Cómo calcular la distancia de transmisión de los módulos de fibra óptica

Los módulos ópticos se diferencian entre sí por su distancia de transmisión, una característica que debe tenerse en cuenta además de otras especificaciones como la velocidad de transmisión de datos al seleccionar transceptores de fibra óptica. En la era de las redes de alta velocidad, el progreso continuo de la tecnología de transmisión de fibra óptica requiere una mayor distancia en óptico del sistema, comunicación. Algunos usuarios pueden ser ambivalentes acerca de la medición de la distancia de transmisión de un módulo óptico en la práctica. Si eres uno de ellos, ¡descubre los métodos en este artículo ahora!

1. Longitud de onda de trabajo  

Verificar la longitud de onda de trabajo y el modo de fibra óptica de un módulo óptico es una de las formas comunes de estimar cuánto tiempo puede alcanzar un transceptor óptico. Si el módulo óptico funciona en una longitud de onda cerca de 850nm (880nm) o 910nm (940nm), entonces el módulo es multimodo fibra (MMF) óptico transceptor, y si la longitud de onda de trabajo es 1310nm o 1550nm, es un modo único fibra (SMF)módulo óptico. Generalmente, la distancia máxima de transmisión(en general no más 500 m) apoyado por un multimodo fibra el módulo óptico es mucho shorter que el de un monomodo fibra módulo óptico.

2. Tipo de cable de fibra óptica

Aparte de la longitud de onda de trabajo, el tipo de fibra multimodo es otro factor que marca la diferencia en la distancia de transmisión. Por ejemplo, la longitud de enlace más corta para fibra multimodo cables como OM3, OM4 y OM5 basado en 40G es de 2 m (lo mismo que el 100G) y el más largo es 240m, 350m, y 440m respectivamente. Tiempo OM3, OM4 y OM5 trabajar en 100G, sus distancias máximas de transmisión se extienden a 75 m, 100 my 150 m individualmente debido a OM4 y Cables de fibra OM5'Dispersión modal optimizada y su producto de mayor distancia de ancho de banda. 

Para los módulos de fibra óptica monomodo, cuando la velocidad de datos es inferior a 10G, su distancia máxima de transmisión de soporte no es tan larga como la de aquellos con una longitud de onda de 1550 teóricamente debido a la pérdida de señal. Si la velocidad de datos es superior a 10G, la dispersión puede ser limitada, de modo que el transceptor óptico a una longitud de onda de 1310 puede admitir una distancia de transmisión más larga.

Sin embargo, todos los factores anteriores no pueden marcar la diferencia simplemente porque los láseres como EML o DML también afectan la distancia de transmisión. Tiende a haber chirridos de láser en DML. El chirrido del láser puede provocar efectos de dispersión significativos para los pulsos de intensidad modulada, lo que limita la transmisión a cambio. Cuando la velocidad alcanza los 25 Gbps/s, la dispersión en la transmisión de banda C del cable de fibra monomodo de 20 km es relativamente grande.

3. Compatible Protocolos Y normas

Además de verificar la longitud de onda operativa de los módulos ópticos, el protocolo y el estándar son otros métodos para medir la distancia de transmisión de la señal. La siguiente figura muestra una serie de diferentes 10G SFP + módulo de fibra ópticas.

◮ Diferentes tipos de 10G SFP + Transceptores de fibra óptica

¿Qué significan las letras SR y LR? Puede comprender la relación entre sus significados y la longitud de sus enlaces. después de obtener la respuesta. SR = corto alcance, LR = largo alcance, LRM = multimodo de largo alcance, ER = alcance extendido, ZR = el mejor alcance (Z). Además de IEEE, existen otras especificaciones y estándares emitidos por organizaciones como MSA y OIF. Consulte lo siguiente distancia de fibra óptica gráficos para obtener más información. 

