07.11.2025
162 Optilised võrgud on juba ammu muutunud standardiks magistraal- ja ettevõtteandmete edastamisel. Kuid teenusepakkujatel ja inseneridel tekib sageli praktiline küsimus: kuidas luua DWDM-link 80–100 km kaugusele ilma regeneraatorite kasutamiseta?
Regenereerimine on kallis – see nõuab aktiivse seadme paigaldamist, täiendavat toidet, paigaldus- ja hooldusruumi. Seega, kui õnnestub luua link ilma vahepealse regenereerimiseta, on võimalik projekti eelarvet oluliselt kokku hoida ja vähendada käitamiskulusid.
Vaadakem üksikasjalikult, millele tähelepanu pöörata, milliseid tehnoloogiaid kasutada ja millised varjatud ohud võivad teid oodata.
DWDM-signaali edastamise võimalused ilma regenereerimiseta
DWDM tähendab Dense Wavelength Division Multiplexing. See on tihe spektraalne tihedus. Selle abil edastatakse kümneid ja isegi sadu kanaleid ühe kiudoptilise kaabli kaudu. Iga ühenduse pikkus võib olla erinev. See võimaldab ühte kaablit maksimaalselt efektiivselt kasutada.
Tavaliselt ühendavad suured andmekeskused ja magistraaloperaatorid omavahel 80–100 km kaugusel asuvaid platvorme. Siin tekib valik: paigaldada regeneraator või hakkama saada ilma selleta.
Signaali edastamine sellistel vahemaadel ilma regenereerimiseta on võimalik. Selleks on vaja valida õiged DWDM-seadmed ja arvestada mõningaid tingimusi:
Kasutada kaasaegset ühemodulist kiudoptikat madala sumbumisega. Näitaja on umbes 0,2 dB/km vahemikus 1550 nm.
Paigaldada minimaalne arv ühendusi ja vältida keevitusi.
Kasutada EDFA või RAMAN võimendajaid, kus see on vajalik.
Kasutage kvaliteetseid optilisi mooduleid SFP+/QSFP piisava võimsusega;
minimeerige dispersiooni ja müra, et need jääksid lubatud normide piiresse.
Kui järgite kõiki neid reegleid, töötab DWDM-link stabiilselt 80–100 km kaugusel. Mõnikord võib see ulatuda isegi 120 km-ni ilma regenereerimiseta.
Millised tegurid mõjutavad optilise kanali ulatust
Signaali ülekande ulatus sõltub paljudest teguritest. Vaadakem kõige olulisemaid, mis tegelikult piiravad meid pikkuses:
Kaiutus kiudoptikas. See on peamine parameeter. Standardse lainepikkuse 1550 nm juures on sumbumiskoefitsient ~0,2 dB/km. Seega on 8 km pikkusel kaablil ligikaudne kadu 18 dB ja 100 km pikkusel kaablil 20 dB. Juba see väärtus viib meid enamiku moodulite võimete piirile.
Ühendused ja keevitused. Iga lisanduv ühendus põhjustab kadusid. Iga ühendus lisab 0,3–0,5 dB. Iga keevitus – 0,05–0,1 dB. Eraldi võttes on need väikesed. Kuid kui liinil on kümneid ühendusi, siis kasvavad kogukadud kergesti 2–3 dB-ni.
Optiliste moodulite omadused. SFP+/QSFP-l on erinev ülekandevõimsus ja vastuvõtja tundlikkus. Ühel ja samal liidesel (nt 10G DWDM) võib olla erinev võimsuse eelarve – 22 kuni 28 dB. See määrab, kas see suudab linki ilma võimendita vedada.
Dispersioon. Mida suurem on ülekandekiirus, seda tugevamalt on see näitaja tunda. Umbes 80–100 km kaugusel hakkab signaal venima ja hägustuma. See halvendab selle loetavust. Seetõttu on oluline kompenseerimine ja võimendite paigaldamine.
Müra ja mittelineaarsed efektid. Võimendite paigaldamisel tekib müra (ASE müra). Kui kiud on suure võimsusega, tekivad mittelineaarsed moonutused. Kõige levinum efekt on FWM (nelja laine segunemine).
Kui kõik need tegurid eelnevalt arvesse võtta, saab 80–100 km pikkuse ühenduse ehitada ilma probleemide ja kuluka regenereerimiseta.
