Penguatan, OSNR, dan batas segmen DWDM

Link CWDM berakhir ketika penerima kehabisan cahaya. Link DWDM tidak — penguat menambahkan cahaya setiap 80 km — sehingga batasnya berbeda: derau. Setiap penguat menambahkan emisi spontan, dan setelah cukup banyak penguat, sinyalnya tetap kuat tetapi tidak lagi bersih. Metriknya adalah OSNR (optical signal-to-noise ratio); tugas desainnya adalah menjaga OSNR tetap di atas yang dibutuhkan format modulasi, sambil tetap di bawah daya tempat nonlinieritas serat optik mulai muncul dan sementara dispersi tetap dapat dikendalikan. Halaman ini memberikan alat dan angka-angkanya.

Jenis penguat

Penguat	Band	Penguatan	Keluaran	Faktor derau	Lokasi
EDFA (serat optik terdop erbium)	C (1530–1565 nm), L (1565–1625 nm)	15–35 dB	+17 … +23 dBm total	4,5–6 dB	booster setelah mux, inline setiap 60–100 km, pra-penguat sebelum demux
Raman (terdistribusi)	apa saja, ditentukan oleh panjang gelombang pompa (~100 nm di bawah sinyal)	10–15 dB terdistribusi pada serat optik transmisi	—	NF efektif dapat negatif saat dikombinasikan dengan EDFA	span panjang, upgrade OSNR rendah; daya pompa tinggi (0,5–1 W) — keselamatan
SOA	O-band dan lainnya	10–20 dB	rendah	7–9 dB	sistem O-band, penerima (Penerima berbantuan SOA)
Hybrid Raman/EDFA	C/L	—	—	lebih baik	span ultra-panjang

Penguatan EDFA tidak rata: filter perataan penguatan dan kontrol kemiringan gain menjaga 40–96 kanal tetap berada dalam ~1 dB satu sama lain; kontrol penguatan dinamis menjaga keluaran tetap konstan saat kanal ditambahkan atau dihapus (transien). Laser pompa pada 980/1480 nm memberi daya pada erbium; laser ini adalah komponen yang aus pada sebuah penguat.

OSNR

OSNR adalah rasio antara daya sinyal dan daya derau ASE dalam sebuah bandwidth acuan (0,1 nm ≈ 12,5 GHz), dalam dB. Untuk rantai N span yang identik:

OSNR ≈ 58 + P_ch − NF − L_span − 10·log10(N)     [dB, 0,1 nm]
  P_ch   = daya launch per kanal ke dalam serat optik, dBm
  NF     = faktor derau penguat, dB
  L_span = redaman span, dB
  N      = jumlah span (penguat)

Contoh: P_ch = +1 dBm, NF = 5,5 dB, span 80 km pada 0,22 dB/km + 2 dB konektor = 19,6 dB, N = 8 → OSNR ≈ 58 + 1 − 5,5 − 19,6 − 9 ≈ 24,9 dB.

Format	Kecepatan	OSNR yang dibutuhkan tipikal (0,1 nm), dB	Catatan
10G NRZ, tanpa FEC	10G	18–20	lama
10G NRZ dengan FEC (OTU2, GFEC)	10,7G	11–13	~6 dB penguatan pengodean
100G DP-QPSK koheren, SD-FEC	100G	12–15	sangat toleran
200G DP-16QAM	200G	18–21	—
400G DP-16QAM (400ZR)	400G, 60 GBd	≥ 26 (ditentukan untuk 400ZR)	jangkauan 120 km yang diperkuat
400G ZR+ pada 8QAM / QPSK	300G / 200G	20 / 14	menukar kapasitas dengan jangkauan

Margin desain: OSNR yang dibutuhkan + 2–3 dB untuk penuaan, kemiringan, dan PMD. Pada contoh di atas, 100G QPSK berada dalam kondisi nyaman dan 400ZR marjinal → span lebih sedikit, daya launch lebih tinggi, NF lebih rendah, atau Raman untuk kasus 400G (Koheren & jarak jauh).

