Wiedza, umiejętności

Odległość transmisji nie jest właściwością samego kabla. Jest to wynik budżetu systemu: instalowanego światłowodu, szybkości transmisji danych, długości fali używanej przez transceivery, strat powodowanych przez złącza i spawy oraz dyspersji, jaką sygnał gromadzi się po drodze. Zmień którykolwiek z nich, a wraz z nim zmieni się maksymalna odległość.

Dlatego dwa łącza zbudowane z tego samego kabla mogą zachowywać się zupełnie inaczej - jedno przejedzie bez błędu 40 km, drugie zawodzi na 300 m. W tym przewodniku wyjaśniono, które zmienne wyznaczają pułap, jak obliczyć pułap dla własnego łącza i co należy sprawdzić, gdy łącze nie osiąga znamionowego zasięgu.

Odległość to budżet łącza, a nie specyfikacja kabla

Zanim przyjrzymy się indywidualnym czynnikom, warto poznać pozycję poszczególnych elementów. W przypadku normalnie zaprojektowanego łącza maksymalną odległość określa się mniej więcej w następującej kolejności:

• Rodzaj i klasa włókna- jedno-trybowy czy wielomodowy oraz jaka kategoria w każdym z nich
• Szybkość transmisji danych i standard interfejsu optycznego- 1G, 10G, 100G, 400G zachowują się bardzo różnie na tym samym włóknie
• Specyfikacja transceivera- moc startowa, czułość odbiornika, zasięg znamionowy
• Całkowita utrata łącza- tłumienie światłowodu oraz każde złącze, splot i rozdzielacz na ścieżce
• Dyspersja- dyspersja modowa w trybie wielomodowym, dyspersja chromatyczna w długich zakresach jednego-modu
• Środowisko i jakość instalacji- to głównie kwestia niezawodności i marży, a nie limit odległości-pierwszego zamówienia

Warunki środowiskowe znajdują się na tej liście, ale nie na samej górze. Temperatura, wilgoć i naprężenia mechaniczne powodują głównie erozjęmarginesi długoterminową-niezawodność. Rzadko decydują, czy poprawnie zaprojektowane łącze osiągnie długość 10 km, czy 40 km.

Typ światłowodu i przepustowość modalna

Światłowód jednomodowy-przekazuje jeden mod propagacji, dzięki czemu całkowicie unika się dyspersji modowej i jest jedynym realistycznym wyborem na odległość większą niż kilkaset metrów. Światłowód wielomodowy przenosi wiele modów, które docierają w nieco różnym czasie, a to rozprzestrzenianie się -, a nie tłumienie - ogranicza jego zasięg przy dużych szybkościach transmisji danych.

Dlatego tryb wielomodowy jest określony przezefektywna szerokość pasma modalnegoa nie na odległość. OM3 ma częstotliwość znamionową 2000 MHz·km przy 850 nm, a OM4 przy 4700 MHz·km; wyższa liczba jest dokładnie powodemWłókno OM4obsługuje dłuższe kanały 10G i 100G niż OM3 na identycznym sprzęcie. Jeśli nadal wybierasz pomiędzy obiema rodzinami, w tym artykule omówimy-kompromisy pod względem kosztów, ceny transceivera i możliwości rozbudowy.porównanie trybu jedno-w trybie wielomodowym.

W trybie-pojedynczym kategoria ma mniejsze znaczenie dla rzeczywistej odległości, niż ludzie przypuszczają.Włókno G.652.Djest wyborem głównego nurtu, określonym wZalecenie ITU-T G.652z tłumieniem w przewodzie nie większym niż 0,4 dB/km przy 1310 nm i 0,3 dB/km przy 1550 nm. Gatunki G.657 niewrażliwe na zginanie, zdefiniowane wITU-T G.657, nie nadawaj dalej na prostym odcinku - po prostu tracą mniej tam, gdzie trasa wymusza ciasne zakręty.

