Znalost

Přenosová vzdálenost není vlastností samotného kabelu. Je to výsledek systémového rozpočtu: vlákno, které nainstalujete, rychlost přenosu dat, kterou přes něj přecházíte, vlnovou délku, kterou používají vaše transceivery, ztrátu vašich konektorů a spojů a rozptyl signálu, který se na cestě hromadí. Změňte kterýkoli z nich a s ním se změní i maximální vzdálenost.

Proto se dva spoje postavené s identickým kabelem mohou chovat úplně jinak - jeden ujede 40 km bez chyby, druhý selže na 300 m. Tato příručka vysvětluje, které proměnné nastavují strop, jak vypočítat strop pro svůj vlastní odkaz a co zkontrolovat, když odkaz nedosahuje stanoveného dosahu.

Vzdálenost je rozpočet na spojení, nikoli specifikace kabelu

Než se podíváte na jednotlivé faktory, pomůže vám vědět, jak se kusy řadí. U normálně navrženého spoje se maximální vzdálenost určuje zhruba v tomto pořadí:

• Typ a třída vlákna- jednoduchý-režim nebo vícerežim a která kategorie v rámci každého z nich
• Rychlost přenosu dat a standard optického rozhraní- 1G, 10G, 100G, 400G se na stejném vláknu chovají velmi odlišně
• Specifikace transceiveru- výkon při spuštění, citlivost přijímače, jmenovitý dosah
• Totální ztráta spojení- útlum vlákna plus každý konektor, spoj a rozbočovač v cestě
• Disperze- modální disperze na vícevidových, chromatická disperze na dlouhých jednotlivých-rozsahech
• Prostředí a kvalita instalace- většinou problém se spolehlivostí a marží, nikoli limit vzdálenosti první{1}}objednávky

Podmínky prostředí patří na tento seznam, ale ne na vrchol. Teplota, vlhkost a mechanické namáhání nahlodávají hlavně vášokraja dlouhodobou-spolehlivost. Málokdy rozhodují, zda správně navržený spoj dosáhne 10 km nebo 40 km.

Typ vlákna a modální šířka pásma

Jedno-režimové vlákno nese jeden režim šíření, takže se zcela vyhýbá modálnímu rozptylu a je jedinou realistickou volbou na vzdálenost více než několik set metrů. Vícevidové vlákno přenáší mnoho režimů, které přicházejí v mírně odlišných časech, a že šíření - nikoli útlum - je to, co omezuje jeho dosah při vysokých přenosových rychlostech.

To je důvod, proč je multimode specifikovánefektivní modální šířku pásmaspíše než podle vzdálenosti. OM3 je dimenzován na 2000 MHz·km při 850 nm a OM4 na 4700 MHz·km; vyšší číslo je přesně důvodVlákno OM4podporuje delší kanály 10G a 100G než OM3 na jinak identickém hardwaru. Pokud se stále rozhodujete mezi těmito dvěma rodinami, jsou v tomto článku zahrnuty-výhody v ceně, ceně transceiveru a prostoru pro upgradesrovnání jednoho-režimu a vícerežimu.

V rámci jednoho{0}}režimu je kategorie pro hrubou vzdálenost méně důležitá, než lidé předpokládají.Vlákno G.652.Dje mainstreamová volba, specifikovaná vDoporučení ITU-T G.652s kabelovým útlumem ne větším než 0,4 dB/km při 1310 nm a 0,3 dB/km při 1550 nm. Ohyb-necitlivé třídy G.657, definované vITU-T G.657, nepřenášejí dále v přímém rozpětí -, prostě ztrácejí méně tam, kde trasa vynucuje úzké zatáčky.

Co se tedy vlastně stane, když vyberete špatnou vlákninu? Zřídka čistý "nedostatek vzdálenosti". Častěji je to jeden z těchto: transceiver se vůbec nepřipojí, protože modul s jedním-režimem se nemůže správně připojit k 50µm jádru; odkaz se objeví, ale při zatížení dochází k chybám, protože modální šířka pásma je pro rychlost nedostatečná; nebo je přijímač přetížen, protože rozpětí je mnohem kratší, než pro jaké byl modul navržen.

Rychlost přenosu dat, vlnová délka a rozptyl

Stejné vlákno podporuje velmi různé vzdálenosti v závislosti na tom, co po něm přejedete. Vyšší symbolové rychlosti znamenají kratší bitové periody, takže dané množství šíření pulzu spotřebuje větší část oka. Výsledkem je vzorec, kterého si nakonec všimne každý síťový inženýr: dosah klesá s rostoucí rychlostí.

Všimněte si, že OM4 vám koupí 100 m při 10G, ale pouze 30 m při 100G. Třída vlákna nemůže donekonečna kompenzovat rychlost.

