Disperzija optičkih vlakana je širenje svjetlosnih impulsa dok putuju kroz vlakno, uzrokovano različitim komponentama signala koje stižu do prijemnika u nešto različito vrijeme. U komunikaciji sa optičkim vlaknima, ovo proširenje smanjuje jasnoću signala, ograničava koliko daleko podaci mogu putovati i otežava prijemnicima da razlikuju jedan bit od drugog.
Ali razumijevanje disperzije nije samo u fizici. Pravo inženjersko pitanje je: kada disperzija postaje problem koji zapravo trebate riješiti? Odgovor zavisi od tipa vlakna, dužine veze, brzine prenosa podataka, radne talasne dužine i modulacionog formata koji vaš sistem koristi. Višemodnoj vezi od 100 metara unutar data centra možda nikada neće biti potrebno upravljanje disperzijom. A 200-kmjedno-modno vlaknolink koji prenosi 100G saobraćaj gotovo sigurno hoće.
Šta je disperzija optičkih vlakana?
Disperzija optičkog vlakna odnosi se na način na koji se preneseni impuls širi dok se širi kroz jezgro vlakna. Do širenja dolazi zato što različite komponente optičkog signala -, bilo da su različite talasne dužine, različiti prostorni modovi ili različita polarizaciona stanja -, ne putuju sve potpuno istom brzinom.
Ovo je važno jer digitalna optička komunikacija zavisi od čistih, dobro{0}}razdvojenih impulsa. Kada se impulsi dovoljno šire da se preklapaju sa svojim susjedima, prijemnik više ne može pouzdano razlikovati pojedinačne bitove. Ovaj fenomen, nazvan inter-interferencija između simbola (ISI), smanjuje stopu greške u bitovima (BER) i smanjuje korisnu udaljenost prijenosa. PremaITU-T G.652 preporuka, koji definiše standardne parametre jednog-modnog vlakna, smještaj hromatske disperzije je ključni faktor u dizajnu sistema za aplikacije visoke-bit{2}}brzine.
Disperzija naspram slabljenja: kritična razlika
Jedna od najčešćih grešaka u procjeni veza vlakana je brkanje disperzije saslabljenje. To su fundamentalno različita oštećenja:
Slabljenjesmanjuje optičku snagu. To je gubitak jačine signala na udaljenosti, mjeren u dB/km.Disperzijaiskrivljuje tajming signala. Raspršeni signal može i dalje imati dovoljno snage da bude detektovan, ali njegovi impulsi su vremenski razmazani, čineći informacije nečitljivim.
Vlakna veza može proći budžet optičke snage sa udobnom marginom i još uvijek ne uspjeti zbog pretjeranog širenja impulsa. Zbog toga iskusni inženjeri procjenjuju i budžet snage i budžet disperzije prilikom dizajniranja veze. Razumijevanjegubitak umetanja i povratni gubitakje važno, ali pokriva samo postepenu stranu jednačine.
Šta uzrokuje disperziju u optičkim vlaknima?
Disperzija nastaje kad god različite komponente optičkog signala dožive različita kašnjenja širenja. Specifični mehanizam ovisi o dizajnu vlakna i karakteristikama signala, ali osnovni uzroci spadaju u tri kategorije:
Razlike u putevima između modusa.U multimodnim vlaknima, svjetlost putuje duž višestrukih prostornih puteva (moda) kroz jezgro. Svaki način rada prati malo drugačiju putanju, što znači da dolaze do prijemnika u različito vrijeme. Ovo je dominantni mehanizam disperzije umultimodnih optičkih sistema.
Brzina zavisna od{0} talasne dužine.Čak i laserski izvor uske{0}}line širine emituje svjetlost u malom rasponu talasnih dužina. Budući da indeks loma stakla varira s talasnom dužinom -, svojstvo opisano Sellmeierovom jednačinom - različite spektralne komponente putuju različitim brzinama. Ovo je primarni mehanizam disperzije u jednom{5}}modnom vlaknu na većini radnih talasnih dužina.
