Faserqualifikation: Dä f dDämpfung und Dispersion (CD/PMD ... · Themenübersicht 1. Dämpfung 2. Dispersion – CD (Chromatische Dispersion)(Chromatische Dispersion) 3.Dispespe

Faserqualifikation:Faserqualifikation:

Dä f dDämpfung und Dispersion (CD/PMD)Dispersion (CD/PMD)

Themenübersicht

1 Dämpfung1. Dämpfung

2 Dispersion – CD (Chromatische Dispersion)2. Dispersion CD (Chromatische Dispersion)

3. Dispersion – PMD (Polarisations Moden Dispersion)3 spe s o ( p )

4. Beispiele aus der Praxis4. Beispiele aus der Praxis

© Opternus GmbH Bahnhofstr. 5 22941 Bargteheide Mai 2008

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 0,22 dB/km @1550nmo Dämpfung der Fasero Anzahl Qualität der Spleisse o Patchkabel

Makrobending ?

0,22 dB/km @1550nm0,35dB/km @ 1310nm0,1dB pro Spleiss0,5dB / Kupplung0 5 10dB / Ab h ä ho Makrobending ?

o optische Komponenten (Abschwächer, Filter….0,5……10dB / Abschwächer

typ. Werte

Mai 2008© Opternus GmbH Bahnhofstr. 5 22941 Bargteheide

DämpfungBeim System Design spielt die Dämpfung bezüglich der Begrenzung der

0 70

Beim System Design spielt die Dämpfung bezüglich der Begrenzung der maximalen Übertragungslänge zwischen Sender und Empfänger eine Hauptrolle.

0.60

0.70

m]

G.652, G.653 & G.655 Fasern

0.40

0.50

g [d

B/k

m

0.20

0.30

Däm

pfun

G.652.C & .D Fasern

0.10

D

O Band E Band S Band C Band L Band0.00

Wellenlänge [nm]1280 1320 1360 1400 1440 1480 1520 1560 1600 1640

DWDM WINDOW1310 nm

O-Band E-Band S-Band C-Band L-Band1460 1530 1565


Dämpfungs - Test Sets

Beispiel

FLS 600 FPM 600

1000 Speicherplätze

Einseitige Messung mit der 300 Serie oder 600 Series

… +26dBm

Einseitige Messung mit der 300 Serie oder 600 Series


Dämpfungs – und ORL Test Sets

FOT 930 FOT 930

Typ. 10 sec. für 2 x 3 WellenlängenKeine 2 “Datenfaser“ notwendig

Beidseitige Messung mit der FOT 930 Serie

Keine 2. Datenfaser notwendig


Dämpfungsmessung mit dem OTDR



2 Dispersion CD (Ch ti h Di i )2. Dispersion – CD (Chromatische Dispersion)

3 Dispersion – PMD (Polarisations Moden3. Dispersion – PMD (Polarisations Moden Dispersion)

4. Beispiele aus der Praxis


Was ist Dispersion ?

OutOutIn

TX RXRXTX

Dispersion ist eine Verbreiterung des Licht ÜbertragungssignalsLicht - Übertragungssignals -

wenn es sich durch die Faser ausbreitet


Arten der Dispersion

•Chromatische Dispersion:•Ist deterministischIst deterministisch•Ist linear•Wird nicht durch Umwelteinflüsse beeinflusstWird nicht durch Umwelteinflüsse beeinflusst•Kann kompensiert werden

•Polarisation Moden Dispersion:•Ist stochastisch•Ist stochastisch •Ist nicht linear•Wird durch Umwelteinflüsse beeinflusst•Wird durch Umwelteinflüsse beeinflusst•Kann nicht einfach kompensiert werden


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 diebestimmten 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 g g p gBandes schneller und einige Wellenlängen verzögert an, welche dadurch insgesamt den Puls verbreitern.


