Optiline kiu dispersioon on valgusimpulsside laienemine, kui need liiguvad läbi kiudu, mille põhjustavad erinevad signaalikomponendid, mis saabuvad vastuvõtjasse veidi erinevatel aegadel. Fiiberoptilise side puhul vähendab see laiendamine signaali selgust, piirab andmete edastamise ulatust ja muudab vastuvõtjate jaoks raskemaks ühe biti eristamise teisest.
Kuid hajuvuse mõistmine ei puuduta ainult füüsikat. Tõeline inseneriküsimus on: millal muutub hajutamine probleemiks, mida peate tegelikult lahendama? Vastus sõltub kiu tüübist, lingi pikkusest, andmeedastuskiirusest, töölainepikkusest ja teie süsteemi kasutatavast modulatsioonivormingust. 100-meetrine mitmerežiimiline link andmekeskuses ei pruugi kunagi vajada hajutamise haldamist. 200 kmühemoodi{0}}kiud100G liiklust edastav link on peaaegu kindlasti olemas.
Mis on optilise kiu dispersioon?
Optilise kiu dispersioon viitab sellele, kuidas edastatud impulss levib läbi kiudude südamiku. Levitamine toimub seetõttu, et optilise signaali erinevad komponendid - olenemata sellest, kas erinevad lainepikkused, erinevad ruumirežiimid või erinevad polarisatsiooniolekud - ei liigu täpselt sama kiirusega.
See on oluline, kuna digitaalne optiline side sõltub puhastest,{0}}hästi eraldatud impulssidest. Kui impulsid laienevad piisavalt, et kattuda oma naabritega, ei suuda vastuvõtja enam üksikuid bitte usaldusväärselt eristada. See nähtus, mida nimetatakse inter-sümbolihäireteks (ISI), vähendab bitivea määra (BER) ja vähendab kasutatavat edastuskaugust. VastavaltITU-T G.652 soovitus, mis määratleb standardsed ühe-moodide kiudude parameetrid, on kromaatilise dispersiooni kohandamine suure -bitikiirusega{2}}rakenduste süsteemi kavandamisel võtmetegur.
Dispersioon vs. sumbumine: kriitiline eristus
Üks levinumaid vigu kiudude linkide hindamisel on hajuvuse segaminesumbumine. Need on põhimõtteliselt erinevad kahjustused:
Sumbuminevähendab optilist võimsust. See on signaali tugevuse vähenemine vahemaa jooksul, mõõdetuna dB/km.Dispersioonmoonutab signaali ajastust. Hajutatud signaal võib siiski kanda piisavalt võimsust, et seda tuvastada, kuid selle impulsid on aja jooksul määrdunud, muutes teabe loetamatuks.
Kiudühendus võib läbida optilise võimsuse eelarve mugava varuga ja siiski ebaõnnestuda impulsi liigse laienemise tõttu. Seetõttu hindavad kogenud insenerid lingi kujundamisel nii võimsuse eelarvet kui ka hajutamise eelarvet. Arusaaminesisestamise kadu ja tagasipöördumise kaduon oluline, kuid see hõlmab ainult võrrandi võimsuspoolt.
Mis põhjustab optilises kius dispersiooni?
Dispersioon tekib siis, kui optilise signaali erinevatel komponentidel on erinev levimisviivitus. Konkreetne mehhanism sõltub kiu disainist ja signaali omadustest, kuid algpõhjused jagunevad kolme kategooriasse:
Erinevused režiimide vahel.Mitmemoodilises kius liigub valgus mööda mitut ruumilist rada (režiimid) läbi südamiku. Iga režiim järgib veidi erinevat trajektoori, mis tähendab, et nad jõuavad vastuvõtjasse erinevatel aegadel. See on domineeriv dispersioonimehhanismmitmemoodilised kiudsüsteemid.
Lainepikkusest{0}}sõltuv kiirus.Isegi kitsa{0}}joonelaiusega laserallikas kiirgab valgust väikeses lainepikkuste vahemikus. Kuna klaasi murdumisnäitaja varieerub sõltuvalt lainepikkusest -, siis Sellmeieri võrrandiga - kirjeldatud omadus liiguvad erinevad spektrikomponendid erinevatel kiirustel. See on primaarne hajutamismehhanism ühemoodilises{5}}kius enamikul töölainepikkustel.
