Optik Fiber Dağılımı: Türleri, Nedenleri ve Nasıl Telafi Edilir

Optik fiber dispersiyonu, alıcıya biraz farklı zamanlarda ulaşan farklı sinyal bileşenlerinin neden olduğu, fiber boyunca ilerleyen ışık darbelerinin genişlemesidir. Fiber optik iletişimde bu genişleme sinyal netliğini azaltır, verinin ne kadar uzağa gidebileceğini sınırlar ve alıcıların bir biti diğerinden ayırmasını zorlaştırır.

Ancak dağılımı anlamak sadece fizikle ilgili değil. Gerçek mühendislik sorusu şudur: Dağılım ne zaman gerçekten çözmeniz gereken bir sorun haline gelir? Cevap fiber tipine, bağlantı uzunluğuna, veri hızına, çalışma dalga boyuna ve sisteminizin kullandığı modülasyon formatına bağlıdır. Bir veri merkezi içindeki 100 metrelik çok modlu bir bağlantı, hiçbir zaman dağılım yönetimine ihtiyaç duymayabilir. 200 km'lik birtek-modlu fiber100G trafik taşıyan bağlantı neredeyse kesinlikle olacaktır.

Optik Fiber Dağılımı Nedir?

Optik fiber dispersiyonu, iletilen bir darbenin fiber çekirdeği boyunca yayılırken yayılma şeklini ifade eder. Yayılma, ister farklı dalga boyları, ister farklı uzamsal modlar, ister farklı polarizasyon durumları - olsun, optik sinyalin - çeşitli bileşenlerinin tümü tam olarak aynı hızda hareket etmediği için meydana gelir.

Bu önemlidir çünkü dijital optik iletişim temiz,{0}iyi ayrılmış darbelere bağlıdır. Darbeler komşularıyla örtüşecek kadar genişlediğinde, alıcı artık bireysel bitleri güvenilir bir şekilde ayırt edemez. Semboller arası girişim (ISI) olarak adlandırılan bu olgu, bit hata oranını (BER) azaltır ve kullanılabilir iletim mesafesini azaltır. göreITU-T G.652 önerisiStandart tek-modlu fiber parametrelerini tanımlayan kromatik dağılım uyumu, yüksek-bit-bit hızlı uygulamalar için sistem tasarımında önemli bir faktördür.

Dağılım ve Zayıflama: Kritik Bir Ayrım

Fiber bağlantıların değerlendirilmesinde en sık yapılan hatalardan biri dispersiyonun karıştırılmasıdır.zayıflama. Bunlar temelde farklı bozukluklardır:

zayıflamaoptik gücü azaltır. Uzaklığa göre dB/km cinsinden ölçülen sinyal gücü kaybıdır.Dağılımsinyal zamanlamasını bozar. Dağınık bir sinyal hala tespit edilmeye yetecek kadar güç taşıyor olabilir, ancak darbeleri zamanla dağılarak bilgiyi okunamaz hale getirir.

Bir fiber bağlantı, optik güç bütçesini rahat bir marjla aşabilir ve yine de aşırı darbe genişlemesi nedeniyle başarısız olabilir. Bu nedenle deneyimli mühendisler bir bağlantı tasarlarken hem güç bütçesini hem de dağıtım bütçesini değerlendirir. Anlamakekleme kaybı ve geri dönüş kaybıönemlidir, ancak denklemin yalnızca kuvvet tarafını kapsar.

Optik Fiberde Dağılımın Sebebi Nedir?

Optik sinyalin farklı bileşenleri farklı yayılma gecikmeleri yaşadığında dağılım ortaya çıkar. Spesifik mekanizma fiber tasarımına ve sinyal özelliklerine bağlıdır, ancak temel nedenler üç kategoriye ayrılır:

Modlar arasındaki yol farklılıkları.Çok modlu fiberde ışık, çekirdek boyunca birden fazla uzamsal yol (mod) boyunca ilerler. Her mod biraz farklı bir yörünge izler; bu da alıcıya farklı zamanlarda vardıkları anlamına gelir. Bu, baskın dağılım mekanizmasıdır.çok modlu fiber sistemler.

