Como estimar a distância de transmissão dos módulos de fibra óptica

Os módulos ópticos são distintos entre si em sua distância de transmissão, um recurso que deve ser levado em consideração além de outras especificações como taxa de dados ao selecionar transceptores de fibra óptica. Na era das redes de alta velocidade, o progresso contínuo da tecnologia de transmissão de fibra óptica exige maior distância em ótico rede comunicação. Alguns usuários podem ser ambivalentes sobre a medição da distância de transmissão de um módulo óptico na prática. Se você é um deles, descubra agora os métodos deste artigo!

1. Comprimento de onda de trabalho  

Verificar o comprimento de onda de trabalho e o modo de fibra óptica de um módulo óptico é uma das maneiras comuns de estimar quanto tempo um transceptor óptico pode alcançar. Se o módulo óptico funcionar em um comprimento de onda próximo a 850nm (880nm) ou 910nm (940nm), então o módulo é um modo multimodo fibra (MMF) ótico transceptor, e se o comprimento de onda de trabalho for 1310nm ou 1550nm, é um modo único fibra (SMF)módulo óptico. Geralmente, a distância máxima de transmissão(geralmente não mais do que 500 m) suportado por um modo múltiplo fibra módulo óptico é muito mais curto do que de modo único fibra módulo óptico.

2. Tipo de cabo de fibra ótica

Além do comprimento de onda de trabalho, o tipo de fibra multimodo é outro fator que faz diferença na distância de transmissão. Por exemplo, o menor comprimento de link para fibra multimodo cabos tais como OM3, OM4, e OM5 baseado em 40G é 2m (o mesmo que 100G) e o mais longo é 240m, 350 m, e 440m respectivamente. Enquanto OM3, OM4, e OM5 trabalho em 100G, suas distâncias máximas de transmissão se estendem a 75m, 100m e 150m individualmente devido ao OM4 e Cabos de fibra OM5'dispersão modal otimizada e seu produto de distância de largura de banda aumentada. 

Para módulos de fibra óptica de modo único, quando a taxa de dados é inferior a 10 G, a distância máxima de transmissão de suporte não é tão longa quanto a daqueles com comprimento de onda de 1550, teoricamente, devido à perda de sinal. Se a velocidade de dados for superior a 10G, a dispersão pode ser limitada, de modo que o transceptor óptico no comprimento de onda 1310 possa suportar uma distância de transmissão mais longa.

No entanto, todos os fatores acima não podem fazer diferença simplesmente porque lasers como EML ou DML também afetam a distância de transmissão. Tende a haver chilrear de laser em DML. O chilrear do laser pode levar a efeitos de dispersão significativos para pulsos modulados em intensidade, o que limita a transmissão em retorno. Quando a velocidade atinge 25 Gbps/s, a dispersão na transmissão da banda C de 20 km de cabo de fibra monomodo é relativamente grande.

3. Complacente protocolos & Padrões

Além de verificar o comprimento de onda operacional dos módulos ópticos, o protocolo e o padrão são outros métodos para medir a distância de transmissão do sinal. A figura abaixo mostra uma série de diferentes 10G SFP + módulo de fibra óticas.

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

O que significam as letras SR e LR? Você pode entender a relação entre seus significados e seus comprimentos de link depois de obter a resposta. SR = alcance curto, LR = alcance longo, LRM = multimodo de longo alcance, ER = alcance estendido, ZR = o (Z) melhor alcance. Em adição ao IEEE, existem outras especificações e padrões emitidos por organizações como MSA e OIF. Verifique o seguinte distância de fibra ótica gráficos para obter mais informações. 