Co więc właściwie się stanie, jeśli wybierzesz niewłaściwe włókno? Rzadko czysty „niedobór odległości”. Częściej jest to jedna z następujących sytuacji: transceiver w ogóle nie łączy, ponieważ moduł jednomodowy-nie może prawidłowo połączyć się z rdzeniem 50 µm; łącze pojawia się, ale występują błędy pod obciążeniem, ponieważ przepustowość modalna jest niewystarczająca dla szybkości; lub odbiornik jest przeciążony, ponieważ rozpiętość jest znacznie mniejsza niż moduł został zaprojektowany.

Szybkość transmisji danych, długość fali i dyspersja

To samo włókno obsługuje bardzo różne odległości w zależności od tego, po czym przebiegasz. Wyższe szybkości symboli oznaczają krótsze okresy bitowe, więc dana ilość rozprzestrzeniania się impulsów zużywa większą część oka. Rezultatem jest wzór, który w końcu zauważy każdy inżynier sieciowy: zasięg spada wraz ze wzrostem szybkości transmisji.

Pamiętaj, że OM4 kupuje 100 m przy 10G, ale tylko 30 m przy 100G. Klasa włókna nie może kompensować szybkości w nieskończoność.

Długość fali działa w dwóch kierunkach jednocześnie. Przy 1550 nm tłumienie jest najniższe - zazwyczaj około 0,19–0,21 dB/km w przypadku G.652.D w porównaniu z 0,32–0,35 dB/km przy 1310 nm - i dlatego systemy{{10}dalekiego zasięgu i DWDM żyją w paśmie C-. Ale przy 1550 nm standardowe włókno jednomodowe-wykazuje około 17 ps/nm·kmdyspersja chromatyczna, podczas gdy 1310 nm znajduje się w pobliżu zerowego-punktu dyspersji. W przypadku łącza 10G lub 25G oddalonego o około 60–80 km dyspersja, a nie moc, staje się wiążącym ograniczeniem i potrzebna jest kompensacja lub spójny interfejs, a nie cieplejszy nadajnik.

Budżet mocy optycznej

To jest obliczenie, które zamienia powyższą dyskusję w liczbę. Zacznij od tego, co daje Ci transceiver:

Dostępny budżet mocy (dB)=minimalna moc wyjściowa nadajnika (dBm) − czułość odbiornika (dBm)

Następnie odejmij wszystko, co zużywa łącze:

• Tłumienie światłowodu: współczynnik tłumienia (dB/km) × długość (km)
• Tłumienie złącza: liczba połączonych par × tłumienie na parę (zwykle 0,2–0,5 dB w terenie; TIA dopuszcza do 0,75 dB)
• Straty na spawach: liczba spawów × strata na złącze (zwykle poniżej 0,1 dB, przy wspólnej granicy akceptacji 0,3 dB)
• Utrata komponentów pasywnych: rozgałęźniki PON, panele krosowe, filtry WDM
• Margines systemu: 3 dB to konwencjonalny dodatek na starzenie się, naprawy i niepewność pomiaru

Sprawdzony przykład łącza jednomodowego o długości 10 km przy 1310 nm, wykorzystujący reprezentatywne wartości z arkusza danych -, zawsze zastępuj dane z własnego arkusza danych modułu:

• Minimalna moc wyjściowa nadajnika: −8,0 dBm; czułość odbiornika: −18,0 dBm →budżet 10,0 dB
• Światłowód: 10 km × 0,36 dB/km=3.6 dB
• Złącza: 4 pary × 0,5 dB=2.0 dB
• Spawy: 2 × 0,1 dB=0.2 dB
• Całkowita utrata łącza=5.8 dB; pozostały margines=4.2 dB

Powyżej 3 dB marginesu łącze jest prawidłowe. Poniżej znajduje się jedno zabrudzone złącze lub jedno złącze naprawcze od błędów. A jeśli obliczenia się powiedzie, ale połączenie nadal nie będzie działać, limitem nie będzie moc. - spójrz na rozproszenie lub niedopasowanie szybkości/interfejsu.

Złącza, złącza i gięcie

W laboratorium włókno dominuje w budżecie strat. W terenie zwykle działają dyskretne zdarzenia. Cztery pary złączy przy 0,5 dB kosztują tyle samo, co 5,5 km światłowodu G.652.D przy 1310 nm -, a liczba złączy jest zmienną najczęściej niedocenianą na etapie projektowania.

