CodingBox 문서

증폭기와 재생 중계: EDFA, 라만, SOA, OEO

트랜시버 한 쌍이 신호를 전달할 수 있는 거리는 전력 버짓과 분산 허용치가 정하는 만큼입니다 — LR은 10 km, ZR은 80 km, 증폭된 400ZR은 120 km입니다. 그 이상에서는 선로의 무언가가 광섬유가 앗아간 것을 복원해야 합니다: 데이터를 건드리지 않고 모든 파장을 한꺼번에 끌어올리는 광증폭기이거나, 신호를 전기적으로 수신해 다시 송신하는 재생 중계기입니다. 이 페이지는 버짓이 소진되는 지점, 증폭기 유형과 그 수치, 선로에서의 위치, 증폭기가 있을 때 버짓이 OSNR 버짓으로 바뀌는 방식, 증폭된 선로를 운용하는 데 필요한 조건, 증폭·재생 중계·코히어런트 모듈 중에서 선택하는 방법을 다룹니다.

트랜시버 버짓이 소진되는 지점

기술무증폭 전송 거리확장 방법
10G LR / ER / ZR10 / 40 / 80 km분산 보상과 EDFA로 100–150 km까지; 그 이상은 DWDM 라인 시스템
100G LR4 / ER4(직접 검출)10 / 40 km없음 — 더 긴 스팬은 코히어런트로 전환
100G–400G 코히어런트 플러거블(ZR, ZR+)40 km(400ZR 무증폭, ≤ 11 dB)EDFA 한 쌍으로 120 km(ZR), 증폭기 체인으로 1 000+ km(ZR+, OpenZR+)(코히어런트 장거리 전송)
MUX를 통한 10G DWDMEDFA 사용 시 스팬당 80 km분산 보상 모듈을 갖춘 EDFA 체인으로 400–600 km까지, 그 이후는 재생 중계
코히어런트 트랜스폰더스팬당 80–120 kmEDFA와 라만 체인, ROADM, 재생 중계 구간당 1 000–3 000 km
PON, 등급 C+20 km, 1:32–1:64리치 익스텐더(ITU-T G.984.6)로 60 km 또는 더 큰 분기까지
멀티모드100–400 m증폭하지 않음 — 스위치나 미디어 컨버터가 재생

증폭기 유형

유형원리대역이득과 출력잡음 지수비고
EDFA(어븀 첨가 광섬유 증폭기)980 nm 또는 1480 nm로 펌핑되는 수 미터 길이의 어븀 첨가 광섬유에서 신호가 유도 방출을 일으킴C-밴드 1 530–1 565 nm; L-밴드 변형 1 565–1 625 nm이득 15–35 dB; 총 출력 +17 … +23 dBm, 부스터는 +27 dBm까지4–6 dB가장 널리 쓰이는 방식; 단일 채널 또는 다중 채널; 채널 추가·삭제를 위한 이득 평탄화 필터, 가변 이득, 과도 제어(DWDM 구성 요소)
라만(분포형)신호보다 약 100 nm 짧은 파장의 펌프광(C-밴드에서는 ≈ 1 450 nm)을 전송 광섬유에 주로 역방향으로 입사시키며, 광섬유 자체가 처음 20–40 km 구간에서 증폭을 일으킴펌프광이 허용하는 모든 대역분포 이득 10–15 dB실효 잡음 지수가 EDFA보다 낮아 스팬당 OSNR이 3–5 dB 우수함펌프 출력 +27 … +30 dBm, 클래스 4 — 커넥터 청결도와 APR이 생명과 직결됨(안전과 취급); 장거리 또는 무중계 스팬(300+ km)에는 라만-EDFA 하이브리드 사용
SOA(반도체 광증폭기)거울이 없는 레이저 칩; 전기적으로 펌핑됨O-밴드(1 310 nm)를 포함한 모든 대역10–20 dB; +10 … +13 dBm7–9 dB빠르고 작고 저렴함; PON 리치 익스텐더와 버스트 모드에 사용; 패턴 의존 이득 특성으로 DWDM 사용은 제한적
원격 광펌핑 증폭기(ROPA)선로에 있는 무전원 어븀 코일을 단말에서 광섬유를 통해 펌핑C-밴드10–15 dB—무중계 해저·사막 구간
3R 재생기(OEO)수신, 재동기화, 재정형, 재송신 — 트랜스폰더 두 대를 등지고 연결채널당OSNR, 분산, PMD, 비선형 왜곡을 초기화—채널당 비용이 높고 지연이 추가됨; 증폭만으로 필요한 OSNR을 더 이상 확보할 수 없을 때 필요
2R 재생기, 미디어 컨버터새 클럭 없이 전기적으로 재증폭하고 재정형채널당전력과 아이 다이어그램을 초기화—소규모 링크용; 스위치 포트가 가장 흔한 재생기(전송·액세스 장비)

선로에서 증폭기의 위치

위치목적일반적인 값
송신 단말의 다중화기 뒤에 있는 부스터(후치 증폭기)결합된 채널을 송신 광출력까지 끌어올림총 +17 … +20 dBm, 채널당 0 … +3 dBm
매 스팬마다 있는 인라인(선로 증폭기)스팬 손실을 보상스팬 80–120 km, 손실 20–28 dB; 이득을 그만큼으로 설정; 레거시 10G 라인에서는 중간단에 분산 보상 모듈 접속
수신 단말의 역다중화기 앞에 있는 전치 증폭기약한 채널을 수신기의 잡음 위로 끌어올림채널당 입력 −25 dBm, 출력 −5 dBm; 실효 수신 감도를 10 dB 이상 개선
스팬 수신단의 분포형 라만 증폭실효 잡음 지수를 낮추고 스팬을 늘림20–40 km 구간의 분포 이득
증폭기 사이트배터리, 냉각 장치, OSC 단말, 모니터링을 갖춘 전원 공급 오두막 또는 캐비닛장거리 구간에서 80–120 km마다(광섬유 네트워크 토폴로지)

전력 버짓에서 OSNR 버짓으로

증폭기는 단마다 증폭된 자발 방출 — 즉 잡음 — 을 추가합니다. 선로에 증폭기가 들어가면 수신기의 한계는 전력이 아니라 광 신호 대 잡음비(OSNR)가 결정합니다.

