Dreifing ljósleiðara er breikkun ljóspúls þegar hann fer í gegnum trefjar. Þegar púlsar dreifast of langt skarast þeir við móttakarann, sem veldur bitavillum sem takmarka bæði bandbreidd og umfang. Í 10 Gbps stakri-ham hlekk sem keyrir 80 km við 1550 nm, til dæmis, getur uppsöfnuð litdreifing farið yfir 1.300 ps/nm - nóg til að loka augnmyndinni algjörlega ef það er ekki stjórnað.
Fyrir netverkfræðinga og kerfishönnuði er hagnýta spurningin sjaldan "Hvað er dreifing?" heldur "Hvaða tegund af dreifingu er ríkjandi í hlekknum mínum og krefst það bóta?" Þessi handbók svarar þeirri spurningu með því að fara í gegnum helstu dreifingaraðferðirnar, orsakir þeirra og bótaaðferðirnar sem eru tiltækar í dag - frá eldri DCF einingum til nútíma samhangandi DSP.
Hvað er ljósleiðaradreifing?
Dreifing þýðir að stuttur sjónpúls er ekki stuttur þar sem hann breiðist út í gegnum trefjar. Það dreifist með tímanum. Því meira sem það dreifist, því erfiðara verður fyrir viðtakandann að greina einn bita frá þeim næsta. SamkvæmtITU-T G.652 staðall, litdreifingarstuðull venjulegs einfalds-hams trefja er tilgreindur um það bil 17 ps/(nm·km) nálægt 1550 nm - færibreyta sem stjórnar því beint hversu hratt púlsar breikkast yfir fjarlægð.
Dreifing er ekki ein áhrif. Mismunandi trefjagerðir og kerfisarkitektúr verða fyrir áhrifum af mismunandi aðferðum. Ímultimode trefjar, dreifing móta ræður ríkjum. Íeinfaldur-hamur trefjar, Krómatísk dreifing og dreifing á skautunarham eru lykilatriðin. Að skilja hvaða vélbúnaður á við um trefjagerðina þína er fyrsta skrefið í átt að réttri hönnunarákvörðun.
Hvað veldur dreifingu ljósleiðara?
Dreifing stafar af eðliseiginleikum trefjanna og ljósgjafans. Hver dreifingartegund hefur sérstaka orsök:
Formal dreifingstafar af tilvist margra útbreiðsluleiða (hams) í multimode trefjum. Hærri-pöntunarstillingar fara lengri skilvirkar leiðir en lægri-pöntunarstillingar, svo þær berast viðtakanda á mismunandi tímum. Niðurstaðan er púlsvíkkun sem versnar með fjarlægð. Þetta er ástæðan fyrir því að multimode trefjar eru með eðlislægri útbreiðslumörk - OM3 trefjar sem styðja 10GBASE-SR, til dæmis, eru aðeins 300 metrar.
Krómatísk dreifinger af völdum bylgjulengdar-háðs brotstuðuls glers. Vegna þess að enginn leysir gefur frá sér fullkomlega eina bylgjulengd, ferðast mismunandi litrófsþættir með aðeins mismunandi hraða. Krómatísk dreifing hefur tvo undirþætti-: efnisdreifingu (úr glerinu sjálfu) og bylgjuleiðaradreifingu (frá kjarna -klæðningar rúmfræði trefjanna). Samanlögð áhrif þeirra ákvarðar heildarlitdreifingu á hvaða bylgjulengd sem er. Staðlaðar G.652 trefjar hafa núll-dreifingarbylgjulengd nálægt 1310 nm, sem er ástæðan fyrir því að eldri kerfi voru oft starfrækt þar. Við 1550 nm - er valinn gluggi fyrir langa-leið ogDWDM sendingvegna minni deyfingar safnast - litadreifing verulega upp og verður að stjórna henni í hvaða hlekk sem er umfram nokkra tugi kílómetra við 10 Gbps eða hærri.
Polarization mode dispersion (PMD)stafar af ósamhverfum í trefjakjarna. Í hugsjón trefjum myndu tvö hornrétt skautunarástand ferðast á nákvæmlega sama hraða. Í reynd, framleiðsluófullkomleika, vélrænt álag og hitabreytingar kynna tvíbrot sem veldur því að eitt skautunarástand fer örlítið á undan hinu. PMD er tölfræðileg áhrif - þau eru breytileg eftir tíma og meðfram trefjaranum - sem gerir það erfiðara að bæta upp með föstum sjónþáttum. Það verður venjulega hönnunarvandamál í eldri 10G og 40G hlekkjum sem fara yfir 200–300 km, eða í kerfum sem endurnýta eldri trefjaverksmiðju með hærri PMD-stuðlum (yfir 0,5 ps/√km).