◮A etiqueta no transceptor óptico QSFP28 100G LR4

O que mais importa na etiqueta do transceptor óptico são as informações como QSFP28-100G-LR4, ou seja, qual é a nomenclatura para isso? Levar QSFP28-100G-LR4 como exemplo, a parte “QSFP28"Refere-se ao fator de forma do módulo, e os fatores de forma mais comuns incluem SFP, CFP e QSFP; a parte do meio "100G" representa o fibra óptica taxa de transmissão de dados fundamental do módulo, como 10G, 100G e 400G; “LR” representa seu padrão PMD (Dependente do Meio Físico) suportado; o número “4” indica que o módulo óptico possui quatro canais de sinal.

Nem todos os comprimentos de link suportados pelo transceptor óptico serão fornecidos na etiqueta. Ao verificar a tabela acima, você ainda pode obter facilmente conhecimento de sua aplicação e distância de transmissão.

4. Sensibilidade receptor

Antes de obter mais detalhes sobre como medir a distância de transmissão, é necessário ter um conhecimento básico compreensão do em trânsito poder ótico. A em trânsito poder óptico pode ser considerada como a intensidade da luz, em W ou MW, ou dBm( W ou mW é uma unidade linear e dBm é uma unidade logarítmica), que geralmente é medido por medidores de potência óptica. dBm é a unidade mais usada para representar poder óptico. A equação pode ser expresso como 

P (dBm) = 10 Log (P / 1mW) 

Atenuação de potência óticaing por half mW é equivalente a reduzir em 3 dB. 0dBm de potência óptica corresponde a 1mW. A potência ótica dos produtos da série PON deve ser medida por um medidor de potência ótica exclusivo devido ao seu modo de explosão final ONU. Neste caso, os medidores de potência óptica precisam ser connected em série dentro dos circuitos para obter um instante potência óptica de uplink e downlink resultado.

◮ Medidor de Potência Óticas

Os sistemas de comunicação óptica usam um valor BER para especificar o requisito de desempenho para uma aplicação de link de transmissão particular. Definir a sensibilidade do receptor de um transceptor óptico é, na verdade, medir um orçamento de potência óptica em dBm incidente no fotodetector. Este é um método bastante útil em sistemas de módulo óptico de baixa taxa de dados para dispersão e chilrear não são os principais fatores para o comprimento do link de transmissão. O método de medição é o seguinte:

Orçamento P = Min Pt - Min Pr

Por que existe uma potência mínima para o trânsito e uma sensibilidade mínima para um fotodetector? O desempenho dos módulos ópticos muitas vezes não é consistente entre si ao longo da produção e muda ao longo do ciclo de vida. Portanto, o pior desempenho deve ser considerado ao calcular a potência média. Isso é diferente da pesquisa acadêmica que busca a aprovação da autoridade; os produtos são medidos por sua usabilidade e aplicabilidade geral.

Com base no orçamento de energia, a distância máxima de transmissão suportada pode ser medida pela perda de fibra óptica nas bandas de 1310nm e 1550nm. Em geral, a perda média da banda O e da banda C é medida em 0.35 dBm e 0.25 dBm, respectivamente. Por exemplo, se o comprimento de onda de trabalho de um módulo óptico SMF for 1310 nm; sua potência de trânsito é de -4~0dBm e a sensibilidade do receptor é de -22dBm. Assim, ele suporta uma distância de transmissão de cerca de 50 km, correspondendo ao padrão ER de acordo com o método de cálculo acima. 

Mas esse método não leva em consideração fatores como margem do sistema, conector de fibra óptica, perda e dispersão do conector de fibra óptica. Portanto, este resultado calculado é apenas a distância máxima teórica, mas seu resultado real é um pouco menor que isso.

5. OSNR Necessário

Para transceptores de fibra óptica com longo alcance de transmissão, OSNR (Relação Sinal-Ruído Óptico) é outro indicador importante além da sensibilidade do receptor. Quanto aos transceptores ópticos de curto alcance mencionados acima, como não há OA (Amplificador Óptico) nos links de transmissão de fibra óptica, a potência óptica é o principal indicador dominante para testar o desempenho do sistema do módulo. Quando o sinal é transmitido por uma rede multi-span, a potência do sistema de link pode ser melhorada pelo OA. Portanto, não é preciso medir a distância de transmissão apenas pela potência do sinal óptico, e a potência sinal-ruído dos enlaces ópticos também deve ser considerada. As figuras a seguir mostram um típico sistema de trânsito WDM e enlace óptico com longa distância.