공식의미
OSNR_span [dB, 0.1 nm] ≈ 58 + P_channel [dBm] − L_span [dB] − NF [dB]스팬 하나와 증폭기 하나를 지난 뒤의 OSNR
OSNR_total ≈ OSNR_span − 10 · log₁₀ N동일한 스팬 N개인 경우
요구 OSNR: 10G NRZ ≈ 15–18 dB; 소프트 판정 FEC를 사용하는 100G DP-QPSK ≈ 12–15 dB; 400ZR ≈ 26 dB; 400G 16QAM ZR+ ≈ 22–24 dB수신기가 필요로 하는 값

예: 채널당 0 dBm, 스팬 손실 22 dB, 잡음 지수 5 dB → 스팬당 31 dB. 스팬 3개 → 26.2 dB로 400ZR의 한계. 스팬 10개 → 21 dB로 100G DP-QPSK에는 여유 있는 값입니다. 채널 광출력을 높이면 OSNR이 개선되지만 비선형 효과가 그만큼을 상쇄합니다. G.652 광섬유에서 최적값은 보통 채널당 0 … +3 dBm입니다(비선형 효과, 증폭과 OSNR).

증폭된 선로 운용

항목운용 방법
광 안전모든 증폭기 출력과 라만 펌프는 클래스 3B/4; 자동 출력 저감(APR, ITU-T G.664)이 신호 손실 시 펌프를 정지; 통전 중인 고출력 커넥터는 절대 분리하지 않음; 모든 사이트에 위험 표지 부착
커넥터 청결도+20 dBm 이상에서는 오염된 단면이 타면서 광섬유 퓨즈를 일으킬 수 있음; 접속할 때마다 검사(단면 검사와 세척)
반사증폭기 내부의 아이솔레이터, APC 커넥터, 선로 ORL ≥ 24 dB; 강한 반사가 EDFA로 들어가면 레이징을 일으킴(반사와 반사 손실)
펌프 모니터링일정 출력에서의 펌프 전류가 노화 지표; 예비 펌프 카드나 예비 증폭기 전체를 보유
이득과 틸트이득 평탄화 필터와 동적 이득 균등화로 40–96개 채널을 1–2 dB 이내로 유지; 틸트는 라만 증폭과 스팬 수에 따라 커짐
채널 추가·삭제과도 제어가 다른 채널이 사라질 때 남은 채널이 서지를 겪지 않도록 방지; 채널 추가는 절차에 따라 수행
광 감시 채널(OSC)보통 1 510 nm 또는 1 610 nm의 별도 파장으로 모든 증폭기 사이트에서 종단되며 관리 정보, 알람, 스팬 손실 텔레메트리를 전달(모니터링과 관리)
전원과 환경−48 V DC와 4–8시간 배터리, 냉각, 무인 사이트의 도어·온도 센서
광섬유 특성 측정 선행스팬 손실, ORL, 분산, PMD, 유효 면적이 증폭기 설계를 결정(광섬유 특성 측정)

증폭, 재생 중계, 코히어런트 중에서 선택하기

상황선택
10G 단일 채널, 80–100 km10G ZR 모듈, 또는 EDFA와 분산 보상을 더한 LR/ER
10G DWDM, 200–400 km, 레거시분산 보상 모듈을 갖춘 EDFA 체인; 코히어런트로 교체 검토
100G, 80–120 kmEDFA 한 쌍을 더한 400ZR/100G ZR 플러거블 — 가장 단순한 현대적 해법
100G–400G, 500–2 000 km코히어런트 트랜스폰더 또는 EDFA 체인과 ROADM을 갖춘 ZR+; OSNR이 부족한 구간에서만 재생 중계
무중계 250–400 km고출력 부스터, 라만, ROPA, 코히어런트
20 km를 넘는 PON 또는 큰 분기리치 익스텐더 또는 클래스 C++/E2 옵틱스(ODN 클래스)
400 m를 넘는 캠퍼스 멀티모드재생기 역할을 하는 스위치나 미디어 컨버터, 또는 싱글모드 광섬유
증폭기로 해결되지 않는 OSNR 부족이 있는 모든 링크3R 재생 중계

CodingBox에서는

증폭된 선로에 신호를 공급하고 종단하는 모듈도 결국은 플러거블이며, CodingBox는 증폭기 입력단에서 중요한 값 — 송신 광출력, 정확한 파장 또는 DWDM 채널, 튜닝 범위, 전력 등급 — 을 읽어냅니다. 코히어런트 모듈은 VDM을 통해 OSNR, 색분산, pre-FEC BER도 보고합니다 — 이는 수신기가 보는 라인 시스템의 상태입니다 — CodingBox는 모듈이 이 중 어떤 값을 제공하는지 보여줍니다(튜너블 트랜시버, VDM 및 FEC 지표, Check transceiver).

이 문서에서 부정확한 내용이나 오류를 발견하면 해당 부분을 선택하고 Ctrl+Enter를 눌러 해 주세요.