman, ROPA, koheren
PON di atas 20 km atau split besar	penambah jangkauan atau optik kelas C++/E2 (Kelas ODN)
Multimode kampus di atas 400 m	switch atau konverter media sebagai regenerator, atau serat optik single-mode
Link mana pun dengan kekurangan OSNR yang tidak dapat diatasi penguat	regenerasi 3R

Di CodingBox

Modul yang memasok dan mengakhiri jalur yang diperkuat tetap berupa pluggable, dan CodingBox membaca apa yang penting pada masukan penguat: daya peluncuran, panjang gelombang persis atau kanal DWDM, rentang yang dapat disetel, kelas daya. Modul koheren juga melaporkan OSNR, dispersi kromatik, dan BER pra-FEC melalui VDM — kesehatan sistem jalur sebagaimana dilihat oleh penerima — dan CodingBox menunjukkan besaran mana saja yang diiklankan oleh modul (Transceiver yang dapat disetel, Metrik VDM & FEC, Check transceiver).

Jika Anda menemukan ketidakakuratan atau kesalahan dalam artikel ini, pilih bagian teks yang bersangkutan lalu tekan Ctrl+Enter untuk .