Comment estimer la distance de transmission des modules à fibre optique

Les modules optiques sont distincts les uns des autres par leur distance de transmission, une caractéristique qui doit être prise en compte en plus d'autres spécifications telles que le débit de données lors de la sélection des émetteurs-récepteurs à fibre optique. À l'ère des réseaux à haut débit, les progrès continus de la technologie de transmission par fibre optique nécessitent davantage de distance dans optique réseau communication. Certains utilisateurs peuvent être ambivalents quant à la mesure de la distance de transmission d'un module optique dans la pratique. Si vous en faites partie, découvrez dès maintenant les méthodes dans cet article !

1. Longueur d'onde de travail  

La vérification de la longueur d'onde de travail et du mode de fibre optique d'un module optique est l'un des moyens courants d'estimer la durée qu'un émetteur-récepteur optique peut atteindre. Si le module optique fonctionne à une longueur d'onde près de 850nm (880nm) ou 910nm (940nm), alors le module est un multi-mode fibre (MMF) optique émetteur-récepteur, et si la longueur d'onde de travail est de 1310 nm ou 1550 nm, il s'agit d'un mode unique fibre (SMF)module optique. Généralement, la distance de transmission maximale(généralement de maximum 500 m) pris en charge par un multi-mode fibre le module optique est beaucoup plus courte que celle d'un monomode fibre module optique.

2. Type de câble à fibre optique

Outre la longueur d'onde de travail, le type de fibre multimode est un autre facteur qui fait une différence dans la distance de transmission. Par exemple, la longueur de liaison la plus courte pour la fibre multimode cet ensemble de câbles polyvalent tel que OM3, OM4 et OM5 basé sur 40G est 2m (le même que le 100G) et le plus long est 240m, 350m, et 440m respectivement. Pendant que OM3, OM4 et OM5 travailler sur 100G, leurs distances de transmission maximales s'étendent à 75 m, 100 m et 150 m individuellement grâce à OM4 et Câbles fibre OM5«dispersion modale optimisée et leur produit de distance de bande passante accrue. 

Pour les modules à fibre optique monomode, lorsque le débit de données est inférieur à 10G, leur distance maximale de transmission n'est pas aussi longue que celle de ceux à 1550 longueur d'onde théoriquement en raison de la perte de signal. Si la vitesse des données est supérieure à 10G, la dispersion peut être limitée, de sorte que l'émetteur-récepteur optique à la longueur d'onde 1310 peut être en mesure de prendre en charge une distance de transmission plus longue.

Cependant, tous les facteurs ci-dessus ne peuvent pas faire de différence simplement parce que les lasers tels que EML ou DML affectent également la distance de transmission. Il y a généralement un gazouillis laser dans le DML. Le chirping laser peut entraîner des effets de dispersion importants pour les impulsions modulées en intensité, ce qui limite la transmission en retour. Lorsque la vitesse atteint 25 Gbps/s, la dispersion dans la transmission en bande C d'un câble à fibre monomode de 20 km est relativement importante.

3. CONFORMITE Protocoles & Normes

Outre la vérification de la longueur d'onde de fonctionnement des modules optiques, le protocole et la norme sont d'autres méthodes pour mesurer la distance de transmission du signal. La figure ci-dessous montre une série de différents 10G SFP + module fibre optiques.

◮ Différents types de 10G SFP + Émetteurs-récepteurs à fibre optique

Que signifient les lettres telles que SR et LR? Vous pouvez comprendre la relation entre leur signification et la longueur de leurs liens après avoir obtenu la réponse. SR = courte portée, LR = longue portée, LRM = multimode longue portée, ER = portée étendue, ZR = la meilleure portée (Z). En plus de IEEE, il existe d'autres spécifications et normes émises par des organisations telles que MSA et OIF. Veuillez vérifier ce qui suit distance fibre optique graphiques pour plus d'informations. 