Þrjár aðalgerðir ljósleiðaradreifingar
Modal Dispersion
Modal dreifing er ríkjandi bandbreiddartakmarkari í multimode trefjum. Það gerist vegna þess að multimode trefjar styðja hundruð eða jafnvel þúsundir útbreiðsluhama, sem hver um sig fylgir aðeins mismunandi leið í gegnum kjarnann. Flokkaðir-vísitölu fjölhams trefjar (OM1 til OM5) dregur úr dreifingu móta með því að breyta brotstuðulssniði yfir kjarnann, stýra hærri-pöntunarstillingum svo þær berist nær í tíma til að lægri-pöntunarstillingar. Samt sem áður setur áhrifarík bandbreidd trefjanna hart þak á bitahraða × fjarlægðarvöruna. Háskólasvæði sem keyrir 10G yfir OM3 í 300 m hæð er í gangi nálægt því lofti; til að ýta út fyrir það þarf venjulega að skipta yfir í einn-ham trefjar frekar en dreifingarjafnara.
Krómatísk dreifing
Krómatísk dreifing er helsta verkfræðilega skerðingin í einni-ham langdrægni- og DWDM kerfum. Stærð hans fer eftir þremur þáttum: dreifingarstuðli trefjanna, litrófsbreidd uppsprettans og tengifjarlægð. Fyrir staðlaða G.652 trefjar við 1550 nm er uppsöfnuð dreifing yfir 100 km um það bil 1.700 ps/nm. Við 10 Gbps (NRZ mótun) er dreifingarþolið um það bil 1.000 ps/nm, sem þýðir að ógreiddur hlekkur við 1550 nm er takmarkaður við um 60 km á þeim hraða.
Einn blæbrigði sem vert er að taka eftir: hóflegt magn af litadreifingu getur raunverulega gagnast DWDM kerfum. Eins og lýst er í hvítbók Corning umtrefjahönnun fyrir DWDM net, afgangsdreifing dregur úr fasasamsvörun skilvirkni fjögurra-bylgjublöndunar (FWM) - sem er ólínuleg áhrif sem rýra rásir sem liggja í návígi. Þetta er ástæðan fyrir því að trefjar sem hafa ekki-núll dreifingu-breytt (G.655 og G.656) voru þróaðar: þær viðhalda lítilli en ekki núlldreifingu við 1550 nm til að bæla niður FWM á sama tíma og heildardreifingin er viðráðanleg.
Polarization Mode Dispersion (PMD)
PMD er venjulega áhyggjuefni af annarri-gráðu miðað við litadreifingu, en hún verður mikilvæg í sérstökum tilfellum. Eldri kerfi með háum bita-hraða (40 Gbps og hærri) eru næmari fyrir PMD vegna þess að styttri bitatímabil skilja eftir minni svigrúm fyrir mismunadrifshópseinkun (DGD). Tenglar sem keyra yfir eldri trefjar með PMD-stuðlum yfir 0,5 ps/√km - algengir í snúrum sem settir voru upp fyrir miðjan -1990 - gætu lent í PMD-mörkum fyrir krómatísk dreifingarmörk. Í þessum tilvikum verða PMD mæling og persónulýsing hluti af samþykkisferlinu. Nútíma samhangandisendisvaraannast PMD bætur í DSP, sem hefur dregið verulega úr PMD sem sjálfstæða dreifingarhindrun í nýbyggingum.
Hvaða tegund af dreifingu skiptir máli í hlekknum þínum?
Svarið fer eftir trefjagerð þinni, fjarlægð, gagnahraða og kerfisarkitektúr. Hér er hagnýtur ákvörðunarrammi:
Skref 1: Þekkja trefjategundina.Ef þú ert að vinna með multimode trefjum (OM1–OM5), er dreifing móta aðal áhyggjuefni þitt. Krómatísk dreifing og PMD eru hverfandi í dæmigerðum multimode fjarlægðum. Ef þú ert að vinna með einfaldri-ham trefjar (OS1 eða OS2), farðu í skref 2.