Daya launch dan nonlinieritas

Menaikkan P_ch menaikkan OSNR sebesar dB yang sama — sampai nonlinieritas Kerr pada serat optik mengubah daya menjadi distorsi:

Efek	Mekanisme	Gejala	Mitigasi
SPM — modulasi fase-sendiri	intensitas kanal itu sendiri memodulasi fasenya	pelebaran spektral, interaksi dengan dispersi	batasi daya per kanal
XPM — modulasi fase-silang	intensitas kanal tetangga memodulasi fase sebuah kanal	crosstalk pada grid 50 GHz	manajemen dispersi, spacing
FWM — pencampuran empat gelombang	kanal-kanal bercampur menjadi frekuensi baru	kanal hantu pada grid yang rata	spacing tidak rata, dispersi ≠ 0 (G.655/G.652, bukan DSF)
SBS / SRS — hamburan Brillouin / Raman	daya tinggi per kanal / kemiringan band	batas daya, kemiringan sepanjang band	dithering, kontrol kemiringan

Daya launch praktis per kanal: −2 … +3 dBm untuk 100G+ koheren pada G.652, 0 … +3 dBm untuk 10G. Titik optimum adalah tempat penalti nonlinier sama dengan penguatan OSNR.

Dispersi

Jenis	Nilai pada G.652	Efek	Penanganan
Dispersi kromatik (CD)	≈ 17 ps/(nm·km) pada 1550 nm	pelebaran pulsa; 10G NRZ mentoleransi ~800–1000 ps/nm (≈ 60 km) tanpa kompensasi	modul DCF (dispersion-compensating fibre, menambah redaman), kompensator FBG, atau — pada sistem koheren — DSP mengompensasi puluhan ribu ps/nm secara elektronik
Dispersi mode-polarisasi (PMD)	0,1–0,5 ps/√km pada serat optik modern, lebih buruk pada yang lama	acak, berubah terhadap waktu; berpengaruh pada direct-detect 40G+	DSP koheren melacaknya; direct-detect 40G membutuhkan serat optik ber-PMD rendah
Kemiringan dispersi	—	kompensasi tepat hanya pada satu panjang gelombang	DCF slope-matched

DWDM direct-detect (10G, sebagian 25G) karena itu membutuhkan peta dispersi dengan DCF di lokasi penguat; link koheren tidak, sehingga menghilangkan satu lapis rekayasa secara keseluruhan (Komponen DWDM).

Daftar periksa desain span

Jenis serat optik, panjang, dan redaman terukur per span pada 1550 nm (OTDR).
Jumlah kanal, grid, dan format → OSNR yang dibutuhkan dan batas nonlinier.
Penempatan penguat: booster, inline setiap 60–100 km (redaman span 15–25 dB), pra-penguat.
Daya launch per kanal, pengaturan kontrol kemiringan dan transien.
Peta dispersi (direct detect) atau pemeriksaan kapabilitas DSP (koheren).
OSNR yang diterima dan BER pra-FEC per kanal saat komisioning — nilai acuan untuk seluruh masa pakai sistem (Metrik VDM & FEC).
Proteksi dan pemantauan: OSC, monitor daya per-kanal, akses OTDR.

Posisi pluggable

SFP+ DWDM 10G yang dapat disetel atau QSFP-DD 400ZR adalah satu kanal dari sistem ini. DDM-nya menampilkan Tx miliknya sendiri dan Rx total atau per-kanal setelah demux; penguat dan OSNR tidak terlihat olehnya kecuali lewat BER pra-FEC (VDM pada modul koheren). Modul yang membaca daya Rx yang sehat dengan BER yang buruk menunjukkan batas OSNR yang sedang muncul (Transceiver yang dapat disetel).

Di CodingBox

CodingBox membaca sisi modul dari span ini: kanal/panjang gelombang, daya launch, daya Rx, dan untuk modul CMIS koheren, observable VDM (estimasi OSNR, BER pra-FEC, CD, DGD, Q-factor) pada DDM. Membandingkan nilai-nilai ini dengan nilai acuan komisioning menunjukkan apakah sebuah degradasi berada pada modul atau pada line.

Dispersi kromatik, PMD, dan kompensasi dispersi pada span yang dijembatani oleh penguat ini: Dispersi dan bandwidth.

Mengapa daya launch tidak bisa dinaikkan begitu saja demi OSNR yang lebih tinggi — batas SPM, XPM, FWM, Brillouin, dan Raman, daya optimum per kanal, dan mitigasi: Efek nonlinier.

Sudut pandang infrastruktur atas penguatan — perbandingan EDFA, Raman, SOA, dan OEO, di mana masing-masing ditempatkan, apa yang dibutuhkan untuk mengoperasikan jalur yang diperkuat: Penguat & regenerasi.

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