Dalgaboyuna-bağlı hız.Dar-çizgi genişliğine sahip bir lazer kaynağı bile küçük bir dalga boyu aralığında ışık yayar. Camın kırılma indisi, Sellmeier denklemi - ile tanımlanan bir özellik olan dalga boyuna - göre değiştiğinden, farklı spektral bileşenler farklı hızlarda hareket eder. Bu, çoğu çalışma dalga boyunda tek-modlu fiberde birincil dağılım mekanizmasıdır.

Polarizasyona{0}bağlı gecikme.Gerçek optik fiberler asla mükemmel şekilde simetrik değildir. Stres, bükülme ve üretim kusurları çift kırılmaya neden olur; bu, yönlendirilmiş ışığın iki dik polarizasyon durumunun biraz farklı yayılma sabitlerine maruz kaldığı ve farklı zamanlarda ulaştığı anlamına gelir.

Ana Optik Fiber Dispersiyon Türleri

Modal Dispersiyon (Intermodal Dispersiyon)

Modal dağılım, çok modlu bir fiberde birden fazla kılavuzlu modun farklı grup hızlarıyla yayılması durumunda ortaya çıkar. Adım-indeksli çok modlu fiberde, en düşük-düzen modu (eksen yakınında hareket eden) ile en yüksek-düzen modu (kaplama sınırından dik açılarla sıçrayan) arasındaki yol uzunluğundaki fark önemli olabilir. Çekirdek kırılma indeksi 1,48 ve sayısal açıklığı 0,3 olan adım-indeksli bir fiber için modlar arası gecikme 50 ns/km'yi aşabilir.

Kademeli-indeksli çok modlu fiber, bu sorunu azaltmak için özel olarak geliştirildi. Dereceli-indeks tasarımları, kırılma indisi profilini, yüksek-derecedeki modların kaplamanın yakınında daha hızlı hareket etmesini sağlayacak şekilde şekillendirerek, modal dağılımı bir ila iki büyüklük mertebesinde azaltır. Modern veri merkezi bağlantılarının ezici bir çoğunlukla kullanılmasının nedeni budur.OM3, OM4 veya OM5 kademeli-indeks çok modlu fiberadım-dizin tasarımları yerine.

Yalnızca temel LP01 modunu destekleyen tek-modlu fiberde modal dağılım esas olarak ortadan kaldırılmıştır. Daha uzun mesafe ve daha yüksek-hızlı iletim için tek-modlu fiberin kullanılmasının temel nedeni budur.

Kromatik Dağılım

Kromatik dağılım genellikle tek-modlu fiber sistemlerde en önemli dağılım türüdür. İki fiziksel mekanizmanın birleşik sonucudur:

Malzeme dağılımıSilika camının kırılma indisinin dalga boyuyla değişmesi nedeniyle ortaya çıkar. Bu ilişki iyi karakterize edilmiştir ve normal dağılım rejiminde (sıfır-dağılım dalga boyunun altında) daha kısa dalga boylarının genellikle daha uzun dalga boylarından daha yavaş hareket ettiği ve anormal rejimde bunun tersinin olduğu anlamına gelir.

Dalga kılavuzu dağılımıFiberin geometrisi ışığın nasıl sınırlandığını etkilediği için ortaya çıkar. Çekirdekte seyahat eden optik gücün kaplamaya göre oranı, dalga boyuna bağlıdır ve bu da ek bir dalga boyuna-bağımlı yayılma etkisi sağlar. Mühendisler fiber tasarımı aracılığıyla dalga kılavuzu dağılımını şekillendirebilirler - bu şekildedağılım-kaydırılmış ve-sıfır dağılım-kaydırılmamış liflerdeğiştirilmiş dağılım özelliklerine ulaşırlar.

Standart tek-modlu fiber (ITU-T G.652) için sıfır-dağılma dalga boyu 1310 nm yakınına düşer. Yaygın olarak kullanılan 1550 nm iletim penceresinde, kromatik dağılım katsayısı, aşağıdaki şekilde belgelendiği gibi, yaklaşık olarak +17 ps/(nm·km)'dir.Corning SMF-28 fiber spesifikasyonu. 100 km'den fazla bir bağlantıda bu, telafi edilmediği takdirde 10 Gbps sinyalini ciddi şekilde bozmaya yetecek kadar kabaca 1700 ps/nm - kadar birikir.

