Kurzstrecken-Singlemode setzt Reflexion auf das Radar

6. August 2019 / Allgemein

Die meisten von uns sind sich dessen bewusst, dass die Vorgaben für Einfügungsdämpfung enger geworden sind, da wir 10 bis 40/100 Gigabit für Multimode-Glasfaseranwendungen berechnen. Man könnte meinen, dass wir das nicht auch für Singlemode-Anwendungen sagen können, die in der Vergangenheit größere Verlustvorgaben hatten, nämlich 6,3 dB für 100 Gigabit über Singlemode (100GBASE-LR4) im Gegensatz zu 1,9 dB für 100 Gigabit über Multimode (100GBASE-SR4). Aber das ist nicht mehr der Fall mit den neuen Kurzstrecken-Singlemode-Anwendungen.

Und bei diesen Anwendungen kommt es nicht nur auf die Einfügungsdämpfung an, sondern auch auf die Reflexion.

Budgetbewusstsein

Mit geringeren Kosten kommen Low-Power-Transceiver, die in neuen Singlemode-Anwendungen mit kurzer Reichweite verwendet werden, wie 100GBASE-DR, 200GBASE-DR4 und 400GBASE-DR4, mit reduzierten Einfügungsdämpfungswerten daher, die 100 Gigabit über Singlemode mit kurzer Reichweite (100GBASE-DR) auf nur 3,0 dB reduzieren.

Bei diesen niedrigeren Einfügungsdämpfungsgrenzen, genau wie bei Multimode, können mehrere Verbindungen zu Problemen führen. Bei der Auswahl der Singlemode-Konnektivität müssen die Entwickler nun auf die Einfügungsdämpfung achten und verlustarme Komponenten auswählen, um die Vorgaben einzuhalten, ein Standard 0,75 dB-Stecker reicht nicht mehr aus. (Bei der Berechnung ergibt sich, dass vier 0,75 dB-Anschlüsse und der Kabelverlust über der Vorgabe für 100GBASE-DR liegen würde).

Nicht nur die Vorgaben für Einfügungsdämpfung bei diesen neuen Singlemode-Anwendungen mit kurzer Reichweite sind zu beachten, sondern auch, dass die Einfügungsdämpfung nicht länger das einzige Anliegen ist. Die Reflexion, die die Menge des zum Transceiver zurückreflektierten Lichts misst, ist heute ein Problem bei Singlemode-Kurzstreckenanwendungen, und zum ersten Mal werden die Grenzwerte für die Einfügungsdämpfung davon abhängig sein.

Reflexionsbewusstsein

Bevor wir uns mit der Tatsache befassen, dass die Reflexion bei Singlemode-Kurzstreckenanwendungen ein Problem darstellt, lassen Sie uns einen Schritt zurückgehen. Sie erinnern sich vielleicht an einen früheren Blog, in dem wir über Rückflussdämpfung und Reflexion berichtet haben. Sie sind wirklich ein und dasselbe, da beide das in den Transceiver zurückgeworfene Licht messen, aber die Rückflussdämpfung ist immer eine positive Zahl und der Reflexionsgrad ist immer negativ (Siehe Cabling Chronicles Blog Sind Sie positiv, dass es negativ ist?).

Bei einem Glasfaseranschluss gibt es immer einen kleinen Luftspalt zwischen den beiden Fasern, und der Unterschied im Brechungsindex zwischen Glas und Luft bewirkt, dass Licht reflektiert wird. Während Multimode-Transceiver extrem reflexionstolerant sind, sind Singlemode-Transceiver dies nicht. Tatsächlich kann bei leistungsstarken Singlemode-Lasern zu viel Reflexion den Transceiver zerstören. APC-Steckverbinder mit einer 8 Grad abgewinkelten Stirnseite bieten eine bessere Reflexion (und Rückflussdämpfung), da der Winkel das Licht in die Verkleidung reflektiert und nicht direkt zurück zum Transceiver. (Wir haben einen Blog zu diesem Thema geschrieben). Alle Mehrfaser-MPO-Singlemode-Verbinder sind APC, da es unmöglich ist, die erforderliche Reflexion auf einem MPO mit gerader UPC-Endfläche zu erreichen.

