PMD
- Тестване
на връзката на оптични
съединения
Като се има предвид скорост на предаване 10 Gb / s,
дължината на бита (100 ps) може да се определи и след това да се използва
Изчисляване на теоретичното максимално забавяне на PMD:
Δt = 0,1 * 100 ps = 10 ps
На практика някои системи могат да приемат до 13-14 ps, в
зависимост от кодиращата структура.
Резултатът от това изчисление съгласно различните
скорости на предаване е обобщен в таблицата по-долу.
Битова скорост за канал SDH SONET Еквивалентен времеви
интервал PMD граница на забавяне PMD коефициент с 400 км
55 Mb / s --- OC-1 19,3 ns 2 ns <100
ps="">
155 Mb / s STM-1 OC-3 6.43 ns 640 ps <32
ps="">
622 Mb / s STM-4 OC-12 1.61 ns 160 ps <8
ps="">
1.2 Gb / s - OC-24 803 ps 80 ps <4 ps="">
2.5 Gb / s STM-16 OC-48 401 ps 40 ps <2
ps="">
10 Gb / s STM-64 OC-192 100 ps 10 ps <0.5
ps="">
40 Gb / s STM-256 OC-768 25.12 ps 2.5 ps <0.125
ps="">
Тези PMD граници се използват за определяне на
максималната допустима дължина на влакната.
Ще намерите по-долу, за типична предавателна система,
максималния коефициент на PMD като функция на дължината при a
Като се има предвид скоростта на предаване.
Въведение
Конкурентният натиск на пазара изисква от доставчиците на услуги непрекъснато
да обновяват и поддържат своите мрежи, за да гарантират, че са в състояние да
предоставят на клиентите по-висока скорост, по-високо качество на приложенията
и услугите. Това изисква да се провери и да се гарантира, че
инфраструктурата и оборудването на мрежовите влакна могат да отговарят на
високите стандарти за производителност и да работят надеждно. Поради
увеличената скорост на предаване и внедряването на DWDM системи, бяха направени
някои важни промени в характеристиката на оптичните влакна и обръщането на системата,
изискващи нови тестови инструменти и процедури, описани в различни бели книги. Тестът
за дисперсия на поляризационния режим (PMD) става все по-важен за процеса на
характеризиране на влакната, но все пак е един от най-трудните параметри за
тестване, поради чувствителността му към редица екологични ограничения.
Дефиниране на дисперсията на поляризационния режим
PMD (дисперсия на поляризационния режим) се дължи на
различното време на пристигане на различните поляризационни компоненти на
входния светлинен импулс, предавано в оптично влакно. Този светлинен
импулс винаги може да бъде разложен на двойки ортогонални поляризационни
режими. Тези режими на поляризация се разпространяват при различни
скорости в зависимост от бавна и бърза ос, предизвикана от двойното снижаване
на влакното.
Bi-refringence
Оптичните влакна са леко двурефректни. Биорефрингът
е свойство на материала (например оптично влакно), където ефективният индекс на
пречупване се променя с поляризационното състояние на входната светлина. Основните
причини за това двойно пречупване са несъвършената концентричност и
хомогенността на оптичните влакна в производствения дизайн, както и външните
напрежения, приложени върху кабелните влакна, като завои или обръщане.
Забавяне на диференциалната група
При едно влакно с един режим, светлината се насочва през
цялото ядро и в част от облицовката (по отношение на режим
Диаметър на полето), така че да има само един режим на
разпространение. Въпреки това, тъй като влакната са двустранни материали,
това
Режим на размножаване, се поляризира по два различни
начина, следвайки поляризационната ос на влакното (Тези оси също са
Наречени Главни държави на поляризацията (PSP-). Това
води до два режима на поляризация.
Фигура 1: Векторът на електрическото поле се разлага на
два режима на поляризация (бързо и бавно)
Като всеки двуреактивен материал има разлика в стойността
на индекса на пречупване между двете PSP, което означава, че
Има бързо PSP и бавно PSP.
Тези бавни и бързи оси на разпространение създават
вариация в скоростта на разпространение на ортогоналната двойка
Режими на поляризация на светлината, които показват
различно времево пристигане в приемната страна. Тази времева разлика е
Диференциално забавяне на групата (DGD), т.нар. Забавяне
на PMD.
Светлинен импулс, предаван чрез "унифицирано",
силно бирефрингентно (HiBi) или поддържане на поляризация
Да се дефинира като разлагане на пулса в 2 ортогонални
импулси (виж фигура 1), които се движат в различни, но
Постоянна скорост.
Фигура 2: Диференциално забавяне на групата в HiBi влакно
Въпреки това, при телекомуникационните оптични влакна,
нивата на двойното сливане и главната ос не са еднакви спрямо общото
И може да се разглежда като резултат от HiBi влакна,
произволно свързани заедно
В резултат на това има режим на поляризация, свързващ
между бързи и бавни режими всеки път, когато главното
Състояния на промени в ориентацията на поляризацията. Това
се нарича съединяване със силен режим.