Polarisatsioonist{0}}sõltuv viivitus.Päris optilised kiud pole kunagi täiesti sümmeetrilised. Pinge, painutamine ja valmistamise puudused põhjustavad kaksikmurdmist, mis tähendab, et juhitava valguse kaks risti polarisatsiooni olekut kogevad veidi erinevaid levikonstandeid ja jõuavad erinevatel aegadel.
Optiliste kiudude dispersiooni peamised tüübid
Modaalne dispersioon (intermodaalne dispersioon)
Modaalne dispersioon tekib siis, kui mitmemoodilises kius levivad mitmed juhitavad režiimid erinevate rühmakiirustega. Samm-indeksiga mitmemoodilise kiu puhul võib teepikkuse erinevus madalaima-järjekorra režiimi (liikub telje lähedal) ja kõrgeima-järjekorra režiimi vahel (järsu nurga all kattepiirilt tagasi põrkamine) olla märkimisväärne. Samm{5}}indeksiga kiu puhul, mille südamiku murdumisnäitaja on 1,48 ja arvuline ava 0,3, võib intermodaalne viivitus ületada 50 ns/km.
Hinne{0}}indeksiga mitmemoodiline kiud töötati välja spetsiaalselt selle probleemi vähendamiseks. Kujundades murdumisnäitaja profiili nii, et kõrgema-järgu režiimid liiguvad katte lähedal kiiremini, vähendavad astmelise-indeksi kujundused modaalset hajumist ühe kuni kahe suurusjärgu võrra. Seetõttu kasutatakse valdavalt tänapäevaseid andmekeskuste linkeOM3, OM4 või OM5 klassi -indeksiga mitmemoodiline kiudsamm{0}}indeksi kujunduse asemel.
Modaalne hajumine on sisuliselt elimineeritud ühemoodi{0}}kiu puhul, mis toetab ainult põhilist LP01 režiimi. See on peamine põhjus, miks ühemoodi{3}}kiudu kasutatakse pikema-vahemaa ja kiirema{5}}edastuse jaoks.
Kromaatiline dispersioon
Kromaatiline dispersioon on tavaliselt kõige olulisem dispersioonitüüp ühemoodilistes{0}}kiudsüsteemides. See on kahe füüsilise mehhanismi kombineeritud tulemus:
Materjali dispersioontekib seetõttu, et ränidioksiidklaasi murdumisnäitaja muutub lainepikkusega. Seda seost on hästi iseloomustatud ja see tähendab, et lühemad lainepikkused liiguvad tavaliselt aeglasemalt kui pikemad lainepikkused normaalses dispersioonirežiimis (alla null-dispersiooni lainepikkuse) ja vastupidine anomaalses režiimis.
Lainejuhi dispersioontekib seetõttu, et kiu geomeetria mõjutab valguse piiramist. Südamikus ja kattekihti liikuva optilise võimsuse osa sõltub lainepikkusest, mis toob kaasa täiendava lainepikkusest{1}}sõltuva levimisefekti. Insenerid saavad fiiberdisaini abil kujundada lainejuhi dispersiooni - niidispersioon-nihutatud ja mitte-nulldispersioon-nihutatud kiudsaavutada nende muudetud dispersiooniomadused.
Standardse ühemoodi{0}}kiu (ITU-T G.652) korral langeb null-dispersiooni lainepikkus 1310 nm lähedale. Tavaliselt kasutatava 1550 nm ülekandeakna korral on kromaatilise hajumise koefitsient ligikaudu +17 ps/(nm·km), nagu on dokumenteeritudCorning SMF-28 kiu spetsifikatsioon. Üle 100 km pikkune ühendus, mis koguneb ligikaudu 1700 ps/nm-ni -, mis on piisav selleks, et kompenseerimata jätta 10 Gbps signaali tõsiselt moonutamiseks.
Polarisatsioonirežiimi dispersioon (PMD)
Polarisatsioonirežiimi dispersioon tuleneb diferentsiaalgrupi viivitusest (DGD) põhirežiimi kahe ortogonaalse polarisatsiooni oleku vahel. Erinevalt kromaatilisest dispersioonist, mis on deterministlik ja stabiilne, on PMD stohhastiline - see varieerub aja, temperatuuri ja kiu mehaanilise pinge tõttu.
