Themenübersicht. 2. Dispersion CD (Chromatische Dispersion) 3. Dispersion s PMD (Polarisations Moden Dispersion)

Transkript

1 Faserqualifikation: Dämpfung und Dispersion (CD/PMD)

2 Themenübersicht 1. Dämpfung 2. Dispersion CD (Chromatische Dispersion) 3. Dispersion s PMD (Polarisations Moden Dispersion) 4. Beispiele aus der Praxis

3 Dämpfung Optisches Leistungsbudget = Ausgangsleistung Eingangs-Empfindlichkeit Paus = +3 dbm R = -28 dbm Budget = 31 db Das optische Budget wird beeinflusst durch: o Dämpfung der Faser o Anzahl Qualität der Spleisse o Patchkabel o Makrobending? o optische Komponenten (Abschwächer, Filter. 0, nm 0,1dB pro Spleiss 0,5dB / Kupplung 0,5 10dB / Abschwächer h typ. Werte

4 Dämpfung Beim System Design spielt die Dämpfung bezüglich der Begrenzung der maximalen Übertragungslänge zwischen Sender und Empfänger eine Hauptrolle G.652, G.653 & G.655 Fasern g [db/km m] Dämpfun G.652.C &.D Fasern O-Band E-Band S-Band C-Band L-Band nm DWDM WINDOW Wellenlänge [nm]

5 Dämpfungs - Test Sets Beispiel FLS 600 FPM Speicherplätze +26dBm Einseitige Messung mit der 300 Serie oder 600 Series

6 Dämpfungs und ORL Test Sets FOT 930 FOT 930 Typ. 10 sec. für 2 x 3 Wellenlängen Keine 2. Datenfaser notwendig Beidseitige Messung mit der FOT 930 Serie

7 Dämpfungsmessung mit dem OTDR

8 1. Dämpfung 2. Dispersion CD (Chromatische h Dispersion) i 3. Dispersion PMD (Polarisations Moden Dispersion) 4. Beispiele aus der Praxis

9 Was ist Dispersion? In TX Out RX Dispersion ist eine Verbreiterung des Licht - Übertragungssignals - wenn es sich durch die Faser ausbreitet

10 Arten der Dispersion Chromatische Dispersion: Ist deterministisch Ist linear Wird nicht durch Umwelteinflüsse beeinflusst Kann kompensiert werden Polarisation Moden Dispersion: Ist stochastisch Ist nicht linear Wird durch Umwelteinflüsse beeinflusst Kann nicht einfach kompensiert werden

11 Chromatische Dispersion Alle Lichtquellen, die für die optische Übertragung in Fasern verwendet werden, emittieren Licht nicht nur bei einer einzigen Wellenlänge, sondern innerhalb eines bestimmten spektralen Bandes mit der Spektralbreite Δλ, verteilt um die Wellenlänge λ. Die Geschwindigkeit, mit der sich das Licht durch die Faser bewegt, hängt von der Wellenlänge und der Konstruktion der Faser ab. Auf diese Weise kommen einige Wellenlängen des spektral zusammengesetzten Bandes schneller und einige Wellenlängen verzögert an, welche dadurch insgesamt den Puls verbreitern.

12 Chromatische Dispersion Amplitude Zeit Wellenlänge Puls - Verbreiterung aufgrund der chromatischen Dispersion Bei der positiven Dispersion kommen die kurzen (blauen) Wellenlängen vor den langen Wellenlängen (rot) an. Weil Laser- quellen nicht monochromatisch sind, entsteht Pulsverbreiterung

13 Chromatische h Dispersion i verschiedener Fasern G.652, G.653 & G.655 Faser G.652 Fasern 15 Dämp pfung [d db/km] G.652.C &.D Fasern G.655 Fasern G.653 Fasern on [ps/(n m*km)] Dispersi O-Band E-Band S-Band C-Band L-Band nm Wellenlänge [nm] DWDM WINDOW -20

14 Ergebnis der Dispersion Wenn die Übertragungsrate steigt, verringern sich die Pulsabstände. Bei höherer Datenrate (z.b. >2.5 Gb/s) wird es für den Empfänger immer anspruchsvoller, zwischen 0 und 1 zu unterscheiden ? 1 Tx Faserlänge Rx

15 Grenzen der Dispersion

16 Beispiel einer Standard G.652 Faser Strecke: Wellenlänge: Rechnung: 80km 1550nm mit 17ps/(nm.km) (Datenblatt) 80km * 17ps/(nm*km) = 1.360ps/nm. Bei einer Datenrate von 10Gb/s und höher ist Kompensation nötig. Um effektiv zu kompensieren, ist es wichtig die Dispersion zu messen.