Innerhalb der Industrienorm spezifiziert die TIA 568.3-D Norm die Rückflussdämpfung des Steckverbinders (positiv), ist aber bei Tests der Stufe 1 nicht erforderlich. Bei den IEEE 802,3 Ethernet-Standards wird Reflexion (negativ) spezifiziert. Bei neuen Singlemode-Anwendungen mit kurzer Reichweite ist es also die Reflexion, die uns wichtig ist. Bei den Tests der Stufe 2 sorgen OTDRs für Reflexion, nicht für Rückflussdämpfung.

Für neue Anwendungen mit kurzer Reichweite legt IEEE tatsächlich Grenzwerte für die Einfügungsdämpfung fest, die auf der Anzahl und dem Reflexionsgrad der Verbindungen im Kanal basieren, was das Argument für APC-Steckverbinder verstärkt. Wie unten gezeigt, beträgt die Reflexion in einer 100GBASE-DR4-Anwendung mit vier Anschlüssen zwischen -45 und -55 dB, die Einfügungsdämpfung beträgt 3,0 dB (in der Tabelle rot hervorgehoben). Aber mit vier Steckverbindern, die eine Reflexion zwischen -35 und -45 dB haben, wird die Einfügungsdämpfung auf 2,7 dB (in der Tabelle gelb hervorgehoben) gesenkt. Wir erinnern uns, dass Werte, die weiter von Null entfernt sind, besser für die Reflexion sind.

Wie sollten Sie sich entscheiden?

Da die meisten Singlemode-LC- und MPO-Anschlüsse ein typisches Reflexionsvermögen von etwa -55 dB aufweisen, könnte es den Anschein haben, dass Sie Ihren Kanal leicht mit einer Einfügungsdämpfung von 3,0 dB gestalten könnten. Die Reflexion kann sich im Laufe der Zeit ändern, wenn Jumper entfernt und ohne Reinigung eingesetzt werden, sodass nur weil sie am ersten Tag -55 dB betrugen, das nicht bedeutet, dass sie für immer -55 dB betragen.

Schmutz und Ablagerungen können sich auf den Stirnseiten der Steckverbinder bei normalen täglichen Steckvorgängen ablagern, was die Reflexion im Laufe der Zeit erhöhen kann – insbesondere bei Singlemode-Verbindern, bei denen der Faserkern viel kleiner ist und es einfacher ist, mehr Licht mit einem winzigen Staubpartikel zu blockieren als bei Multimode und einem größeren Kern. Selbst wenn Steckverbinder die Reflexion von -55 dB in OTDR-Tests der Stufe 2 messen ist es ratsam, einen gewissen Spielraum einzubauen, um das Potenzial für eine erhöhte Reflexion in der Zukunft zu berücksichtigen. Im Falle von vier Steckverbindern in einer 100GBASE-DR-Anwendung könnte dies bedeuten, dass die Konstruktion auf 2,7 dB statt auf 3 dB ausgelegt wird.

Es ist wichtig zu wissen, dass selbst wenn eine Verbindung den Test der Stufe 1 (Verlust) mit viel Spielraum besteht, zu viel Reflexionsvermögen diese Verbindung immer noch inoperabel machen kann. Hier kommt ein OTDR wie unser OptiFiber Pro ins Spiel, denn er kann den Reflexionsgrad messen und sogar den Reflexionsgrad jeder Verbindung in einer einfachen Tabelle anzeigen (siehe Bild).   

Die goldene Regel

Eine weitere wichtige Überlegung für diese neuen Singlemode-Anwendungen mit kurzer Reichweite (oder für jede Faseranwendung) ist die ordnungsgemäße Inspektion. Nur weil der Hersteller Ihnen sagt, dass die Reflexion an einem Stecker -55 dB beträgt, bedeutet das nicht, dass er diese Leistung sofort abrufen kann. Deshalb ist es wichtig, jeden Steckverbinder vor dem Anschließen zu inspizieren, zu reinigen und zu überprüfen.

Und da Steckverbinder mit der Zeit schmutzig werden können, wenn Steckbrücken gezogen und gesteckt werden, sollte die Inspektion und Reinigung nicht nur am ersten Tag erfolgen,

insbesondere in kurzreichweitigen Singlemode-Anwendungen, bei denen verminderte Reflexionseigenschaften die Einfügungsdämpfung und die Gesamtkanalleistung beeinträchtigen können.

Wenn APC-Steckverbinder, wie der FI-700 FiberInspector Pro oder der FI-500 FiberInspector Micro von Fluke Networks geprüft werden, muss die APC-Sondenspitze (separat erhältlich) verwendet werden, um den 8-Grad-Winkel zu messen und eine gute Sicht zu gewährleisten.

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