PMD on täpsustatud statistiliselt. ITU-T G.652.D-ga ühilduvate kaasaegsete kiudude puhul on PMD lingi disainiväärtus tavaliselt alla 0,1 ps/√km. See võib tunduda väike, kuid kiirusel 40 Gbps ja üle selle, kus bitiperioodid vähenevad 25 ps-ni või vähem, muutub isegi tagasihoidlik PMD kogunemine oluliseks. Tööstusharu disainijuhiste kohaselt on maksimaalne lubatud DGD tavaliselt umbes 10% bitiperioodist.
Süsteemide puhul, mis töötavad kiirusega 10 Gbps mõõdukatel vahemaadel, on PMD tänapäevaste kiudude puhul harva piiravaks teguriks. 40 Gbps ja 100 Gbps juures muutub PMD-teadlik disain -, sealhulgas fiibervalik, marsruudi kavandamine ja vastuvõtja-külje võrdsustamine - tavapraktikaks.
Dispersioonitüüpide lühiülevaade
| Dispersiooni tüüp | Esmane põhjus | Enim mõjutatud kiud/süsteem | Võtmeefekt | Esmane leevendamine |
|---|---|---|---|---|
| Modaalne dispersioon | Mitu režiimi erinevate teeviivitustega | Mitmemoodiline kiud (halvim{0}}astme indeks, parem{1}}indeks) | Impulsi levik intermodaalsest viivitusest | Kasutage ühemoodi{0}}kiudu; kasutada astmelise-indeksiga rahaturufondi; kontrolli käivitamise tingimusi |
| Kromaatiline dispersioon | Lainepikkusest{0}}sõltuvad murdumisnäitaja ja lainejuhiefektid | Ühemoodi{0}}kiud, eriti pikamaa-jaWDM süsteemid | Impulsi laiendamine ja{0}}sümbolite segamine | DCF/DCM, fiiber-Braggi rest, DSP/EDC, kiu ja lainepikkuse valik |
| Materjali dispersioon | Ränidioksiidi lainepikkusest{0}}sõltuv murdumisnäitaja | Kromaatilise dispersiooni komponent kõigis ränidioksiidi kiududes | Spektrikomponendid eralduvad ajas | Fiber disain, lainepikkuse planeerimine |
| Lainejuhi dispersioon | Kiudude geomeetria ja režiimi piiramine | Projekteeritud ühemoodi{0}}kiud (DSF, NZ-DSF) | Muudab kogu kromaatilist dispersiooniprofiili | Kiuprofiilide projekteerimine, hajutatud{0}}kiudude disain |
| PMD | Kahekordne murdumine kiudude asümmeetriast ja stressist | Kiired-üherežiimi{1}}süsteemid (suurem kui 40 Gbps või sellega võrdne) | Juhuslikud ajas{0}}muutuv impulsi moonutus | Madal -PMD kiud, PMD kompensatsioon, koherentne DSP võrdsustus |
Milliseid kiudühendusi dispersioon kõige enam mõjutab?
Mitmemoodilised kiudlingid: domineerib modaalne dispersioon
sissemitmemoodiline kiudsüsteemid -, mida tavaliselt kasutatakse lühikese ulatusega-rakenduste jaoks andmekeskustes, ettevõtete kohtvõrkudes ja magistraalvõrkude ehitamisel - modaalne hajutamine on peamine ribalaiuse piiraja. Kiu modaalne ribalaius, mis on hinnatud MHz·km, määrab, kui kaugele ja kui kiiresti saate edastada, enne kui impulsside kattumine muutub vastuvõetamatuks.
Näiteks on OM3 kiu efektiivne modaalne ribalaius 2000 MHz·km 850 nm juures koos laser-optimeeritud käivitamisega, mis toetab kiirust 10 Gbps kuni umbes 300 meetrini. OM4 laiendab selle umbes 400 meetrini. Kromaatiline dispersioon eksisteerib ka mitmemoodilises kius, kuid nendel vahemaadel on peaaegu alati sidumispiiranguks modaalsed efektid.