◮L'étiquette sur l'émetteur-récepteur optique QSFP28 100G LR4

Ce qui compte le plus sur l'étiquette de l'émetteur-récepteur optique, ce sont les informations telles que QSFP28-100G-LR4, c'est-à-dire quelle en est la nomenclature? Prendre QSFP28-100G-LR4 à titre d'exemple, la partie "QSFP28"Fait référence au facteur de forme du module et les facteurs de forme les plus courants incluent SFP, CFP et QSFP; la partie médiane «100G» représente le fibre optique le taux de transmission de données fondamental du module tel que 10G, 100G et 400G; «LR» signifie sa norme PMD (Physical Medium Dependent) prise en charge; le chiffre «4» indique que le module optique dispose de quatre canaux de signal.

Toutes les longueurs de liaison prises en charge par l'émetteur-récepteur optique ne seront pas indiquées sur l'étiquette. En consultant le tableau ci-dessus, vous pourrez toujours facilement connaître son application et sa distance de transmission.

4. Sensibilité du récepteur

Avant d'obtenir plus de détails sur la façon de mesurer la distance de transmission, il est nécessaire d'avoir une base compréhension de la transit puissance optique. VOTRE transit la puissance optique peut être considéré comme l'intensité de la lumière, en W ou MW, ou dBm( W ou mW est une unité linéaire et dBm est une unité logarithmique), qui est généralement mesuré par des wattmètres optiques. dBm est l'unité la plus fréquemment utilisée pour représentent la puissance optique. L'équation peut être exprimé comme 

P (dBm) = 10Log (P / 1mW) 

Atténuation de puissance optiqueingurgiter par half mW est équivaut à réduire de 3 dB. 0 dBm de puissance optique correspond à 1 mW. La puissance optique des produits de la série PON doit être mesurée par un wattmètre optique exclusif en raison de leur extrémité ONU en mode rafale. Dans ce cas, les wattmètres optiques doivent être Contacted en série dans les circuits pour obtenir un instant puissance optique montante et descendante résultat.

◮ Compteur de puissance optiques

Les systèmes de communication optique utilisent une valeur BER pour spécifier l'exigence de performance pour une application de liaison de transmission particulière. Définir la sensibilité du récepteur d'un émetteur-récepteur optique revient en fait à mesurer un bilan de puissance optique en dBm incident sur le photodétecteur. Il s'agit d'une méthode assez utile dans les systèmes de modules optiques à faible débit de données car la dispersion et le chirp ne sont pas les principaux facteurs de la longueur de la liaison de transmission. La méthode de mesure est la suivante :

Budget P = Min Pt – Min Pr

Pourquoi y a-t-il une puissance minimale pour le transit et une sensibilité minimale pour un photodétecteur? Les performances des modules optiques ne sont souvent pas cohérentes les unes avec les autres tout au long de la production et évoluent au cours du cycle de vie. Par conséquent, les pires performances doivent être prises en compte lors du calcul de la puissance moyenne. Ceci est différent de la recherche universitaire visant l'approbation de l'autorité; les produits sont mesurés par leur convivialité et applicabilité générale.

Sur la base du budget de puissance, la distance de transmission maximale prise en charge peut être mesurée par la perte de fibre optique dans les bandes de 1310 nm et 1550 nm. En général, la perte moyenne de la bande O et de la bande C est mesurée respectivement à 0.35 dBm et 0.25 dBm. Par exemple, si la longueur d'onde de travail d'un module optique SMF est de 1310 nm ; sa puissance de transit est de -4 ~ 0 dBm et sa sensibilité de récepteur est de -22 dBm. Ainsi il supporte une distance de transmission d'environ 50km, correspondant à la norme ER selon la méthode de calcul ci-dessus. 

Mais cette méthode ne prend pas en compte des facteurs tels que la marge du système, le connecteur de fibre optique, la perte et la dispersion du connecteur de fibre optique. Par conséquent, ce résultat calculé n'est que la distance maximale théorique, mais son résultat réel est un peu inférieur à cela.

5. OSNR requis

Pour les émetteurs-récepteurs à fibre optique à longue portée de transmission, l'OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) est un autre indicateur important en dehors de la sensibilité du récepteur. En ce qui concerne les émetteurs-récepteurs optiques à courte portée mentionnés ci-dessus, puisqu'il n'y a pas d'OA (amplificateur optique) dans les liaisons de transmission à fibre optique, la puissance optique est le principal indicateur dominant pour tester les performances du système de module. Lorsque le signal est transmis sur un réseau multiportée, la puissance du système de liaison peut être améliorée par OA. Par conséquent, il n'est pas précis de mesurer la distance de transmission uniquement par la puissance du signal optique, et la puissance signal sur bruit des liaisons optiques doit également être prise en compte. Les figures suivantes montrent un système de transit WDM typique et une liaison optique avec une longue distance.

