Was ist ein optischer EDFA-Verstärker für Langstrecken-DWDM-Netzwerke?
In den letzten Jahrzehnten hat sich das Glasfasernetz in der Telekommunikation und in zahlreichen Anwendungsbereichen schnell verbreitet. EDFA ist ein Glasfaserverstärker, der maßgeblich zum Glasfasernetz beigetragen hat. Dank der Funktionen Signalkompensation und gleichzeitiger Verstärkung mehrerer Kanäle werden EDFA-Verstärker in DWDM-Netzen für die Datenübertragung über große Entfernungen eingesetzt.
Was ist ein EDFA-Verstärker?
EDFA (Erbium-dotierter Faserverstärker) ist ein optischer Verstärker (OA) arbeitet im C- und L-Band, wo die Glasfaserdämpfung am geringsten ist. Die optischen Signale verschlechtern sich bei der Glasfaserkommunikation entlang des Glasfaserübertragungswegs allmählich. Um die Verbindungsdämpfung (von Glasfaser, Stecker, optischer Verbindung usw.) innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten, wird daher die Übertragungsdistanz begrenzt. Hier kommt der EDFA ins Spiel.
Abbildung 1: QSFPTEK EDFA-Verstärker
Wofür wird EDFA verwendet?
Verstärker dienen dazu, das optische Signal zu verstärken und so die Reichweite bei Langstreckenübertragungen zu erhöhen. Da EDFA mehrere optische Signale gleichzeitig verstärken kann, ist es in WDM-Netzen weit verbreitet.
Abbildung 2: Booster, Leitungs- und Vorverstärker werden im Langstrecken-DWDM-System eingesetzt
Zurück in die Zeit, als EDFA noch nicht erfunden war, war die Technologie zur Erweiterung der Reichweite optischer Signale sehr komplex und kostspielig – optisch-elektrische Signalumwandlung, Signalverstärkung und elektrisch-optische Signalumwandlung. Der EDFA-Verstärker erspart die Mühe der Signalregeneration und bietet eine optimierte Technologie zur einfachen und kostengünstigen Signalleistungskompensation.
Welche Arten von optischen EDFA-Verstärkern gibt es?
Booster-Verstärker (BA), Leitungsverstärker (LA) und Vorverstärker (PA) sind die drei EDFA-Typen, die in optischen DWDM-Übertragungsleitungen eingesetzt werden. Sie werden üblicherweise kombiniert und an verschiedenen Positionen der Leitung platziert, um sicherzustellen, dass die Signale schließlich an den Empfänger übermittelt werden können.
Abbildung 3: Platzierung von Booster, Leitung und Vorverstärker in der Glasfaserleitung
Optischer Booster-Verstärker (OBA)
Glasfaser-Signalverstärker werden häufig senderseitig eingesetzt, um das optische Signal vor der Aussendung an die Glasfaserverbindung zu verstärken. Typischerweise wird er direkt hinter der Mux-Demux-Anlage installiert, um den Leistungsverlust von DWDM-Wellenlängen oder einzelnen Wellenlängen auszugleichen. Der Booster EDFA ist mit geringer Verstärkung und hoher Ausgangsleistung für die Kombination mit WDM-Multiplex- und Demultiplex-Technologien konzipiert.
Inline-Verstärker (OLA)
Wie der Name schon sagt, werden optische Leitungsverstärker in die Übertragungsleitung eingebaut, um die durch Signale verursachte Verbindungsdämpfung über Langstrecken-Glasfaserverbindungen zu kompensieren. Ob und wie viele Inline-Verstärker installiert werden müssen, hängt von der Entfernung der Glasfaserverbindung ab. In der Regel wird alle 80 km ein optischer Leitungsverstärker in einer Langstrecken-Glasfaserverbindung eingesetzt. Das Hinzufügen von LAs zur optischen Leitung ist eine Lösung zur Verlängerung der Übertragungsdistanz. Die LA-Verstärker bieten mittlere bis hohe Verstärkungen und verfügen über die gleiche hohe Ausgangsleistung wie die BA-Verstärker.
Vorverstärker (OPA)
Der optische Vorverstärker befindet sich in der Nähe der Empfängerseite, um sicherzustellen, dass der Empfänger ausreichend optische Leistung empfängt. Der OPA ist notwendig, um die optischen Signale nach einer langen Glasfaserreise auf das erforderliche Niveau zu verstärken. Handelsübliche optische Vorverstärker bieten oft hohe Verstärkungen und eine geringere Ausgangsleistung.