Ühemoodi{0}}kiudlingid: kromaatiline dispersioon ja PMD
Kui modaalne dispersioon on ühemoodi{0}}kiu abil eemaldatud, muutub järgmiseks probleemiks kromaatiline dispersioon. Lühikestel ühe-režiimi linkidel (paar kilomeetrit) jääb akumuleeritud kromaatiline dispersioon tavaliselt süsteemi tolerantsi piiresse 10G ja alla selle. Kuna vahemaa suureneb kümnete või sadade kilomeetriteni, eriti andmeedastuskiirusel 10 Gbps ja rohkem, muutub hajutuse haldamine vajalikuks.
Pikamaa-jaoptiline transpordivõrk (OTN)süsteemid, kromaatilised dispersiooniühendid igal kilomeetril. G.652 kiu 400 km pikkune ühendus 1550 nm juures kogub kromaatilist dispersiooni ligikaudu 6800 ps/nm. Ilma kompensatsioonita muudaks see hajutatuse tase isegi 2,5 Gbps signaali taastamatuks.
PMD muutub oluliseks teguriks peamiselt kiirusel 40 Gbps ja rohkem või vanemas kiudjaamas, kus PMD koefitsient võib ületada 0,5 ps/√km. Kaasaegsetel kiududel on palju rangemad PMD-spetsifikatsioonid ja DSP-ga koherentsed vastuvõtjad taluvad oluliselt rohkem PMD-d kui traditsioonilised otsetuvastussüsteemid.
DWDM-süsteemid: kõik kahjustused
Tiheda lainepikkuse{0}}jagamise multipleksimise korral (DWDM) süsteemides, mis kannavad 40, 80 või enamat kanalit üle C-, ei ole hajutuse haldamine valikuline. Iga kanal asub erineval lainepikkusel ja kogub dispersiooni kalde tõttu veidi erineva koguse kromaatilist dispersiooni. See tähendab, et vaja võib minna kanalipõhist-kompensatsiooni, mitte ainult üht hulgikorrektsiooni kogu sagedusala jaoks.
Lisaks tekitab DWDM-süsteemides kromaatilise dispersiooni ja kiudude mittelineaarsuse (ise-faasimodulatsioon, rist-faasimodulatsioon, nelja-laine segamine) interaktsioon keerukama optimeerimisprobleemi. Süsteemidisainerid säilitavad sageli tahtlikult väikese jääkdispersiooni vahemiku kohta, et summutada mittelineaarset ülekõnet -, mistõttu ei ole "nulldispersioon kõikjal" tegelikult disaini eesmärk.
Optiliste kiudude dispersiooni kompenseerimise meetodid
Kiudude valik ja lainepikkuse planeerimine
Kõige põhilisem viis hajutatuse haldamiseks on teha õiged valikud enne kompenseeriva riistvara lisamist. See hõlmab rakenduse jaoks sobiva kiutüübi ja töölainepikkuse valimist.
Uute juurutuste puhul jääb standardne G.652.D ühemoodi{1}}kiudkaabel metroo- ja kaugliinide{2}}võrkude jaoks kõige levinumaks valikuks. Ultra-pikkamaa-allveelaevade või maapealsete ühenduste jaoks võib määrata väikese-kaotusega kiudoptilise G.654.E. Vanemates võrkudes, kuhu paigaldati G.653 dispersiooni-nihkega kiud, oli nullilähedane dispersioon lainepikkusel 1550 nm ühe kanaliga süsteemide jaoks eeliseks, kuid see muutus DWDM-i vastutuseks tänu täiustatud nelja{14}}laine segamisele -, et hajutamise olulisust veelgi tugevdada.
Samuti on oluline lainepikkuse planeerimine. Null-dispersiooni lainepikkuse lähedal töötamine minimeerib kromaatilist dispersiooni, kuid võib suurendada mittelineaarseid efekte. Nulldispersioonist kaugemal töötamine võimaldab mittelineaarset summutamist, kuid nõuab kompenseerimist. Pole olemas ühte "parimat" lainepikkust -, õige valik sõltub süsteemi arhitektuurist.
Dispersiooni kompenseerivad kiud (DCF) ja dispersiooni kompenseerivad moodulid (DCM)
Dispersiooni kompenseeriv kiud on spetsiaalne kiud, mis on konstrueeritud nii, et sellel on suur negatiivne kromaatiline dispersioonitegur, tavaliselt vahemikus –80 kuni –120 ps/(nm·km) lainepikkusel 1550 nm. Sisestades lülile arvutatud pikkuse DCF-i, saab ülekandekiu akumuleeritud positiivset dispersiooni kompenseerida. Pakendatud kujul nimetatakse seda dispersiooni kompenseerivaks mooduliks (DCM).