Kašnjenje koje zavisi od polarizacije.Prava optička vlakna nikada nisu savršeno simetrična. Naprezanje, savijanje i nesavršenosti proizvodnje uzrokuju dvolom, što znači da dva ortogonalna polarizaciona stanja vođene svjetlosti doživljavaju neznatno različite konstante širenja i dolaze u različito vrijeme.
Glavne vrste disperzije optičkih vlakana
Modalna disperzija (intermodalna disperzija)
Modalna disperzija nastaje kada se višestruki vođeni modovi u višemodnom vlaknu propagiraju različitim grupnim brzinama. Kod koraka-indeksnog multimodnog vlakna, razlika u dužini putanje između najnižeg-moda (putovanje u blizini ose) i moda najvišeg-reda (odbijanje od granice obloge pod strmim uglovima) može biti značajna. Za vlakno sa stepenastim-indeksom sa indeksom loma jezgre od 1,48 i numeričkim otvorom od 0,3, intermodalno kašnjenje može premašiti 50 ns/km.
Višemodno vlakno s stupnjevanim{0}}indeksom razvijeno je posebno za smanjenje ovog problema. Oblikovanjem profila indeksa prelamanja tako da načini višeg-reda putuju brže u blizini obloge, dizajni sa stepenastim-indeksom smanjuju modalnu disperziju za jedan do dva reda veličine. Zbog toga se veze modernih centara podataka u velikoj mjeri koristeOM3, OM4 ili OM5 stepenovano{3}}indeks višemodno vlaknoumjesto koraka{0}}indeksa dizajna.
Modalna disperzija je u suštini eliminisana u jednom-modnom vlaknu, koje podržava samo osnovni LP01 način rada. To je primarni razlog zašto se jedno-modno vlakno koristi za prijenos na veću-udaljenost i veću-brzinu.
Hromatska disperzija
Hromatska disperzija je tipično najvažnija vrsta disperzije u sistemima s jednim-modnim vlaknima. To je kombinovani rezultat dva fizička mehanizma:
Disperzija materijalanastaje zato što se indeks prelamanja silicijum stakla mijenja s talasnom dužinom. Ovaj odnos je dobro okarakterisan i znači da kraće talasne dužine generalno putuju sporije od dužih talasnih dužina u normalnom disperzijskom režimu (ispod talasne dužine disperzije nula{1}}), a suprotno u anomalnom režimu.
Talasna disperzijanastaje zato što geometrija vlakna utiče na to kako je svetlost ograničena. Udio optičke snage koja putuje u jezgru u odnosu na omotač zavisi od talasne dužine, što uvodi dodatni efekat širenja -zavisan od talasne dužine. Inženjeri mogu oblikovati disperziju talasovoda kroz dizajn vlakana - evo kakodisperziona{0}}pomaknuta i ne-nulta disperzija-pomaknuta vlaknapostižu svoje modificirane disperzione karakteristike.
Za standardno jednomodno vlakno (ITU-T G.652), talasna dužina disperzije nulte{3}} pada blizu 1310 nm. Na uobičajeno korištenom prozoru prijenosa od 1550 nm, koeficijent hromatske disperzije je približno +17 ps/(nm·km), kao što je dokumentirano uCorning SMF-28 specifikacija vlakana. Preko 100 km veze, to se akumulira do otprilike 1700 ps/nm - dovoljno da ozbiljno izobliči signal od 10 Gbps ako se ne kompenzira.
Disperzija načina polarizacije (PMD)
Disperzija polarizacionog moda je rezultat diferencijalnog grupnog kašnjenja (DGD) između dva ortogonalna polarizaciona stanja osnovnog moda. Za razliku od hromatske disperzije, koja je deterministička i stabilna, PMD je stohastičan - i varira s vremenom, temperaturom i mehaničkim naprezanjem na vlakno.