Polarizasyon Modu Dağılımı (PMD)

Polarizasyon modu dağılımı, temel modun iki ortogonal polarizasyon durumu arasındaki diferansiyel grup gecikmesinden (DGD) kaynaklanır. Deterministik ve kararlı olan kromatik dispersiyonun aksine, PMD stokastiktir -; zamana, sıcaklığa ve fiber üzerindeki mekanik strese göre değişir.

PMD istatistiksel olarak belirtilir. ITU-T G.652.D ile uyumlu modern fiberler için PMD bağlantı tasarım değeri genellikle 0,1 ps/√km'nin altındadır. Bu küçük görünebilir, ancak bit periyotlarının 25 ps veya altına düştüğü 40 Gbps ve üzeri hızlarda, mütevazı PMD birikimi bile anlamlı hale gelir. Endüstri tasarım yönergelerine göre, maksimum tolere edilebilir DGD, genellikle bit periyodunun yaklaşık %10'udur.

Orta mesafelerde 10 Gbps hızında çalışan sistemler için PMD, modern fiberde nadiren sınırlayıcı bir faktördür. 40 Gbps ve 100 Gbps'de, fiber seçimi, rota mühendisliği ve alıcı-yan dengelemeyi - içeren PMD-uyumlu tasarım - standart uygulamanın bir parçası haline gelir.

Bir Bakışta Dispersiyon Türlerinin Karşılaştırılması

Dispersiyondan En Çok Hangi Fiber Bağlantıları Etkilenir?

Çok Modlu Fiber Bağlantılar: Modal Dağılım Hakimdir

İçindeçok modlu fibersistemler - genellikle veri merkezlerinde, kurumsal LAN'larda ve omurga oluşturmada kısa-erişimli uygulamalar için kullanılır - modsal dağılım, birincil bant genişliği sınırlayıcıdır. Fiberin MHz·km cinsinden derecelendirilen modal bant genişliği, darbe örtüşmesi kabul edilemez hale gelmeden önce ne kadar uzağa ve ne kadar hızlı iletim yapabileceğinizi belirler.

Örneğin, OM3 fiber, lazerle-optimize edilmiş başlatmayla 850 nm'de 2000 MHz·km'lik etkili bir modal bant genişliğine sahiptir ve yaklaşık 300 metreye kadar 10 Gbps'yi destekler. OM4 bunu yaklaşık 400 metreye kadar uzatıyor. Çok modlu fiberde de kromatik dağılım mevcuttur, ancak modal etkiler neredeyse her zaman bu mesafelerdeki bağlayıcı kısıtlamadır.

Tek-Modlu Fiber Bağlantılar: Kromatik Dağılım ve PMD

Tek-modlu fiber kullanılarak modal dağılım ortadan kaldırıldığında, kromatik dağılım bir sonraki endişe haline gelir. Kısa tek-modlu bağlantılarda (birkaç kilometre), birikmiş kromatik dağılım genellikle 10G ve altı için sistem toleransı dahilindedir. Mesafe onlarca veya yüzlerce kilometreye çıktıkça, özellikle 10 Gbps ve üzeri veri hızlarında dağılım yönetimi gerekli hale gelir.

Uzun-yolda veoptik taşıma ağı (OTN)sistemler, her kilometrede kromatik dağılım bileşikleri. 1550 nm'de G.652 fiber üzerindeki 400 km'lik bir bağlantı, kabaca 6.800 ps/nm kromatik dağılım biriktirir. Tazminat olmadan, bu seviyedeki bir dağılım, 2,5 Gbps'lik bir sinyali bile kurtarılamaz hale getirir.

PMD, öncelikle 40 Gbps ve üzeri hızlarda veya PMD katsayısının 0,5 ps/√km'yi aşabileceği eski fiber tesislerinde ilgili bir faktör haline gelir. Modern fiberler çok daha sıkı PMD spesifikasyonlarına sahiptir ve DSP'li tutarlı alıcılar, geleneksel doğrudan- algılama sistemlerine göre çok daha fazla PMD'yi tolere edebilir.