17 Messung der chromatischen Dispersion Ohne Verstärker Tx km Rx Ohne Verstärker Luftkabel Tx 150km Rx Mit Verstärker/ DWDM FLS-5800 Tx 80km 400km Rx

18 FTB-5700 CD - PMD Analyser FTB-5700 CD-PMD Analyser die POWER in einem Modul CD & PMD Analyse von einem Ende sehr genaue CD & PMD Messung Perfekt für alle Anwendung incl. 40G networks Reichweite bis 150km (mit Reflektor) Verkürzt die Messdauer

19 FTB-5700 CD - PMD Analyser

20 Kompensation der Dispersion Good News: CD ist stabil, praktikabel und kontrollierbar Dispersion Kompensationsfasern ( DCF ) haben große negative Dispersion z.b. -85ps/(nm*km) DCF korrigiert die chromatische Dispersion einer Strecke Verzögerung [ps] 0 d Tx Rx Faser Strecke DC Module Bild DCF Modul Quelle: Fujikura

21 Risiken der Kompensation Unter - Kompensation verursacht Kosten, ohne das Problem zu lösen Über Kompensation verursacht Kosten, und verursacht 4 Wellen Mix Bedingungen Kompensation muß perfekt sein!

22 Datenblatt tt FTB Auszug

23 1. Dämpfung 2. Dispersion CD (Chromatische Dispersion) 3. Dispersion i PMD (Polarisation Moden Dispersion) 4. Beispiele aus der Praxis

24 Polarisations Moden Dispersion

25 Polarisation Moden Dispersioni Die Polarisationsanteile laufen nicht mit gleicher Geschwindigkeit entlang der Ausbreitungsrichtung (Z). Die Ursache liegt in der physikalischen Eigenschaft der Faser (Abmessung, Querschnitt Änderung des Brechungsindexes etc.). Diese Verzögerung nennt man Differential Group Delay DGD. Weil sie unterschiedlich schnell sind, nennt man sie schnelle und langsame Achse oder Moden. T Langsame Achse Δτ t Schnelle Achse Δτ z,t zt

26 Polarisation Moden Dispersion i Asymmetrien in der Faser, Kerne, Geometrie und/oder Stress bewirken lokale Laufzeitunterschiede. Eine "reelle" Faser ist eine Addition solcher zufälligen Verteilung dieser lokalen Anteile.

27 Messung der PMD Ohne Verstärker Tx km Rx Ohne Verstärker Luftkabel Tx 150km Rx Mit Verstärker/ DWDM FLS-5800 Tx 80km 400km Rx

28 FTB-5700 CD - PMD Analyser FTB-5700 CD-PMD Analyser die POWER in einem Modul CD & PMD Analyse von einem Ende sehr genaue CD & PMD Messung Perfekt für alle Anwendung incl. 40G Netzwerke Reichweite bis 150km (mit Reflektor) Verkürzt die Messdauer

29 FTB-5700 CD PMD Ergebnisdarstellung

30 FTB 5500B 4.5 Sekunden pro PMD - Messung Dynamik Bereich größer 50 db PMD Messbereich von 0 bis 115 ps Wellenlängenbereich von 1260 bis 1675 (O bis U Band) Messung über EDFAs hinweg FOTP-124A-kompatibel Polarisierte Quelle FLS-5800 PMD Analyser FTB-5500B

31 FTB 5500B PMD - Ergebnisdarstellung

32 Faserstatistik

33 Typische Werte für neue Fasern G.652 Standard Single Mode <0.1ps/ km G.655 NZDSF <0.04ps/ km z.b. 80km SMF würde man erwarten: 0.1 x 80km = 1ps Dispersion 80km NZDSF würde man erwarten: 0.04 x 80km = 0.36ps Dispersion Installierte Basis?

34 PMD über der Wellenlänge und Zeit Pradeep Kumar Kondamuri and Christopher Allen Information and Telecommunications Technology Center, The University of Kansas, Lawrence, Kansas, Douglas L. Richards Sprint Corporation, Overland Park, Kansas

35 PMD Spezifikationen für digitale Übertragung T OC-12 =>633Mbps => T= 1608 ps => 10%=160ps GIGE =>1.25Gbps => T= 800ps => 10%=80ps OC-48 =>2.488Gbps => T= 402 ps => 10%=40ps OC-192 =>9,953Gbps => T= ps => 10%=10ps 10GigE WAN =>9.953Gbps => T= ps => 10%=10ps 10GigE LAN =>10.3Gbps => T= 97 ps => 10%=9.7ps OTN =>10.709Gbps => T= 93.4 ps => 10%=9.3ps OC-768 =>39.808Gbps => T= 25.1 ps => 10%=2.5ps

36 Maximal zulässige PMD Bit Rate Maximum PMD Max. Streckenlänge 0,08 ps/sqr(km) Max. Streckenlänge 0,2 ps/sqr(km) Max. Streckenlänge 1 ps/sqr(km) 2.5 Gbit/s 40 ps km km 1600 km 10 Gbit/s 10 ps km 2500 km 100 km 40 Gbit/s 2,5 ps 1000 km 160 km 6 km PMD wird zu einem Problem bei 10 Gbit/s und mehr

37 Themenübersicht 1. Dämpfung 2. Dispersion CD (Chromatische Dispersion) 3. Dispersion s PMD (Polarisations Moden Dispersion) 4. Beispiele aus der Praxis

38 Beispiele aus der Praxis

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40 Wenn Sie Fragen haben......wir geben Antwort: Opternus GmbH Optische Spleissund Messtechnik Bahnhofstr Bargteheide Tel Fax: Büro Süd: Wäldenbronner Straße 2; Esslingen Tel.: 0711 /