Что такое оптический усилитель EDFA для сетей DWDM большой протяженности-Haul?

За последние десятилетия оптоволоконные сети быстро развертывались в телекоммуникационной сфере и получили широкое применение в различных областях. EDFA — это тип оборудования для усиления оптического волокна, который внес значительный вклад в развитие оптоволоконных сетей. Благодаря компенсации сигналов и одновременному усилению нескольких каналов усилители EDFA применяются в сетях DWDM для передачи данных на большие расстояния.

Что такое усилитель EDFA?

EDFA (эрбиевый волоконный усилитель) — это оптический усилитель (OA), работающего в C- и L-диапазонах, где потери в волокне минимальны. Оптические сигналы постепенно ухудшаются вдоль пути передачи по оптическому волокну в системах волоконно-оптической связи. Следовательно, для поддержания затухания в линии (из-за волокна, коннекторов, оптических соединений и т. д.) в допустимых пределах дальность передачи ограничена. Именно здесь используется EDFA.

Рисунок 1: усилитель QSFPTEK EDFA

Для чего используется EDFA?

Усилители предназначены для усиления оптического сигнала, чтобы обеспечить его передачу на большее расстояние в приложениях дальней связи. Поскольку EDFA позволяет одновременно усиливать несколько оптических сигналов, он широко применяется в сетях WDM. 

Рисунок 2: Бустерные усилители, линейные усилители и предусилители применяются в системе DWDM дальней связи

Если вернуться во времена, когда EDFA еще не был изобретен, технология увеличения дальности оптического сигнала была очень сложной и дорогостоящей — преобразование оптического сигнала в электрический, усиление сигнала и преобразование электрического сигнала в оптический. Усилитель EDFA избавляет от необходимости регенерации сигнала, предлагая оптимизированную технологию простой и экономичной компенсации мощности сигнала.

Какие бывают типы оптических усилителей EDFA?

Booster Amplifier (BA), Line Amplifier (LA) и Pre Amplifier (PA) — это три типа EDFA, применяемых в оптических линиях передачи DWDM. Обычно они используются в сочетании и размещаются в разных точках линии, чтобы гарантировать доставку сигналов к приемнику.

Рисунок 3: Размещение бустерных, линейных и предварительных усилителей в волоконно-оптической линии

Оптический усилитель-бустер (OBA)

Оптический усилитель сигнала часто устанавливается на стороне передатчика для усиления оптического сигнала перед его передачей в оптоволоконную линию. Обычно он устанавливается непосредственно после оборудования Mux Demux для компенсации потерь мощности длин волн DWDM или отдельных длин волн. Усилитель EDFA предназначен для работы с низким коэффициентом усиления и высокой выходной мощностью в сочетании с технологиями WDM-мультиплексирования и демультиплексирования.

Линейный усилитель (OLA)

Как следует из названия, оптические линейные усилители устанавливаются в линии передачи для компенсации затухания линии, вызванного передачей сигналов по волоконно-оптическим линиям дальней связи. Необходимость установки линейного усилителя и их количество зависят от расстояния волоконно-оптической линии. Как правило, в волоконно-оптической линии дальней связи оптический линейный усилитель устанавливается через каждые 80km. Добавление LA в оптическую линию является решением для увеличения дальности передачи. Усилители LA обеспечивают среднее или высокое усиление и имеют такую же высокую выходную мощность, как и BA.

Предусилитель (OPA)

Оптический предусилитель расположен рядом с каждой стороной приемника, чтобы гарантировать, что приемник сможет обнаружить достаточную оптическую мощность. OPA необходим для усиления оптических сигналов до требуемого уровня после их прохождения по длинному оптоволоконному тракту. Оптические предусилители, представленные на рынке, часто обеспечивают высокий коэффициент усиления и более низкую выходную мощность.

Как показано на приведенной выше схеме, на каждой передающей и принимающей стороне соответственно установлены бустерный усилитель и предусилитель для усиления сигнала после или перед узлом WDM. Кроме того, вдоль линии волоконной передачи размещены один или несколько линейных усилителей для компенсации потерь мощности, вызванных затуханием в волокне. OBA и OPA используются парами в объединенных сетях DWDM, однако OLA выбирается для применения в зависимости от конкретных условий эксплуатации; проверьте дальность передачи.

Что такое коэффициент усиления EDFA и коэффициент шума EDFA?

Коэффициент усиления и коэффициент шума являются ключевыми параметрами для оценки качества оптических усилителей. Обычно их оценивают путём подачи нескольких сигналов на оптический анализатор спектра (OSA). 

Усиление EDFA

Проще говоря, коэффициент усиления EDFA представляет собой отношение оптического выходного сигнала к оптическому входному сигналу. Он служит для измерения степени усиления, обеспечиваемого EDFA для входных сигналов. В зависимости от измеряемого параметра оптической мощности коэффициент усиления EDFA может быть коэффициентом усиления по мощности (Ap), коэффициентом усиления по току (Ai) или коэффициентом усиления по напряжению (Av). Однако под оптическим усилением обычно понимается коэффициент усиления по мощности. Входной и выходной сигналы до и после прохождения через усилитель показаны на рисунке ниже.

Рисунок 4: Диаграмма усиления усилителя EDFA

Оптическое усиление по напряжению = выходное напряжение / входное напряжение

Оптический коэффициент усиления по току = Выходной ток / Входной ток

Поскольку мощность = напряжение * ток, тогда:

Коэффициент усиления оптической мощности = коэффициент усиления по оптическому напряжению * коэффициент усиления по оптическому току = выходное напряжение / входное напряжение * выходной ток / входной ток

Коэффициент шума EDFA

Процесс усиления генерирует шум усиленного спонтанного излучения (ASE), который добавляется к сигналу и приводит к снижению отношения сигнал/шум (SNR) на выходе. Отношение входного SNR к выходному SNR определяется как коэффициент шума (NF):

Коэффициент шума (NF) = входной SNR / выходной SNR

EDFA от QSFPTEK и рекомендации по сопутствующим продуктам

Новые поступления QSFPTEK для оптических транспортных сетей (OTN) включают два усилителя EDFA — QT8600-PA (предусилитель) и QT8600-BA (бустерный усилитель). 

Они могут использоваться симметрично для увеличения дальности передачи сигнала в системах DWDM дальнего действия. Оба могут быть интегрированы в серию QT8600 управляемая шасси-платформа, опционально для моделей 5U и 2U. Кроме того, другие продукты OTN той же серии, включая OLP, DCM, транспондеры и мультиплексоры, можно использовать для создания комплексного решения DWDM. 

Рисунок 5: усилители EDFA и другие продукты, установленные в шасси формата 5U

Краткое содержание

Усилитель EDFA — это модульная плата компенсации мощности и усиления сигнала, используемая для увеличения дальности передачи сигнала в оптоволоконных сетях. Наиболее популярным применением волоконно-оптического усилителя EDFA с эрбиевыми примесями является сеть DWDM, где существует острая необходимость в сверхдальней передаче. Существует три типа оптических усилителей EDFA: бустерные усилители, линейные усилители и предусилители. Бустерный EDFA устанавливается на стороне передатчика для усиления сигнала перед его поступлением в оптоволоконную линию. Линейный усилитель устанавливается в оптоволоконной линии через каждые 80km для компенсации мощности сигнала. Предусилитель размещается перед приемником, чтобы обеспечить достаточную мощность сигнала, поступающего на приемник для обнаружения. 

Если у вас остались вопросы об усилителях EDFA или ценах на продукцию, пожалуйста, свяжитесь с [email protected] для поддержки. QSFPTEK будет рад помочь.