DWDM Sistemleri: Her Bozulma Bileşikleri

Yoğun dalga boyunda-bölmeli çoğullamada (DWDM) C-bantında 40, 80 veya daha fazla kanal taşıyan sistemlerde dağılım yönetimi isteğe bağlı değildir. Her kanal farklı bir dalga boyunda bulunur ve dağılım eğiminden dolayı biraz farklı miktarda kromatik dağılım biriktirir. Bu, tüm bant için yalnızca tek bir toplu düzeltmeye değil, kanal başına telafiye de- ihtiyaç duyulabileceği anlamına gelir.

Ayrıca, DWDM sistemlerinde, kromatik dağılım ve fiber doğrusal olmama durumları arasındaki etkileşim (kendi-faz modülasyonu, çapraz-faz modülasyonu, dört-dalga karıştırma) daha karmaşık bir optimizasyon sorunu yaratır. Sistem tasarımcıları genellikle doğrusal olmayan karışmayı - bastırmak için aralık başına küçük bir artık dağılımı kasıtlı olarak korurlar; bu nedenle "her yerde sıfır dağılım" aslında tasarım hedefi değildir.

Optik Fiber Dağılım Telafisi Yöntemleri

Fiber Seçimi ve Dalga Boyu Planlama

Dağılımı yönetmenin en temel yolu, herhangi bir telafi edici donanım eklenmeden önce doğru seçimleri yapmaktır. Bu, uygulama için uygun fiber tipinin ve çalışma dalga boyunun seçilmesini içerir.

Yeni dağıtımlar için, standart G.652.D tek-modlu fiber, metropol ve uzun-mesafe ağları için en yaygın tercih olmaya devam ediyor. Ultra-uzun-mesafeli denizaltı veya kara bağlantıları için, G.654.E düşük-kayıplı fiber belirtilebilir. G.653 dağılımlı{10}}kaydırılmış fiberin kurulu olduğu daha eski ağlarda, 1550 nm'de sıfıra yakın dağılım, tek-kanallı sistemler için bir avantajdı, ancak geliştirilmiş dört-dalga karışımı nedeniyle DWDM için bir sorumluluk haline geldi -, bu, bir miktar artık dağılımın korunmasının önemini güçlendiren bir dersti.

Dalgaboyu planlaması da önemlidir. Sıfır-dağılım dalga boyuna yakın çalışmak, kromatik dağılımı en aza indirir ancak doğrusal olmayan etkileri artırabilir. Sıfır dağılımdan daha fazla çalışmak, doğrusal olmayan bastırmaya izin verir ancak telafi gerektirir. Tek bir "en iyi" dalga boyu yoktur - doğru seçim sistem mimarisine bağlıdır.

Dağılım Dengeleyici Fiber (DCF) ve Dağılım Dengeleyici Modüller (DCM)

Dispersiyon telafi edici fiber, tipik olarak 1550 nm'de -80 ila -120 ps/(nm·km) aralığında, büyük bir negatif kromatik dispersiyon katsayısına sahip olacak şekilde tasarlanmış özel bir fiberdir. Bağlantıya hesaplanan bir DCF uzunluğunun eklenmesiyle, iletim fiberinden biriken pozitif dağılım dengelenebilir. Paketlenmiş formda buna dağılım dengeleme modülü (DCM) adı verilir.

Pratik bir referans olarak: 80 km'lik standart G.652 fiberi telafi etmek için (1550 nm'de kabaca +1,360 ps/nm dağılım biriktirir), −95 ps/(nm·km) dağılım katsayısına sahip yaklaşık 14 km DCF gereklidir, burada belirtildiği gibiDCF'de ScienceDirect ansiklopedi girişi.

DCF etkili ve kendini-kanıtlanmış bir yöntemdir, ancak bazı ödünler de verir. Ek fiber, ekleme kaybına neden olur (genellikle DCF için 0,5–0,7 dB/km, iletim fiberi için ise 0,2 dB/km). Bu, ek amplifikasyon gerektirebilir ve optik sinyalin-gürültü oranını- düşürebilir. DCF ayrıca standart fiberden daha küçük bir etkili alana sahiptir ve bu da onu doğrusal olmayan etkilere karşı daha duyarlı hale getirir. Bu değiş-tokuşlar, dağılım katsayısının zayıflamaya oranı olarak tanımlanan değer oranı (FOM) kullanılarak değerlendirilir.

