Tektronix AWG70000 Kohärente optische Signale erzeugen – worauf kommt es an?

Die High-end-Generatoren der Serie AWG 70000 von Tektronix warten mit einer Abtastrate von 50 GSample/s, einer RF-Frequenz von 20 GHz, einem SFDR-Wert von -80 dbc und einem 16 GByte großen Speicher auf.
Die High-end-Generatoren der Serie AWG 70000 von Tektronix warten mit einer Abtastrate von 50 GSample/s, einer RF-Frequenz von 20 GHz, einem SFDR-Wert von -80 dbc und einem 16 GByte großen Speicher auf.

Um die Performance von Übertragungssystemen emulieren zu können, müssen Signalgeneratoren in der Lage sein, »goldene« bzw. präzise definierte fehlerbehaftete Signale zu erzeugen. Wo die klassischen Pattern-Generatoren nicht ausreichen, setzen arbiträre Generatoren mit mehrstufigen Ausgangspegeln an.

Der Bedarf nach immer höheren Übertragungskapazitäten in Metro- und Langstreckennetzen hat dazu geführt, dass die optische Netzinfrastruktur weltweit ausgebaut und verbessert wurde. Maßgeblich dazu beigetragen hat eine Kombination mehrerer Faktoren:

Installation zusätzlicher Lichtwellenleiter

  • Erhöhung der Baudrate bei bestehenden Verbindungen
  • Verbesserung der Übertragungscharakteristika der Faser durch eine Reduzierung der Effekte von Dämpfung und Dispersion
  • Multiplex mehrerer Signale in einer einzelnen Faser durch die Zuweisung unterschiedlicher Wellenlängen
  • Erhöhung der Anzahl von Wellenlängen, die über eine einzelne Faser transportiert werden, durch die Reduzierung des dazwischen liegenden Abstands
  • Einsatz von FEC-Verfahren (Forward Error Correction), um schnellere Verbindungen in Umgebungen mit Verlusten oder Dispersion zu ermöglichen.
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Die neuen High-end-Arbitrary-Waveform-Generatoren von Tektronix im Einsatz

Die neuen High-end-Arbitrary-Waveform-Generatoren von Tektronix im Einsatz

Diese Verbesserungen wurden im Laufe der Zeit vor allem bei optischen Systemen eingeführt, die mit dem konventionellen OOK-Modulationsverfahren (On-Off Keying) arbeiten. Dabei wird die Information durch Ein- und Ausschalten des optischen Senders kodiert. »Idealerweise wird einmal die volle Leistung und das andere Mal keine Leistung übertragen, so dass nur ein Bit pro Symbol kodiert werden kann«, erklärt Dean Miles, Senior Technical Marketing Manager bei Tektronix und für das High-Performance-Produktportfolio verantwortlich. »Weil jedoch die Bits immer schneller übertragen werden, driften die optischen Signale vom Idealwert weg, so dass Probleme wie Bandbreite und Dispersion weitere Verbesserungen einschränken.« Zudem begrenze auch der Abstand der einzelnen Wellenlängen in einem DWDM-System (Dense Wavelength Division Multiplexing) die maximale Baudrate, mit der eine einzelne Wellenlänge moduliert werden könne. Sonst würde jede Wellenlänge in gewissem Umfang die benachbarten Wellenlängen stören und somit die Bitfehlerrate erhöhen.

Unter diesen Bedingungen werden die Informationen durch einen einzigen optischen Parameter übertragen: Leistung. »Die Phase des optischen Trägers ist normalerweise nicht wichtig, zumindest solange sein Verhalten die Möglichkeit einer Übertragung mit der benötigten Geschwindigkeit nicht beeinflusst«, so Miles. »Die Linienbreite, eine Art Phasenrauschen oder Chirp – also eine Änderung der Wellenlänge bei schnellen Übergängen -, beeinflusst die Bandbreite eines optischen Signals. Eine größere Linienbreite erhöht die Interferenz verschiedener Wellenlängen und verstärkt auch Dispersionseffekte.«

Gegenwärtig können konventionelle OOK-basierte DWDM-Verbindungen bis zu 160 Kanäle mit 10 Gbps in einem 25-GHz-ITU-Grid, oder bis zu vierzig Kanäle mit 40 Gbps in einem 100-GHz-ITU-Grid übertragen. Dass der kommerzielle Erfolg der 40-Gbps-OOK-modulierten Kanäle bislang allerdings ausgeblieben ist, führt der Experte darauf zurück, dass dieses Verfahren aufgrund der komplizierten Elektronik und dem nötigen leistungsfähigen Dispersions-Kompensationsverfahren mit sehr hohen Kosten und Komplexität verbunden ist.