Skref 2: Íhugaðu bylgjulengdina.Við 1310 nm er litadreifing í G.652 trefjum nálægt núlli, þannig að það þarf sjaldan bætur jafnvel í miðlungs fjarlægð. Við 1550 nm safnast dreifing upp í u.þ.b. 17 ps/(nm·km), og þarf bótaáætlun fyrir lengri tengla.
Skref 3: Metið gagnahraðann.Hærri bitahraði hafa strangari dreifingarþol. 10G NRZ merki þolir um það bil 1.000 ps/nm; 40G NRZ merki þolir aðeins um 60 ps/nm. Samhæfð 100G/400G kerfi nota háþróaða mótun og DSP sem eykur dreifingarþol verulega.
Skref 4: Athugaðu kerfisarkitektúrinn.Í punkti-til-beina-uppgötvunartengils gætirðu þurft utanaðkomandi dreifingarbætur. Í nútíma samhangandi DWDM kerfi, sér DSP sendivarinn venjulega litadreifingu og PMD stafrænt, og útilokar oft þörfina fyrir sjálfstæðar bótaeiningar.
Hvenær þarftu dreifingarbætur?
Ekki þarf sérhver hlekkur sérstakt bótastig. 10G einn-hlekkur sem keyrir 20 km við 1310 nm, til dæmis, safnar hverfandi litadreifingu og þarf alls enga bætur. En bætur verða nauðsynlegar þegar nokkur skilyrði renna saman:
Tengillinn virkar á 1550 nm yfir vegalengdir þar sem uppsöfnuð litdreifing fer yfir þol móttakarans. Gagnahraðinn er 10 Gbps eða hærri með beinni-skynjunarljóstækni. Kerfið er DWDM flutningsnet með þéttumfjárhagsáætlun fyrir ljósaflog virðisrýrnunarkröfur. Eða ljósleiðaraverksmiðjan hefur þekkt PMD vandamál - eldri snúrur, loftleiðir sem verða fyrir vindhleðslu eða miklar-álagsuppsetningar.
Hagnýta reglan: ef þú ert nú þegar að gera tengingu fjárhagsáætlunar og virðisrýrnunaráætlunar, metið dreifingu í sama áfanga. Að taka á því við hönnun er miklu auðveldara en að leysa úr hléum villur eftir uppsetningu.
Dreifingarjöfnunaraðferðir bornar saman
Þrjár meginaðferðir eru til til að stjórna dreifingu í trefjatengingum. Hver passar við mismunandi kerfissamhengi.
Dreifingarjafnandi trefjar (DCF)
DCF er sérhannaður trefjar með stórum neikvæðum dreifingarstuðli (venjulega −80 til −100 ps/(nm·km) við 1550 nm). Reiknuð lengd DCF er sett inn í hlekkinn - venjulega á magnarastöðum - til að vega upp á móti jákvæðri litadreifingu sem safnast fyrir í sendingartrefjunum. DCF hefur verið staðlað bótaaðferð í 10G langdrægum- og eldri DWDM kerfum í meira en tvo áratugi. Helstu gallar þess eru bætt innsetningartap (þarfnast frekari mögnunar), aukin leynd og aukin ólínuleg áhrif vegna lítils áhrifaríks svæðis DCF.
Fiber Bragg grating (FBG)
FBG-dreifingarjafnarar nota reglubundið brotstuðul sem er skrifað í stuttan hluta af trefjum. Ristið skapar bylgjulengdar-háðar endurkastseinkun sem snýr við dreifingunni sem safnast saman við sendingu. FBG einingar eru fyrirferðarmeiri en DCF spólur og kynna minni leynd. Þau eru fáanleg í föstri-dreifingu og stillanlegum afbrigðum. Stillanleg FBG eru sérstaklega gagnleg í endurstillanlegum DWDM netum þar sem dreifingarkortið getur breyst þegar rásum er bætt við eða þeim breytt.
Rafræn og stafræn merkjavinnsla (DSP)
Nútíma samhangandi sjónkerfi bæta upp dreifingu stafrænt í DSP móttakara. Samhengi móttakarinn fangar bæði amplitude og fasa ljóssviðsins, sem veitir nægar upplýsingar fyrir DSP til að snúa við litadreifingu og PMD útreikninga. Eins og skjalfest er afIEEE 802.3vinnuhópar og útfærslur í iðnaði, samhangandi 100G, 400G og 800G transponders jafna reglulega upp tugþúsundir ps/nm af litadreifingu í DSP - og útiloka þörfina á innbyggðum DCF eða FBG einingum algjörlega. Þessi breyting hefur í grundvallaratriðum breytt hönnun á langri-netkerfi: Nýrri samhangandi DWDM dreifing sleppir venjulega sjálfstæðum dreifingarbótavélbúnaði.
