光ファイバモジュールの伝送距離を推定する方法

光モジュールは、伝送距離が互いに異なります。この機能は、光ファイバー トランシーバーを選択する際に、データ レートなどの他の仕様に加えて考慮に入れる必要があります。 高速ネットワークの時代では、光ファイバー伝送技術の絶え間ない進歩により、さらに長い距離が必要になります。 ネットワーク 通信。 一部のユーザーは、実際の光モジュールの伝送距離の測定について曖昧な場合があります。 あなたがその一人なら、今すぐこの記事の方法を見つけてください!

 

1. 動作波長  

光モジュールの動作波長と光ファイバモードを確認することは、光トランシーバが到達できる時間を見積もる一般的な方法のXNUMXつです。 光モジュールが機能する場合 波長で 850nm（880nm）または910nm（940nm）付近の場合、モジュールはマルチモードです ファイバー（MMF） トランシーバー、および動作波長が1310nmまたは1550nmの場合、シングルモードです。 ファイバー（SMF）光モジュール. 一般的に、最大伝送距離(一般に に過ぎません 500 m) マルチモードでサポート 繊維 光モジュールはたくさんあります 短い シングルモードよりも 繊維 光学モジュール。

 

2. 光ファイバケーブルタイプ

動作波長とは別に、マルチモード ファイバーの種類は、伝送距離に違いをもたらすもう XNUMX つの要因です。 たとえば、マルチモード ファイバの最短リンク長 ケーブル など OM3, OM4、および OM5 40Gに基づくと2m（100Gと同じ）で、最長は 240m, 350m、 & 440m それぞれ。 その間 OM3, OM4、および OM5 取り組む 100G、OM75およびOM100により、最大伝送距離は個別に150m、4m、およびXNUMXmに拡張されます。 OM5ファイバーケーブル'最適化されたモーダル分散とそれらの増加した帯域幅距離積。 

 

シングルモード ファイバー光モジュールの場合、データ レートが 10G 未満の場合、サポートされる最大伝送距離は、理論的には信号損失のために 1550 波長のモジュールほど長くはありません。 データ速度が10Gを超える場合、分散が制限される可能性があるため、1310波長の光トランシーバーはより長い伝送距離をサポートできる場合があります。

 

ただし、EMLやDMLなどのレーザーも伝送距離に影響を与えるため、上記のすべての要因が単に違いを生むことはできません. DML ではレーザー チャーピングが発生する傾向があります。 レーザー チャーピングは、強度変調パルスに重大な分散効果をもたらす可能性があり、その結果、透過が制限されます。 速度が 25Gbps/s に達すると、20km のシングルモード ファイバー ケーブルの C バンド伝送の分散は比較的大きくなります。

 

3. 準拠しました プロトコル ＆標準

光モジュールの動作波長をチェックする以外に、プロトコルと規格は信号伝送距離を測定する別の方法です。 下の図は、一連の異なる 10G SFP + 光ファイバーモジュールs.

◮ さまざまな種類 10G SFP + 光ファイバートランシーバー

SRやLRなどの文字は何の略ですか？ あなたはそれらの意味とそれらのリンクの長さの間の関係を理解するかもしれません 答えを得た後. SR =短距離、LR =長距離、LRM =長距離マルチモード、 ER =拡張リーチ、ZR =（Z）ベストリーチ。 に加えて IEEE、のような組織によって発行された他の仕様と標準があります MSA と OIF.以下をチェックしてください 光ファイバー距離 詳細については、チャートを参照してください。 

◮光トランシーバーQSFP28GLR100のラベル

光トランシーバーのラベルで最も重要なのは、次のような情報です。 QSFP28-100G-LR4、すなわちそれの命名法は何ですか？ 取る QSFP28-100G-LR4 例として、「QSFP28」はモジュールのフォームファクタを指し、最も一般的なフォームファクタには次のものがあります。 SFP、CFP、QSFP; 真ん中の「100G」は 繊維 オプティック 10G、100G、400Gなどのモジュールの基本的なデータ転送速度。 「LR」は、サポートされているPMD（Physical Medium Dependent）標準を表します。 数字の「4」は、光モジュールにXNUMXつの信号チャネルがあることを示します。

すべての光トランシーバーでサポートされているリンク長がラベルに記載されているわけではありません。 上記の表を確認することで、そのアプリケーションと伝送距離を簡単に知ることができます。

 

4. レシーバ感度

伝送距離の測定方法の詳細を取得する前に、基本的なものを用意する必要があります の理解 トランジット 光パワー. 　 トランジット 光パワーはすることができます みなし 光の強度 (W または MW、または dBm) として( WまたはmWは線形単位であり、dBmは対数単位です。）、通常は光パワーメーターで測定されます。 dBmの 最も頻繁に使用されるユニットです 光パワーを表す。 方程式 として表現することができます 

P（dBm）= 10Log（P / 1mW） 

光パワー減衰る 半分でfmWは 3dB削減するのと同じです。 0dBmの光パワーは1mWに対応します. PONシリーズ製品の光パワーは、バーストモードONUエンドのため、専用の光パワーメータで測定する必要があります。 この場合、光パワーメータは 接続するed シリーズで 回路内で瞬時に アップリンクおよびダウンリンクの光パワー 結果。

 

 

 

