Как оценить дальность передачи оптоволоконных модулей

Оптические модули отличаются друг от друга дальностью передачи, и эту особенность следует учитывать в дополнение к другим характеристикам, таким как скорость передачи данных, при выборе оптоволоконных приемопередатчиков. В эпоху высокоскоростных сетей непрерывный прогресс технологии передачи по оптоволоконному кабелю требует все большего расстояния в оптический сеть связи. Некоторые пользователи могут неоднозначно относиться к измерению дальности передачи оптического модуля на практике. Если вы один из них, узнайте методы в этой статье прямо сейчас!

1. Рабочая длина волны  

Проверка рабочей длины волны и режима оптического волокна оптического модуля - один из распространенных способов оценить, как долго может работать оптический трансивер. Если оптический модуль работает на длине волны около 850 нм (880 нм) или 910 нм (940 нм), тогда модуль является многомодовым волокно (MMF) оптический приемопередатчик, а если рабочая длина волны 1310 нм или 1550 нм, это одномодовый волокно (SMF)оптический модуль. Как правило, максимальное расстояние передачи(в общем не более 500 м) поддерживается многорежимным волокно оптический модуль много короче чем у одномодового волокно оптический модуль.

2. Тип волоконно-оптического кабеля

Помимо рабочей длины волны, еще одним фактором, влияющим на дальность передачи, является тип многомодового волокна. Например, самая короткая длина линии для многомодового волокна Кабели как OM3, OM4 и OM5 на базе 40G составляет 2 м (как у 100G), а самая длинная - 240m, 350m, и 440m соответственно. Пока OM3, OM4 и OM5 работа над 100G, их максимальные расстояния передачи увеличиваются до 75 м, 100 м и 150 м по отдельности благодаря OM4 и Волоконно-оптические кабели OM5'оптимизированная модальная дисперсия и произведение их увеличенной полосы пропускания и расстояния. 

Для одномодовых волоконно-оптических модулей, когда скорость передачи данных составляет менее 10G, их максимальное расстояние передачи не такое большое, как у модулей с длиной волны 1550 теоретически из-за потери сигнала. Если скорость передачи данных превышает 10G, дисперсия может быть ограничена, поэтому оптический трансивер с длиной волны 1310 сможет поддерживать большее расстояние передачи.

Однако все вышеперечисленные факторы не могут иметь значения просто потому, что лазеры, такие как EML или DML, также влияют на расстояние передачи. В DML наблюдается тенденция к лазерному щебетанию. Лазерное щебетание может привести к значительным эффектам дисперсии для импульсов с модуляцией интенсивности, что ограничивает обратную передачу. Когда скорость достигает 25 Гбит/с, дисперсия в передаче C-диапазона 20-километрового одномодового оптоволоконного кабеля относительно велика.

3. Уступчивый протоколы & Стандарты

Помимо проверки рабочей длины волны оптических модулей, протокол и стандарт являются другими методами измерения дальности передачи сигнала. На рисунке ниже показан ряд различных 10G SFP + волоконно-оптический модульs.

◮ Различные типы 10G SFP + Волоконно-оптические трансиверы

Что означают такие буквы, как SR и LR? Вы можете понять взаимосвязь между их значениями и длиной их ссылок. после получения ответа. SR = малый радиус действия, LR = большой радиус действия, LRM = многомодовый режим большой дальности, ER = увеличенный вылет, ZR = (Z) наилучший вылет, В добавок к IEEE, существуют другие спецификации и стандарты, выпущенные такими организациями, как СУО и ОИF. Пожалуйста, проверьте следующее оптоволоконное расстояние диаграммы для получения дополнительной информации. 

◮Этикетка на оптическом трансивере QSFP28 100G LR4

На этикетке оптического трансивера важнее всего такая информация, как КСФП28-100Г-ЛР4, т.е. какая у него номенклатура? Брать КСФП28-100Г-ЛР4 например, часть «QSFP28”Относится к форм-фактору модуля, и наиболее распространенные форм-факторы включают SFP, CFP и QSFP; средняя часть «100G» представляет волокно оптический базовая скорость передачи данных модуля, такая как 10G, 100G и 400G; «LR» означает поддерживаемый стандарт PMD (Physical Medium Dependent); цифра «4» означает, что оптический модуль имеет четыре сигнальных канала.

Не все поддерживаемые длины линий оптического трансивера будут указаны на этикетке. Изучив приведенную выше таблицу, вы все равно сможете легко узнать о ее применении и дальности передачи.

4. Чувствительность приемника

Прежде чем вы получите более подробную информацию о том, как измерить расстояние передачи, необходимо иметь базовый понимание Транзитный оптическая сила. Ассоциация Транзитный оптическая сила может быть рассматривать как интенсивность света, в Вт или МВт, или дБм( Вт или мВт - линейная единица, а дБм - логарифмическая единица.), который обычно измеряется измерителями оптической мощности. дБм это наиболее часто используемая единица для представляют оптическую мощность, Уравнение может быть выражено как 

P (дБм) = 10Log (P / 1 мВт) 

Аттенюатор оптической мощностиИНГ Хэлf мВт равносильно уменьшению на 3 дБ. 0 дБм оптической мощности соответствует 1 мВт. Оптическая мощность продуктов серии PON должна измеряться эксклюзивным измерителем оптической мощности из-за того, что они находятся на конце ONU в пакетном режиме. В этом случае измерители оптической мощности необходимо соединятьсяed последовательно в цепях, чтобы получить мгновение оптическая мощность восходящего и нисходящего каналов результат.