Cıvıl cıvıl Fiber Bragg Izgaralar (FBG)

Cıvıl cıvıl bir fiber Bragg ızgarası, ızgara boyunca farklı konumlardan farklı dalga boylarını yansıtarak dağılımı telafi eder ve dalga boyuna-bağlı bir gecikme yaratır. Daha kısa dalga boyları ızgaranın ön kısmına yakın bir yerde yansıtılabilirken, daha uzun dalga boyları yansıtılmadan önce daha derinlere gidebilir veya tam tersi olabilir. Sonuç, kromatik dispersiyonu dengeleyebilen kontrol edilebilir bir grup gecikmesidir.

DCF ile karşılaştırıldığında, FBG{0}}tabanlı dengeleyiciler kompakttır, daha düşük ekleme kaybına sahiptir ve şu şekilde açıklandığı gibi ihmal edilebilir düzeyde doğrusal olmayan distorsiyona neden olur:Dağılım telafisine ilişkin RP Photonics ansiklopedisi. Bununla birlikte, sinyal bozulmasına neden olabilecek, gecikme karakteristiğindeki - grup gecikme dalgalanmasından - küçük periyodik değişikliklerden zarar görebilirler. Modern üretim bu sorunu büyük ölçüde azaltmıştır ancak bu, yüksek-performanslı sistemler için tasarım açısından dikkate alınması gereken bir konu olmaya devam etmektedir.

Elektronik Dağılım Telafisi (EDC) ve Dijital Sinyal İşleme (DSP)

Dağılım telafisinin tümü optik alanda gerçekleşmez. Alıcıdaki elektronik dağılım telafisi ve dijital sinyal işleme, fiber dağılımının neden olduğu bozulmaların çoğunu eşitleyebilir.

Modern tutarlı optik sistemlerde - 100G, 200G, 400G ve ötesi - DSP-tabanlı dengeleme, alıcı mimarisinin temel bir parçasıdır. Tutarlı alıcılar optik sinyalin hem genliğini hem de fazını kurtarır; bu da DSP motoruna kromatik dispersiyonu, PMD'yi ve diğer doğrusal bozulmaları dijital olarak tersine çevirmek için yeterli bilgiyi verir. Bu, tutarlı 100G sistemlerinin genellikle herhangi bir hat içi optik dağılım dengeleme modülü olmadan binlerce kilometrelik G.652 fiber üzerinde çalışabilmesinin bir nedenidir.

10G'deki doğrudan-tespit sistemleri için, elektronik eşitleme (ileri besleme-eşitleme, maksimum-olabilirlik dizisi tahmini), sınırlı dağılım-erişimini genişletebilir, ancak tutarlı DSP'den daha mütevazi iyileştirmeler sağlayabilir. Eski bağlantıları yükseltirken, optik dengeleme (DCM) ekleme ile bir bağlantıya yükseltme arasındaki seçimtutarlı alıcı-vericiYerleşik-DSP'nin kullanılması maliyete, beklenen trafik artışına ve mevcut amplifikatör altyapısına bağlıdır.

Neden "Sıfır Dağılım" Her Zaman Hedef Değildir?

Fiber optiğe yeni başlayan mühendisler bazen ideal bağlantının her yerde sıfır net dağılıma sahip olacağını varsayarlar. Pratikte bu çoğu zaman en iyi tasarım hedefi değildir. Bunun iki nedeni var:

İlk olarak, WDM sistemlerinde sıfıra yakın dağılımla çalışmak belirli doğrusal olmayan bozulmaları -, özellikle de dört-dalga karıştırmayı - artırır ve bu da kanallar arasında çapraz karışmaya neden olabilir. Her bir aralıkta orta düzeyde bir yerel dağılım sağlamak aslında bu etkileri bastırır. Toplam birikmiş dağılım daha sonra bağlantının sonunda veya periyodik dengeleme sitelerinde telafi edilir.