Wie das obige Diagramm zeigt, sind auf jeder Sende- und Empfangsseite jeweils ein Booster-Verstärker und ein Vorverstärker installiert, um die Signalverstärkung vor oder nach dem WDM-Knoten durchzuführen. Zusätzlich werden ein oder mehrere Leitungsverstärker entlang der Glasfaserleitung platziert, um den durch die Glasfaserdämpfung verursachten Leistungsverlust zu kompensieren. OBA und OPA werden in konvergenten DWDM-Netzen paarweise eingesetzt. OLA ist jedoch für den Einsatz in realen Anwendungen selektiv. Bitte beachten Sie die Übertragungsdistanz.
Was ist die EDFA-Verstärkung und das EDFA-Rauschmaß?
Verstärkung und Rauschzahl sind wichtige Parameter zur Messung der Qualität von Glasfaserverstärkern. Sie werden üblicherweise durch die Einspeisung mehrerer Signale in den optischen Spektrumanalysator (OSA) bewertet.
EDFA-Verstärkung
Vereinfacht ausgedrückt ist die Verstärkung eines EDFA das Verhältnis des optischen Ausgangssignals zum optischen Eingangssignal. Sie misst den Verstärkungsgrad, den der EDFA den Eingangssignalen verleiht. Abhängig von einem anderen gemessenen Parameter der optischen Leistung kann die EDFA-Verstärkung die Leistungsverstärkung (Ap), die Stromverstärkung (Ai) oder die Spannungsverstärkung (Av) sein. Die optische Verstärkung bezieht sich jedoch oft auf die Leistungsverstärkung. Das Eingangs- und Ausgangssignal vor und nach dem Durchlaufen des Verstärkers sind in der folgenden Abbildung dargestellt.
Abbildung 4: Verstärkungsdiagramm des EDFA-Verstärkers
Optische Spannungsverstärkung = Ausgangsspannung / Eingangsspannung
Optische Stromverstärkung = Ausgangsstrom / Eingangsstrom
Da Leistung = Spannung * Strom, gilt:
Optische Leistungsverstärkung = Optische Spannungsverstärkung * Optische Stromverstärkung = Ausgangsspannung / Eingangsspannung * Ausgangsstrom / Eingangsstrom
EDFA-Rauschzahl
Der Verstärkungsprozess erzeugt verstärktes Spontanemissionsrauschen (ASE), das das Signal verstärkt und zu einer Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) am Ausgang führt. Das Verhältnis von Eingangs- zu Ausgangs-SNR wird als Rauschzahl (NF) angegeben:
Rauschzahl (NF) = Eingangs-SNR / Ausgangs-SNR
QSFPTEK EDFA und zugehörige Produktempfehlung
Zu den Neuzugängen von QSFPTEK für optische Transportnetzwerke (OTN) gehören zwei EDFA-Verstärker – QT8600-PA (Vorverstärker) und QT8600-BA (Booster-Verstärker).
Sie können symmetrisch eingesetzt werden, um die Signalreichweite in Langstrecken-DWDM-Systemen zu erweitern. Beide können in die QT8600-Serie integriert werden Managed-Chassis-Plattform, optional für 5U- und 2U-Modelle. Außerdem können andere OTN-Produkte derselben Serie, einschließlich OLP, DCM sowie Transponder und Muxponder, für eine vollständige DWDM-Lösung verwendet werden.
Abbildung 5: EDFA-Verstärker und andere Produkte in der 5U-Chassis-Plattform
Zusammenfassung
Der EDFA-Verstärker ist ein Kartenmodul zur Leistungskompensation und Signalverstärkung zur Erweiterung der Signalreichweite in Glasfasernetzen. Erbiumdotierte EDFA-Glasfaserverstärker werden am häufigsten im DWDM-Netz eingesetzt, da dort extrem lange Übertragungsstrecken benötigt werden. Drei Arten von optischen EDFA-Verstärkern sind Booster-Verstärker, Inline-Verstärker und Vorverstärker. Booster-EDFAs werden senderseitig installiert, um das Signal vor Erreichen der Glasfaserleitung zu verstärken. Alle 80 km wird ein Leitungsverstärker in die Glasfaserleitung integriert, um die Signalleistung zu kompensieren. Vor dem Empfänger befindet sich ein Vorverstärker, um sicherzustellen, dass ein ausreichend starkes Signal zur Erkennung an den Empfänger gesendet wird.
Wenn Sie noch Fragen zu EDFA-Verstärkern oder Produktangeboten haben, wenden Sie sich bitte an [email protected] für Unterstützung. QSFPTEK hilft Ihnen gerne weiter.
Teilen
