코히어런트 광통신과 장거리 설계

10G에서 약 80 km를 넘어서면 — 그리고 100G 이상의 파장이라면 어디서든 — DWDM 링크는 더 이상 파워 버짓만의 문제가 아니게 됩니다. 분산, 잡음 누적, 변조 방식이 지배적인 요인이 되며, 이를 다루는 기술이 코히어런트 전송으로, 이제는 플러거블 모듈로도 제공됩니다.

직접 검출 대 코히어런트

장거리 링크의 두 가지 한계

1. 색분산 — 신호 안의 서로 다른 파장이 조금씩 다른 속도로 진행하며 펄스를 번지게 합니다. G.652의 C-밴드에서 약 17 ps/nm/km입니다. 직접 검출 10G는 80–100 km 부근에서 한계에 도달하며, DCM이 이를 늘려 주고, 코히어런트는 이 한계 자체를 없앱니다.
2. OSNR — EDFA를 거칠 때마다 잡음이 더해집니다. 수신기의 광 신호 대 잡음비는 해당 포맷이 요구하는 값을 넘어야 합니다(대략 10G OOK 약 20 dB, 100G QPSK 약 13–15 dB, 400G 16-QAM 약 24 dB, 모두 0.1 nm 기준). 고차 변조는 더 많은 비트를 실을 수 있지만 그만큼 더 높은 OSNR이 필요합니다 — 그래서 같은 설비에서도 400ZR은 약 120 km에 그치는 반면 100G QPSK는 훨씬 더 멀리 도달합니다.

코히어런트 플러거블

• 400ZR(OIF) — QSFP-DD/OSFP의 400G 16-QAM, 약 120 km까지의 증폭형 포인트투포인트 DCI용으로 설계, 75/100 GHz 그리드.
• ZR+/OpenZR+ — 더 강력한 FEC와 추가 모드(100G/200G/300G/400G, QPSK~16-QAM)를 갖춘 동일 계열 모듈로, 수백 km급 메트로/지역망 전송 거리를 지원합니다.
• C-밴드 전체에서 튜너블이며, CMIS로 관리됩니다(주파수, 출력, 변조/애플리케이션 선택).

이런 모듈은 15–20 W를 소비하며 라우터에서 가장 발열이 큰 옵틱스입니다 — 호스트의 열설계가 중요해집니다(CMIS 문제).

스팬 설계

1. 다중화기/역다중화기, 커넥터, 광섬유를 포함한 스팬별 손실 버짓(CWDM과 동일한 계산에 EDFA 이득을 더함).
2. 약 80–120 km마다 증폭기 배치; 채널당 송신 파워는 비선형 한계 이내로 유지(보통 −3…+3 dBm/채널).
3. 선택한 변조 방식에 대한 종단 간 OSNR 버짓; 노화 마진을 추가.
4. 분산 — 10G 직접 검출에는 DCM 필요; 코히어런트에는 불필요.
5. ITU 그리드 위의 채널 플랜, OSC를 위한 가드 채널 포함.

CodingBox에서

코히어런트 모듈과 10G DWDM 플러거블도 다른 모듈과 마찬가지 방식으로 읽습니다 — 식별 정보, 파장/채널, DDM, 그리고 튜너블 모듈이라면 채널 설정값 자체까지 읽습니다. CodingBox는 튜너블 SFP+/QSFP 모듈에서 채널을 설정하고, CMIS로 관리되는 코히어런트 모듈의 상태와 애플리케이션을 읽어, 선로 시스템에 들어갈 모듈을 벤치에서 미리 확인할 수 있게 해 줍니다.

규격으로서의 400ZR, OpenZR+, OpenROADM — 범위, 제정 기관, 코드 — 그리고 다른 인터페이스 MSA와의 관계: 광 인터페이스 MSA.

스팬 설계의 바탕이 되는 OSNR 계산, 증폭기 종류, 비선형 한계: 증폭과 OSNR; 플러거블을 둘러싼 네트워크 — ROADM, OTN, 오픈 라인 시스템: DWDM 네트워크 설계.

코히어런트 옵틱스로 광섬유에 빛을 넣기 전에 측정하는 값 — CD, PMD, 스펙트럼 감쇠, ORL, 지연 시간, 광섬유 종류 식별, 서비스별 한계: 광섬유 특성 측정.