Chromatische Dispersion

Amplitude

Zeit

Wellenlänge

Bei der positiven Dispersion kommen die kurzen (blauen)

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 Pulsverbreiterungquellen nicht monochromatisch sind, entsteht Pulsverbreiterung


Ch ti h Di i hi d FChromatische Dispersion verschiedener Fasern

0.60

0.70 20

15

G.652 FasernG.652, G.653 & G.655 Faser

0.50

dB/k

m] 10

5 m*k

m)]

G.655 Fasern

0.30

0.40

pfun

g [d

0

5

on [p

s/(n

G.653 Fasern

0.20Däm

p -5

-10

Dis

pers

i

G.652.C & .D Fasern

0.00

0.10 -15

-20O-Band E-Band S-Band C-Band L-Band

Wellenlänge [nm]1280 1320 1360 1400 1440 1480 1520 1560 1600 1640

DWDM WINDOW1310 nm


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 unterscheidenanspruchsvoller, zwischen 0 und 1 zu unterscheiden.

1 0 1

1 1?

FaserlängeRxTx

ase ä ge


Grenzen der Dispersion


Beispiel einer Standard G.652 Faser

Strecke: 80km Wellenlänge: 1550nm mit 17ps/(nm.km) (Datenblatt)

Rechnung: 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.


dMessung der chromatischen Dispersion

Oh V tä kOhne Verstärker

Tx Rx15Tx Rx15-150km

Ohne Verstärker Luftkabel

Tx Rx150km

Mit Verstärker/ DWDM

Tx Rx80kmFLS-5800

400kmMai 2008© Opternus GmbH Bahnhofstr. 5 22941 Bargteheide

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• Verkürzt die Messdauer




Kompensation der DispersionKompensation der Dispersion

Good News: CD ist stabil, praktikabel und kontrollierbar

Dispersion Kompensationsfasern (“DCF”) haben großenegative Dispersion z B -85ps/(nm*km)negative Dispersion z.B. 85ps/(nm km)DCF korrigiert die chromatische Dispersion einer Strecke

Verzögerung [ps]

0 d0 dTx Rx

DC ModuleFaser StreckeBild DCF Modul Quelle: Fujikura


Risiken der KompensationRisiken der Kompensation

Unter - Kompensation verursacht Kosten, ohne das Problem zu lösen,

Über – KompensationÜber Kompensation verursacht Kosten, und verursacht 4 Wellen – Mix Bedingungen

Kompensation muß perfekt sein !Kompensation muß perfekt sein !


D t bl tt FTB 5800 ADatenblatt FTB 5800 - Auszug


1. Dämpfung

2. Dispersion – CD (Chromatische Dispersion)

3 Di i PMD3. Dispersion – PMD (Polarisation Moden Dispersion)

4. Beispiele aus der Praxis


Polarisations Moden Dispersion


P l i ti M d Di iPolarisation Moden Dispersion

Die Polarisationsanteile laufen nicht mit gleicherDie Polarisationsanteile laufen nicht mit gleicherDie Polarisationsanteile laufen nicht mit gleicher Die Polarisationsanteile laufen nicht mit gleicher Geschwindigkeit entlang der Ausbreitungsrichtung (Z). Die Geschwindigkeit entlang der Ausbreitungsrichtung (Z). Die Ursache liegt in der physikalischen Eigenschaft der Faser Ursache liegt in der physikalischen Eigenschaft der Faser

ÄÄ(Abmessung, Querschnitt Änderung des Brechungsindexes (Abmessung, Querschnitt Änderung des Brechungsindexes etc.). Diese Verzögerung nennt man Differential Group Delay etc.). Diese Verzögerung nennt man Differential Group Delay DGD Weil sie unterschiedlich schnell sind nennt man sieDGD Weil sie unterschiedlich schnell sind nennt man sieDGD. Weil sie unterschiedlich schnell sind, nennt man sie DGD. Weil sie unterschiedlich schnell sind, nennt man sie schnelle und langsame Achse oder Moden.schnelle und langsame Achse oder Moden.

ΔτTT

tt

z tz t

ttSchnelleSchnelle

AchseAchse

Δτ

z,tz,tLangsameLangsame AchseAchse


P l i ti M d Di iPolarisation Moden Dispersion

Asymmetrien in der Faser Kerne Geometrie und/oder Stress bewirken lokaleAsymmetrien in der Faser, Kerne, Geometrie und/oder Stress bewirken lokaleLaufzeitunterschiede. Eine "reelle" Faser ist eine Addition solcher zufälligenVerteilung dieser lokalen Anteile.