Õige optiliste moodulite valik (SFP+/QSFP)
Signaali edastamise kaugust mõjutavad optilised moodulid. Tavaliselt kasutatakse kahte tüüpi: SFP+ ja QSFP.
Oluline! Kontrollige mitte ainult deklareeritud kaugust. Pöörake tähelepanu ka vastuvõtja tundlikkusele. Kui mooduli tundlikkus on 23 dB ja kogukadu on 25 dB, siis link ei tööta.
SFP+
Seda kasutatakse kiirusel kuni 10G. Siin on mitu varianti:
LR (10 km) – ei sobi DWDM-ile.
ER (40 km) – kasutatakse harva, eelarve on väike.
ZR (80 km) – optimaalne variant, kuid piiratud. Tegelikult töötavad need sagedamini 60–70 km kaugusel ilma võimenditeta.
DWDM SFP+ 80 km – ideaalse liini korral võivad ulatuda kuni 100 km kaugusele.
Kõige sagedamini kasutatakse 80 km toega mooduleid – ZR. Kuid et kanal oleks stabiilne, on parem varuda varu. See on oluline, kuna paljud tootjad märgivad maksimaalse ülekande kauguse ideaalsetes tingimustes. Nad ei arvesta ühenduste olemasolu ja lisakadudega.
QSFP
See moodul sobib kiirusele 100G/400G:
100G jaoks sobivad klassikalised moodulid. Näiteks 100G DWDM PAM4 või väliste transponderitega.
400G jaoks on vaja kompenseerida dispersiooni ja kasutada EDFA-võimendajaid. Harvem paigaldatakse Ramani võimendajaid.
Samuti peab kiudoptika olema kvaliteetsem kui SFP+ jaoks. Lisaks on vaja väliseid võimendajaid ja kompensaatoreid.
Multiplexerite ja demultiplexerite roll ühenduses
Multiplexerid (MUX) ühendavad kümneid kanaleid üheks kiuks. Demultiplexerid (DEMUX) teevad vastupidist. Nad lahutavad need kanalid.
Sellise seadme paigaldamisel DWDM-võrkudes tuleb seda kindlasti arvesse võtta. Kui signaal edastatakse 80–100 km kaugusele, põhjustab MUX/DEMUX kasutamine 1–3 dB kadu. Kui skeemis on kaks seadet – edastamiseks ja vastuvõtmiseks –, on sumbumine kuni 2–6 dB. Need on juba tõsised näitajad. Need on eriti märgatavad 100 km kaugusel.
Riskide minimeerimiseks:
võtke MUX/DEMUXi panust arvesse võimsuse eelarve arvutamisel;
kasutage madala kaduga passiivseid multipleksereid;
lisage võimendid MUX/DEMUXi järele, eriti suure koormuse korral.
Pange tähele! Sumbumise tase sõltub optiliste seadmete tüübist. Kvaliteetsete mudelite kasutamisel on kadu väiksem – kuni 1 dB. Standardse MUX/DEMUX lisab keskmiselt 1,5–3 dB.
Optiliste võimendite (EDFA, Raman) kasutamine
Signaali edastamine 80–100 km kaugusele ilma võimenditeta on praktiliselt võimatu. Kõige sagedamini kasutatakse mudelit EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier). See võimendi töötab sagedusalas 1550 nm, mis sobib ideaalselt DWDM-iga. See võimendab signaali optilises vormis ega muuda seda elektriliseks. Lisab 20–30 dB võimendust. Sellise mudeli kasutamine on palju odavam kui regenereerimine.
Keerulisemates projektides kasutatakse Raman-võimendajaid. Need jaotavad võimenduse kogu liinile ja vähendavad müra taset. Sobivad pikkadele liinidele 150–200 km. Kuid Raman-mudelid on kallimad ja keerulisemad.
80–100 km puhul on optimaalne skeem järgmine. Kasutatakse ühte EDFA-võimendit edastamisel. Kui juhtum on keeruline, paigaldatakse kaks. Selleks lihtsalt lisatakse EDFA vastuvõtjale.
