Was ist ein abstimmbarer DWDM-Transceiver?

Abstimmbare Wellenlänge - Eine agile Technologie

Laser, die die Eigenschaft haben, die Wellenlängen entsprechend den Werten des ITU-Gitters einzustellen, werden als abstimmbare Laser bezeichnet und bilden die agile Klasse der Transceiver-Module. Das Funktionsprinzip und die Fähigkeit, eine solche Karte herzustellen, waren viele Jahre lang als Technologie verfügbar, aber ihr Produktionseinsatz war nach der Entwicklung und Massenproduktion von abstimmbaren steckbaren Optiken sinnvoll.

Die abstimmbaren Transceiver sind nur für die optische Transporttechnik DWDM entwickelt worden, da der Abstand zwischen den ITU-Netzen im Vergleich zur WDM-Technologie, bei der der Abstand größer ist, sehr gering ist. Typischerweise sind diese abstimmbaren Optiken für das C-Band mit 50GHz Abstand. Es können etwa 88 verschiedene Kanäle mit Intervallen von 0,4 nm, dem 50-GHz-Band, eingestellt werden.

Frühe DWDM-Systeme verwendeten als Lichtquellen festwellige Laser, was bedeutete, dass viele Arten von optischen Transceivern für die Wellenlängenkanäle benötigt wurden. Mit zunehmender Kanalanzahl steigen auch die Kosten für den Kauf, die Lagerung und die Verwaltung von Ersatzteilen für das System, wobei pro Wellenlänge ein Ersatzteil benötigt wird. Ein einziger abstimmbarer Laser könnte vier, acht oder sogar alle Kanäle in einem DWDM-System ersetzen, was zu einer erheblichen Reduzierung der Investitions- und Betriebskosten führt.

Die erste naheliegende Anwendung für abstimmbare optische Transceiver bringt also den Vorteil, dass die Reservechargen reduziert werden. Auf diese Weise können die Außendiensttechniker mit einer abstimmbaren Sender-Empfängerkarte jede fest abgestimmte Fehlerkarte im angegebenen C-Band-Bereich ersetzen. Da die Optik solcher abstimmbarer Karten abstimmbare Laser beinhaltet, ist ihr Preis aufgrund der Technologie der Frequenzanpassung höher als bei festen Karten. Die Leistungsgrenzen von abstimmbaren Lasern hängen von der Technologie im Inneren des Lasers ab.

Abstimmbare Laserklassifizierung

1.    Schmalbandige abstimmbare Laser
Distributed Feedback (DFB)
Verteilter Bragg-Reflektor (DBR)
2.    Breit einstellbare Laser
DFB-Laser-Arrays
DBRs auf Steroiden.
Laser mit externem Resonator

Oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator - VCEL

So gibt es beispielsweise bei verteilten Bragg-Reflektor-(DBR)-Lasern einen Kompromiss zwischen Ausgangsleistung und Abstimmbereich. VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) - basierte Laser liefern ebenfalls extrem niedrige Leistungen, obwohl dies unabhängig vom Abstimmungsbereich ist. Ein Weg um das Problem der niedrigen Leistung ist die Integration von Semiconductor Optical Amplifiers (SOAs) mit den Lasern, aber auch dies hat Nachteile durch erhöhte Fertigungskomplexität und ein höheres Rauschen, was letztendlich zu mehr Bitfehlern bei einer Langstreckenverbindung führt. Unterschiedliche Abstimmmechanismen haben unterschiedliche Abstimmgeschwindigkeiten. Die thermische Abstimmung ist am langsamsten und dauert bis zu mehreren Sekunden, bis sich die Laserwellenlänge stabilisiert hat. Die elektronische Abstimmung ist die schnellste und kann in Millisekunden oder weniger durchgeführt werden. Einer der Gründe, warum schmalbandige abstimmbare Laser früher als ihre breit abstimmbaren Cousins zum Einsatz kamen, ist, dass sie auf einer Technologie basieren, die den Standard-DFBs -(Distributed-Feedback-Laser) sehr ähnlich ist. Das bedeutet, dass die Technologie ausgereifter ist. Außerdem gibt es einen höheren "Komfortfaktor" bei Dienstleistern und Carriern, was wichtig ist. Kurz gesagt, der abstimmbare Laserhersteller muss die wichtigsten Anliegen eines Systemanbieters oder Carriers erfüllen: Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten.

Abstimmbare Laseranwendung

1. Wellenlängen-Routing
In ROADM-Systemen können abstimmbare Laser dem System jede Wellenlänge hinzufügen, während abstimmbare Filter jede Wellenlänge aus dem System entfernen können. Wellenlängenrouting, wie diese Anwendung genannt wird, ist eine gute fortschrittliche Technologie, die auf den abstimmbaren Lasern basiert.

2. dynamische Wiederherstellung
Wenn ein DWDM-Kanal ausfällt, kann ein abstimmbarer Laser den Dienst automatisch wiederherstellen. Damit dies funktioniert, muss der Laser in der Lage sein, die ausgefallene Wellenlänge in etwa 10 Millisekunden oder weniger einzustellen und zu fixieren - um die gesamte Wiederherstellungszeit unter den Sonet-Anforderungen von 50 ms zu halten.

3. optische Paketvermittlung
Echte optische Paketvermittlung erfordert, dass Signale paketweise paketweise wellenlängengeroutet werden. Damit dies Realität wird, muss es möglich sein, den Laser in sehr kurzer Zeit - in der Größenordnung von Nanosekunden - zu schalten, damit das Schalten nicht zu viel Latenz in das System bringt.

Es gibt auch die zusätzliche Herausforderung der Fertigung: Es ist eine Sache, eine leistungsstarke, zuverlässige Komponente herzustellen, und eine ganz andere, dies in der Menge zu tun. Die Fertigung hat einen großen Einfluss auf Leistung und Kosten.

Wieder einmal sehen wir den Vorteil, von echten Herstellern mit einer qualitätskontrollierten Produktionsstätte zu kaufen, die die Zuverlässigkeit und Stabilität eines so komplexen optischen Produkts über die Zeit garantiert.