Praktilise viitena: 80 km standardse G.652 kiu kompenseerimiseks (mis kogub lainepikkusel 1550 nm dispersiooni ligikaudu +1,360 ps/nm) on vaja ligikaudu 14 km DCF-i dispersiooniteguriga –95 ps/(nm·km), nagu on märgitud dokumendis.ScienceDirecti entsüklopeedia kirje DCF-i kohta.
DCF on tõhus ja{0}}hästi end tõestanud, kuid see sisaldab kompromisse. Täiendav kiud lisab sisestuskadu (tavaliselt 0,5–0,7 dB/km DCF-i puhul, versus 0,2 dB/km edastuskiudude puhul), mis võib vajada täiendavat võimendust ja halvendada optilise signaali -/-müra suhet. DCF-l on ka väiksem efektiivne pindala kui tavalisel kiul, mis muudab selle mittelineaarsete mõjude suhtes vastuvõtlikumaks. Neid kompromisse{10}}hinnatakse teenete arvu (FOM) abil, mis on määratletud kui hajumise koefitsiendi ja sumbumise suhe.
Chirped Fiber Braggi restid (FBG)
Kiudkiud Braggi võre kompenseerib dispersiooni, peegeldades võre erinevatest kohtadest erinevaid lainepikkusi, luues lainepikkusest{0}}sõltuva viivituse. Lühemad lainepikkused võivad peegelduda võre esiosa lähedal, samas kui pikemad lainepikkused liiguvad enne peegeldumist sügavamale või vastupidi. Tulemuseks on kontrollitav rühma viivitus, mis võib kompenseerida kromaatilist dispersiooni.
Võrreldes DCF-ga on FBG{0}}põhised kompensaatorid kompaktsed, väiksema sisestuskaoga ja tekitavad tühiseid mittelineaarseid moonutusi, nagu on kirjeldatudRP Photonics entsüklopeedia dispersiooni kompenseerimise kohta. Siiski võivad nad kannatada rühma viivituse pulsatsiooni tõttu - väikesed perioodilised variatsioonid viivituskarakteristikus -, mis võivad põhjustada signaali moonutusi. Kaasaegne tootmine on seda probleemi suurel määral vähendanud, kuid suure jõudlusega süsteemide puhul on see endiselt oluline.
Elektrooniline dispersioonikompensatsioon (EDC) ja digitaalne signaalitöötlus (DSP)
Mitte kõik dispersioonikompensatsioonid ei toimu optilises valdkonnas. Elektrooniline dispersiooni kompenseerimine ja digitaalne signaalitöötlus vastuvõtjas võivad võrdsustada paljusid kiudude hajutusest põhjustatud moonutusi.
Kaasaegsetes koherentsetes optilistes süsteemides - 100G, 200G, 400G ja kaugemalgi on - DSP-põhine kompensatsioon vastuvõtja arhitektuuri põhiosa. Koherentsed vastuvõtjad taastavad nii optilise signaali amplituudi kui ka faasi, mis annab DSP mootorile piisavalt teavet kromaatilise dispersiooni, PMD ja muude lineaarsete kahjustuste digitaalseks ümberpööramiseks. See on üks põhjus, miks koherentsed 100G süsteemid võivad sageli töötada tuhandete kilomeetrite pikkusel G.652 kiududel ilma optilise hajutuse kompensatsioonimooduliteta.
Otsese -tuvastussüsteemide puhul 10G juures võib elektrooniline võrdsustamine (edasivoolu-edasivõrdsus, maksimaalse-tõenäolisuse jada hinnang) laiendada hajuvuse-piiratud ulatust, kuid väiksemate täiustustega kui koherentne DSP. Vanemate linkide uuendamisel saab valida optilise kompensatsiooni (DCM) lisamise ja versioonile akoherentne transiiversisseehitatud{0}}DSP-ga sõltub kuludest, eeldatavast liikluse kasvust ja olemasolevast võimendi infrastruktuurist.
Miks "nulldispersioon" pole alati eesmärk?
Insenerid, kes on fiiberoptika alal uued, eeldavad mõnikord, et ideaalsel lülil oleks kõikjal null dispersioon. Praktikas pole see sageli parim disaini eesmärk. Sellel on kaks põhjust.
