MX480 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 Lichtquellen. Sie sprühen unterschiedliche Wellenlängen des Lichts in die Multimode-Faser, die das Licht in verschiedenen Winkeln reflektieren. Lichtstrahlen wandern in gezackten Linien durch eine Multimode-Faser und verursachen eine Signaldispersion. Wenn Licht, das sich im Faserkern ausbreitet, in die Faserhülle (Schichten aus Material mit niedrigerem Brechungsindex in engem Kontakt mit einem Kernmaterial mit höherem Brechungsindex) strahlt, tritt ein Modenverlust höherer Ordnung auf. Zusammengenommen verringern 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. 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. Es ist folglich teurer.

Dämpfung und Dispersion in Glasfaserkabeln

Eine optische Datenverbindung funktioniert korrekt, 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 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 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 im Laufe der 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 Ausbreitungsmoden in der Faser verursacht wird.

Bei der Multimode-Übertragung begrenzt die modale Dispersion anstelle der chromatischen 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 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 Gesamtdispersion innerhalb der Grenzwerte liegen, die für den Verbindungstyp im Dokument 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.