MX480 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 Lichtquellen. Sie sprühen unterschiedliche Wellenlängen des Lichts in die Multimode-Faser, die das Licht in unterschiedlichen Winkeln reflektieren. Lichtstrahlen wandern in gezackten Linien durch eine Multimode-Faser und verursachen Signalstreuung. Wenn Licht, das sich im Faserkern ausbreitet, in den Fasermantel einstrahlt (Schichten aus Material mit niedrigerem Brechungsindex, die in engem Kontakt mit einem Kernmaterial mit höherem Brechungsindex stehen), tritt Modenverlust höherer Ordnung auf. Zusammen verringern diese Faktoren die Übertragungsdistanz von Multimode-Fasern im Vergleich zu denen von Singlemode-Fasern.

Singlemode-Fasern haben einen so kleinen Durchmesser, dass Lichtstrahlen im Inneren nur durch eine Schicht reflektiert werden. 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. Es ist folglich teurer.

Dämpfung und Dispersion in Lichtwellenleitern

Eine optische Datenverbindung funktioniert ordnungsgemäß, vorausgesetzt, dass das modulierte Licht, das den Empfänger erreicht, genügend Leistung hat, um korrekt demoduliert zu werden. Dämpfung ist die Verringerung der Stärke des Lichtsignals während der Übertragung. Passive Medienkomponenten wie Kabel, Kabelspleiße und Steckverbinder verursachen eine Dämpfung. 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 durchlassen, um die Dämpfung zu überwinden.

Dispersion ist die Ausbreitung des Signals über die Zeit. Die folgenden zwei Arten der Dispersion können die Signalübertragung über eine optische Datenverbindung beeinträchtigen:

• Chromatische Dispersion, d. h. die Ausbreitung des Signals über die Zeit, die durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Lichtstrahlen verursacht wird.

• Modale Dispersion, d. h. die Ausbreitung des Signals über die Zeit, die durch die verschiedenen Ausbreitungsmodi in der Faser verursacht wird.

Bei der Multimode-Übertragung 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 die chromatische Dispersion jedoch 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 innerhalb der Grenzen liegen, die für den Verbindungstyp im Dokument GR-253-CORE von Telcordia Technologies (Abschnitt 4.3) und im 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.