PMD je statistički specificiran. Za moderna vlakna usklađena sa ITU-T G.652.D, vrijednost dizajna PMD veze je obično ispod 0,1 ps/√km. Ovo može izgledati malo, ali pri 40 Gbps i više, gdje se periodi bitova smanjuju na 25 ps ili manje, čak i skromna akumulacija PMD postaje relevantna. Prema smjernicama industrijskog dizajna, maksimalni podnošljivi DGD je obično oko 10% perioda bita.
Za sisteme koji rade na 10 Gbps na umjerenim udaljenostima, PMD rijetko predstavlja ograničavajući faktor sa modernim vlaknima. Pri 40 Gbps i 100 Gbps, PMD-svjestan dizajn - uključujući odabir vlakana, inženjering rute i{6}}izjednačavanje na strani prijemnika - postaje dio standardne prakse.
Upoređivanje tipova disperzije na prvi pogled
| Vrsta disperzije | Primarni uzrok | Najpogođenija vlakna/sistem | Key Effect | Primarno ublažavanje |
|---|---|---|---|---|
| Modalna disperzija | Više načina sa različitim kašnjenjima putanje | Višemodno vlakno (korak-indeks najgori, ocijenjen-indeks bolji) | Širenje pulsa zbog intermodalnog kašnjenja | Koristite jedno-modno vlakno; koristiti gradirani-indeks MMF; kontrolišu uslove lansiranja |
| Hromatska disperzija | Indeks loma{0}}zavisni od talasne dužine i efekti talasovoda | Jednomodno-optično vlakno, posebno dugo{1}}iWDM sistemi | Širenje pulsa i inter{0}}smetnje među simbolima | DCF/DCM, vlaknasta Braggova rešetka, DSP/EDC, izbor vlakana i talasne dužine |
| Disperzija materijala | Indeks prelamanja silicijum dioksida zavisi od{0}}valne dužine | Komponenta hromatske disperzije u svim vlaknima silicijum dioksida | Spektralne komponente odvojene u vremenu | Dizajn vlakana, planiranje talasnih dužina |
| Talasna disperzija | Geometrija vlakana i ograničenje moda | Projektovana jednostruka -modna vlakna (DSF, NZ-DSF) | Modifikuje ukupni profil hromatske disperzije | Inženjering profila vlakana, dizajn vlakana{0}}promijenjen disperzijom |
| PMD | Dvolomnost zbog asimetrije vlakana i naprezanja | Visoki{0}}brzi jednostruki-sistemi (veći ili jednaki 40 Gbps) | Nasumično, vremenski{0}}promjenjivo izobličenje pulsa | Niska-PMD vlakna, PMD kompenzacija, koherentna DSP ekvilizacija |
Na koje veze vlakana najviše utiče disperzija?
Višemodne veze vlakana: dominira modalna disperzija
Uvišemodno vlaknosistemi - koji se obično koriste za aplikacije kratkog-dometa u podatkovnim centrima, poslovnim LAN-ovima i okosnicama izgradnje - modalna disperzija je primarni ograničavač propusnosti. Modalni propusni opseg vlakna, ocijenjen u MHz·km, određuje koliko daleko i koliko brzo možete prenositi prije nego što preklapanje impulsa postane neprihvatljivo.
Na primjer, OM3 vlakno ima efektivnu modalnu širinu pojasa od 2000 MHz·km na 850 nm sa laser-optimiziranim lansiranjem, podržavajući 10 Gbps do oko 300 metara. OM4 to proširuje na otprilike 400 metara. Hromatska disperzija takođe postoji u višemodnim vlaknima, ali modalni efekti su gotovo uvijek ograničavajuće ograničenje na ovim udaljenostima.
Jedno-veze vlakana: hromatska disperzija i PMD
Kada se modalna disperzija ukloni korištenjem jednomodnog vlakna-, hromatska disperzija postaje sljedeća briga. Na kratkim jednostrukim-vezama (nekoliko kilometara), akumulirana hromatska disperzija je obično unutar sistemske tolerancije za 10G i niže. Kako se udaljenost povećava na desetine ili stotine kilometara, posebno pri brzinama podataka od 10 Gbps i više, upravljanje disperzijom postaje neophodno.
