MX304 Netzwerkkabel und Transceiver Planung

Signalverlust in Multimode- und Singlemode-Glasfaserkabeln

Die Multimode-Faser hat einen ausreichend großen Durchmesser, damit Lichtstrahlen intern reflektiert werden können (von den Wänden der Faser reflektiert werden). Schnittstellen mit Multimode-Optiken 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 verschiedenen Winkeln reflektiert. Lichtstrahlen wandern in gezackten Linien durch eine Multimode-Faser und verursachen eine Signaldispersion. Wenn Licht, das sich im Faserkern ausbreitet, in die Faserhülle strahlt, führt dies zu einem Modenverlust höherer Ordnung. Zusammengenommen begrenzen diese Faktoren die Übertragungsdistanz von Multimode-Glasfasern im Vergleich zu Singlemode-Glasfasern.

Die Singlemode-Faser hat einen so kleinen Durchmesser, dass Lichtstrahlen nur durch eine Schicht intern reflektiert werden können. Schnittstellen zu 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-Glasfasern haben Singlemode-Glasfasern eine höhere Bandbreite und können Signale über größere Entfernungen übertragen.

Eine Überschreitung der maximalen Übertragungsdistanzen kann zu erheblichen Signalverlusten führen, die eine unzuverlässige Übertragung zur Folge haben.

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 bei der Übertragung. Die Dämpfung wird durch passive Medienkomponenten wie Kabel, Kabelspleiße und Steckverbinder verursacht. Obwohl die Dämpfung bei optischen Fasern deutlich geringer ist als bei anderen Medien, tritt sie dennoch 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.

Dispersion ist die Ausbreitung des Signals über die Zeit. Die folgenden zwei Arten von Dispersion können eine optische Datenverbindung beeinflussen:

• 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 Ausbreitungsmoden in der Faser ergibt.

Bei der Multimode-Übertragung begrenzt die modale Dispersion – und nicht die chromatische Dispersion oder Dämpfung – normalerweise die maximale Bitrate und Verbindungslänge. Bei der Singlemode-Übertragung spielt die modale Streuung 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. Außerdem muss die Gesamtdispersion unter den Grenzwerten liegen, die für den Verbindungstyp in den Dokumenten GR-253-CORE (Abschnitt 4.3) und G.957 der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) festgelegt sind.

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