Planung von Kabeln und Transceivern für ACX1000- und ACX1100-Netzwerke

Signalverlust in Multimode- und Singlemode-Glasfaserkabeln

Multimode-Fasern haben einen Durchmesser von genug, um Lichtstrahlen intern reflektieren zu lassen (von den Wänden der Faser abzuprallen). Bei Schnittstellen mit Multimode-Optiken werden typischerweise LEDs als Lichtquellen verwendet. LEDs sind jedoch keine kohärenten Quellen. Sie sprühen unterschiedliche Wellenlängen des Lichts in die Multimode-Faser, die das Licht in verschiedenen Winkeln reflektiert. Lichtstrahlen wandern in gezackten Linien durch eine Multimode-Faser und verursachen eine Signalstreuung. Wenn Licht, das sich im Faserkern ausbreitet, in den Fasermantel einstrahlt, führt dies zu einem Modenverlust höherer Ordnung. Zusammen begrenzen diese Faktoren die Übertragungsdistanz von Multimode-Fasern im Vergleich zu Singlemode-Fasern.

Singlemode-Fasern haben einen so kleinen Durchmesser, dass Lichtstrahlen intern durch nur eine Schicht reflektiert werden können. Schnittstellen mit Singlemode-Optiken nutzen Laser als Lichtquellen. Laser erzeugen eine einzelne Wellenlänge des Lichts, das sich in einer geraden Linie durch die Singlemode-Faser bewegt. Im Vergleich zu Multimode-Fasern haben Singlemode-Fasern eine höhere Bandbreite und können Signale über längere Entfernungen übertragen.

Eine Überschreitung der maximalen Übertragungsentfernungen kann zu erheblichen Signalverlusten führen, was zu einer unzuverlässigen Übertragung führt.

Dämpfung und Dispersion in Glasfaserkabeln

Das korrekte Funktionieren einer optischen Datenverbindung hängt davon ab, dass moduliertes Licht den Empfänger mit genügend Leistung erreicht, um korrekt demoduliert zu werden. Dämpfung ist die Verringerung der Leistung des Lichtsignals, wenn es übertragen wird. Die Dämpfung wird durch passive Medienkomponenten wie Kabel, Kabelspleiße und Stecker verursacht. Obwohl die Dämpfung bei Glasfasern deutlich geringer ist als bei anderen Medien, tritt sie sowohl bei der Multimode- als auch bei der Singlemode-Übertragung auf. Eine effiziente optische Datenverbindung muss genügend Licht zur Verfügung haben, um die Dämpfung zu überwinden.

Unter Dispersion versteht man die Ausbreitung des Signals über die Zeit. Die folgenden beiden Arten von Dispersionen können eine optische Datenverbindung beeinträchtigen:

• Chromatische Dispersion – Ausbreitung des Signals über die Zeit, die sich aus den unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Lichtstrahlen ergibt.

• Modale Dispersion: Ausbreitung des Signals über die Zeit, die sich aus den verschiedenen Ausbreitungsmodi in der Glasfaser ergibt.

Bei Multimode-Übertragungen begrenzt die modale Dispersion – und nicht die chromatische Dispersion oder Dämpfung – in der Regel die maximale Bitrate und Verbindungslänge. Bei der Singlemode-Übertragung spielt die modale Dispersion keine Rolle. Bei höheren Bitraten und über größere Entfernungen begrenzt jedoch die chromatische Dispersion anstelle der modalen Dispersion die maximale Verbindungslänge.

Eine effiziente optische Datenverbindung muss über genügend Licht verfügen, um die Mindestleistung zu überschreiten, die der Empfänger benötigt, um innerhalb seiner Spezifikationen zu arbeiten. Darüber hinaus muss die Gesamtstreuung kleiner sein als die Grenzwerte, die für die Art der Verbindung in Dokument GR-253-CORE (Abschnitt 4.3) und Dokument G.957 der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) angegeben sind.

Wenn die chromatische Dispersion maximal zulässig ist, kann ihr Effekt als Leistungseinbußen im Energiebudget betrachtet werden. Das optische Leistungsbudget muss die Summe aus Komponentendämpfung, Leistungseinbußen (auch durch Dispersion) und einer Sicherheitsmarge für unerwartete Verluste berücksichtigen.