İkincisi, dağılımın aşırı düzeltilmesi kendi sorunlarını ortaya çıkarabilir. Telafi, gerçek birikmiş dağılımla tam olarak eşleştirilmezse (sıcaklık değişimleri, fiber yaşlanması ve dalga boyuna-bağlı dağılım eğimi dikkate alınarak), kalan uyumsuzluk performansı düşürebilir. Endüstrinin "dağılımın ortadan kaldırılması" yerine "dağılım yönetimi" terimini kullanmasının nedeni budur. Amaç, net dağılımı kabul edilebilir bir pencere içinde tutmaktır, onu her noktada tam olarak sıfıra zorlamak değil.

Bağlantınızın Dağılım Telafisi Gerekip Gerekmediğine Nasıl Karar Verebilirsiniz?

Dağılım telafisini varsayılan bir gereklilik olarak ele almak yerine, aşağıdaki teşhis soruları üzerinde çalışın:

Fiber tipiniz nedir?Eğer kullanıyorsanızçok modlu fiber, modal dağılım öncelikli endişenizdir ve bunu DCM'ler veya FBG'ler aracılığıyla değil, fiber sınıfı seçimi ve başlatma koşullarıyla - ele alırsınız. Tek-modlu fiber kullanıyorsanız sonraki soruya geçin.

Bağlantı mesafesi ve veri hızı nedir?Kaba bir kılavuz olarak, kromatik dağılım, 1550 nm'de G.652 fiber üzerinde yaklaşık 60-80 km'de 10 Gbps NRZ sinyalleri için önemli hale gelir. 2,5 Gbps'de tolerans birkaç yüz kilometreye kadar uzanır. 40 Gbps'de dağılım sınırı herhangi bir telafi olmaksızın kabaca 4-6 km'ye düşer. Daha yüksek-düzey modülasyon formatlarının (100G+ tutarlı sistemlerde kullanılır) kendi dağılım toleransı özellikleri vardır.

Bu eski bir bağlantı mı yoksa yeni bir yapı mı?Eski fiber tesislerinde amplifikatör bölgelerine DCM'lerin eklenmesi yaygın ve kanıtlanmış bir yaklaşımdır. Yeni dağıtımlar için, doğru fiber türünü seçmek ve DSP ile uyumlu alıcı-vericiler için planlama yapmak, başlangıçtan itibaren optik dengeleme oluşturmaktan-daha uygun maliyetli olabilir.

Hangi alıcı teknolojisini kullanıyorsunuz?DSP'li tutarlı bir alıcı, onbinlerce ps/nm'lik kromatik dispersiyonu dijital olarak telafi edebilir. Doğrudan-algılama alıcısının toleransı çok daha düşüktür.alıcı-verici modülüSpesifikasyon, dağıtım bütçesi hesaplamasında önemli bir girdidir.

PMD bir faktör mü?Elyaf tesisinizin PMD karakterizasyonunu kontrol edin. Modern G.652.D fiberde PMD'nin 40 Gbps'nin altında bir endişe yaratması pek olası değildir. Bilinmeyen PMD geçmişi olan eski fiberlerde dağıtımdan önce test yapılması tavsiye edilir.

Pratik Senaryolar: Dağılım Bilgisini Gerçek Bağlantılara Uygulamak

Senaryo 1: Kurumsal Veri Merkezi Çoklu Mod Bağlantısı

10 Gbps (850 nm) hızında OM4 çok modlu fiber kullanarak birbirinden 150 metre uzaklıktaki iki binayı birbirine bağlayan bir kampüs veri merkezi. Bu mesafede, modal bant genişliği OM4 spesifikasyonu (4700 MHz·km etkin modal bant genişliği) dahilindedir. 850 nm'de kromatik dağılım mevcuttur ancak bu uzunlukta ihmal edilebilir düzeydedir. Özel bir dağılım telafisine gerek yoktur. Birincil tasarım düşüncesi, uygunkablo kurulumukaliteyi ve konnektör temizliğini korumakekleme kaybıbütçe dahilinde.

