Coherent optikk – grunnkurs og praktisk veiledning 

(Med fokus på Q400G-ZRP-DCO-hp, Multirate Open ZR+ High Power) 

Hvorfor er coherent optikk er blitt så nødvendig? 

Utviklingen i fibernett har alltid vært drevet av behovet for mer kapasitet over eksisterende har i mange år vært grunnmuren i slike nett. Når dataratene øker mot 100 Gb/s og videre til 400 Gb/s per kanal, møter denne teknologien fysiske begrensninger knyttet til støy, dispersjon og signalintegritet. Coherent optikk har derfor blitt en nødvendig teknologi for moderne høyhastighetsnett. 

Hva er coherent optikk – forklart fra bunnen av 

I tradisjonell optikk representeres data ved at lyset skrus av og på. Mottakeren måler kun lysintensiteten. Dette er enkelt, robust og energieffektivt, men informasjonsinnholdet per symbol er begrenset. 

Coherent optikk utnytter langt flere av lysets egenskaper samtidig: 

• lysintensitet (amplitude) 

• lysfase 

• polarisasjon 

I stedet for å spørre «er det lys eller ikke?», analyserer mottakeren hele lysbølgen. Dette gjøres ved hjelp av en lokal oscillator (LO) – en svært stabil laser i mottakeren – som sammenlignes med det innkommende signalet. 

Rollen til DSP og FEC – nøkkelen til rekkevidde 

Hjertet i Coherent optikk er Digital Signal Processing (DSP). DSP-en utfører avanserte matematiske operasjoner i sanntid og gjør det mulig å kompensere for fiberens fysiske svakheter. 

DSP håndterer blant annet: 

• kromatisk dispersjon (CD) 

• polarisasjonsmodedispersjon (PMD) 

• polarisasjonsrotasjon 

• fase- og frekvensavvik 

• støy nær støygulvet 

I tillegg benyttes kraftig Forward Error Correction (FEC). FEC gjør det mulig å korrigere bitfeil selv når signalet er svært svakt og støyutsatt. I praksis betyr dette at coherent-systemer kan operere ved langt lavere OSNR enn tradisjonell optikk. 

Det er kombinasjonen av DSP og FEC som gjør lange avstander mulig – ikke bare høy optisk effekt. 

Modulasjon og sammenhengen mellom kapasitet og rekkevidde 

Coherent optikk benytter avanserte modulasjonsformer som QPSK, 8QAM og 16QAM. Høyere modulasjonsorden gir høyere kapasitet, men stiller strengere krav til signal-til-støy-forhold. Dette er den grunnleggende årsaken til at rekkevidden reduseres når hastigheten øker. 

Q400G-ZRP-DCO-hp – en fleksibel Coherent transceiver 

Q400G-ZRP-DCO-hp er en QSFP-DD 400G ZR+ Pro Coherent-transceiver som representerer den moderne trenden i markedet: fullverdig DWDM-coherent teknologi pakket inn i et pluggformat. 

Modulen inneholder: 

• avansert Coherent DSP 

• integrert EDFA-forsterker 

• justerbar optisk attenuator (VOA) 

• tunbar C-bånds laser 

• støtte for OpenZR+ og OIF-400ZR 

I praksis betyr dette at modulen ikke bare er en «optikk», men en komplett optisk kanal. 

Uforsterket punkt-til-punkt (Gray light) 

kan brukes i såkalt Gray light-modus. Her benyttes fast bølgelengde og ingen eksterne DWDM-forsterkere. 

Typiske rekkevidder: 

• 400G ZR Gray: rundt 80 km 

• 400G ZR+ Gray: rundt 90 km 

Dette egner seg godt for: 

• data center interconnect (DCI) 

• korte metroforbindelser 

• direkte fiber mellom to lokasjoner 

Rekkevidden begrenses her av fiberens demping og OSNR-kravet ved høy modulasjonsorden. 

DWDM med forsterkere – hastighet versus distanse 

Når Q400G-ZRP-DCO-hp brukes i et DWDM-nett med optiske forsterkere, endres bildet fullstendig. Nå er det DSP, modulasjon og OSNR som styrer rekkevidden. 

Typiske verdier i praksis: 

• 400G (DP-16QAM): ca. 400–450 km 

• 300G (DP-8QAM): ca. 600 km 

• 200G (DP-QPSK): ca. 1000 km 

• 100G (DP-QPSK): opptil 2000 km 

Disse tallene forutsetter normalt fiber, korrekt OSNR og et godt designet DWDM-nett. 

Figuren viser den typiske sammenhengen mellom hastighet og rekkevidde i DWDM-nett med forsterkere. Ved 400G oppnås maksimal kapasitet over kortere avstander, mens 100G gir svært lang rekkevidde. 

Oppsummering 

Q400G-ZRP-DCO-hp er ikke begrenset til én fast distanse. Ved å justere hastighet, modulasjon og FEC kan samme modul brukes fra korte DCI-lenker til lange backbone-forbindelser. Dette gir høy fleksibilitet og fremtidssikre investeringer. 

Coherent optikk representerer en naturlig videreføring av klassiske optiske prinsipper, forsterket av moderne digital signalbehandling. Q400G-ZRP-DCO-hp viser hvordan avansert DWDM-teknologi nå er tilgjengelig i pluggformat, klar for både dagens og morgendagens fibernett 

GLOBALfiber 100-400G Coherent Transceivere