DWDMシステム用トランスポンダー（OEO）光ファイバーリピーター

光トランスポンダは、波長分割多重（WDM）ネットワークシステムで使用される特殊な光・電気・光（OEO）デバイスです。その主な機能は、異なる波長間で光信号を受信および送信することです。光トランスポンダは通常、光源として半導体光増幅器（SOA）またはレーザーのいずれかを使用します。多くの場合、光信号の変調に使用される電界吸収型変調器（EAM）も搭載しています。本記事では、光トランスポンダについて詳しく紹介します。

光トランスポンダ（OEO）とは？

その 光トランスポンダ は、光通信システムにおける主要な機器です。光信号を電気信号に変換し、その電気信号を増幅した後、再び光信号に変換します。光トランスポンダーは、光－電気－光変換を使用して光信号の伝送距離を延長することもできます。 

これにより、光信号の完全性を一切損なうことなく、より長距離にわたって伝送できます。光トランスポンダーは、光信号を標準光波長から光CWDM信号またはDWDM信号に変換することもできます。CWDM信号は標準光信号よりも分散の影響を受けにくいため、より長距離にわたって伝送できます。DWDM信号はCWDM信号よりもさらに分散の影響を受けにくいため、さらに長距離にわたって伝送できます。

光トランスポンダーが信号を再生する過程では、光信号の波形整形、リタイミング、再増幅が行われます。この方式により、光トランスポンダーは信号をより正確に監視、クリーンアップ、増幅できます。

図1：光トランスポンダー

WDMシステムに光トランスポンダー（OEO）が必要なのはなぜですか？

波長分割多重（WDM）システムでは、デバイスごとに異なる光波長が使用される場合があります。しかし、これらの異なるデバイス間で通信する必要が生じることがあり、波長の違いによって互換性の問題が発生する可能性があります。  さらに、光トランスポンダー（OEO）は、異なる波長を、ある光ファイバーネットワークから別の光ファイバーネットワークへ伝送可能な単一波長に変換することで、こうした互換性の問題を解決できます。これにより、異なる光ファイバーネットワーク間で規格が異なっていても、デバイス同士がシームレスに通信できます。そのため、OEOはあらゆるWDMシステムに不可欠なコンポーネントです。一般に、光トランスポンダーは変換方式に応じて3つのモデルに分類されます

マルチモードファイバーをシングルモードファイバーに変換

光ファイバの2つの異なるモードのうち、マルチモードファイバは短距離伝送に使用され、シングルモードファイバは一般に長距離伝送に使用されます。マルチモードの伝送距離限界を超える距離でデータを伝送する必要がある場合、またはシングルモード機器とマルチモード機器の間にデータ伝送リンクを確立する必要がある場合は、モード変換を行う必要があります。そうしなければ、相互にデータ通信を行うことはできません。次の図は、マルチモードファイバをシングルモードファイバに変換しながら、2台の光トランスポンダを使用して離れた場所にある2台のスイッチを接続する方法を示しています。この接続方式は一般に、10G光伝送ネットワーク（OTN）および同期光ネットワーク（SONET）の拡張に使用されます。

図2: マルチモードからシングルモードファイバーへ 変換

デュアルファイバーをシングルファイバーに変換

単芯ファイバーは一般にBiDiネットワークで動作します。BiDiネットワークでは、双方向（BiDi）伝送により、同じファイバー心線上で2つの異なる波長を使用できます。一方、2芯ファイバーでは、2本の異なるファイバー上で同じ波長を使用します。2台の光トランスポンダーで接続された2台の長距離2芯ファイバースイッチを変換する場合、2芯ファイバーと単芯ファイバーの相互変換には、その2台の光トランスポンダーを使用できます。BiDi単芯ファイバーでは、1本のファイバー上で2つの異なる波長を使用し、ファイバーの一端で送信（Tx）、もう一端で受信（Rx）を行い、その逆方向でも同様に動作します。

図3：デュアルファイバからシングルファイバへの変換

波長を変換

ネットワークシステム。従来の波長を使用する固定ファイバーインターフェース搭載の光ファイバーネットワーク機器は、光トランスポンダーを介してCWDMまたはDWDMの波長に変換する必要があります。  下の画像では、SMF SFP+と1530nm CWDM SFP+光モジュールを使用して波長変換を行い、10GスイッチとCWDM Mux/Demuxを接続しています。このネットワークでは、1310nmの信号を出力する10Gスイッチを1530nm波長のCWDM Mux/Demuxに接続し、10GスイッチとCWDM Mux/Demuxを連携させる必要があります。この光トランスポンダーを設置することで、必要な波長で信号を通過させられるため、波長変換を実現できます。これにより、WDMシステムをはるかに効率的に運用できるだけでなく、コストも大幅に削減できます。