Na duge -relacije ioptička transportna mreža (OTN)sistemi, jedinjenja hromatske disperzije na svakom kilometru. Veza od 400 km na G.652 vlaknu na 1550 nm akumulira otprilike 6800 ps/nm hromatske disperzije. Bez kompenzacije, taj nivo disperzije bi čak i signal od 2,5 Gbps učinio nepopravljivim.
PMD postaje relevantan faktor prvenstveno pri 40 Gbps i više, ili na starijoj elektrani na vlakna gdje PMD koeficijent može premašiti 0,5 ps/√km. Moderna vlakna imaju mnogo strože PMD specifikacije, a koherentni prijemnici sa DSP-om mogu tolerisati znatno više PMD-a od tradicionalnih sistema direktne{3}}detekcije.
DWDM sistemi: svako oštećenje jedinjenja
U gustom multipleksiranju{0}}valne dužine (DWDM) sistemi koji prenose 40, 80 ili više kanala u C-opsegu, upravljanje disperzijom nije obavezno. Svaki kanal se nalazi na različitoj talasnoj dužini i akumulira nešto drugačiju količinu hromatske disperzije zbog nagiba disperzije. To znači da će možda biti potrebna kompenzacija po-kanalu, a ne samo jedna grupna korekcija za cijeli opseg.
Nadalje, u DWDM sistemima, interakcija između hromatske disperzije i nelinearnosti vlakana (samo-fazna modulacija, unakrsna-fazna modulacija, četvero-miješanje) stvara složeniji problem optimizacije. Dizajneri sistema često namjerno održavaju malu zaostalu disperziju po rasponu kako bi suzbili nelinearne preslušavanja - zbog čega "nulta disperzija posvuda" zapravo nije cilj dizajna.
Metode kompenzacije disperzije optičkih vlakana
Izbor vlakana i planiranje talasne dužine
Najosnovniji način upravljanja disperzijom je donošenje pravih izbora prije dodavanja kompenzacijskog hardvera. Ovo uključuje odabir odgovarajućeg tipa vlakna i radne talasne dužine za primenu.
Za nove implementacije, standardno G.652.D jedno-modno vlakno ostaje najčešći izbor za metro i duge{2}}mreže. Za ultra{4}}duge-podmorske ili kopnene veze, G.654.E nisko-opterećenje može biti specificirano. U starijim mrežama u kojima je ugrađeno G.653 vlakno{10}}sa pomjeranjem disperzije, skoro-nulta disperzija na 1550 nm je bila prednost za jednokanalne sisteme-ali je postala obaveza za DWDM zbog poboljšanog miješanja četiri-talasa {{15}koja je smanjila značaj disperzije na određeno vrijeme.
Planiranje talasne dužine je takođe važno. Rad blizu talasne dužine nulte-disperzije minimizira hromatsku disperziju, ali može povećati nelinearne efekte. Rad dalje od nulte disperzije omogućava nelinearnu supresiju, ali zahtijeva kompenzaciju. Ne postoji jedna "najbolja" talasna dužina - pravi izbor zavisi od arhitekture sistema.
Vlakna za kompenzaciju disperzije (DCF) i moduli za kompenzaciju disperzije (DCM)
Vlakno za kompenzaciju disperzije je specijalno vlakno dizajnirano da ima veliki negativni koeficijent hromatske disperzije, tipično u rasponu od -80 do -120 ps/(nm·km) na 1550 nm. Umetanjem izračunate dužine DCF-a u vezu, akumulirana pozitivna disperzija iz prijenosnog vlakna može se poništiti. U pakiranom obliku, to se naziva modul za kompenzaciju disperzije (DCM).