Фигура 3: Свързване на силен режим в телекомуникационните
влакна
Скоростта на светлината при силно свързване на влакна
зависи, разбира се, от входното състояние на поляризацията (дори такива
Сложната система има бавна и бърза главна държава на
поляризация), но също и по пътя на поляризационната светлина
Се върти в зависимост от дължината на вълната:
състоянието на поляризацията, както и забавянето между бързата и бавната ос,
Зависи от дължината на вълната.
Функцията на DGD спрямо дължина на вълната непрекъснато
се променя (фигура 6). Най-големият фактор, влияещ на тази функция
Е температурата. Само няколко градуса вариация е
достатъчно, за да изкривите напълно данните. В допълнение, всеки човек
Намесата върху влакнестата връзка, промяната на
структурата на влакното, ще има същите последици.
Фигура 4: Промяна на DGD в диапазон от дължини на вълните
Msgstr "От данните. DGD варира бавно във
времето, но бързо през дължина на вълната ... данните показват добро съгласие с
a
Максвелианско разпространение. Средночестотната
средна честота на средната стойност на честотата (DGD) се увеличи с около 10%
или по - малко по време на
Периоди, които показват значителни температурни колебания
"
Анализ и сравнение на измерените данни от DGD за
заградени едномодови влакна. Allen et. al2002
Тъй като PMD зависи от случайността на двумерното оптично
влакно, то не може да бъде охарактеризирано директно: моментното
DGD не може да се използва директно, тъй като няма
възпроизводима стойност. Стойностите на DGD варират на случаен принцип
Средна (средна) стойност, описваща кривата на Maxwellian,
както е показано на фигура 3.
Един общоприемлив параметър, който трябва да се измерва,
за да се характеризира забавянето на PMD, е средният DGD
През определен диапазон от дължини на вълните. Средната
DGD е ефективната стойност на диференциалната гъстота на забавяне на групата
Вероятността за общото влакно свързване, то се нарича PMD
забавяне, изразено в [ps].
Удвоявайки средната DGD, дължината на влакната трябваше
да се увеличи с фактор 4; и че за да утрои DGD, трябваше
Да се увеличи с фактор 9. Така че "средната стойност
на ГДД се мащабира като квадратен корен на дължината на влакното".
Разпръскването на режима на поляризация се определя с до
четири основни параметъра:
• PMD забавяне [ps] или средно DGD
• PMD коефициент
• Закъснение на PMD от втори ред или DGD2 [ps / nm]
• PMD коефициент от втори ред (PMD2, в ps / (nm.km)).
PMD втори ред
Вторият ред PMD дава забавянето, създадено от изменението
на PMD, свързано с дължината на вълната, и следователно е
Интересен за DWDM и много високоскоростни предавателни
системи. Тя дава индикация за дължината на вълната
Зависимостта на PMD забавянето.
• процент на промяна на DGD спрямо дължина на вълната
• Описва промяната на посоката на PSP
PMD от втори ред трябва да се добави към хроматичните
дисперсионни числа и следователно ограничава разстоянието между връзките.
Защо се появява PMD?
В генерирането на PMD са включени няколко фактора. Оптични
кабели, които са били използвани отвън
Растенията не са идеални.
• Производствени дефекти.
- Вътрешността на влакното не е перфектно кръгла по
дължината му
- Вътрешната сърцевина не е напълно концентрична с
облицовката
- Влакът може да бъде усукан или огънат в някои точки по
дължината на отвора.
• Ограниченията на PMD се увеличават с:
- Честота на предаване на канали
- дължина на влакното (брой раздели)
- Брой канали (увеличаване на възможността за липсващ
канал)
PMD намалява с:
• По-добър контрол на производството на влакна (геометрия
на влакната)
? PMD компенсационни модули
PMD е по-скоро проблем за старите влакна G.652
(<1996), отколкото="" по-новите="" влакна=""
g.652,="" g.653,="">
При всяка дължина на вълната на сигнала PMD е нестабилен
феномен, непредсказуем. Мигновен PMD варира
С? време, Т? движение. PMD не е присъща и
изисква статистически прогнози, тъй като той се колебае над
Жизнения цикъл на мрежата.
Ограничаване на параметъра на влакната
Средният DGD причинява разширяването на импулса на
предаване при движение по протежение на влакното, което води до изкривяване
И увеличаване на скоростта на битовата грешка (BER) на
оптичната система. Последствието е ограничаване на предаването
Разстоянието за даден скоростен бит.
Ако е известно максималното закъснение на PMD, може да се
направи заключението за максималната допустима дължина на влакното.
L = 聂 2 / 聂 c max2
Статистическият характер на PMD се взема предвид, когато
се определя максималното допустимо забавяне на PMD като
10% от честотата на бита TB за дадена система, без да се
нарушава производителността на мрежата с повече от 1 dB загуба при
1550 nm, с NRZ кодиране
Като се има предвид скорост на предаване 10 Gb / s,
дължината на бита (100 ps) може да се определи и след това да се използва
Изчисляване на теоретичното максимално забавяне на PMD:
Δt = 0,1 * 100 ps = 10 ps
На практика някои системи могат да приемат до 13-14 ps, в
зависимост от кодиращата структура.