Esiteks suurendab WDM-süsteemides töötamine peaaegu nulli dispersiooni korral teatud mittelineaarseid häireid -, eriti nelja-laine segunemist -, mis võib põhjustada kanalite vahelist läbirääkimist. Mõõduka lokaalse hajutuse taseme säilitamine igas ajavahemikus pärsib neid mõjusid. Kogu akumuleeritud hajuvus kompenseeritakse seejärel lingi lõpus või perioodilistes kompenseerimiskohtades.
Teiseks võib dispersiooni ülekorrigeerimine tekitada oma probleeme. Kui kompensatsiooni ei sobitata täpselt tegeliku kogunenud dispersiooniga (arvestades temperatuurimuutusi, kiu vananemist ja lainepikkusest{1}}sõltuvat dispersioonikallet), võib jääk mittevastavus jõudlust halvendada. Seetõttu kasutab tööstus pigem terminit "hajutuse juhtimine" kui "hajutuse kõrvaldamine". Eesmärk on hoida netodispersioon vastuvõetavas aknas, mitte sundida seda igas punktis täpselt nullini.
Kuidas otsustada, kas teie link vajab hajumise kompenseerimist
Selle asemel, et käsitleda dispersioonikompensatsiooni vaikenõudena, lahendage järgmised diagnostilised küsimused:
Mis on teie kiu tüüp?Kui kasutatemitmemoodiline kiud, on teie peamine mure modaalne hajutamine ja te lahendate selle kiu kvaliteedi valiku ja käivitamise tingimuste -, mitte DCM-ide või FBG-de kaudu. Kui kasutate ühemoodi-kiudkaablit, jätkake järgmise küsimusega.
Mis on lingi kaugus ja andmeedastuskiirus?Ligikaudne juhis võib öelda, et kromaatiline dispersioon muutub oluliseks 10 Gbps NRZ signaalide puhul ligikaudu 60–80 km kaugusel G.652 kiududel 1550 nm juures. 2,5 Gbps juures ulatub tolerants mitmesaja kilomeetrini. 40 Gbps korral langeb hajutamispiir ilma kompensatsioonita ligikaudu 4–6 km-ni. Kõrgema -järku modulatsioonivormingutel (kasutatakse 100G+ koherentsetes süsteemides) on oma dispersioonitolerantsi omadused.
Kas see on pärandlink või uus versioon?Pärandkiudjaamades on DCM-ide lisamine võimendi asukohtadesse levinud ja end tõestanud lähenemisviis. Uute juurutuste puhul võib õige kiutüübi valimine ja koherentsete transiiverite kavandamine DSP-ga olla kuluefektiivsem- kui optilise kompensatsiooni loomine algusest peale.
Millist vastuvõtja tehnoloogiat kasutate?DSP-ga koherentne vastuvõtja suudab digitaalselt kompenseerida kümneid tuhandeid ps/nm kromaatilist dispersiooni. Otsese -tuvastusega vastuvõtja tolerants on palju väiksem. Thetransiiveri moodulspetsifikatsioon on hajutamise eelarve arvutamise põhisisend.
Kas PMD on tegur?Kontrollige oma kiutaime PMD iseloomustust. Kaasaegses G.652.D kiu puhul pole PMD tõenäoliselt probleemiks alla 40 Gbps. Tundmatu PMD ajalooga vanema kiu puhul on soovitatav testida enne kasutuselevõttu.
Praktilised stsenaariumid: dispersiooniteadmiste rakendamine tõelistele linkidele
1. stsenaarium: ettevõtte andmekeskuse mitmerežiimiline link
Ülikoolilinnaku andmekeskus, mis ühendab kahte üksteisest 150 meetri kaugusel asuvat hoonet, kasutades OM4 mitmemoodilist kiudu kiirusel 10 Gbps (850 nm). Sellel kaugusel on modaalne ribalaius hästi OM4 spetsifikatsiooni piires (efektiivne modaalne ribalaius 4700 MHz·km). Kromaatiline dispersioon lainepikkusel 850 nm on olemas, kuid sellel pikkusel on see tühine. Spetsiaalset hajumise kompenseerimist pole vaja. Peamine disainilahendus on õige tagaminekaabli paigaldaminekvaliteeti ja pistikute puhtust säilitadasisestamise kaotuseelarve piires.