Kao praktična referenca: za kompenzaciju za 80 km standardnog G.652 vlakna (koje akumulira otprilike +1,360 ps/nm disperzije na 1550 nm), potrebno je približno 14 km DCF-a sa koeficijentom disperzije od −95 ps/(nm·km) u, kao što je navedenoEnciklopedijski unos ScienceDirecta na DCF.
DCF je efikasan i dobro{0}}dokazan, ali uvodi kompromise-. Dodatno vlakno dodaje gubitak umetanja (obično 0,5–0,7 dB/km za DCF, naspram 0,2 dB/km za prijenosno vlakno), što može zahtijevati dodatno pojačanje i pogoršati omjer optičkog signala-prema{7}}šumu. DCF takođe ima manju efektivnu površinu od standardnih vlakana, što ga čini podložnijim nelinearnim efektima. Ovi{10}}ustupci se procjenjuju korištenjem mjerne vrijednosti (FOM), definirane kao omjer koeficijenta disperzije i slabljenja.
Braggove rešetke od cvrkutanih vlakana (FBG)
Braggova rešetka od vlaknastih vlakana kompenzuje disperziju reflektujući različite talasne dužine sa različitih pozicija duž rešetke, stvarajući kašnjenje -zavisno od talasne dužine. Kraće talasne dužine se mogu reflektovati blizu prednjeg dela rešetke, dok duže talasne dužine putuju dublje pre nego što se reflektuju, ili obrnuto. Rezultat je kontrolirano grupno kašnjenje koje može poništiti kromatsku disperziju.
U poređenju sa DCF, kompenzatori zasnovani na FBG-u su kompaktni, imaju manji gubitak umetanja i unose zanemarljivo nelinearno izobličenje, kao što je opisano uEnciklopedija RP Photonics o kompenzaciji disperzije. Međutim, oni mogu patiti od talasanja grupnog kašnjenja - malih periodičnih varijacija u karakteristici kašnjenja - što može uzrokovati izobličenje signala. Moderna proizvodnja je u velikoj mjeri smanjila ovaj problem, ali ostaje razmatranje dizajna za sisteme visokih{4}}performansi.
Elektronska kompenzacija disperzije (EDC) i digitalna obrada signala (DSP)
Ne dešava se sva kompenzacija disperzije u optičkom domenu. Elektronska kompenzacija disperzije i digitalna obrada signala na prijemniku mogu izjednačiti mnoga izobličenja unesena disperzijom vlakana.
U modernim koherentnim optičkim sistemima - 100G, 200G, 400G i dalje od - DSP-bazirane kompenzacije je osnovni dio arhitekture prijemnika. Koherentni prijemnici obnavljaju i amplitudu i fazu optičkog signala, što DSP motoru daje dovoljno informacija da digitalno preokrene hromatsku disperziju, PMD i druga linearna oštećenja. Ovo je jedan od razloga zašto koherentni 100G sistemi često mogu da rade na hiljadama kilometara G.652 vlakana bez ikakvih inline modula za kompenzaciju optičke disperzije.
Za direktne-sisteme za detekciju na 10G, elektronska ekvilizacija (feed{2}}ekvilizacija naprijed, maksimalna-procjena sekvence vjerovatnoće) može proširiti disperziju-ograničeni doseg, ali sa skromnijim poboljšanjima od koherentnog DSP-a. Prilikom nadogradnje starijih veza, izbor između dodavanja optičke kompenzacije (DCM) i nadogradnje nakoherentni primopredajniksa ugrađenim-DSP-om zavisi od cijene, očekivanog rasta prometa i postojeće infrastrukture pojačala.
Zašto "Nulta disperzija" nije uvijek cilj
Inženjeri koji su novi u optičkim vlaknima ponekad pretpostavljaju da bi idealna veza imala nultu neto disperziju posvuda. U praksi, to često nije najbolji cilj dizajna. Dva su razloga:
Prvo, u WDM sistemima, rad blizu nulte disperzije povećava određena nelinearna oštećenja - posebno četiri-miješanje talasa - koje može uzrokovati preslušavanje između kanala. Održavanje umjerenog nivoa lokalne disperzije u svakom rasponu zapravo potiskuje ove efekte. Ukupna akumulirana disperzija se tada kompenzuje na kraju veze ili na periodičnim kompenzacionim mestima.