MMessung der PMD

Oh V tä kOhne Verstärker

Tx Rx15Tx Rx15-150km

Ohne Verstärker Luftkabel

Tx Rx150km

Mit Verstärker/ DWDM

Tx Rx80kmFLS-5800

400kmMai 2008© Opternus GmbH Bahnhofstr. 5 22941 Bargteheide


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• Verkürzt die Messdauer


FTB-5700 CD – PMD Ergebnisdarstellung


FTB – 5500B

S4.5 Sekunden pro PMD - Messung Dynamik Bereich größer 50 dBPMD M b i h 0 bi 115PMD Messbereich von 0 bis 115 ps Wellenlängenbereich von 1260 bis 1675 (O bis U Band)Messung über EDFAs hinwegMessung über EDFAs hinwegFOTP-124A-kompatibel

PMD Analyser FTB-5500BPolarisierte Quelle FLS-5800


FTB – 5500B PMD - Ergebnisdarstellung


FaserstatistikFaserstatistik


T i hTypische Werte für neue Fasern

G 652 St d d Si l M dG.652 Standard Single Mode<0.1ps/√km

G 655 NZDSFG.655 NZDSF<0.04ps/√km

z.B.80km SMF würde man erwarten: 0 1 x √80km = 1ps Dispersion80km SMF würde man erwarten: 0.1 x √80km = 1ps Dispersion80km NZDSF würde man erwarten: 0.04 x √80km = 0.36ps Dispersionp

Installierte Basis?


PMD über der Wellenlänge und ZeitPMD über der Wellenlänge und Zeit

Pradeep Kumar Kondamuri and Christopher AllenInformation and Telecommunications Technology Center The University ofInformation and Telecommunications Technology Center, The University of

Kansas, Lawrence, Kansas, 66045 Douglas L. Richards

Sprint Corporation, Overland Park, Kansas


PMD Spezifikationen für digitale Übertragung

OCOC--1212 =>633Mbps=>633Mbps => => T= 1608 T= 1608 psps => => 10%=160ps 10%=160ps

TTOCOC 633 bps633 bps 608608 psps 0% 60ps0% 60psGIGEGIGE =>1.25Gbps=>1.25Gbps =>=> T= 800psT= 800ps => => 10%=80ps 10%=80ps

OCOC--4848 =>2.488Gbps=>2.488Gbps => => T= 402 T= 402 psps => => 10%=40ps 10%=40ps OCOC--192192 =>9,953Gbps=>9,953Gbps => => T= 100.5 T= 100.5 psps => => 10%=10ps 10%=10ps 10GigE WAN 10GigE WAN =>=>9.953Gbps9.953Gbps => => T= 100.5 T= 100.5 psps => => 10%=10ps 10%=10ps 10GigE LAN 10GigE LAN =>=>10.3Gbps10.3Gbps => => T= 97 T= 97 psps => => 10%=9.7ps 10%=9.7ps OTNOTN =>10.709Gbps=>10.709Gbps =>=> T= 93.4 T= 93.4 psps => => 10%=9.3ps 10%=9.3ps OCOC--768768 =>39.808Gbps=>39.808Gbps => => T= 25.1 T= 25.1 psps => => 10%=2.5ps 10%=2.5ps


Maximal zulässige PMD

Bit Rate Maximum PMDMax. 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 250000 km 40000 km 1600 km10 Gbit/s 10 ps 15000 km 2500 km 100 km40 Gbit/s 2,5 ps 1000 km 160 km 6 km

PMD wird zu einem Problem bei 10 Gbit/s und mehrPMD wird zu einem Problem bei 10 Gbit/s und mehr


Themenübersicht


2 Dispersion – CD (Chromatische Dispersion)2. Dispersion CD (Chromatische Dispersion)

3. Dispersion – PMD (Polarisations Moden Dispersion)3 spe s o ( p )

4. Beispiele aus der Praxis4. Beispiele aus der Praxis

© Opternus GmbH Bahnhofstr. 5 22941 Bargteheide Mai 2008Mai 2008

Beispiele aus der Praxis



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