2. stsenaarium: metroo ühe-režiimi ühendus kiirusega 10 Gbps
Suurlinna võrguoperaator, mis kasutab 10G DWDM-i üle 120 km G.652.D kiudu 1550 nm juures. Akumuleeritud kromaatiline dispersioon on ligikaudu 2040 ps/nm. See ületab tüüpilise tolerantsi akna 10G NRZ otsetuvastusega vastuvõtja jaoks (umbes 1000–1200 ps/nm). Operaator juurutab DCM-i keskmise ulatusega{15}}võimendi kohas, et viia netodispersioon tolerantsi piiresse. Selle kaasaegse kiu PMD on tunduvalt alla 0,1 ps/√km ja ei vaja eraldi töötlemist kiirusel 10 Gbps.
3. stsenaarium: pika-veo sidus 100G transport
800 km pikkune-pikkmaaühendus, kasutades G.652.D kiudu koos EDFA-võimendusega iga 80 km järel, edastades 100G DP-QPSK liiklust. Kogu akumuleeritud kromaatiline dispersioon ületab 13 000 ps/nm. Kuid koherentse vastuvõtja DSP kompenseerib kromaatilist dispersiooni digitaalselt, välistades vajaduse sisemiste DCM-ide järele. Võimendi saidi disain keskendub pigem müra haldamisele ja OSNR-i optimeerimisele, mitte optilise hajuvuse kompenseerimisele. Koherentse vastuvõtja PMD tolerants on tavaliselt 20–30 ps DGD-st, mis on tunduvalt suurem kui see kiudtehas toodab. Lõpptulemus on lihtsam,{15}}maksumuslikum võimendikett võrreldes pärand 10G otsetuvastussüsteemiga samal marsruudil.
Levinud vead kiudude dispersiooni hindamisel
Segane dispersioon sumbumisega.Nagu eespool mainitud, on need erinevad kahjustused. Link, mis läbib oma optilise võimsuse eelarve, võib siiski liigse hajumise tõttu ebaõnnestuda. Arvutage alati mõlemad eelarved.
Kõikide dispersioonitüüpide käsitlemine vahetatavatena.Modaalne dispersioon mitmemoodilises kius, kromaatiline dispersioon ühemoodilises{0}}kius ja PMD on põhjustatud erinevatest mehhanismidest, mõjutavad erinevaid süsteemitüüpe ja nõuavad erinevaid leevendusstrateegiaid. DCM-i kasutamine mitmerežiimilisel lingil või koherentse vastuvõtjaga modaalse ribalaiusega seotud probleemide lahendamine oleks tehnoloogia väärkasutus.
Eeldusel, et hüvitis on alati nõutav.Paljudfiiberoptiline patch-juheühendused ja lühikese katvus{0}}lingid toimivad hästi oma hajutatuvuse piires. Tarbetu kompensatsiooniriistvara lisamine suurendab kulusid, sisestuskaotust ja süsteemi keerukust. Alustage alati lingieelarvest, mitte vaikeeeldusest.
Hajutuskalde ignoreerimine.DWDM-süsteemides varieerub kromaatiline dispersioonikoefitsient kogu lainepikkuse riba ulatuses. DCM, mis täiuslikult kompenseerib keskkanalit, võib jätta servakanalid märkimisväärse jääkdispersiooniga. Lairibasüsteemide jaoks võib vaja minna kaldega-ühilduvaid kompensatsioonimooduleid või-kanalipõhiseid häälestatavaid kompensaatoreid.
Vaade kiudtaimede rekordeid.Täpsed teadmised paigaldatud kiu tüübi, pikkuse ja mõõdetud dispersiooni kohta on kompensatsiooni kavandamisel hädavajalikud. Üldväärtuste eeldamine, kui tegelikud tehaseandmed on saadaval, on tavaline projekteerimismarginaali raiskamise allikas või, mis veelgi hullem, alakompenseerimine.
Korduma kippuvad küsimused
Mis on optilise kiu dispersioon lihtsamalt öeldes?
See on valgusimpulsside levimine, kui nad liiguvad läbi kiudude, mis on põhjustatud signaali erinevate osade saabumisest erinevatel aegadel. Tulemuseks on hägused impulsid, mis vähendavad vastuvõtja võimet edastatud andmeid taastada.
