WDM & OTN – Optical Switching & Routing Seminar

Photonik – Und es ward Licht!

• Tera Bit/s Datenströme
  • Das Wachsen der Datenströme
• Photonik – Wissenswertes zu Licht
  • Verhalten des Lichtes: Reflexion
  • Brechung
  • Beugung
  • Interferenz
  • Wellenlänge
  • Frequenz
  • Amplitude
  • Phase
  • Polarisationsebene
  • Polarisationsmoden- Multiplexen (Pol-Mux)
• Lichtausbreitung
• LASER – genial und einzigartig
  • Funktionsweise des LASERs
  • LASER – warum sind sie monochromatisch?
  • Emissionsspektren von LED und LASER Dioden
• Modulation
  • Amplituden-Modulation
  • NRZ vs. PAM4
  • Phasen-Modulation
  • QAM Modulation
  • So arbeitet ein Modulator
  • Modulator für QPSK
• Dämpfung
  • Was beeinflusst die Dämpfung?
  • Streckenplanung
• Optische Fenster einer Glasfaser
• Dispersion
  • Arten der Dispersion
  • Polarisationsmodendispersion (PMD)

LASER, Stecker, Verstärker, OTDR

• LASER als Pluggable Interfaces
  • Überblick: SFP, SFP+, OSFP, QSFP, QSFP28, QSFP-DD
  • 100 GE Varianten mit QSFP
  • 800G Varianten mit OSFP und QSFP
  • SFP+: CWDM, duplex
  • SFP: GPON, simplex
  • QSFP: 400GBASE-FR4
  • Durchstimmbare LASER
  • XFP: DWDM tunable LASER
• Optische Stecker und Schnittstellen
  • Was ist wichtig?
  • Glasfaserstecker
  • PC-, APC- und HLR-Bauweise
• Optische Verstärker – The Power Of Light
  • Raman Verstärker (DRA – Distributed Raman Amplifier)
• OTDR-Rückstreumessungen
  • Ghost – Doppelreflexion
  • OTDR – Gainer und Loser
  • Ursache eines Gainers
  • Ursache eines Losers
• Layer 1 Fehler erkennen und beheben
  • Fehler beheben: Port, Stecker, Schliff
  • Fehler beheben: LASER Module
  • Fehler beheben: Glasfaser
  • Fehler beheben: Dämpfung
  • Fehler beheben: Bitrate
  • Fehler beheben: 100 GE
  • Beispiel: 100GBASE-LR4 vs 100GBASE-SR10

Die Welt der Glasfasern

• Glasfasern – Die Nervenfasern der modernen Welt
• Glasfasern für Fibre Channel
  • OM4 – Der Klassiker der Rechenzentren
  • OM5 – Die Breitband Multi Mode Faser
  • Multi Mode Fiber, G.651.1
• Uni- oder Bidirektional über eine Faser?
• Fiber to the Home, Building, Curb
• Passive Optical Networks (PON)
  • E-PON, G-PON, XGS-PON, NG-PON2
  • Funktionsweise
  • Shared Medium
  • Kollisionen auf Glasfasern?
  • PON mit max. Up Stream
  • PON mit CWDM
  • Fasern bei GPON
• Glasfasertypen des Metro- und WAN-Bereiches
• Übersicht der Mono Mode-Glasfasertypen
  • G.652 Single Mode Fiber
  • G.653 Dispersion-Shifted Fiber (DSF)
  • G.654 Cut-off Shifted Single Mode Fiber
  • G.655 Non-Zero Dispersion Shifted Fiber
  • G.656 NZ-DSF für Breitbandübertragung
  • Dispersion Compensation Fiber (DCF)
  • Resumé: Wer setzt welche Faser ein?
• Netzoptimierung mit Glasfasern
  • Funktionsweise der Dispersionskorrektur
• Multi Core Fibers (MFC): Space Division Multiplexing (SDM)
  • Multi Core Fibers mit solid core
• Polymerfasern – Eine preiswerte Alternative?