図4：異なる波長の変換

トランスポンダーとトランシーバーおよびマックスポンダーの比較

トランスポンダーとトランシーバーは、異なる2種類のネットワークを相互に通信できるよう接続するために使用されるデバイスです。トランシーバーはデータの送信と受信の両方が可能なデバイスですが、トランスポンダーはデータの受信のみを行います。トランスポンダーとトランシーバーは、どちらもデータをある形式から別の形式に変換するために使用できます。例えば、トランスポンダーは電気信号を光信号に変換するために使用でき、トランシーバーは光信号を別の波長の光信号に変換するために使用できます。トランシーバーは通常、長距離用途で使用される一方、トランスポンダーは通常、短距離用途で使用されます。 

Muxponderは、複数の信号を単一の信号に多重化（または結合）するデバイスです。Muxponderは、データの送受信が可能という点でTransceiverに似ていますが、信号を多重化するために特別に設計されています。Muxponderは通常、複数の信号を単一の信号に結合する必要がある長距離用途で使用されます。 

トランスポンダー、トランシーバー、マックスポンダーは機能面で共通点がありますが、設計目的を考慮すると本質的に異なるデバイスです。トランスポンダーは短距離用途向け、トランシーバーは長距離用途向け、マックスポンダーは複数の信号を単一の信号に統合する用途向けに設計されています。

8ポート4チャネルのマルチレートWDMトランスポンダーは、マルチモード1Gbpsまたは10Gbps信号をシングルモードCWDM/DWDM波長に変換し、これにより1G/10Gリンクの最大距離を延長できます。このリンクでは、信号のみが増幅され、信号変換の前後でデータレートは変化しません。

図5：A 8ポート4チャネルトランスポンダー

含まれるWDM光ファイバートランシーバー CWDM/DWDMトランシーバーモジュール 特定の波長の光信号を送受信するために使用できます。信号のモード、波長、速度を変更することなく、受動的に信号を伝送するだけです。

図6：DWDM SFP光モジュール

ファイバーMuxponderの場合、複数の異なる種類のサービスを単一のファイバーに集約する、マルチプロトコル対応の多段デバイスです。例えば、10x10G SFP+および1x100G CFPコネクタを備えた100Gbps Muxponderは、最大10種類の異なる規格の10G信号を単一の100G信号に集約できます。

図7：100Gマルチプロトコル・マルチレートMuxponder

スタンドアロン型とラインカード型のWDMトランスポンダー、どちらを選ぶべきか？

WDMトランスポンダーには、主にスタンドアロン型とラインカード型の2種類があります。スタンドアロン型トランスポンダーは、ラックマウント型またはデスクトップ型の独立したデバイスです。一方、ラインカード型トランスポンダーは、シャーシに取り付けられるラインカードに統合されています。では、どちらを選ぶべきでしょうか？

決定する際には、考慮すべき点がいくつかあります。まず、データセンター内で利用できるスペースの広さを考えてください。スペースが限られている場合、ラインカード型トランスポンダーはスタンドアロン型トランスポンダーほど場所を取らないため、より適した選択肢となる可能性があります。次に、予算を考慮してください。同じサイズの場合、ラインカード型トランスポンダーはスタンドアロン型トランスポンダーよりも安価な傾向があります。最後に、具体的なニーズについて考えてください。より高いポート密度が必要な場合や、高度な機能を活用したい場合は、ラインカード型トランスポンダーがより適した選択肢となる可能性があります。 

結論

異なるデバイス間で信号を伝送する場合、それらが相互に互換性があるか、またデータ変換用の光トランスポンダーが必要かどうかを考える必要があります。本記事では、シングルモードファイバーからマルチモードファイバーへの変換、デュアルファイバーからシングルファイバーへの変換、異なる波長間の変換など、データ変換用の一般的な光トランスポンダーをいくつか紹介します。なお、光トランスポンダーは信号の再増幅、監視、クリーニングのみを担当し、伝送速度は変更されません。光トランスポンダーを使用することで、光伝送リンクの伝送距離を延長できます。詳細を知りたい場合は、お問い合わせください QSFPTEK [email protected]までお問い合わせください。当社はお客様に提供できます 光トランスポンダ 幅広い光モジュールも取り揃えています。ぜひお見積もりをご依頼ください！