PTX10016 Transceiver und Kabel – Spezifikationen

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 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 Signalstreuung. Wenn Licht, das sich im Faserkern ausbreitet, in den Fasermantel strahlt (Schichten aus Material mit niedrigerem Brechungsindex in engem Kontakt mit einem Kernmaterial mit höherem Brechungsindex), tritt ein Modenverlust höherer Ordnung auf. Zusammen verringern 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. 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 größere Entfernungen übertragen. Folglich ist es 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. Unter Dämpfung versteht man die Verringerung der Stärke des Lichtsignals während der Übertragung. Passive Medienkomponenten wie Kabel, Kabelspleiße und Steckverbinder verursachen Dämpfungen. 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 übertragen, um eine Dämpfung zu überwinden.

Dispersion ist die Ausbreitung des Signals über die Zeit. Die folgenden beiden 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 Multimode-Übertragung begrenzt die modale Dispersion anstelle der chromatischen 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 die Art der Verbindung in dem Telcordia Technologies-Dokument GR-253-CORE (Abschnitt 4.3) und dem Dokument G.957 der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) festgelegt 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.