Millised on optilise kiu dispersiooni peamised tüübid?
Kolm peamist kategooriat on modaalne dispersioon (domineerib mitmemoodilistes kiududes), kromaatiline dispersioon (domineerib ühemoodilistes -kiududes) ja polarisatsioonirežiimi dispersioon (asjakohane suure bitikiiruse korral ühemoodilistes{1}}süsteemides). Kromaatiline dispersioon koosneb lisaks materjali dispersioonist ja lainejuhi dispersioonist.
Millist tüüpi dispersioon on ühemoodi{0}}kiu puhul kõige olulisem?
Kromaatiline dispersioon on enamiku ühemoodiliste{0}}kiudühenduste peamine probleem. PMD muutub täiendavaks oluliseks kiirusel 40 Gbps ja rohkem, eriti vanematel, kõrgemate PMD-koefitsientidega kiududel. Ühemoodilises -moodikius modaalset hajumist ei esine, kuna levib ainult üks moodus.
Kuidas kompenseeritakse kromaatilist dispersiooni?
Kolm peamist lähenemisviisi on järgmised: optiline kompensatsioon DCF/DCM või fiiber-Braggi võre abil; elektrooniline kompensatsioon DSP abil vastuvõtjas (eriti koherentsetes süsteemides); ja ennetamine sobiva kiutüübi valiku ja lainepikkuse planeerimise kaudu. Kaasaegsetes võrkudes on DSP{1}}põhine kompensatsioon sidusoptilised transiiveridon üha enam kiirete linkide{0}}vaikeviisiks.
Kas iga kiudühendus vajab hajutamise kompenseerimist?
Ei. Lühikesed lingid ja väiksema kiirusega -kiirusega süsteemid töötavad sageli hästi oma dispersioonitolerantsi piires ilma spetsiaalse kompensatsioonita. Vajadus sõltub kiu tüübi, kauguse, andmeedastuskiiruse, lainepikkuse ja vastuvõtja tundlikkuse koosmõjust. Korralik lingieelarve arvutamine peaks alati eelnema mis tahes hüvitamisotsusele.
Mis põhjustab valguskius dispersiooni?
Dispersiooni põhjustavad erinevused optilise signaali komponentide levikiiruses. Mitmemoodilise kiu puhul liiguvad erinevad ruumirežiimid erinevaid teid pidi. Ühemoodi{2}}kiu puhul liiguvad erinevad lainepikkused erineva kiirusega kiu materjali- ja lainejuhiomaduste tõttu. Kiu kahekordne murdumine põhjustab kahe polarisatsiooni oleku erineva viivituse.
Kas nulldispersioon on alati ideaalne sihtmärk?
Praktikas mitte. WDM-süsteemides aitab väike kogus lokaalset dispersiooni igas kiu ulatuses vähendada mittelineaarseid kahjustusi, nagu nelja{1}}laine segunemine. Tehniline eesmärk on hallata netohajutust vastuvõtjas vastuvõetavas aknas, mitte kõrvaldada seda lingi igas punktis.
Järeldus
Optilise kiu dispersioon on sumbumise ja mittelineaarsete efektide kõrval kiudoptiliste võrkude üks põhilisi ülekandehäireid. Mõistmine, mis tüüpi dispersioon mõjutab teie konkreetset süsteemi - modaalne, kromaatiline või PMD -, on esimene samm tõhusa haldamise suunas. Järgmine samm on õige leevendusstrateegia sobitamine lingiga: kiu valik, optiline kompensatsioon, elektrooniline kompensatsioon või lihtsalt kinnitamine, et kompensatsiooni pole vaja.
Inseneridele, kes töötavadühemoodi{0}}kiudmetroo- ja kaugliinide{0}}võrkudes jääb kromaatilise dispersiooni haldamine disaini põhivaldkonnaks. Neile, kes juurutavadmitmemoodiline kiudlühema ulatusega-rakenduste puhul on modaalse ribalaiuse piirangute mõistmine sama oluline. Ja kuna ühtne DSP areneb edasi, muutub piir "hajutus-piiratud" ja "DSP-hallatav" vahel -, mistõttu on olulisem kui kunagi varem läheneda hajutatusele kui süsteemi-tasandi inseneriprobleemile, mitte ühe-komponendi parandusele.