◮ 光パワーメータs

光通信システムでは、BER 値を使用して、特定の伝送リンク アプリケーションのパフォーマンス要件を指定します。 光トランシーバのレシーバ感度を定義することは、実際には、光検出器に入射する光パワー バジェットを dBm 単位で測定することです。 これは、分散とチャーピングが伝送リンク長の主な要因ではないため、データレートの低い光モジュールシステムでは非常に便利な方法です。 測定方法は次のとおりです。

P予算=最小Pt–最小Pr

通過するための最小電力と光検出器のための最小感度があるのはなぜですか？ 光モジュールの性能は、多くの場合、製造全体を通じて互いに一貫しておらず、ライフサイクルを通じて変化しています。 したがって、平均電力を計算するときは、最悪のパフォーマンスを考慮する必要があります。 これは、権威の承認を追求する学術研究とは異なります。 製品はその使いやすさによって測定されます および一般的な適用性。

 

電力バジェットに基づいて、サポートされる最大伝送距離は、1310nm および 1550nm 帯域の光ファイバー損失によって測定できます。 一般に、O バンドと C バンドの平均損失は、それぞれ 0.35 dBm と 0.25 dBm で測定されます。 たとえば、SMF 光モジュールの動作波長が 1310nm の場合、 通過電力は-4~0dBm、受信感度は-22dBmです。 以上の計算方法でER規格に対応し、約50kmの伝送距離に対応します。 

 

ただし、この方法では、システムマージン、光ファイバコネクタ、損失、光ファイバコネクタの分散などの要素は考慮されていません。 したがって、この計算結果は理論上の最大距離にすぎませんが、実際の結果はそれより少し少なくなります。

 

5. 必要な OSNR

長い伝送距離を持つ光ファイバー トランシーバーの場合、OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) は受信感度とは別の重要な指標です。 上記の短距離の光トランシーバに関しては、光ファイバ伝送リンクに OA (Optical Amplifier) がないため、モジュール システムのパフォーマンスをテストするための主要な指標は光パワーです。 信号がマルチスパンネットワークを介して送信される場合、リンクシステムの電力はOAによって改善できます。 したがって、光信号のパワーだけで伝送距離を測定するのは正確ではなく、光リンクの信号対雑音パワーも考慮する必要があります。 次の図は、典型的な WDM 中継システムと長距離の光リンクを示しています。

◮典型的なWDM光ファイバーリンクおよび通信システム

送信側と受信側の両方にブースターアンプとプリアンプがあります。 光ファイバの各スパンからの損失を改善するインライン増幅器。 たとえば、単一波長リンクの入力パワーが Pin dB で、平均損失が Aspan dB の N 個の光ファイバ スパンがあり、長さが Lspan km の場合、最小 OSNR は、ペナルティ dB リンク伝送の長さと同じ ReOSNR dB です。システムがBERなしでテストされた後。 この場合、必要なシステム マージンはバジェット dB です。

各 EDFA の OSNR、つまり NF dB は同じであるため、受信側での単一波長信号の OSNR は次の式で大まかに定義できます。

OSNRest =ピン+58 -NF -10log10（N）-スパン

光ファイバシステムの要件により、次の条件が満たされない限り、最大伝送距離を達成することはできません。

OSNRest≥ReOSNR+ペナルティ+予算

上記の2つの式と組み合わせると、スパンの最大数を計算できるため、最大伝送距離は次のように表すことができます。

Lmax = N * Lipan

一般的に、100Gコヒーレントシステムのピンは約1dBmです。 実際のEDFA光リンクの場合、そのNFはLsapn = 5または7kmで80〜100dBです。

一方、一般的なシングルモードファイバの平均スパンは22dB（100km）で、パワーバジェットは5dBです。 現在、商用グレードの100G光トランシーバーに必要な一般的なOSNRは11dBm以内に到達でき、2000kmを超える伝送距離を簡単に実現できます。

 

送信側にブースタアンプ、受信側にプリアンプがある場合、計算される最大スパン数はマイナス 1 になります。この場合、最大伝送リンク長は正しく測定できます。 実際には、光ファイバー伝送システムに固有の多くの信号障害により、リンクのパフォーマンスが低下する可能性があります。

 

光ファイバ伝送システム内のペナルティには、リンク フィルタのペナルティ、ファイバ リンクの光パワー レベルが高いときに発生する非線形効果、および光モジュールの動作によるペナルティが含まれます。 また、電力のペナルティは、リンクの動的入力によって引き起こされる信号障害 (通常、急速な SOP 変動など、環境温度、振動、圧力の変化によって影響を受ける偏波依存性) と、 バーンイン コンポーネント。

 

適切なシステム マージンを全体的に見積もることは容易ではありませんが、将来の高効率光ファイバ通信リンク システムには不可欠です。 改善された性能のほとんどは、例えば、非線形効果の改善による DSP の改善された性能は 0.5dB です。 対流システムのマージンが大きすぎると、打ち消される可能性があります。

すべての手法を試した後、システムのOSNRマージンを合理的に設定する方法に人々が注意を向ける時期が来ている可能性があります。これにより、容量や距離がある程度向上する可能性があります。

まとめ

上記の分析によると、光伝送距離は、動作波長、光ファイバーモード、準拠などのさまざまな要因の影響を受けます。 プロトコル ＆標準、受信感度、および必要なOSNR。 An光ファイバートランシーバーの伝送距離は簡単になります あなたが取るときに測定または推定 これらの要因 考慮に入れる.