◮ Измеритель оптической мощностиs

Системы оптической связи используют значение BER, чтобы указать требования к производительности для конкретного приложения линии передачи. Определение чувствительности приемника оптического приемопередатчика фактически является измерением бюджета оптической мощности в дБм, попадающей на фотодетектор. Это довольно полезный метод в системах оптических модулей с более низкой скоростью передачи данных, поскольку дисперсия и частотная модуляция не являются основными факторами, влияющими на длину линии передачи. Метод измерения следующий:

P budget = Min Pt - Min Pr

Почему у фотоприемника минимальная мощность на прохождение и минимальная чувствительность? Производительность оптических модулей часто не согласуется друг с другом на протяжении всего производства и меняется в течение жизненного цикла. Следовательно, при расчете средней мощности необходимо учитывать наихудшие характеристики. Это отличается от академических исследований, проводимых с одобрения властей; продукты оцениваются по удобству использования и общая применимость.

Основываясь на бюджете мощности, максимально поддерживаемое расстояние передачи можно измерить по потерям в оптическом волокне в диапазонах 1310 нм и 1550 нм. Как правило, средние потери в диапазонах O и C составляют 0.35 дБм и 0.25 дБм соответственно. Например, если рабочая длина волны оптического модуля SMF составляет 1310 нм; его транзитная мощность составляет -4 ~ 0 дБм, а чувствительность приемника -22 дБм. Таким образом, он поддерживает расстояние передачи около 50 км, что соответствует стандарту ER в соответствии с приведенным выше методом расчета. 

Но этот метод не принимает во внимание такие факторы, как запас системы, оптоволоконный соединитель, потери и дисперсия оптоволоконного соединителя. Таким образом, этот расчетный результат является всего лишь теоретическим максимальным расстоянием, но его фактический результат немного меньше этого.

5. Требуемый OSNR

Для оптоволоконных приемопередатчиков с большой дальностью передачи OSNR (отношение оптического сигнала к шуму) является еще одним важным показателем помимо чувствительности приемника. Что касается оптических приемопередатчиков с коротким радиусом действия, упомянутых выше, поскольку в оптоволоконных линиях передачи нет ОУ (оптического усилителя), оптическая мощность является основным доминирующим показателем для тестирования производительности модульной системы. Когда сигнал передается по сети с несколькими пролетами, мощность системы связи может быть улучшена за счет OA. Следовательно, измерение дальности передачи только по мощности оптического сигнала не является точным, и необходимо учитывать также отношение сигнал/шум оптических линий связи. На следующих рисунках показана типичная транзитная система WDM и оптический канал с большим расстоянием.

◮Типовая оптоволоконная система WDM и система связи

Как на стороне передатчика, так и на стороне приемника есть бустерные усилители и предварительный усилитель. Встроенный усилитель для устранения потерь на каждом участке оптического волокна. Например, если входная мощность в канале с одной длиной волны составляет Pin дБ, имеется N отрезков оптического волокна со средними потерями Aspan дБ, а длина равна Lspan км, минимальное значение OSNR равно ReOSNR дБ при длине передачи со штрафом дБ. после проверки системы на отсутствие BER. В этом случае требуемый системный запас равен бюджету дБ.

Каждый EDFA имеет одинаковый OSNR, т. е. NF дБ, так что OSNR одноволнового сигнала на стороне приемника может быть приблизительно определено следующим уравнением

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

В соответствии с требованиями волоконно-оптической системы максимальное расстояние передачи не может быть достигнуто, если не выполняется следующее условие:

OSNRest≥ReOSNR + Пени + Бюджет

В сочетании с двумя приведенными выше уравнениями можно рассчитать наибольшее число диапазона, чтобы максимальное расстояние передачи можно было выразить как

Lmax = N * липан

Как правило, вывод когерентной системы 100G составляет около 1 дБм. Для оптического канала EDFA на практике его NF составляет 5 ~ 7 дБ с Lsapn = 80 или 100 км;

в то время как средний пролет обычного одномодового волокна составляет 22 дБ (100 км), а его запас мощности составляет 5 дБ. В настоящее время типичный требуемый OSNR для оптического трансивера 100G коммерческого класса может достигать 11 дБм, а расстояние передачи более 2000 км может быть легко достигнуто.

При наличии усилителя на стороне передатчика и предварительного усилителя на стороне приемника расчетное максимальное число пролетов должно быть минус 1. В этом случае можно правильно измерить максимальную длину линии передачи. В действительности ряд ухудшений сигнала, присущих оптоволоконным системам передачи, может ухудшить характеристики канала.

Нарушения в системе передачи по оптоволоконному кабелю включают в себя штраф за фильтр канала, нелинейные эффекты, возникающие при наличии высокого уровня оптической мощности в волоконно-оптическом канале, и штраф за работу оптического модуля. Кроме того, потери мощности связаны с ухудшением сигнала, вызванным динамическим входом канала (обычно это зависит от поляризации, на которое влияют изменения температуры окружающей среды, вибрации и давления, например, быстрое изменение SOP), а также снижение производительности, вызванное записать в компоненты.

Хотя общая оценка соответствующего запаса системы непроста, она необходима для высокоэффективной системы оптоволоконных линий связи в будущем. Например, как и большинство улучшенных характеристик, улучшенная производительность для DSP за счет устранения нелинейного эффекта составляет 0.5 дБ, вероятно, будет противодействовать слишком конвективный запас системы.

Когда все методы были опробованы, возможно, пришло время, чтобы люди обратили внимание на то, как разумно установить запас OSNR системы, с помощью которого можно увеличить некоторую пропускную способность или расстояния.

Заключение

Согласно приведенному выше анализу, на расстояние оптической передачи влияют различные факторы, включая рабочую длину волны, режим оптического волокна, соответствие требованиям. протоколы & стандарты, чувствительность приемника и требуемый OSNR. An расстояние передачи оптоволоконного трансивера будет легко измеряется или оценивается, когда вы берете эти факторы в учетную запись.