Решение для передачи 100G или 40G на 50km и более

В настоящее время, с ростом скорости передачи информации, возникают все новые задачи в организации высокоскоростных каналов передачи данных между существующими узлами связи.

Мы рассмотрим решение для организации передачи 100GE через 2х волоконную линию длиной более 40 км.

Для оборудования с поддержкой 100G интерфейсов существует стандарт IEEE 802.3ba:

Стандартизованы следующие варианты PHY:

100Gb/s QSFP28 ER4 оптические трансиверы, например, NS-QSFP28-100G-ER4 может обеспечить передачу сигнала на:

• 30 км 652 SMF без FEC

• 40 км G.652 SMF с FEC

Передатчик работает на 4x25Gb/s LAN WDM EML TOSA (1295.56, 1300.05, 1304.58, 1309.14 nm)

Приемник работает на 4x25Gb/s APD ROSA

100Gb/s QSFP28 LR4 оптические трансиверы, например, NS-QSFP28-100G-LR4 может обеспечить передачу сигнала на:

10 км 652 SMF

Передатчик работает на 4x25Gb/s LAN WDM DFB TOSA (1295.56, 1300.05, 1304.58, 1309.14 nm)

Приемник работает на 4x25Gb/s PIN ROSA

Структурная схема оптического трансивера100Gb/s QSFP28

Видно, что для трассы более 40 км не разработано стандарта, и для передачи данных на указанное расстояние можно рассмотреть несколько вариантов:

1) Использовать DWDM 10G или когерентные 100G решения

2) Использовать «раскаченные» до 50 км 100GBASE-ER4

3) Использовать оптические усилители SOA

Очевидным минусом варианта 1 – является его цена, для варианта 2 – это низкая надежность решения, так как раскаченные лазеры для работы на бОльшей мощности прослужат меньше.

SOA усилителей в WDM сетях связи обладают широкой и равномерной полосой усиления, малыми нерезонансными потерями и малым шумом.

Достоинствами SOA в качестве линейных усилителей для сетей связи являются надёжность, компактность, возможность интеграции с другими компонентами, достаточна большая мощность и широкий диапазон рабочих длин волн (различные конструкции SOA могут работать в диапазоне длин волн от 600 нм до 2000 нм).

Схема применения

Для организации полнодуплексного канала 100GE в однопролетной линии предлагается использовать QSFP28 LR4 трансиверы и полупроводниковые оптические усилители.

Схема организации связи с использованием SOA 50км

Мы знаем, что QSFP LR4 использует 4 несущих на 1295.56, 1300.05, 1304.58, 1309.14nm.

Выбор на semiconductor optical amplifier (SOA 1310 nm) упал потому, что именно этот усилитель работает в диапазоне 1310нм, в отличии от EDFA, работающем только в диапазоне 1550нм.

Таким образом с использованием не дорогих QSFP28 LR4 и усилителя можно выполнить передачу данных на расстояние более 40 км.

Увеличить дальность передачи до 60 и даже 70 км можно путем установки дополнительно усилителей на передающей стороне

Схема организации связи с использованием SOA 70км

Рассчитаем бюджет мощности данной 100G системы

Технические характеристики системы:

Максимальное затухание на несущей 1295.56, возьмем равным 0,4 дБ/км

Для линии 10 км потери будут не более 4 дБ

В худшем случае уровень каждой несущей на передачу, не менее-4.3дБм

С учетом затухания в линии на приемной стороне получаем -4,3-4= -8,3дБм, что соответствует чувствительности -8,6дБм

Для линии 40 км потери 0,4*40=16 дБ

Для линии 50 км потери 0,4*50=20 дБ

Для линии 60 км потери 0,4*60=24 дБ

Для линии 70 км потери 0,4*70=28 дБ

Технические характеристики усилителя:

В этом случае при использовании усилителя с усилением 18дБ и бюджетом мощности самих модулей 4дБ , максимальные потери в линии 18+4=22 дБ.

Что с запасом в 2 дБ позволяет использовать SOA усилитель на линии 50 км.

На рабочих длинах волн QSFP модуля, дисперсия в стандартном одномодовом волокне SMF, близка к нулю, поэтому модули компенсации дисперсии не требуются.

Преимущество SOA

l Широкий диапазон рабочих длин волн: 1280nm~1330nm
l Автоматический режим работы: automatic power control (APC)  automatic gain control (AGC)
l Широкий диапазон уровня входного сигнала： -17dBm~-4dBm
l Высокий уровень выходной мощности: до +12dBm