Wie berechnet man die Dämpfung in Glasfaserkabeln?

Arten von Glasfaserverlusten

Glasfaserverlust kann als Glasfaserdämpfung bezeichnet werden, die die Dämpfung optischer Signale während der Übertragung messen kann. Die Dämpfung in Glasfasern ist auf viele Faktoren zurückzuführen, darunter Lichtabsorption, Kabelbiegung, Steckerverlust und so weiter. 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. Die Arten von Verlusten in Glasern 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 Spleißverlust, Steckerverlust, Biegeverlust im Glasfaserkabel usw. Wenn wir die Dämpfung berechnen, müssen wir den Einfluss beider gleichzeitig berücksichtigen. Der inhärente Verlust der Glasfaser nimmt mit zunehmender Übertragungsdistanz zu. Betrachten wir unten den Dämpfungsstandard des intrinsischen Verlusts.

Der Branchenstandard für inhärente Dämpfung von Glasfaserkabeln

Die G.65x-Reihe der ITU-T-Empfehlungen legt die Leistungs- und Übertragungsanforderungen für optische Kabel fest. Sie ist in der Glasfaserbranche weithin anerkannt und wird dort verwendet. Der Übertragungsleistungsverlust muss in optischen Langstrecken-Kabelverbindungen genau berechnet werden, und der Dämpfungskoeffizient wird in dB/km angegeben. Er ist der wichtigste Parameter bei der Messung von Glasfaserverlusten. Heutzutage ist der am häufigsten verwendete optische Kabeltyp die G.652-Serie. Gemäß dem Standard ITU-T G652 ist die maximale Dämpfung der optischen Kabel der G.652-Serie in der folgenden Tabelle dargestellt:

Die Null-Dispersionswellenlänge in der obigen Tabelle bedeutet, dass die Dispersion im Bereich 1300~1324 null ist. Dispersion ist ebenfalls ein Indikator, der bei der Übertragung berücksichtigt werden muss. Der Dispersionskoeffizient von G.652D beträgt im Allgemeinen 17ps/(nm*km). Wenn Sie mehr über Dispersion erfahren möchten, erklären wir dies im nächsten Artikel ausführlich.

So berechnen Sie den Leistungsverlust in Glasfasern

Gesamte Verbindungsdämpfung = Faserdämpfung + Steckerdämpfung + Spleißdämpfung + Einfügedämpfung der Geräte

Dämpfungsverlust der Glasfaser = maximaler Dämpfungskoeffizient x Übertragungsdistanz

Steckverbinderverlust = die Anzahl der Steckverbinderpunkte x die maximale Einfügungsdämpfung des Steckverbinders

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

Es sollte beachtet werden, dass alle oben genannten Verlustberechnungen theoretische Ergebnisse sind. Die durch das Biegen des optischen Kabels verursachte Biegedämpfung und die durch andere Umweltfaktoren verursachte Dämpfung werden nicht berücksichtigt. Im Allgemeinen weicht die tatsächliche Dämpfung vom theoretischen Berechnungsergebnis ab. Um sicherzustellen, dass die Übertragung nicht beeinträchtigt wird, wird bei der Berechnung eine Systemreserve vorgesehen. Für die Systemreserve wird eine Reserve von 3dB vorgesehen. Das entspricht: Wenn die Gesamtdämpfung einer Verbindung 10dB beträgt, berechnen wir beim Entwurf mindestens nach einem Standard von 13dB.

Stellen wir einen praktischen Fall vor, um die Berechnungsschritte zu demonstrieren. Das G.652-Glasfaserkabel ist zwischen den beiden Rechenzentren installiert. Die Länge des Glasfaserkabels beträgt 45km, und die Übertragungswellenlänge beträgt 1550nm. Zwischen den Verbindungen befinden sich 3 Spleißpunkte und zwei LC UPC-Adapterpanels.

Berechnen Sie den Dämpfungsverlust der Faser. Laut der obigen Tabelle kann der Dämpfungskoeffizient 0.35dB/km betragen. 

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

Der maximale Einfügedämpfungswert von LC UPC beträgt im Allgemeinen 0.3dB. Die Steckverbinder und Adapterpanels an beiden Enden haben insgesamt 4 Steckverbinderpunkte. 

Steckverbinderverlust = 4 x 0.3dB = 1.2dB

Spleißverlust = 3 X 0.1dB = 0.3dB

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

Die Systemreserve beträgt 3dB. Dann können wir diese Verbindung entsprechend dem Glasfaserverlust von 20.25dB auslegen. Bitte beachten Sie, dass alle obigen Berechnungen theoretische Werte sind. Wenn Sie die genaue tatsächliche Dämpfung ermitteln möchten, können Sie OTDR zur Messung verwenden.

Wie berechnet man das Leistungsbudget bei Glasfaserkabeln?

Das Leistungsbudget wird verwendet, um die maximale Leistungsdämpfung zu bewerten, die das gesamte System tolerieren kann. Das Berechnungsergebnis des Leistungsbudgets (P Budget) ist die Differenz zwischen der Empfindlichkeit des Empfängers (P Receive) und der Ausgabe vom Sender an die Faser (P Transmit ).

Nehmen wir das SFP+ 10G 80KM DWDM-Modul als Beispiel. Der TX-Leistungsbereich dieses Moduls beträgt 0~4dBm, und die Empfängerempfindlichkeit beträgt -23dBm. Das Leistungsbudget dieses Moduls beträgt 0dBm-(-23dBm)=23dBm. Daher muss der gesamte Linkverlust dieses Moduls mit dem optischen Kabel zuzüglich der Systemreserve weniger als 23dB betragen, damit eine normale Übertragung möglich ist.

Was ist OSNR?

OSNR ist das Verhältnis von Signalleistung zu Rauschleistung, nachdem ein optischer Kanal ein optisches Netzwerk durchlaufen hat. OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) ist ein wichtiges Maß für die Signalqualität in Langstrecken-Glasfasersystemen. Es liefert eine Schätzung des Einflusses der Rauschleistung auf die Signalleistung. Im Allgemeinen gilt: Je höher der 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 ist die Signalleistung, und N ist die Rauschleistung, und ihre Einheiten werden alle in Watt oder Milliwatt ausgedrückt. 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 am Empfangsende größer als 15 dB bis 18 dB sein; dieser Wert hängt von vielen Faktoren ab, wie Datenrate, erforderlicher BER usw. Die OSNR-Messmethode ist in der Norm IEC 61282-12 / b-IEC 61280-2 -9 definiert.

Kleiner Test zur Dämpfungsberechnung in G.652-Glasfaserkabeln

Nachdem Sie dies gelesen haben, haben Sie bereits ein Konzept dafür, wie die Faserdämpfung berechnet wird. Jetzt machen wir ein Quiz.

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

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

Bitte beurteilen Sie, ob das Modul mit der oben genannten Glasfaser normal funktionieren kann. Wenn Sie weiterhin ein Problem damit haben. Kontaktieren Sie uns gerne QSPFTEK für Hilfe.

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