Резултатът от това изчисление съгласно различните
скорости на предаване е обобщен в таблицата по-долу.
Тази графика е снабдена със следните предположения: PMD
се счита за Maxwellian, NRZ кодирането е
Използвани, използват се лазери с дължина 1550 нанометра,
максимална мощност от 1 dB е приемлива, РГО обикновено е между 10-9
И 10-12. Като се има предвид това, може да се
приложи следната формула (L е разстоянието в километри, В е битовата скорост в
Gb / s, PMD стойността на PMD в ps / √km:
Фигура 6: Максимално разстояние спрямо PMD коефициент и
битрейт на данните
При тестване на PMD?
Изпитването PMD се превръща в изискване, когато скоростта
на предаване на канал се покачва или с увеличението
Съответното разстояние. Изглежда, че измерването
трябва да бъде изпълнено най-малкото, когато скоростта на бита е равна
Или по-висока от 10 Gb / s. Въпреки това, за влакна,
по-стари от 1996 г. или за някои приложения, като аналогови кабелни телевизори
Приложения, по-ниските скорости на предаване ще бъдат
засегнати от PMD.
Като обобщение, основните обстоятелства, при които ще се
изисква измерване на PMD, са:
• Квалификация по време на производството на влакна
• Квалификация по време на производството на кабели
• Инсталиране на нови оптични мрежи, за скорост от 10 Gb
/ s или по-висока.
• Монтиране на далекосъобщителни мрежи с честота 2.4 Gb /
s или по-висока
• Ъпгрейд на текущи мрежи за 10 Gb / s битрейт или
по-висока
Производителите на влакна и кабели уточняват своите
влакна с максимум 0,5 ps / √km, според ITU-T
Препоръки. Въпреки това текущо произведените влакна
са лесно по-добри от 0,2 .ps / √km
Тъй като PMD е статистическо измерване и тъй като е
чувствителен към външна среда, се препоръчва да
Извършват различни измервания на различни интервали от
време, така че да може да се наблюдава дългосрочното колебание на DGD,
Осигурявайки по-добри записи на оптичния кабел.
Фигура 7: Представяне на променящото се дългосрочно
измерване на забавянето на PMD
Високи стойности на PMD
Ако измерването на PMD е по - високо от допустимата
граница за даден битов процент, влакното е класифицирано като
PMD за тази конкретна скорост на предаване. За
постигане на изминат резултат от PMD (в рамките на допустимата граница) при
дадена скорост на предаване на данни,
Влакното не може да бъде класифицирано като чувствително
към PMD? Вместо това тя трябва да бъде класифицирана като подходяща за
конкретния случай
Скорост на предаване? в даден момент.
Понастоящем няма опростен и евтин компонент, който да
позволява корекция на връзка с висока стойност на PMD.
Въпреки че има няколко компонента под квалификация и
развитие, по това време много малко PMD
Компенсатори са разгърнати в тази област.
PMD е очевидно важно за ограничаване на разстоянието (или
скоростта на предаване на данни) за дадено мрежово приложение.
Ето защо са разработени няколко решения, които позволяват
компенсирането на ефекта на PMD върху
Предавателна връзка, включително предаване на по-къси
разстояния, предаване при по-ниски скорости на бит на дължина на вълната,
Използвайки лазер с нисък цирк, използвайки дисперсионно
управлявано RZ оптично soliton предаване или използване на корекция на грешката
напред
(FEC).
Техники за компенсиране на PMD
Особено трудно е да се противодейства на ПМД поради
статистическата му природа и вариациите му във времето и времето
Дължина на вълната. Стохастичният характер на PMD е
такъв, че намаляването на въздействието на PMD не означава задължително
Пълно отменяне на ефекта, но намаляването на вероятността
за прекъсване поради PMD: Този процес се нарича
PMD смекчаване.
През последните няколко години бяха предложени няколко
техники за компенсация на PMD. Те могат да бъдат класифицирани в две
Основни категории:
- Електронно компенсиране на PMD
Оптична компенсация за PMD
Електрическото компенсиране на PMD включва изравняване на
електрическия сигнал след фотодиода. Това изравняване може
Да бъдат изпълнени по много начини: напречен филтър (TF),
нелинеен еквалайзер за обратна връзка с решения (DFE), фазово разнообразие
Откриване. Електрически компенсационни схеми като
цяло са здрави и ще подобрят сигнала срещу всички видове
Трансмисионни увреждания. От друга страна, те не са
толкова добри, колкото оптичните компенсатори PMD
И също така изискват високоскоростна електроника за
по-добра производителност.
Оптичното компенсиране на PMD има за цел да намали общото
увреждане на PMD, причинено от преносното влакно и
Компенсатор. Блок-схемата на обща оптична схема за
компенсиране на PMD е показана на фигура 8. Тя има
Адаптивен брояч, сигнал за обратна връзка и алгоритъм за
управление.
Адаптивният брояч е ядрото на всеки PMD компенсатор. Тя
трябва да е в състояние да противодейства на PMD
Увреждания и да бъдат регулируеми. Сигналът за
обратна връзка е необходим, за да предостави информацията за PMD на
контролиращия орган
Алгоритъм на компенсатора.