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Wie berechnet man die Dämpfung in Glasfaserkabeln?

Autorin Yana

Datum 12/24/2021

Vor der Verlegung des Glasfaserkabels entwirft der Ingenieur ein detailliertes Übertragungsschema für das Glasfasersignal. Die Berechnung und Messung des tatsächlichen Verlusts und des Signal-Rausch-Verhältnisses der Glasfaser sind die wichtigsten Punkte des Entwurfs. Dieser Artikel erklärt Ihnen, wie Sie die theoretische Dämpfung von Glasfaserkabeln berechnen und das Konzept des Signal-Rausch-Verhältnisses kurz erläutern.

Arten von Glasfaserverlusten

Der Faserverlust kann als Faserdämpfung bezeichnet werden und misst die Dämpfung optischer Signale während der Übertragung. Die Dämpfung in Glasfasern ist auf viele Faktoren zurückzuführen, darunter Lichtabsorption, Kabelbiegung, Steckerverlust usw. Das optische Signal wird vom Glasfasermaterial in der Glasfaser absorbiert. Daher wird die Lichtabsorption in der Glasfaser auch als Materialabsorption bezeichnet. Aufgrund von Wellenlängenverunreinigungen wird Lichtenergie absorbiert und in andere Energieformen wie Wärme umgewandelt.

 

Wir unterteilen den Verlust von Glasfasern im Allgemeinen in zwei Hauptkategorien: den inhärenten Verlust der Glasfaser selbst und den externen Verlust. Der Arten von Verlusten in Glasfasern Die Dämpfungseigenschaften von Glasfasern werden nach den inhärenten Eigenschaften der Glasfaser oder nach externen Faktoren unterteilt. Die intrinsische Dämpfung von Glasfasern umfasst den Verlust durch chromatische Dispersion und den Übertragungsleistungsverlust. Externe Verluste umfassen Spleißverluste, Verbindungsverluste, Biegeverluste im Glasfaserkabel usw. Bei der Berechnung der Dämpfung müssen beide Einflüsse gleichzeitig berücksichtigt werden. Die intrinsische Dämpfung der Glasfaser steigt mit zunehmender Übertragungsdistanz. Nachfolgend sehen wir uns den Dämpfungsstandard der intrinsischen Dämpfung an.

Der Industriestandard für die Eigendämpfung von Glasfaserkabeln

Die ITU-T-Empfehlungen der G.65x-Reihe spezifizieren die Leistungs- und Übertragungsanforderungen optischer Kabel. Sie sind in der Glasfaserindustrie weit verbreitet und werden dort eingesetzt. Der Übertragungsleistungsverlust muss bei optischen Fernkabelverbindungen genau berechnet werden. Der Dämpfungskoeffizient wird in dB/km angegeben. Er ist der wichtigste Parameter bei der Messung von Glasfaserverlusten. Der heute am häufigsten verwendete optische Kabeltyp ist das optische Kabel der G.652-Serie. Gemäß dem ITU-T-Standard G652 ist die maximale Dämpfung der optischen Kabel der G.652-Serie in der folgenden Tabelle dargestellt:

 

BESCHREIBUNG

IEC 60793-2 B1.1, B1.3 SMF, ITUT G.6652, G.652 SMF

Einheit

Nominale Wellenlänge

1270

1310

1550

1577

nm

Kabeldämpfung (max.)

0.44

0.4

0.35

0.35

dB / km

Wellenlänge ohne Dispersion

1300 ≤ λ ≤ 1324

nm

Dispersionssteigung (max.)

0.093

Stück/nm²·km

 

Die Null-Dispersionswellenlänge in der obigen Tabelle bedeutet, dass die Dispersion im Band 1300–1324 nm null ist. Die Dispersion ist ebenfalls ein Indikator, der bei der Übertragung berücksichtigt werden muss. Der Dispersionskoeffizient von G.652D beträgt in der Regel 17 ps/(nm*km). Erfahren Sie mehr über die Dispersion im nächsten Artikel.

So berechnen Sie den Leistungsverlust in Glasfasern

Gesamtverbindungsverlust = Glasfaserdämpfungsverlust + Steckerverlust + Spleißverlust + Geräteeinfügungsverlust

Faserdämpfungsverlust = maximaler Dämpfungskoeffizient x Übertragungsdistanz

Anschlussdämpfung = Anzahl der Anschlusspunkte x maximaler Einfügungsverlust des Anschlusses

Spleißverlust = Anzahl der Spleiße x Verlust des Spleißpunkts, im Allgemeinen wird er mit 0.1 dB/pro berechnet.

 

Es ist zu beachten, dass alle oben genannten Verlustberechnungen theoretische Ergebnisse sind. Der durch das Biegen des optischen Kabels verursachte Verlust und der Verlust durch andere Umgebungsfaktoren werden ignoriert. Der tatsächliche Verlust weicht in der Regel vom theoretischen Berechnungsergebnis ab. Um sicherzustellen, dass die Übertragung nicht beeinträchtigt wird, wird bei der Berechnung ein Systemspielraum berücksichtigt. Für den Systemspielraum wird ein Spielraum von 3 dB berücksichtigt. Dies entspricht einer Gesamtdämpfung einer Verbindung von 10 dB. Bei der Auslegung wird daher mindestens der Standardwert von 13 dB verwendet.