Drugo, pretjerano korigiranje disperzije može dovesti do vlastitih problema. Ako kompenzacija nije precizno usklađena sa stvarnom akumuliranom disperzijom (uzimajući u obzir varijacije temperature, starenje vlakana i nagib disperzije ovisno o talasnoj dužini), zaostala neusklađenost može smanjiti performanse. Zbog toga industrija koristi izraz "upravljanje disperzijom" umjesto "eliminacija disperzije". Cilj je zadržati neto disperziju unutar prihvatljivog okvira, a ne prisiliti je na tačnu nulu u svakoj tački.
Kako odlučiti da li je vašoj vezi potrebna kompenzacija disperzije
Umjesto da tretirate kompenzaciju disperzije kao zadani zahtjev, proradite kroz ova dijagnostička pitanja:
Koja je vaša vrsta vlakana?Ako koristitevišemodno vlakno, modalna disperzija je vaša primarna briga, a vi je rješavate kroz odabir stepena vlakana i uslove pokretanja -, a ne kroz DCM ili FBG. Ako koristite jedno-optično vlakno, nastavite na sljedeće pitanje.
Kolika je udaljenost veze i brzina prijenosa podataka?Kao gruba smjernica, hromatska disperzija postaje značajna za 10 Gbps NRZ signale na otprilike 60–80 km na G.652 vlaknu na 1550 nm. Na 2,5 Gbps, tolerancija se proteže na nekoliko stotina kilometara. Pri 40 Gbps, granica disperzije pada na otprilike 4-6 km bez kompenzacije. Formati modulacije višeg{12}}reda (koriste se u 100G+ koherentnim sistemima) imaju svoje karakteristike tolerancije disperzije.
Je li ovo naslijeđeni link ili nova verzija?Na starim postrojenjima za proizvodnju vlakana, dodavanje DCM-a na mjestima za pojačavanje je uobičajen i dokazan pristup. Za nove implementacije, odabir pravog tipa vlakna i planiranje koherentnih primopredajnika sa DSP-om može biti isplativije-od ugradnje optičke kompenzacije od samog početka.
Koju tehnologiju prijemnika koristite?Koherentni prijemnik sa DSP-om može kompenzovati desetine hiljada ps/nm hromatske disperzije digitalno. Prijemnik direktne{1}}detekcije ima mnogo nižu toleranciju. Theprimopredajni modulspecifikacija je ključni ulaz za proračun disperzije.
Da li je PMD faktor?Provjerite PMD karakterizaciju vaše fabrike vlakana. Na modernim G.652.D vlaknima, malo je vjerovatno da će PMD biti problem ispod 40 Gbps. Na starijim vlaknima sa nepoznatom istorijom PMD-a, preporučljivo je testiranje prije implementacije.
Praktični scenariji: Primjena znanja o disperziji na stvarne veze
Scenario 1: Multimode Link Enterprise Data Center
Centar za podatke u kampusu koji povezuje dvije zgrade udaljene 150 metara pomoću OM4 multimodnog vlakna na 10 Gbps (850 nm). Na ovoj udaljenosti, modalni propusni opseg je dobro unutar OM4 specifikacije (4700 MHz·km efektivni modalni propusni opseg). Hromatska disperzija na 850 nm je prisutna, ali zanemarljiva na ovoj dužini. Nije potrebna posebna kompenzacija disperzije. Primarno razmatranje dizajna je osiguranje pravilnogkablovska instalacijakvaliteta i čistoća konektora za održavanjegubitak umetanjau okviru budžeta.