Senaryo 2: 10 Gbps'de Metro Tekli-Mod Bağlantısı

1550 nm'de 120 km G.652.D fiber üzerinden 10G DWDM çalıştıran bir metropol ağ operatörü. Birikmiş kromatik dağılım yaklaşık 2.040 ps/nm'dir. Bu, bir 10G NRZ doğrudan-algılama alıcısı için tipik tolerans penceresini (yaklaşık 1.000–1.200 ps/nm) aşmaktadır. Operatör, net dağılımı tolerans aralığına getirmek için orta-aralık amplifikatör bölgesine bir DCM dağıtır. Bu modern fiberdeki PMD, 0,1 ps/√km'nin oldukça altındadır ve 10 Gbps'de ayrı bir işlem gerektirmez.

Senaryo 3: Uzun-Uzun Mesafede Uyumlu 100G Taşıma

Her 80 km'de bir EDFA amplifikasyonu ile G.652.D fiber kullanan, 100G DP-QPSK trafiğini taşıyan,-800 km'lik uzun mesafeli bağlantı. Toplam birikmiş kromatik dağılım 13.000 ps/nm'yi aşıyor. Ancak tutarlı alıcının DSP'si, kromatik dispersiyonu dijital olarak telafi ederek satır içi DCM'lere olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Amplifikatörün saha tasarımı, optik dağılım telafisi yerine gürültü rakamı yönetimine ve OSNR optimizasyonuna odaklanır. Uyumlu alıcının PMD toleransı tipik olarak 20-30 ps DGD'dir; bu, bu fiber tesisinin ürettiğinin çok üzerindedir. Net sonuç, aynı rota üzerindeki eski 10G doğrudan algılama sistemine kıyasla daha basit,-daha düşük maliyetli bir amplifikatör zinciridir.

Fiber Dispersiyonunu Değerlendirirken Yaygın Hatalar

Dağılım ile zayıflamanın karıştırılması.Yukarıda tartışıldığı gibi bunlar farklı bozukluklardır. Optik güç bütçesini aşan bir bağlantı yine de aşırı dağılım nedeniyle başarısız olabilir. Daima her iki bütçeyi de hesaplayın.

Tüm dağılım türlerini değiştirilebilir olarak ele almak.Çok modlu fiberde modal dağılım, tek-modlu fiberde kromatik dağılım ve PMD farklı mekanizmalardan kaynaklanır, farklı sistem türlerini etkiler ve farklı azaltma stratejileri gerektirir. Çok modlu bir bağlantıda DCM kullanmak veya modal bant genişliği sorunlarını tutarlı bir alıcıyla düzeltmeye çalışmak, teknolojinin yanlış uygulanması olacaktır.

Tazminatın her zaman gerekli olduğunu varsayarsak.Birçokfiber optik yama kablosubağlantılar ve kısa{0}erişimli bağlantılar kendi dağılım toleransları dahilinde iyi çalışır. Gereksiz telafi donanımının eklenmesi maliyeti, ekleme kaybını ve sistem karmaşıklığını artırır. Varsayılan bir varsayımla değil, her zaman bağlantı bütçesinden başlayın.

Dağılım eğimi göz ardı ediliyor.DWDM sistemlerinde kromatik dağılım katsayısı dalga boyu bandı boyunca değişiklik gösterir. Merkez kanalı mükemmel bir şekilde telafi eden bir DCM, kenar kanallarda önemli miktarda artık dağılım bırakabilir. Geniş bant sistemleri için eğim-eşleştirilmiş telafi modülleri veya kanal başına-ayarlanabilir dengeleyiciler gerekebilir.

Lif fabrikası kayıtlarına bakılıyor.Kompanzasyonun tasarlanması için kurulu fiber tipi, uzunluğu ve ölçülen dağılıma ilişkin doğru bilgi önemlidir. Gerçek tesis verileri mevcutken genel değerlerin varsayılması, tasarım marjı israfının veya daha kötüsü, yetersiz-tazminatın yaygın bir kaynağıdır.

Sıkça Sorulan Sorular

Basit anlamda optik fiber dispersiyonu nedir?

Farklı zamanlarda gelen sinyalin farklı bölümlerinin neden olduğu, ışık darbelerinin fiber boyunca ilerlerken yayılmasıdır. Sonuç, alıcının iletilen verileri kurtarma yeteneğini azaltan bulanık darbelerdir.

Optik fiber dispersiyonunun ana türleri nelerdir?