Za większość niedoborów między obliczoną a zmierzoną stratą odpowiadają trzy tryby awarii:

• Zanieczyszczone powierzchnie czołowe.Pojedyncza cząstka na ferruli może dodać od ułamka dB do całkowitej awarii łącza i jest to pierwsza rzecz, którą należy sprawdzić w przypadku każdego łącza, które uległo degradacji bez fizycznych zmian.
• Słabe złącza termojądrowe.Niewspółosiowość rdzenia, błędy kąta przycięcia i zanieczyszczenie są podwyższoneutrata połączenia. Złącze stale powyżej 0,3 dB powinno zostać wykonane-od nowa, a nie akceptowane.
• Pochylenie się.Makrozginanie - kabla owiniętego wokół narożnika korytka mocniej niż jego minimalny promień zgięcia - pojawia się jako zlokalizowany krok na ścieżce OTDR i jest silnie zależne- od długości fali, gorsze przy 1550 nm niż przy 1310 nm. Mikrozgięcia spowodowane zgnieceniem lub-zbyt ciasnymi opaskami kablowymi są bardziej rozproszone i trudniejsze do zlokalizowania. TheStraty zginające włókna G.657dlatego warto je stosować-w budownictwie i na trasach FTTH, gdzie instalatorzy nie mogą zagwarantować dużego promienia.

Zasięg i kompatybilność nadajnika-odbiornika

Odległość wydrukowana na module optycznym to ocena systemu wynikająca ze standardu interfejsu, a nie obietnica dotycząca konkretnej trasy. Zakłada określony typ światłowodu, określoną długość fali i tłumienie wtrąceniowe kanału określone przez normę. Trzy kontrole przed zatwierdzeniem:

• Typ światłowodu i długość fali muszą pasować na obu końcach.Moduł 850 nm i pojedynczy-zakres trybów są po prostu niekompatybilne, a moduł 1310 nm nie będzie współpracował z modułem 1550 nm.
• Obliczona strata łącza musi znajdować się poniżej limitu tłumienia wtrąceniowego kanału interfejsu, który jest określony dla typu PHY przezGrupa robocza IEEE 802.3.
• Sprawdź punkt przeciążenia odbiornika, a nie tylko czułość.Umieszczenie modułu ER o długości 40 km na łączu o długości 500 m może nasycić odbiornik i spowodować błędy, które wyglądają dokładnie jak nadmierne straty. Zamontuj tłumik.

W przypadku zamówień praktyczną zasadą jest poproszenie dostawców o podanie trzech liczb, które pozwalają samodzielnie zweryfikować twierdzenie: minimalna moc wyjściowa nadajnika, czułość odbiornika i znamionowa tłumienność kanału. Podany „moduł 20 km” bez tych danych nie może zostać porównany z Twoją trasą.

Warunki środowiskowe i instalacyjne

Środowisko wpływa na odległość pośrednio, zjadając margines i niszcząc kabel z biegiem czasu. Kable zewnętrzne wymagają konstrukcji blokujących wodę,-odpornych na promieniowanie UV- i wytrzymałych mechanicznie, ponieważ wilgoć wnikająca do uszkodzonej osłony lub złącza oraz obciążenia powodujące mikrozginanie powodują, że łącze przekracza budżet po latach od uruchomienia. Cykliczne ekstremalne temperatury mają znaczenie głównie na granicach określonego zakresu roboczego i podczas długotrwałego-starzenia, a nie jako zmienna odległości z dnia{5}}na-dzień.

Jedno sprostowanie warto wprowadzić wprost, bo pojawia się stale w literaturze kablowej:Właściwości-ognioodporności i ognioodporności-nie zwiększają zasięgu transmisji.Istnieją, aby spełniać wymagania przepisów przeciwpożarowych budynków, ograniczać rozprzestrzenianie się płomieni oraz kontrolować emisję dymu i halogenów. Elastyczność i wydajność zginania rzeczywiście wpływają na straty instalacyjne; ocena płomienia nie. Określ oba, ale nie myl ich.