Optische Übertragung in WAN, Metro und Rechenzentren

• Ethernet bis 800 GBit/s
  • 10 GE Schnittstellen
  • 40 und 100 Gigabit Ethernet
  • 100GBASE-LR4: Ethernet über WDM
  • 100 GE Varianten mit QSFP
  • 200 GE und 400 GE
  • 800G Varianten mit OSFP und QSFP
• SDH mit 10 und 40 GBit/s
  • Bitraten der SDH
  • Taktquellen – Es kann nur einen geben
  • Netzschutzmechanismen
• WDM – Eine universale Plattform
  • Der Aufbau eines WDM-Muxes
  • „Colored“ Interfaces
  • „Grey“ Interfaces: Transponder nötig
  • 400 G Muxponder für DCI
  • 800 G Muxponder für WAN
• DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing
  • DWDM – Dense WDM, fast unbegrenzte Übertragung
  • Aufbau einer WDM-Strecke
  • Wichtige Vorteile
  • DWDM Kanalabstände
  • Fixed Grid Spacing
  • Flexible Grid Spacing
  • Super Channels
  • Super Channels und Kanalabstand
• CWDM – Coarse WDM, der preiswerte Einstieg
  • CWDM Kanalabstand
  • CWDM – Vorteile und Nachteile
  • CWDM und DWDM kombiniert
  • WDM und transparente optische Netze
  • Einblick in die Messtechnik
  • Licht und Schatten – Nachteile von WDM
• Shortwave CWDM
  • Ein Blick auf SWDM
  • 100G 4WDM-10 (MSA)
• Fibre Channel über DWDM
  • Speichervirtualisierung
  • Speichersystem-basierte Virtualisierung
  • Virtualization Appliances
  • Mechanismen zur Flusskontrolle
  • Buffer-to-Buffer Credit
  • End-to-End Credit
  • Buffer-to-Buffer Credits auf Langstreckenverbindungen
  • Port-Typen im SAN
  • Routing im SAN
• WDM für GPON
  • GPON und Wellenlängenbereiche
  • Optisches Budget auf der Leitung
• Optische Technik in Kabelnetzen

Optical Switching – Eine Welle geht ihren Weg

• Optical Switching – Warum?
• Optische Add/Drop Multiplexer (OADM)
  • 4D ROADM
  • Colorless ROADM
  • Frei konfigurierbare OADM
• Technologien des Optical Switchings
  • Thin Filters – starres Schalten
  • Optical Multiplexen
  • 1 x 8 WSS mit Flüssigkristallen
  • MEMS – Im Spiegel der Technik
  • 2D-MEMS
  • 3D-MEMS – Die 3. Dimension
  • Thermo-optische Switches
• Einsatz von OADM
  • Optische Cross Connects
  • Schematischer Aufbau optischer Cross Connects
  • Einsatzmöglichkeiten

Optische Netze – Wellenlängen weltweit

• Netzdesign
  • Beispiel: verteilter Verkehr
  • Anbindung an die Zentrale
  • Beispiel: Verkehr zur Zentrale
• Optische Netze im Einsatz
  • DWDM-Netze
• Terabit-Netze
  • Transparente optische Netze – Wavelength Path Routing
  • Die Zukunft – Virtual Wavelength Path Routing
  • MPLS und optische Netze
  • Terastream
• Alone in the dark? – Optische Schutzkonzepte
  • Equipment Protection
  • Rein optische Schutzmechanismen
• Optischer Schutz von Ringen
  • Dedicated Protection
  • Shared Protection
  • Unidirektionale und bidirektionale Ringe
  • MS Shared Protection

OTN – Optical Transport Network, G.709

• OTN im Überblick
• Die Struktur von OTN
  • OTN – Rahmenaufbau
  • FEC nach RS (255,239)
  • Containergrößen
  • ODUflex
  • OTUk Overhead
  • ODU-Overhead
  • Beispiele für TCM
  • OPU-Overhead
  • Mapping von CBR-Signalen
• OTN Multiplexbildung
  • Ethernet Multiplexing
  • OPU2-Zeitschlitze
  • OPU3-Zeitschlitze
• Alarme und Fehlerquellen
  • Fehlermeldungen
  • Fehlerkaskaden
• OTN 1m 5G Mobilfunk
  • 5G Anwendungen
  • Weitere 5G Use Cases
  • OTN im 5G RAN
  • OTN im Fronthaul und Midhaul des 5G RAN
  • Synchronisation im 5G Radio Access Network (RAN)
  • G.8271.1: Full Timing Support (FTS)

Future World – die Welt von morgen

• 10 TBit/s auf einer Wellenlänge
• Solitonen – Der Stein der Weisen?
  • Solitonen und der Terabit-Bereich
• Optische Fenster total
• Peta Bit/s mit Mode Multiplexing
  • 110 x 110 MIMO – der heilige Gral?
• Space-Division Multiplexing – Multi Core Fiber
  • 22,9 PBit/s mit 38-Core Fiber und 3 Moden
  • Multi Core Fiber (MCF) für Transozean-Netze
  • 4-Core Fiber Submarine
• Hollow Core und Photonic Crystal Fiber
• Optical Switching im Peta Bit/s Bereich
  • Switching zwischen Multi Core Fibers (MCF) und Moden
  • Protection Switching bei PBit/s

Übungen zu WDM & OTDR

• Dispersion und Bitfehlerrate (BER)
  • Streckenlänge und Dispersion
  • CWDM: Dispersion und SMF Typ
  • CWDM: Wellenlängendrift durch Temperatur
• OTDR – Reichweite und Auflösung
• Streckenplanung – Dämpfungsbudget
  • Dispersion
  • Dispersionskompensation
• Aufbau eines CWDM-Rings
• Four Wave Mixing (FWM)