{"id":1664,"date":"2015-01-20T17:36:00","date_gmt":"2015-01-20T22:36:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.precisionot.com\/?p=1664"},"modified":"2020-12-15T03:06:10","modified_gmt":"2020-12-15T08:06:10","slug":"dispersionsproblem-langstrecken-hochgeschwindigkeitsnetze","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.precisionot.com\/de\/dispersion-problem-long-haul-high-speed-networks\/","title":{"rendered":"Streuung: Das Problem bei Langstrecken-Hochgeschwindigkeitsnetzen"},"content":{"rendered":"
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Hintergrund<\/h2>\n\n\n\n

Glasfasernetze sind im Laufe der Geschichte enorm und sehr schnell gewachsen. Da der Bedarf, Daten mit h\u00f6herer Kapazit\u00e4t \u00fcber gr\u00f6\u00dfere Entfernungen zu \u00fcbertragen, im Laufe der Zeit zunahm, entwickelten Glasfaserexperten spezielle Wellenl\u00e4ngenfenster, die eine l\u00e4ngere \u00dcbertragung erm\u00f6glichten. Wie in unserem vorherigen Blog zur optischen R\u00fcckflussd\u00e4mpfung \u201eFAQ: Warum verkaufen Sie nicht 70 km CWDM 10G-Optiken im Bereich 1350\u20131450?\u201c besprochen, wurden diese Wellenl\u00e4ngenfenster auf die Bereiche 1310 nm und 1550 nm beschr\u00e4nkt, um eine hohe D\u00e4mpfung zu verhindern und R\u00fcckflussd\u00e4mpfung. Obwohl dies die einfache L\u00f6sung f\u00fcr eine erfolgreiche Daten\u00fcbertragung zu sein schien, traten mit der Weiterentwicklung der Netzwerke Einschr\u00e4nkungen aufgrund der Streuung auf.<\/p>\n\n\n\n

Die ersten in Netzwerken verwendeten optischen Fasern wurden als Multimode-Stufenindexfasern bezeichnet. Dieser Fasertyp erfuhr mehrere Arten der Dispersion. Bald darauf wurden Multimode-Gradientenindexfasern entwickelt, bei denen es jedoch auch zu \u00e4hnlichen Problemen mit der Dispersion kam. Ein Durchbruch in der Glasfasertechnologie gelang mit der Einf\u00fchrung der Singlemode-Faser im Jahr 1970; Es beseitigte einen Gro\u00dfteil der Dispersionsprobleme, die auf Multimode-Fasern zur\u00fcckzuf\u00fchren sind. Bei Singlemode-Glasfaserkabeln kommt es in Langstreckennetzen immer noch zu einigen Arten der Streuung, es handelt sich jedoch um die zuverl\u00e4ssigste bisher eingef\u00fchrte L\u00f6sung. Dies erkl\u00e4rt, warum die meisten aktuellen Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetze auf Langstrecken haupts\u00e4chlich auf Singlemode-Glasfasern basieren.<\/p>\n\n\n\n

Warum ist Dispersion wichtig?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

In der gesamten physikalischen Schicht von Glasfasernetzen wird das modulierte Informationssignal wie bei allen Formen der Signalausbreitung als unendliche Summe orthogonaler Basisfunktionen erzeugt. Die richtige lineare Kombination dieser Basisfunktionen erzeugt das optische Signal, das sich durch die Faser bewegt. Das Grundkonzept, das diesem Prozess zugrunde liegt, ist als Fourier-Analyse bekannt. Die Fourier-Analyse ist die spektrale Untersuchung der Zerlegung und Neuzusammensetzung eines Signals in seine orthogonalen komplexen Frequenzkomponenten (Sinus und Cosinus). Mit anderen Worten: Jede stetige Funktion kann als unendliche Summe gewichteter Sinus- und Kosinuswerte erzeugt werden. Da wir das modulierte optische Signal in Frequenzkomponenten zerlegen k\u00f6nnen, die sich \u00fcber eine endliche Bandbreite erstrecken, und der Brechungsindex der Faser eine Funktion der optischen Wellenl\u00e4nge (oder Frequenz) ist, k\u00f6nnen wir davon ausgehen, dass sich die verschiedenen Komponenten der zusammengesetzten Wellenform mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Faser bewegen die Faser. Das Ergebnis ist eine lokale zeitliche Ausbreitung des Signals auf seinem Weg durch die Faser, die als Dispersion bezeichnet wird. Diese Ausbreitung des Signals beeintr\u00e4chtigt die Informations\u00fcbertragungskapazit\u00e4t der Faser oder schr\u00e4nkt die Faserl\u00e4nge ein.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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\"Materialverteilung\"<\/figure>\n\n\n\n
\"Wellenleiterdispersion\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

In diesem Blog konzentrieren wir uns auf die verschiedenen Dispersionsmodi in Singlemode-Fasern, ihre Auswirkungen auf das Informationssignal und die damit verbundenen Testverfahren.<\/p>\n\n\n\n

Dispersion und ihre Arten<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

 Es gibt mehrere spezifische Arten der Dispersion, die sich auf Singlemode-Fasern auswirken, darunter:<\/p>\n\n\n\n

  1. Polarisationsmodendispersion<\/li>
  2. Materialverteilung<\/li>
  3. Wellenleiterdispersion<\/li>
  4. Chromatische Dispersion<\/li><\/ol>\n\n\n\n