◮La etiqueta del transceptor óptico QSFP28 100G LR4

Lo que más importa en la etiqueta del transceptor óptico es la información como QSFP28-100G-LR4, es decir, ¿cuál es la nomenclatura para ello? Llevar QSFP28-100G-LR4 como ejemplo, la parte "QSFP28"Se refiere al factor de forma del módulo, y los factores de forma más comunes incluyen SFP, CFP y QSFP; la parte del medio "100G" representa el fibra óptico la velocidad de transmisión de datos fundamental del módulo, como 10G, 100G y 400G; “LR” significa su estándar PMD (Dependiente del Medio Físico) admitido; el número “4” indica que el módulo óptico tiene cuatro canales de señal.

No todas las longitudes de enlace admitidas por el transceptor óptico se indicarán en la etiqueta. Si consulta la tabla anterior, podrá conocer fácilmente su aplicación y la distancia de transmisión.

4. Sensibilidad del receptor

Antes de obtener más detalles sobre cómo medir la distancia de transmisión, es necesario tener un conocimiento básico comprensión de transitando potencia óptica. El sistema transitando la potencia óptica puede ser considerado como la intensidad de la luz, en W o MW, o dBm( W o mW es una unidad lineal y dBm es una unidad logarítmica), que suele medirse con medidores de potencia óptica. dBm es la unidad más utilizada para representar potencia óptica. La ecuacion puede expresarse como 

P (dBm) = 10Log (P / 1mW) 

Atenuador de potencia ópticaIng. por half mW es equivalente a reducir en 3dB. 0dBm de potencia óptica corresponde a 1mW. La potencia óptica de los productos de la serie PON debe medirse con un medidor de potencia óptica exclusivo debido a su extremo ONU en modo ráfaga. En este caso, los medidores de potencia óptica deben se unened en series dentro de los circuitos para obtener un instante potencia óptica de enlace ascendente y descendente resultado.

◮ Medidor de potencia ópticas

Los sistemas de comunicación óptica utilizan un valor BER para especificar el requisito de rendimiento para una aplicación de enlace de transmisión en particular. Definir la sensibilidad del receptor de un transceptor óptico es en realidad medir un presupuesto de potencia óptica en dBm incidente en el fotodetector. Este es un método bastante útil en sistemas de módulos ópticos de velocidad de datos más baja, ya que la dispersión y el chirrido no son los factores principales para la longitud del enlace de transmisión. El método de medición es el siguiente:

Presupuesto P = Min Pt - Min Pr

¿Por qué hay una potencia mínima para el tránsito y una sensibilidad mínima para un fotodetector? El rendimiento de los módulos ópticos a menudo no es coherente entre sí a lo largo de la producción y cambia a lo largo del ciclo de vida. Por lo tanto, se debe considerar el peor rendimiento al calcular la potencia promedio. Esto es diferente de la investigación académica que busca la aprobación de la autoridad; los productos se miden por su usabilidad y aplicabilidad general.

Según el presupuesto de energía, la distancia de transmisión máxima admitida se puede medir por la pérdida de fibra óptica en bandas de 1310nm y 1550nm. En general, la pérdida promedio de la banda O y la banda C se mide en 0.35 dBm y 0.25 dBm respectivamente. Por ejemplo, si la longitud de onda de trabajo de un módulo óptico SMF es 1310nm; su poder de tránsito es -4~0dBm, y la sensibilidad de su receptor es -22dBm. Por lo tanto, admite una distancia de transmisión de aproximadamente 50 km, correspondiente al estándar ER según el método de cálculo anterior. 

Pero este método no tiene en cuenta factores como el margen del sistema, el conector de fibra óptica, la pérdida y la dispersión del conector de fibra óptica. Por lo tanto, este resultado calculado es solo la distancia máxima teórica, pero su resultado real es un poco menor que eso.

5. OSNR requerido

Para transceptores de fibra óptica con largo alcance de transmisión, OSNR (relación señal-ruido óptica) es otro indicador importante además de la sensibilidad del receptor. En cuanto a los transceptores ópticos con el alcance corto mencionado anteriormente, dado que no hay OA (amplificador óptico) en los enlaces de transmisión de fibra óptica, la potencia óptica es el principal indicador dominante para probar el rendimiento del sistema del módulo. Cuando la señal se transmite a través de una red de tramos múltiples, la OA puede mejorar la potencia del sistema de enlace. Por lo tanto, no es preciso medir la distancia de transmisión solo por la potencia de la señal óptica, y también se debe considerar la potencia de señal a ruido de los enlaces ópticos. Las siguientes figuras muestran un sistema de tránsito WDM típico y un enlace óptico de larga distancia.