Üç ana kategori, modal dağılım (çok modlu fiberde baskın), kromatik dağılım (tek- modlu fiberde baskın) ve polarizasyon modu dağılımıdır (tek- modlu sistemlerde yüksek bit hızlarıyla ilgilidir). Kromatik dağılım ayrıca malzeme dağılımı ve dalga kılavuzu dağılımından oluşur.

Tek-modlu fiberde en çok hangi dağılım türü önemlidir?

Kromatik dağılım, tek-modlu fiber bağlantıların çoğunun birincil kaygısıdır. PMD, 40 Gbps ve üzeri hızlarda, özellikle de daha yüksek PMD katsayılarına sahip eski fiberlerde daha da anlamlı hale gelir. Tek-modlu fiberde yalnızca bir mod yayıldığı için modal dağılım meydana gelmez.

Kromatik dağılım nasıl telafi edilir?

Üç ana yaklaşım şunlardır: DCF/DCM veya fiber Bragg ızgaralarını kullanan optik dengeleme; alıcıda DSP kullanan elektronik dengeleme (özellikle tutarlı sistemlerde); ve uygun fiber tipi seçimi ve dalga boyu planlaması yoluyla önleme. Modern ağlarda, tutarlı bir biçimde DSP-tabanlı ücretlendirmeoptik alıcı-vericileryüksek hızlı bağlantılar için giderek daha fazla{0}varsayılan yaklaşım haline geliyor.

Her fiber bağlantısının dağılım telafisine ihtiyacı var mı?

Hayır. Kısa bağlantılar ve düşük-hızlı sistemler genellikle herhangi bir özel telafi gerekmeden kendi dağılım toleransları dahilinde iyi çalışırlar. İhtiyaç, fiber tipinin, mesafenin, veri hızının, dalga boyunun ve alıcı hassasiyetinin birleşik etkisine bağlıdır. Uygun bir bağlantı bütçesi hesaplaması her zaman herhangi bir tazminat kararından önce gelmelidir.

Optik fiberde dağılıma ne sebep olur?

Dağılım, optik sinyalin bileşenleri arasındaki yayılma hızındaki farklılıklardan kaynaklanır. Çok modlu fiberde, farklı uzamsal modlar farklı yollardan geçer. Tek-modlu fiberde, fiberin malzeme ve dalga kılavuzu özelliklerinden dolayı farklı dalga boyları farklı hızlarda hareket eder. Fiberdeki çift kırılma, iki polarizasyon durumunun farklı gecikmeler yaşamasına neden olur.

Sıfır dağılım her zaman ideal hedef midir?

Pratikte değil. WDM sistemlerinde, her fiber aralığındaki küçük miktardaki yerel dağılım, dört-dalga karışımı gibi doğrusal olmayan bozuklukların bastırılmasına yardımcı olur. Mühendisliğin amacı, ağ dağılımını alıcıda kabul edilebilir bir pencere içinde yönetmektir, bağlantının her noktasında ortadan kaldırmak değil.

Çözüm

Optik fiber dispersiyonu, zayıflama ve doğrusal olmayan etkilerin yanı sıra, fiber optik ağlardaki temel iletim bozukluklarından biridir. Hangi dağılım türünün belirli sisteminizi - modal, kromatik veya PMD - etkilediğini anlamak, etkili yönetime doğru ilk adımdır. Bir sonraki adım, doğru azaltma stratejisini bağlantıyla eşleştirmektir: fiber seçimi, optik telafi, elektronik telafi veya herhangi bir telafiye gerek olmadığının doğrulanması.

Birlikte çalışan mühendisler içintek-modlu fiberMetro ve{0}uzun mesafe ağlarında, kromatik dağılım yönetimi temel tasarım disiplini olmaya devam ediyor. Dağıtıma çıkanlar içinçok modlu fiberdaha kısa erişimli-uygulamalarda modal bant genişliği sınırlamalarını anlamak da aynı derecede önemlidir. Tutarlı DSP ilerlemeye devam ettikçe, "dağılım-sınırlı" ile "DSP-yönetilebilir" arasındaki sınır değişmeye devam ediyor - ve bu da dağılıma tek bir-bileşenli düzeltme yerine sistem-düzeyinde bir mühendislik sorunu olarak yaklaşmayı her zamankinden daha önemli hale getiriyor.