◮Sistema de comunicação e link de fibra óptica WDM típico

Existem amplificadores auxiliares e pré-amplificadores tanto na extremidade do transmissor quanto na extremidade do receptor. Um amplificador em linha para remediar as perdas de cada trecho de uma fibra óptica. Por exemplo, se a potência de entrada em um link de comprimento de onda único for Pin dB, há N extensões de fibra óptica com uma perda média de Aspan dB e o comprimento é Lspan km, o OSNR mínimo é ReOSNR dB desde que com transmissão de link Penalty dB depois que o sistema é testado para nenhum BER. Nesse caso, a margem necessária do sistema é o orçamento dB.

Cada EDFA tem o mesmo OSNR,ieNF dB de modo que o OSNR do sinal de comprimento de onda único na extremidade do receptor pode ser definido aproximadamente pela seguinte equação

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

De acordo com o requisito do sistema de fibra óptica, a distância máxima de transmissão não pode ser alcançada a menos que a seguinte condição seja fornecida,

OSNRest≥ReOSNR + Penalidade + Orçamento

Combinado com as 2 equações acima, o maior número do intervalo pode ser calculado de modo que a distância máxima de transmissão possa ser expressa como

Lmax = N * Lipan

Geralmente, o pino do sistema coerente 100G é de cerca de 1dBm. Para o link óptico EDFA na prática, seu NF é 5 ~ 7dB com Lsapn = 80 ou 100km;

enquanto a amplitude média da fibra monomodo comum é de 22dB (100km) e seu orçamento de energia é de 5dB. No momento, o OSNR típico exigido para um transceptor óptico de 100G de nível comercial pode atingir 11dBm e é fácil atingir uma distância de transmissão de mais de 2000 km.

Quando há um amplificador auxiliar na extremidade do transmissor e um pré-amplificador na extremidade do receptor, o número máximo calculado de spans deve ser menos 1. Nesse caso, o comprimento máximo do link de transmissão pode ser medido corretamente. Na realidade, uma série de deficiências de sinal inerentes aos sistemas de transmissão por fibra óptica podem degradar o desempenho do link.

As penalidades dentro de um sistema de transmissão de fibra óptica incluem a penalidade do filtro do link, efeitos não lineares que surgem quando há um alto nível de potência óptica em um link de fibra e uma penalidade da operação do módulo óptico. Além disso, as penalidades de energia são causadas pelo comprometimento do sinal acionado pela entrada dinâmica do link (geralmente o dependente de polarização afetado por mudanças na temperatura ambiente, vibração e pressão, como variação rápida do SOP) e o desempenho degradante causado pelo burn-in componentes.

Embora uma estimativa geral de uma margem de sistema apropriada não seja fácil, ela é essencial para o sistema de link de comunicação de fibra óptica de alta eficiência no futuro. Como a maior parte do desempenho atualizado, por exemplo, o desempenho atualizado para DSP por meio de remédio de efeito não linear é 0.5dB, seria provavelmente contrabalançado pela margem do sistema convectional demais.

Quando todas as técnicas tiverem sido experimentadas, pode ser hora de as pessoas prestarem atenção em como definir razoavelmente a margem OSNR do sistema, através da qual alguma capacidade ou distâncias podem ser aumentadas.

Conclusão

De acordo com as análises acima, a distância de transmissão óptica é afetada por vários fatores, incluindo comprimento de onda de trabalho, o modo de fibra óptica, compatível protocolos e padrões, sensibilidade do receptor e OSNR necessário. AA distância de transmissão do transceptor de fibra óptica será facilmente medido ou estimado quando você toma esses fatores em conta.