◮Sistema de comunicación y enlace de fibra óptica WDM típico

Hay amplificadores de refuerzo y preamplificadores tanto en el extremo del transmisor como en el del receptor. Un amplificador en línea para remediar las pérdidas de cada tramo de una fibra óptica. Por ejemplo, si la potencia de entrada en un enlace de longitud de onda única es Pin dB, hay N tramos de fibra óptica con una pérdida promedio de Aspan dB y la longitud es Lspan km, la OSNR mínima es ReOSNR dB siempre que la transmisión del enlace sea de penalización dB. después de que se prueba el sistema para que no haya BER. En este caso, el margen del sistema requerido es dB presupuestado.

Cada EDFA tiene la misma OSNR, es decir, NF dB, por lo que la OSNR de la señal de longitud de onda única en el extremo del receptor se puede definir aproximadamente mediante la siguiente ecuación

OSNRest = Pin + 58 -NF -10log10 (N) -Aspan

De acuerdo con el requisito del sistema de fibra óptica, la distancia máxima de transmisión no se puede lograr a menos que se proporcione la siguiente condición:

OSNRest≥ReOSNR + Penalización + Presupuesto

Combinado con las 2 ecuaciones anteriores, se puede calcular el mayor número del tramo para que la distancia máxima de transmisión se pueda expresar como

Lmáx = N * Lipan

Generalmente, el pin del sistema coherente 100G es de aproximadamente 1dBm. Para el enlace óptico EDFA en la práctica, su NF es de 5 ~ 7dB con Lsapn = 80 o 100 km;

mientras que el alcance promedio de la fibra monomodo común es de 22 dB (100 km) y su presupuesto de energía es de 5 dB. En la actualidad, el OSNR requerido típico para un transceptor óptico de 100G de calidad comercial puede alcanzar dentro de los 11dBm y es fácil lograr una distancia de transmisión de más de 2000 km.

Cuando hay un amplificador de refuerzo en el extremo del transmisor y un preamplificador en el extremo del receptor, el número máximo calculado de intervalos debe ser menos 1. En este caso, la longitud máxima del enlace de transmisión se puede medir correctamente. En realidad, una serie de degradaciones de la señal que son inherentes a los sistemas de transmisión de fibra óptica pueden degradar el rendimiento del enlace.

Las penalizaciones dentro de un sistema de transmisión de fibra óptica incluyen la penalización del filtro de enlace, los efectos no lineales que surgen cuando hay un alto nivel de potencia óptica en un enlace de fibra y una penalización por la operación del módulo óptico. Además, las penalizaciones de energía se deben al deterioro de la señal provocado por la entrada dinámica del enlace (generalmente el Dependiente de la polarización afectado por los cambios en la temperatura ambiental, la vibración y la presión, como una variación rápida de SOP) y la degradación del rendimiento causada por el burn-in componentes.

Aunque una estimación general de un margen de sistema apropiado no es fácil, es esencial para el sistema de enlace de comunicación de fibra óptica de alta eficiencia en el futuro. Como la mayoría del rendimiento mejorado, por ejemplo, el rendimiento mejorado para DSP a través del remedio de efecto no lineal es 0.5dB, es probable que se vea contrarrestado por el margen del sistema demasiado conveccional.

Cuando se hayan probado todas las técnicas, puede que sea hora de que la gente preste atención a cómo establecer razonablemente el margen OSNR del sistema, a través del cual se puede mejorar alguna capacidad o distancias.

Conclusión

Según los análisis anteriores, la distancia de transmisión óptica se ve afectada por varios factores, incluida la longitud de onda de trabajo, el modo de fibra óptica, compatible protocolos y estándares, sensibilidad del receptor y OSNR requerido. An la distancia de transmisión del transceptor de fibra óptica será fácil medido o estimado cuando toma estos factores en cuenta.