Scenario 2: Metro jedno-veza na 10 Gbps
Metropolitan mrežni operater koji koristi 10G DWDM preko 120 km G.652.D vlakana na 1550 nm. Akumulirana hromatska disperzija je približno 2,040 ps/nm. Ovo premašuje tipični prozor tolerancije za 10G NRZ prijemnik sa direktnom-detekcijom (otprilike 1.000–1.200 ps/nm). Operater postavlja DCM na mjestu pojačivača srednjeg raspona{15}}da bi doveo neto disperziju unutar tolerancije. PMD na ovom modernom vlaknu je znatno ispod 0,1 ps/√km i ne zahtijeva poseban tretman na 10 Gbps.
Scenario 3:-Koherentni 100G transport na duge udaljenosti
Dugačka-veza od 800 km koristeći G.652.D vlakno sa EDFA pojačanjem na svakih 80 km, prenoseći 100G DP-QPSK saobraćaj. Ukupna akumulirana hromatska disperzija prelazi 13.000 ps/nm. Međutim, DSP koherentnog prijemnika kompenzuje hromatsku disperziju digitalno, eliminišući potrebu za inline DCM. Dizajn lokacije pojačala fokusira se na upravljanje šumom i optimizaciju OSNR, a ne na kompenzaciju optičke disperzije. Tolerancija PMD koherentnog prijemnika je tipično 20-30 ps DGD, što je znatno iznad onoga što ova biljka proizvodi. Neto rezultat je jednostavniji, niži{15}}lanac pojačala u poređenju sa naslijeđenim 10G direktnim-sistemom za direktnu detekciju na istoj ruti.
Uobičajene greške pri procjeni disperzije vlakana
Zbunjujuća disperzija sa slabljenjem.Kao što je gore objašnjeno, ovo su različita oštećenja. Veza koja prođe svoj budžet za optičku snagu i dalje može otkazati zbog prevelike disperzije. Uvijek izračunajte oba budžeta.
Tretiranje svih tipova disperzije kao zamjenjivih.Modalna disperzija u višemodnim vlaknima, hromatska disperzija u jednom-modnom vlaknu i PMD uzrokovani su različitim mehanizmima, utiču na različite tipove sistema i zahtijevaju različite strategije ublažavanja. Korištenje DCM-a na višemodnoj vezi, ili pokušaj rješavanja problema modalnog propusnog opsega s koherentnim prijemnikom, bila bi pogrešna primjena tehnologije.
Pod pretpostavkom da je kompenzacija uvijek potrebna.Mnogioptički patch kablveze i veze kratkog{0}}dohvata rade dobro u okviru svoje tolerancije disperzije. Dodavanje nepotrebnog kompenzacionog hardvera povećava troškove, gubitak umetanja i složenost sistema. Uvijek počnite od budžeta veze, a ne od zadane pretpostavke.
Zanemarivanje nagiba disperzije.U DWDM sistemima, koeficijent hromatske disperzije varira u opsegu talasnih dužina. DCM koji savršeno kompenzira središnji kanal može ostaviti rubne kanale sa značajnom zaostalom disperzijom. Za širokopojasne sisteme mogu biti potrebni moduli kompenzacije-usklađenih nagiba ili po-podesivi kompenzatori po kanalu.
Gledajući rekorde fabrike vlakana.Precizno poznavanje tipa ugrađenog vlakna, dužine i izmjerene disperzije je bitno za projektovanje kompenzacije. Pretpostavljanje generičkih vrijednosti kada su stvarni podaci o postrojenju dostupni je uobičajeni izvor otpada na marginu dizajna ili, još gore, ispod{1}}kompenzacije.
Često postavljana pitanja
Šta je disperzija optičkih vlakana jednostavnim riječima?
To je širenje svjetlosnih impulsa dok putuju kroz vlakno, uzrokovano različitim dijelovima signala koji dolaze u različito vrijeme. Rezultat su zamućeni impulsi koji smanjuju sposobnost prijemnika da povrati prenesene podatke.