Często zadawane pytania

Jak daleko może faktycznie transmitować światłowód jednomodowy?

To zależy od interfejsu, a nie od światłowodu. Standardowe interfejsy Ethernet w trybie jednomodowym o zasięgu 10 km (LR), 40 km (ER) i 80 km (klasa ZR-,-określony przez dostawcę). Dzięki wzmocnieniu i kompensacji dyspersji systemy na łodziach podwodnych i-na długich dystansach pokonują tysiące kilometrów w ramach tej samej kategorii światłowodów. Włókno prawie nigdy nie jest elementem ograniczającym.

Dlaczego ten sam włókno obsługuje mniejsze odległości przy wyższych szybkościach transmisji danych?

Dwa powody. Wyższe szybkości skracają okres bitowy, więc stała ilość impulsów rozprzestrzeniających się w wyniku dyspersji zużywa proporcjonalnie więcej oka. Odbiorniki o wyższej-przepustowości zazwyczaj potrzebują większej mocy optycznej przy tym samym poziomie błędów, co zmniejsza budżet mocy. Obydwa efekty pchają w tym samym kierunku.

Czy 1310 nm czy 1550 nm jest lepsze na duże odległości?

1550 nm ma mniejsze tłumienie, więc wygrywa pod względem budżetu mocy w przypadku długich rozpiętości. Jednak długość fali 1310 nm jest bliska zerowej-dyspersyjnej długości fali standardowego światłowodu jedno-modowego, więc jest bardziej tolerancyjna w przypadku łączy-o dużej szybkości. W przypadku-ograniczonego zakresu strat wybierz 1550 nm; w przypadku-ograniczonej dyspersji, 1310 nm lub interfejsu z kompensacją dyspersji.

Moje łącze znajduje się w odległości znamionowej modułu, ale nadal występuje błąd. Dlaczego?

Najczęstsze przyczyny (w kolejności): zanieczyszczone powierzchnie końcowe złączy, więcej par złączy na ścieżce niż zakładano,-spawanie o dużych stratach, zagięcie naruszające minimalny promień lub przeciążenie odbiornika na krótkim łączu z modułem-o dużym zasięgu. Najpierw zmierz stratę -, oddzieli to problemy z zasilaniem od wszystkiego innego.

Czy kable o niskich-stratach lub kable „premium” znacząco zwiększają odległość?

Czasami, ale efekt jest ograniczony i należy go określić ilościowo. Zmiana z 0,35 dB/km na 0,19 dB/km przy 1550 nm pozwala zaoszczędzić 1,6 dB na 10 km - w rzeczywistości, ale mniej niż trzy niechlujne złącza. Światłowód o ultra-niskich{9}}stratach zarabia na swojej cenie na długich, niepowtarzających się odcinkach, a nie na łączach kampusowych. Zawsze pytaj, do jakiej długości fali odnosi się podana wartość tłumienia i pamiętaj, że znamionowy zasięg transceivera nadal ogranicza łącze, niezależnie od tego, jak dobre jest włókno.

Streszczenie

Odległość transmisji światłowodu ustalana jest systemem, a nie kablem. Najpierw ustal szybkość transmisji danych i standard interfejsu, następnie typ i klasę światłowodu, następnie oblicz budżet mocy na podstawie rzeczywistej liczby złączy i spawów, a na koniec sprawdź dyspersję dla długich lub{1}}wysokich zakresów szybkości. Traktuj specyfikację środowiskową jako decyzję dotyczącą niezawodności i marginesu - konieczną, ale inną niż osiągalna.

Jeśli określasz kabel dla trasy o znanej długości i szybkości, kolejnym przydatnym krokiem jest cofnięcie się: weź limit tłumienności wtrąceniowej kanału interfejsu, odejmij 3 dB marginesu, odejmij budżet złącza i spawu i zobacz, jakiego współczynnika tłumienia wymaga pozostała wartość światłowodu. To właśnie ta liczba, a nie dystans marketingowy, powinna decydować o specyfikacji.