DCF vs FBG vs DSP
| Parameter | DCF | FBG | DSP (samhangandi) |
|---|---|---|---|
| Skaðabótalén | Optical | Optical | Rafræn |
| Dæmigert forrit | 10G langdræg-, eldri DWDM | DWDM, endurstillanleg net | 100G/400G/800G samhangandi kerfi |
| Meðhöndlar PMD? | Nei | Nei (tipaði FBG að hluta) | Já |
| Bætt við innsetningartap | Hátt (5–10 dB dæmigert) | Lágt til í meðallagi | Engin (rafræn) |
| Stillanleiki | Lagað | Fast eða stillanlegt | Alveg aðlögunarhæfur |
| Stærð og dreifing | Stórar trefjaspólur á magnarastöðum | Fyrirferðarlítil einingar | Innbyggður í transponder |
| Mikilvægi í nýbyggingum | Minnkandi | Veggskot | Standard |
Hvernig á að velja réttu bótastefnuna
Eldri 10G eða hannað DWDM kerfi
Í netkerfum sem eru byggð í kringum 10G bein-uppgötvun eða snemma DWDM kerfum, er sjónræn-lénabætur með DCF eða FBG oft þegar hluti af hönnun línukerfisins. Þessi kerfi treysta á vandlega dreifingarkort - skipulögð röð jákvæðra og neikvæðra dreifingarhluta - til að halda uppsafnaðri dreifingu innan móttakaraþols á hverju magnarasviði. Ef þú ert að viðhalda eða stækka slíkt net skaltu vinna innan núverandi dreifingarkorts frekar en að endurhanna bótaaðferðina. Skipta um DCF einingar eða stillanleg FBG mótvægi eru staðlað verkfæri hér.
Nútíma samhangandi sjónkerfi
Ef tengillinn notar samhangandi svarsvara (100G, 400G eða lengra) sér DSP um litadreifingu og PMD-uppbót innbyrðis. Hönnunarsamtalið færist frá "Hvaða DCM-einingu þarf ég?" til "Hver er heildaruppsöfnuð dreifing og er hún innan DSP sviðs sendins?" Flestir nútíma samhangandi transponders þola vel yfir 50.000 ps/nm af litdreifingu - sem jafngildir meira en 3.000 km af G.652 trefjum við 1550 nm. Í þessum kerfum bæta sjálfstæðar DCF eða FBG einingar við óþarfa tapi og flókið. Að fjarlægja eldri DCF þegar uppfærsla er uppfærð í samhangandi er algengt og vel-skjalfest hagræðingarskref í nútímavæðingu netkerfis á lengri-leiðum.
Multimode Short-Reach Tenglar
Fyrir fjölstillingstengla í umhverfi háskólasvæðis eða gagnavera skipta litadreifingarbætur ekki máli. Bandbreiddartakmörkunin er formleg, ekki krómatísk. Ef fjölstillingartengill uppfyllir ekki kröfur um frammistöðu, er það fyrsta sem þarf að athuga með trefjaflokkun (OM3 vs OM4 vs OM5), lengd tengis miðað við notkunarstaðal, gæði tengis ogsamhæfni senditækis. Að uppfæra í hærri-gæða fjölstillingu ljósleiðara eða skipta yfir í einn-ham ljósleiðara og ljósleiðara er hagnýt leiðin - að bæta ekki við dreifingarjafnara.
Algeng mistök og ranghugmyndir
Að því gefnu að öll dreifing sé skaðleg.Í DWDM kerfum bælir stýrt magn af litdreifingu niður fjögurra-bylgjublöndun og önnur ólínuleg viðurlög. Ó-núldreifingar-trefjar (G.655) voru hannaðar sérstaklega til að viðhalda þessari gagnlegu afgangsdreifingu við 1550 nm.
Að því gefnu að hver hlekkur þurfi bætur.10G hlekkur við 1310 nm yfir 40 km af G.652 trefjum vinnur vel innan litdreifingarþols. Margir fyrirtækja- og neðanjarðartenglar þurfa alls enga bætur - ljósleiðarar og ljósleiðarar sjá um það í eðli sínu.