Võimsuse eelarve arvutamine 80–100 km vahemaa jaoks
Et mõista, kas link hakkab tööle, tuleb arvutada võimsuse eelarve. Valem on lihtne:
Mooduli eelarve ≥ Liini kogukadud
Näide:
Kiudoptilise kaabli sumbumine: 0,2 dB/km × 100 km = 20 dB.
2 MUX/DEMUX = 4 dB.
10 ühenduskohta 0,1 dB = 1 dB.
Kokku: 25 dB.
Kui mooduli eelarve on 28 dB, siis link töötab, kuid varu puudub. Seetõttu on parem paigaldada EDFA-võimendi. See kompenseerib 5–10 dB ja tagab stabiilsuse.
Jätke alati varu 3–5 dB. Kiud vananeb, pistikud määrduvad ja moodulid degradeeruvad. See kõik viib signaali kadudeni. Ilma varuta hakkab teie link juba paari aasta pärast „lagunema”.
DWDM-kanali seadistamine ja testimine
Kui paigaldus on lõpetatud, tuleb kindlasti teha selle testimine. Selleks tehakse järgmist:
OTDR-mõõtmised. Need näitavad, kus täpselt marsruudil esinevad kaod. See võimaldab ka määrata ligikaudse arvu ja asukoha keevituste ja ühenduste kohta.
Võimsusmõõtur või võimsuse mõõtmine väljundis ja sisendis. See aitab veenduda, et signaal vastuvõtjas ei lange alla tundlikkuse taseme.
BER-test. See on bitivea jälgimine. Selle abil kontrollitakse tegelikku veataset.
Jälgimine DWDM-seadmete abil. Enamik seadmeid võimaldab näha OSNR-i. Samuti määravad need kanalite võimsuse ja muud parameetrid.
Testimine tuleb alati läbi viia koormuse all. Mõnikord juhtub, et link „särab” ja näitab, et tühi kanal töötab. Kuid 100G liikluse juures hakkavad ilmnema vead. Seetõttu kontrollib testimine reaalsetes tingimustes liini stabiilsust. Sel viisil on risk väiksem.
Piirangud töös ilma regeneraatoriteta
80–100 km pikkuse DWDM-lingi kokkupanek on täiesti reaalne. Kuid ilma regenereerimiseta on mõned piirangud. Nende hulgas:
Kiirus. 10G puhul pole peaaegu mingeid probleeme. 100G puhul muutub dispersioon kriitiliseks. 400G puhul ei saa ilma kompenseerimise ja võimenditeta hakkama.
Kanalite arv. Mida rohkem kanaleid, seda suurem on üldvõimsus. See võib põhjustada mittelineaarseid moonutusi.
Tugevus. Avarii korral (keevitamine, patch-kordide asendamine) võib võimsusvaru kaduda.
Seadmete vananemine. Aja jooksul kaotavad nii kiud kui ka moodulid oma omadused. Seetõttu on vaja kas varuda võimsusvaru või vahetada seadmed. Vastasel juhul halveneb pikaajalises perspektiivis ühenduse töökindlus.
Seetõttu tuleb selliste ühenduste projekteerimisel olla väga täpne. Alati peab olema varuplaan.
Järeldused
80–100 km pikkuse DWDM-kanali kokkupanek ilma regenereerimiseta on täiesti reaalne. Selleks on vaja:
valida DWDM-seadmed;
kasutada SFP+/QSFP-mooduleid;
arvestada kõiki kaotusi kiududes, keevitustes ja MUX/DEMUX-is;
paigaldada EDFA-võimendid sumbumise kompenseerimiseks;
arvutada võimsuse eelarve ja teha teste;
luua varu.
Sellised projektid võimaldavad oluliselt kokku hoida. Enam ei ole vaja ehitada vahepealseid sõlmi ega rentida pindu. Kuid sellised võrgud nõuavad inseneride tähelepanelikku lähenemist ja kogemusi.
Huvitav on see, et sarnased põhimõtted kehtivad ka PON-võrgus. Seal on samuti oluline arvestada sumbumist, splitterite arvu ja varu loomist. Ainult PON-võrgus on tegemist kümnete kilomeetrite ja sadade abonentidega. DWDM-võrgus aga sadade kilomeetrite ja terabaitidega magistraaliliiklusega.
Peamine on kompetentne projekt, arvutused ja testimine. Siis töötab link stabiilselt. See võimaldab säästa üleliigse varustuse pealt.