     Singlemode-Faserdispersion<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Durch die Einf\u00fchrung von Singlemode-Fasern konnte ein Gro\u00dfteil der Multimode-bedingten Dispersionsfehler behoben, Dispersionsfehler jedoch nicht vollst\u00e4ndig beseitigt werden. \u00dcbrig bleiben die chromatische Dispersion und die Polarisationsmodendispersion.<\/p>\n\n\n\n

     Chromatische Dispersion tritt auf, wenn Singlemode-Glasfasern Licht unterschiedlicher Wellenl\u00e4nge mit unterschiedlicher Geschwindigkeit \u00fcbertragen. Die unterschiedlichen Wellenl\u00e4ngen (Farben), die sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit fortbewegen, erzeugen einen sich ausbreitenden Impuls, der zu Verzerrungen bei der Daten\u00fcbertragung f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

     Was verursacht chromatische Dispersion?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Es gibt zwei Hauptfaktoren, die die chromatische Dispersion verursachen: Materialdispersion und Wellenleiterdispersion.<\/p>\n\n\n\n

    Die Materialdispersion ist eine Abh\u00e4ngigkeit des Brechungsindex der Fasern von der Wellenl\u00e4nge oder Frequenz des \u00fcbertragenen Signals. Diese Art der Dispersion entsteht durch die Wechselwirkung des Signals mit der Kristallstruktur des Glasfaserglases. Der Brechungsindex des Glasmaterials variiert je nach Wellenl\u00e4nge des optischen Signals; Je l\u00e4nger die Wellenl\u00e4nge, desto schneller breitet sich das Signal aus. Die verschiedenen Wellenl\u00e4ngen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreiten, erzeugen eine Variation optischer Impulse, die sich ausbreiten. Dies f\u00fchrt dazu, dass sich einige Impulse mit der Zeit ausbreiten. Mit zunehmender Wellenl\u00e4nge und abnehmender Frequenz nimmt die Materialdispersion ab. Infolgedessen erfahren optische Signale im 1550-nm-Bereich im Allgemeinen eine geringere Materialdispersion als optische Signale im 1310-nm-Bereich.<\/p>\n\n\n\n

    Die Wellenleiterdispersion wird durch unterschiedliche Brechungsindizes zwischen Kern und Mantel einer optischen Faser verursacht. Aufgrund der Natur des Glasfasertransports gelangt eine kleine Lichtmenge vom Kern zum Mantel, wodurch sich die Signale mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreiten.<\/p>\n\n\n\n

    Polarisationsmodendispersion<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Polarisationsmodendispersion (PMD) ist in Singlemode-Fasern weit verbreitet. Ein Standardlichtimpuls besteht aus zwei Polarisationsmoden, die senkrecht zueinander verlaufen. In einer \u201eperfekten\u201c optischen Faser w\u00fcrden sich diese Polarisationsmoden mit der gleichen Geschwindigkeit fortbewegen und es w\u00fcrde keine PMD auftreten; Allerdings gibt es in der gesamten Faser normalerweise einen gewissen Grad an Unvollkommenheit, der dazu f\u00fchrt, dass sich die beiden Moden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreiten. Einige Faserm\u00e4ngel, die PMD verursachen, umfassen Kernspannung, Mantelexzentrizit\u00e4t, Faserverdrehung, Faserspannung, Faserbiegung usw.<\/p>\n\n\n\n

    Testverfahren<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Es gibt verschiedene M\u00f6glichkeiten, die chromatische Dispersion zu testen. Alle Methoden umfassen Tests bei verschiedenen Wellenl\u00e4ngen unter Verwendung unterschiedlicher Wellenl\u00e4ngenquellen, eines abstimmbaren Lasers oder einer Breitbandquelle mit einem Monochromator. F\u00fcr Tests ist im Allgemeinen der Zugriff auf beide Enden der Faser erforderlich, und es wird eine zweite Faser ben\u00f6tigt, um die beiden Testinstrumente an beiden Enden zu synchronisieren. Der Test der chromatischen Dispersion wird normalerweise w\u00e4hrend oder kurz nach der Installation einer Glasfaser, nach jeder Art von Glasfaserwartung oder vor einem Upgrade auf h\u00f6here Bitraten durchgef\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

    Was die Polarisationsmodendispersion betrifft, ist es wichtig zu testen, wann die \u00dcbertragungsbitrate pro Kanal zunimmt oder die Entfernung zunimmt. PMD wird normalerweise an k\u00fcrzlich installierten Glasfasern getestet, die in Langstrecken-Hochgeschwindigkeitsnetzen \u00fcber 2,5 Gbit\/s zum Einsatz kommen. Es gibt verschiedene M\u00f6glichkeiten zum Testen; Alle Methoden verf\u00fcgen \u00fcber eine Quelle, die die Polarisation des Testsignals variieren kann, sowie \u00fcber eine Messeinheit, die \u00c4nderungen der Polarisation analysieren kann. Einige dieser Methoden umfassen Wellenl\u00e4ngenscanning und Stokes-Parameterbewertung sowie Interferometrie (traditionelle und verallgemeinerte Methoden). Das Testen der Genauigkeit ist im Allgemeinen schwierig; Der Grad der Unsicherheit liegt zwischen 10% und 20%.<\/p>\n\n\n\n

    F\u00fcr weitere Informationen zu Dispersions- oder optischen Transceivern kontaktieren Sie uns unter marketing@precisionot.com<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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