◮Système de communication et de liaison par fibre optique WDM typique

Il y a des amplificateurs de suralimentation et un préamplificateur à la fois côté émetteur et côté récepteur. Un amplificateur en ligne pour remédier aux pertes de chaque portée d'une fibre optique. Par exemple, si la puissance d'entrée dans une liaison à une seule longueur d'onde est Pin dB, il y a N portées de fibre optique avec une perte moyenne de Aspan dB et la longueur est Lspan km, l'OSNR minimum est ReOSNR dB tant que la transmission de liaison de pénalité dB après que le système est testé pour aucun BER. Dans ce cas, la marge système requise est le budget dB.

Chaque EDFA a le même OSNR, c'est-à-dire NF dB de sorte que l'OSNR du signal à une seule longueur d'onde à l'extrémité du récepteur peut être défini approximativement par l'équation suivante

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

Selon les exigences du système à fibre optique, la distance de transmission maximale ne peut être atteinte que si la condition suivante est fournie,

OSNRest≥ReOSNR + Pénalité + Budget

Combiné avec les 2 équations ci-dessus, le plus grand nombre de travées peut être calculé de sorte que la distance de transmission maximale puisse être exprimée comme

Lmax = N * Lipan

Généralement, la broche du système cohérent 100G est d'environ 1 dBm. Pour la liaison optique EDFA en pratique, son NF est de 5 ~ 7 dB avec Lsapn = 80 ou 100 km;

tandis que la durée moyenne de la fibre monomode commune est de 22 dB (100 km) et son budget de puissance est de 5 dB. À l'heure actuelle, l'OSNR typique requis pour un émetteur-récepteur optique 100G de qualité commerciale peut atteindre 11 dBm et il est facile d'atteindre une distance de transmission de plus de 2000 km.

Lorsqu'il y a un amplificateur amplificateur à l'extrémité de l'émetteur et un préamplificateur à l'extrémité du récepteur, le nombre maximal calculé de portées doit être inférieur à 1. Dans ce cas, la longueur maximale de la liaison de transmission peut être mesurée correctement. En réalité, un certain nombre de dégradations du signal inhérentes aux systèmes de transmission par fibre optique peuvent dégrader les performances de la liaison.

Les pénalités dans un système de transmission par fibre optique comprennent la pénalité du filtre de liaison, les effets non linéaires qui surviennent lorsqu'il y a un niveau de puissance optique élevé dans une liaison par fibre optique et une pénalité due au fonctionnement du module optique. En outre, les pénalités de puissance proviennent d'une altération du signal déclenchée par l'entrée dynamique de la liaison (généralement la dépendance à la polarisation affectée par les changements de température ambiante, les vibrations et la presse, comme la variation rapide du SOP) et la dégradation des performances causée par le burn-in composants.

Bien qu'une estimation globale d'une marge de système appropriée ne soit pas facile, elle est essentielle pour le système de liaison de communication à fibre optique à haut rendement à l'avenir. Comme la plupart des performances améliorées, par exemple, les performances améliorées pour DSP via un remède à effet non linéaire sont de 0.5 dB, serait probablement contrecarré par la marge du système trop convectionnel.

Lorsque toutes les techniques ont été essayées, il peut être grand temps que les gens se penchent sur la manière de définir raisonnablement la marge OSNR du système, grâce à laquelle certaines capacités ou distances peuvent être améliorées.

Conclusion

Selon les analyses ci-dessus, la distance de transmission optique est affectée par divers facteurs, y compris la longueur d'onde de travail, le mode de la fibre optique, conforme protocoles & normes, sensibilité du récepteur et OSNR requis. ALa distance de transmission de l'émetteur-récepteur à fibre optique sera facilement mesuré ou estimé lorsque vous prenez ces facteurs en compte.