 

Anhand eines praktischen Beispiels werden die Berechnungsschritte veranschaulicht. Das G.652-Glasfaserkabel ist zwischen den beiden Rechenzentren installiert. Die Länge des Glasfaserkabels beträgt 45 km, die Übertragungswellenlänge 1550 nm. Zwischen den Verbindungen befinden sich drei Fusionspunkte und zwei LC-UPC-Adapterfelder.

 

dci 45km

 

Berechnen Sie den Dämpfungsverlust der Glasfaser. Laut obiger Tabelle kann der Dämpfungskoeffizient 0.35 dB/km betragen. 

Dämpfungsverlust der Glasfaser = 0.35 dB/km x 45 km = 15.75 dB

Der maximale Einfügungsverlust von LC UPC beträgt im Allgemeinen 0.3 dB. Die Anschlüsse und Adapterfelder an beiden Enden verfügen über insgesamt 4 Anschlusspunkte. 

 

Anschlussverlust = 4 x 0.3 dB = 1.2 dB

Spleißdämpfung = 3 x 0.1 dB = 0.3 dB

Der gesamte Verbindungsverlust = 15.75 dB + 1.2 dB + 0.3 dB = 17.25 dB

 

Die Systemreserve beträgt 3 dB. Dann können wir diese Verbindung entsprechend dem Glasfaserverlust von 20.25 dB auslegen. Bitte beachten Sie, dass es sich bei allen obigen Berechnungen um theoretische Werte handelt. Um den tatsächlichen Verlust genau zu ermitteln, können Sie ihn mit OTDR messen.

Wie berechnet man das Leistungsbudget eines Glasfaserkabels?

Mit dem Leistungsbudget lässt sich die maximale Leistungsdämpfung ermitteln, die das gesamte System tolerieren kann. Das Berechnungsergebnis des Leistungsbudgets (P Budget) ist die Differenz zwischen der Empfindlichkeit des Empfängers (P Receive) und der Leistung des Senders an die Glasfaser (P Transmit ).

Nehmen Sie als Beispiel das SFP+ 10G 80KM DWDM-Modul. Der TX-Leistungsbereich dieses Moduls beträgt 0–4 dBm und die Empfängerempfindlichkeit beträgt -23 dBm. Das Leistungsbudget dieses Moduls beträgt 0 dBm – (-23 dBm) = 23 dBm. Der gesamte Verbindungsverlust dieses Moduls mit dem optischen Kabel plus Systemreserve muss dann weniger als 23 dB betragen, um eine normale Übertragung zu ermöglichen.

Was ist OSNR?

OSNR ist das Verhältnis von Signalleistung zu Rauschleistung nach Durchlaufen eines optischen Kanals durch ein optisches Netzwerk. OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) ist ein wichtiges Maß für die Signalqualität in Glasfasersystemen über große Entfernungen. Es liefert eine Schätzung des Einflusses der Rauschleistung auf die Signalleistung. Generell gilt: Je höher das OSNR, desto besser für das gesamte System.

 

Die gängige Formel zur Berechnung des OSNR lautet: OSNR = 10 * log (S/N)

Das große S in der Formel steht für die Signalleistung und N für die Rauschleistung. Die Einheiten werden alle in Watt oder Milliwatt angegeben. Der OSNR-Wert ist auf der Empfängerseite am wichtigsten. Ein niedriger OSNR-Wert bedeutet, dass der Empfänger das Signal nicht erkennt. Im Allgemeinen sollte der OSNR auf der Empfangsseite größer als 15 dB bis 18 dB sein. Dieser Wert hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B. der Datenrate, der erforderlichen Bitfehlerrate (BER) usw. Die OSNR-Messmethode ist in der Norm IEC 61282-12 / b-IEC 61280-2-9 definiert.

Kleiner Test zur Dämpfungsberechnung im G.652-Glasfaserkabel

Nach der Lektüre haben Sie bereits eine Vorstellung davon, wie man die Glasfaserdämpfung berechnet. Jetzt machen wir ein Quiz.

Angenommen, die Parameter eines bestimmten optischen Moduls sind wie folgt:

Zentrale Wellenlänge = 1310 nm; Sendeleistung = -4~0 dBm; Empfängerempfindlichkeit = -15 dBm;

Bitte beurteilen Sie, ob das Modul mit der oben genannten Glasfaser normal funktioniert. Wenn Sie weiterhin Probleme damit haben, kontaktieren Sie uns bitte. QSPFTEK um Hilfe.

 

Teil der Inhaltsreferenz: https://www.itu.int/itu-t/recommendations/rec.aspx?rec=13076

 

 

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Schlüsselwörter

#Wie man
#Glasfaser-Patchkabel
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