MX204 Planung von Netzwerkkabeln und Transceivern

Signalverlust in Multimode- und Singlemode-Glasfaserkabeln

Die Multimode-Faser hat einen so großen Durchmesser, dass Lichtstrahlen im Inneren reflektiert werden können (von den Wänden der Faser reflektiert werden). Schnittstellen mit Multimode-Optik verwenden typischerweise LEDs als Lichtquellen. LEDs sind jedoch keine kohärenten Quellen. Sie sprühen unterschiedliche Wellenlängen des Lichts in die Multimode-Faser, die das Licht in unterschiedlichen Winkeln reflektiert. Lichtstrahlen wandern in gezackten Linien durch eine Multimode-Faser und verursachen Signalstreuung. Wenn Licht, das sich im Faserkern ausbreitet, in den Fasermantel einstrahlt, kommt es zu Modenverlusten 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 im Inneren nur durch eine Schicht reflektiert werden können. Grenzflächen mit Singlemode-Optik 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-Glasfasern hat Singlemode-Glasfasern eine höhere Bandbreite und können Signale über größere Entfernungen übertragen.

Das Überschreiten der maximalen Übertragungsdistanzen kann zu erheblichen Signalverlusten und damit zu einer unzuverlässigen Übertragung führen.

Dämpfung und Dispersion in Lichtwellenleitern

Die korrekte Funktion einer optischen Datenverbindung hängt davon ab, ob moduliertes Licht den Empfänger mit genügend Leistung erreicht, um korrekt demoduliert zu werden. Dämpfung ist die Verringerung der Leistung des Lichtsignals während der Übertragung. Die Dämpfung wird durch passive Medienkomponenten wie Kabel, Kabelspleiße und Steckverbinder 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 immer noch auf. Eine effiziente optische Datenverbindung muss genügend Licht zur Verfügung haben, um die Dämpfung zu überwinden.

Dispersion ist die Ausbreitung des Signals über die Zeit. Die folgenden zwei Arten der Dispersion können sich auf eine optische Datenverbindung auswirken:

• 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 unterschiedlichen Ausbreitungsmodi in der Faser ergibt.

Bei der Multimode-Übertragung begrenzt in der Regel die modale Dispersion – und nicht die chromatische Dispersion oder Dämpfung – 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 den Verbindungstyp in Telcordia Technologies-Dokument GR-253-CORE (Abschnitt 4.3) und Dokument G.957 der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) festgelegt sind.

Wenn die chromatische Dispersion das maximal zulässige ist, kann ihr Effekt als Leistungseinbuße im Leistungsbudget betrachtet werden. Das Budget für die optische Leistung muss die Summe der Komponentendämpfung, der Leistungseinbußen (einschließlich der durch Streuung) und einer Sicherheitsmarge für unerwartete Verluste berücksichtigen.