Að því gefnu að einn-hamur trefjar hafi enga dreifingu.Einstök-ham trefjar útiloka mótaldreifingu, en litadreifing og PMD eru eftir. Við 1550 nm er litadreifing í G.652 trefjum umtalsverð og þarf að gera grein fyrir því í hvers kyns langdrægri hönnun.
Að velja bótaaðferð áður en ríkjandi skerðing er auðkennd.DCF fjallar aðeins um litadreifingu. FBG fjallar aðeins um litadreifingu. DSP í samhangandi kerfum tekur á bæði litadreifingu og PMD. Að velja aðferðina áður en þú skilur hvaða skerðing er ríkjandi leiðir til sóunar á fyrirhöfn og fjárhagsáætlun.
Algengar spurningar
Er einhleyp-ham trefjar með dreifingu?
Já. Einfaldur-hamur trefjar útilokar mótaldreifingu vegna þess að hann styður aðeins eina útbreiðsluham, en sýnir samt litadreifingu og skautunarhamardreifingu. Krómatísk dreifing í venjulegum G.652 einfaldri-ham trefjum er um það bil 17 ps/(nm·km) við 1550 nm og nálægt núlli við 1310 nm.
Hver er munurinn á modal og krómatískri dreifingu?
Modal dreifing stafar af mörgum ljósleiðum (hamur) sem berast á mismunandi tímum í multimode trefjum. Krómatísk dreifing stafar af mismunandi bylgjulengdum sem ferðast á mismunandi hraða í hvaða trefjagerð sem er, þó það sé fyrst og fremst áhyggjuefni í einstökum-stillingarkerfum. Modal dreifing hefur aðeins áhrif á multimode trefjar; Krómatísk dreifing hefur áhrif á bæði fjölhams og stakrar-hams trefjar, en er fyrst og fremst hönnuð í einn-ham langa-tengla.
Hvenær eru dreifingarbætur nauðsynlegar?
Uppbót er venjulega nauðsynleg þegar einn-stillingstengur við 1550 nm fer yfir litdreifingarþol móttakarans - til dæmis, u.þ.b. 60 km við 10 Gbps með NRZ mótun á G.652 trefjum. Í samfelldum kerfum (100G og eldri) bætir DSP sendisvarandinn upp dreifingu innbyrðis, þannig að sjálfstæðar bótaeiningar eru venjulega óþarfar.
Getur samhangandi ljósfræði útrýmt þörfinni fyrir DCF?
Í flestum tilfellum, já. Nútímalegir samræmdir transponders bæta upp litadreifingu og PMD stafrænt, með dæmigerð CD-þol sem fer yfir 50.000 ps/nm. Margir rekstraraðilar fjarlægja virkan eldri DCF þegar þeir uppfæra í heildstæða vettvang, vegna þess að DCF bætir við innsetningartapi án þess að veita ávinning sem DSP ræður ekki við.
Hvað veldur dreifingu ljósleiðara?
Orsökin fer eftir tegundinni. Modal dreifing stafar af mörgum útbreiðsluleiðum í multimode trefjum. Krómatísk dreifing stafar af bylgjulengdarháð brotstuðul glers og bylgjuleiðara uppbyggingu trefja. PMD stafar af ósamhverfum og streitu í trefjakjarnanum sem skapar mismunandi hraða fyrir tvö skautunarástand ljóssins.
Að skipuleggja Fiber Link þinn
Skilningur á dreifingu er eitt stykki af stærri hlekkahönnunarpúsluspili sem felur í sér dempun, tengitap og fjárhagsáætlun fyrir ljósafl. Ef þú ert að hanna eða uppfæra ljósleiðarakerfi - hvort sem það er stutt háskólasvæði eða langa-flutningsleið - byrjaðu á því að auðkenna trefjagerðina, rekstrarbylgjulengdina og gagnahraðann. Þessar þrjár breytur ákvarða hvaða dreifingarkerfi skiptir máli og hvort bóta sé þörf.
Til að fá hjálp við að velja réttu trefjainnviðaíhlutina - þ.m.ttrefjaplástrasnúrur, tengi og kapalsamstæður sem henta þínum kröfum um tengla - kannaLjósleiðaralausnir Dimieðahafðu samband við verkfræðingateymi okkarfyrir-verkefnissértæka leiðbeiningar.