Koje su glavne vrste disperzije optičkih vlakana?
Tri glavne kategorije su modalna disperzija (dominantna u multimodnim vlaknima), hromatska disperzija (dominantna u jednom-modskom vlaknu) i disperzija polarizacionog moda (relevantna pri visokim brzinama prijenosa u jednomodnim sistemima). Hromatska disperzija se dalje sastoji od materijalne disperzije i disperzije talasovoda.
Koja vrsta disperzije je najvažnija kod single-modnih vlakana?
Hromatska disperzija je primarna briga za većinu jednomodnih optičkih veza. PMD postaje dodatno relevantan pri 40 Gbps i više, posebno na starijim vlaknima sa višim PMD koeficijentima. Modalna disperzija se ne javlja u jednom-modskom vlaknu jer se širi samo jedan mod.
Kako se kompenzira hromatska disperzija?
Tri glavna pristupa su: optička kompenzacija pomoću DCF/DCM ili vlaknastih Braggovih rešetki; elektronska kompenzacija pomoću DSP-a na prijemniku (posebno u koherentnim sistemima); i prevenciju kroz odgovarajući odabir vrste vlakana i planiranje talasne dužine. U modernim mrežama, kompenzacija zasnovana na DSP-u je koherentnaoptički primopredajnicije sve više zadani pristup za{0}}veze velike brzine.
Da li svaka vlaknasta veza treba kompenzaciju disperzije?
Ne. Kratki linkovi i sistemi niže{1}}brzine često rade dobro unutar svoje tolerancije disperzije bez ikakve namjenske kompenzacije. Potreba zavisi od kombinovanog efekta tipa vlakna, udaljenosti, brzine prenosa podataka, talasne dužine i osetljivosti prijemnika. Odgovarajuća kalkulacija budžeta veze uvijek treba da prethodi svim odlukama o nadoknadi.
Šta uzrokuje disperziju u optičkim vlaknima?
Disperzija je uzrokovana razlikama u brzini širenja među komponentama optičkog signala. U multimodnim vlaknima, različiti prostorni modovi putuju različitim putevima. U jednom-modnom vlaknu, različite talasne dužine putuju različitim brzinama zbog materijala i svojstava talasovoda vlakna. Dvolomnost u vlaknu uzrokuje različita kašnjenja u dva stanja polarizacije.
Da li je nulta disperzija uvijek idealna meta?
Ne u praksi. U WDM sistemima, mala količina lokalne disperzije u svakom rasponu vlakana pomaže u suzbijanju nelinearnih oštećenja kao što je miješanje četiri-talasa. Inženjerski cilj je upravljati disperzijom mreže unutar prihvatljivog prozora na prijemniku, a ne eliminisati je u svakoj tački veze.
Zaključak
Disperzija optičkih vlakana jedno je od osnovnih poremećaja prijenosa u mrežama optičkih vlakana, uz slabljenje i nelinearne efekte. Razumijevanje koja vrsta disperzije utiče na vaš specifični sistem - modalni, hromatski ili PMD - je prvi korak ka efikasnom upravljanju. Sljedeći korak je usklađivanje prave strategije ublažavanja s vezom: izbor vlakana, optička kompenzacija, elektronska kompenzacija ili jednostavno potvrda da kompenzacija nije potrebna.
Za inženjere koji rade sajedno-modno vlaknou metro i dugolinijskim mrežama{0}}upravljanje hromatskom disperzijom ostaje osnovna disciplina dizajna. Za one koji se raspoređujuvišemodno vlaknou aplikacijama kraćeg{0}}dometa, razumijevanje ograničenja modalnog propusnog opsega je jednako važno. I kako koherentni DSP nastavlja da napreduje, granica između "disperzije-ograničene" i "DSP-a-upravljivog" nastavlja se pomicati - što čini važnijim nego ikad pristup disperziji kao inženjerskom problemu-nivoa sistema, a ne kao popravku jedne-komponente.