Vlnová délka pracuje ve dvou směrech najednou. Při 1550 nm je útlum nejnižší - obvykle kolem 0,19–0,21 dB/km na G.652.D oproti 0,32–0,35 dB/km při 1310 nm -, proto systémy pro dálkové a DWDM žijí v pásmu C{11}}. Ale 1550 nm je také místo, kde standardní jedno{14}}režimové vlákno vykazuje zhruba 17 ps/nm·kmchromatická disperze, zatímco 1310 nm leží blízko nulového-bodu rozptylu. Na 10G nebo 25G spoji v délce asi 60–80 km se závazným omezením stává rozptyl, nikoli výkon a vy potřebujete kompenzaci nebo koherentní rozhraní spíše než teplejší vysílač.

Rozpočet optické energie

Toto je výpočet, který mění výše uvedenou diskuzi na číslo. Začněte tím, co vám transceiver dává:

Dostupný výkon (dB)=minimální výstupní výkon vysílače (dBm) − citlivost přijímače (dBm)

Poté odečtěte vše, co odkaz spotřebuje:

• Útlum vlákna: koeficient útlumu (dB/km) × délka (km)
• Ztráta konektoru: počet spárovaných párů × ztráta na pár (obvykle 0,2–0,5 dB v poli; TIA umožňuje až 0,75 dB)
• Ztráta spoje: počet fúzních spojů × ztráta na spoj (obvykle pod 0,1 dB, s 0,3 dB společným limitem přijatelnosti)
• Ztráta pasivních komponent: PON rozbočovače, patch panely, WDM filtry
• Systémová rezerva: 3 dB je konvenční povolená hodnota pro stárnutí, opravy a nejistotu měření

Zpracovaný příklad pro 10 km jednorežimové-propojení na 1310 nm s použitím reprezentativních hodnot datového listu - vždy nahraďte údaje z vašeho vlastního datového listu modulu:

• Minimální výkon vysílače: −8,0 dBm; citlivost přijímače: −18,0 dBm →rozpočet 10,0 dB
• Vlákno: 10 km × 0,36 dB/km=3.6 dB
• Konektory: 4 páry × 0,5 dB=2.0 dB
• Spoje: 2 × 0,1 dB=0.2 dB
• Celková ztráta spojení=5.8 dB; zbývající rezerva=4.2 dB

Nad 3 dB rezervy je odkaz v pořádku. Pod ním jste o jeden špinavý konektor nebo jeden opravný spoj daleko od chyb. A pokud výpočet projde, ale spojení stále selže, limit není výkon - podívejte se na rozptyl nebo na nesoulad rychlosti/rozhraní.

Konektory, spoje a ohýbání

V laboratoři vlákno dominuje rozpočtu ztrát. V terénu to většinou dělají diskrétní události. Čtyři páry konektorů po 0,5 dB každý stojí stejně jako 5,5 km vlákna G.652.D při 1310 nm - a počet konektorů je proměnná, která se ve fázi návrhu nejčastěji podceňuje.

Většinu nedostatku mezi vypočtenou a naměřenou ztrátou představují tři režimy selhání:

• Znečištěné čelní plochy.Jediná částice na objímce může přidat cokoli od zlomku dB k úplnému selhání spoje a je to první věc, kterou je třeba zkontrolovat na každém spoji, který degradoval bez fyzické změny.
• Špatné fúzní spoje.Nesouosost jádra, chyby úhlu štěpení a kontaminace se všechny projevují jako zvýšenéztráta spoje. Spojení trvale nad 0,3 dB by mělo být předěláno{2}} spíše než akceptováno.
• Ohýbání.Makrobehnutí - kabelu taženého kolem rohu žlabu těsněji, než je jeho minimální poloměr ohybu -, se ve stopě OTDR jeví jako lokalizovaný krok a je silně závislý na vlnové délce-, horší při 1550 nm než při 1310 nm. Mikroohýbání způsobené rozdrcením nebo příliš{6}}těsnými kabelovými svazky je rozptýlenější a hůře lokalizovatelné. Thechování vlákna G.657 při ztrátě ohybemproto stojí za to ji specifikovat pro-trasy ve výstavbě a FTTH, kde montéři nemohou zaručit velkorysé poloměry.

Dosah a kompatibilita transceiveru

Vzdálenost vytištěná na optickém modulu je systémové hodnocení odvozené ze standardu rozhraní, nikoli příslib vaší konkrétní trasy. Předpokládá specifický typ vlákna, specifickou vlnovou délku a vložný útlum kanálu definovaný standardem. Před provedením tři kontroly:

• Typ vlákna a vlnová délka se musí na obou koncích shodovat.Modul 850 nm a jeden-rozpětí režimu jsou jednoduše nekompatibilní a modul 1310 nm nebude spolupracovat s modulem 1550 nm.
• Vaše vypočítaná ztráta spojení musí být nižší než povolená ztráta při vložení kanálu rozhraní, který je specifikován pro typ PHY pomocíPracovní skupina IEEE 802.3.
• Zkontrolujte bod přetížení přijímače, nejen citlivost.Umístění 40 km ER modulu na 500 m spojení může nasytit přijímač a způsobit chyby, které vypadají přesně jako nadměrné ztráty. Namontujte atenuátor.

Praktickým pravidlem při nákupu je požádat dodavatele o tři čísla, která vám umožní ověřit požadavek sami: minimální výstupní výkon vysílače, citlivost přijímače a jmenovitá ztráta vložení kanálu. Uvedený „20 km modul“ bez těchto čísel nelze porovnat s vaší trasou.

Podmínky prostředí a instalace

Prostředí ovlivňuje vzdálenost nepřímo, požíráním okraje a degradací kabelu v průběhu času. Venkovní kabely potřebují vodu-blokující, UV-odolné a mechanicky robustní konstrukce, protože vnikání vlhkosti do poškozeného pláště nebo uzávěru spoje a tlakové zatížení, které vyvolává mikroohýbání, jsou to, co roky po uvedení do provozu vytlačí spoj z rozpočtu. Cyklické teplotní extrémy jsou důležité hlavně na hranicích specifikovaného provozního rozsahu a v důsledku dlouhodobého-stárnutí, nikoli jako proměnná vzdálenosti ze dne-na-den.

Jedna oprava stojí za to udělat výslovně, protože se neustále objevuje v kabelové literatuře:Hodnocení-zpomalující hoření a ohni{1}}neprodlužuje přenosovou vzdálenost.Existují, aby vyhovovaly stavebním požárním předpisům, omezovaly šíření plamene a kontrolovaly kouř a emise halogenů. Flexibilita a výkon ohybu skutečně ovlivňují instalované ztráty; hodnocení plamene ne. Uveďte obě, ale nezaměňujte je.

Často kladené otázky

Jak daleko může jedno{0}}vlákno skutečně přenášet?

Záleží na rozhraní, ne na vláknu. Standardní ethernetová rozhraní v jednom-režimu mají rozpětí 10 km (LR), 40 km (ER) a 80 km (třída ZR-, specifikováno dodavatelem-). Díky kompenzaci zesílení a rozptylu uběhnou podmořské a-systémy na dlouhé vzdálenosti tisíce kilometrů po stejné kategorii vláken. Vlákno není téměř nikdy limitujícím prvkem.

Proč stejné vlákno podporuje menší vzdálenost při vyšších přenosových rychlostech?

Dva důvody. Vyšší frekvence zkracují bitovou periodu, takže fixní množství pulzu šířícího se z disperze spotřebuje úměrně více oka. A přijímače s vyšší-frekvencí obecně potřebují více optického výkonu pro stejnou chybovost, což snižuje energetický rozpočet. Oba efekty tlačí stejným směrem.

Je 1310 nm nebo 1550 nm lepší pro dlouhé vzdálenosti?

1550 nm má nižší útlum, takže vyhrává na energetickém rozpočtu při dlouhých rozpětích. Ale 1310 nm je blízko nulové -rozptylové vlnové délky standardního jedno-vlákna, takže je tolerantnější na vysokorychlostních spojích. Pro ztrátové-omezené rozpětí zvolte 1550 nm; pro disperzní-omezené, 1310 nm nebo rozhraní s disperzní kompenzací.

Můj odkaz je v rámci jmenovité vzdálenosti modulu, ale stále chyby. Proč?

Nejčastější příčiny v pořadí: znečištěné koncové plochy konektoru, více párů konektorů v cestě, než předpokládal rozpočet, vysoce{0}}ztrátový spoj, ohyb překračující minimální poloměr nebo přetížení přijímače na krátkém spoji s modulem s dlouhým -dosahem. Nejprve změřte ztrátu - oddělí to problémy s napájením od všeho ostatního.

Prodlužují nízkoztrátové nebo „prémiové“ kabely vzdálenost smysluplně?

Někdy, ale účinek je omezený a je třeba jej kvantifikovat. Posun z 0,35 dB/km na 0,19 dB/km při 1550 nm ušetří 1,6 dB na 10 km - skutečných, ale méně než tři nedbalé konektory. Ultra-nízkoztrátové vlákno{9}}vydělává svou cenu na dlouhých neopakovaných rozpětích, nikoli na linkách kampusu. Vždy se zeptejte, které vlnové délky se vztahuje uvedený údaj zeslabení, a pamatujte, že jmenovitý dosah transceiveru stále omezuje spojení bez ohledu na to, jak kvalitní je vlákno.

Shrnutí

Přenosová vzdálenost optických vláken je nastavena systémem, nikoli kabelem. Nejprve opravte datovou rychlost a standard rozhraní, poté typ a třídu vlákna, poté spočítejte rozpočet na napájení podle skutečného počtu konektorů a spojů a nakonec zkontrolujte rozptyl pro dlouhé nebo vysoké -rozpětí rychlosti. Zacházejte se specifikací životního prostředí jako s nezbytným rozhodnutím o spolehlivosti a marži -, ale s jinou otázkou, kterou nelze dosáhnout.

Pokud specifikujete kabel pro trasu se známou délkou a rychlostí, užitečným dalším krokem je pracovat zpětně: vezměte povolenou ztrátu vložení kanálu rozhraní, odečtěte 3 dB rezervy, odečtěte rozpočet na konektor a spoj a zjistěte, jaký koeficient útlumu vyžaduje zbývající číslo vlákna. Toto číslo, nikoli marketingová vzdálenost, je to, co by mělo řídit specifikaci.