Conhecimento

A distância de transmissão não é propriedade apenas do cabo. É o resultado de um orçamento de sistema: a fibra que você instala, a taxa de dados que você utiliza, o comprimento de onda que seus transceptores usam, a perda que seus conectores e emendas adicionam e a dispersão que o sinal acumula no caminho. Altere qualquer um deles e a distância máxima mudará com ele.

É por isso que dois links construídos com cabos idênticos podem se comportar de maneira completamente diferente - um percorre 40 km sem erros, o outro falha a 300 m. Este guia explica quais variáveis ​​definem o teto, como calcular o teto para seu próprio link e o que verificar quando um link fica abaixo do alcance nominal.

A distância é um orçamento de link, não uma especificação de cabo

Antes de analisar os fatores individuais, é útil saber como as peças são classificadas. Para um link normalmente projetado, a distância máxima é decidida aproximadamente nesta ordem:

• Tipo e grau de fibra-modo único-ou multimodo e qual categoria dentro de cada
• Taxa de dados e padrão de interface óptica- 1G, 10G, 100G, 400G se comportam de maneira muito diferente na mesma fibra
• Especificação do transceptor- potência de lançamento, sensibilidade do receptor, alcance nominal
• Perda total de links- atenuação de fibra mais todos os conectores, emendas e divisores no caminho
• Dispersão- dispersão modal em multimodo, dispersão cromática em longos períodos-de modo único
• Qualidade ambiental e de instalação- principalmente um problema de confiabilidade e margem, não um limite de distância de primeira-ordem

As condições ambientais pertencem a esta lista, mas não estão no topo. Temperatura, umidade e estresse mecânico corroem principalmente seumargeme confiabilidade-de longo prazo. Eles raramente decidem se uma ligação corretamente projetada atinge 10 km ou 40 km.

Tipo de fibra e largura de banda modal

A fibra-monomodo transporta um modo de propagação, evitando totalmente a dispersão modal e é a única opção realista além de algumas centenas de metros. A fibra multimodo transporta muitos modos que chegam em momentos ligeiramente diferentes, e esse espalhamento - e não atenuação - é o que limita seu alcance em altas taxas de dados.

É por isso que o multimodo é especificado porlargura de banda modal eficaze não pela distância. OM3 é avaliado em 2.000 MHz·km em 850 nm e OM4 em 4.700 MHz·km; o valor mais alto é exatamente o motivoFibra OM4suporta canais 10G e 100G mais longos do que OM3 em hardware idêntico. Se você ainda estiver decidindo entre as duas famílias, as compensações-em custo, preço do transceptor e espaço para atualização serão abordadas nestecomparação entre-modo único e multimodo.

No modo-único, a categoria importa menos para a distância bruta do que as pessoas supõem.Fibra G.652.Dé a escolha principal, especificada emRecomendação-T G.652 da ITUcom atenuação cabeada não superior a 0,4 dB/km em 1310 nm e 0,3 dB/km em 1550 nm. Classes G.657-insensíveis à curvatura, definidas emUIT-T G.657, não transmitem mais em um trecho reto - eles simplesmente perdem menos onde a rota força curvas fechadas.

Então, o que realmente acontece se você escolher a fibra errada? Raramente um "déficit de distância" limpo. Mais frequentemente, é um destes: o transceptor não se conectará porque um módulo de modo-único não pode se acoplar adequadamente em um núcleo de 50 µm; o link aparece, mas apresenta erros sob carga porque a largura de banda modal é insuficiente para a taxa; ou o receptor está sobrecarregado porque o intervalo é muito menor do que o módulo foi projetado.

Taxa de dados, comprimento de onda e dispersão

A mesma fibra suporta distâncias muito diferentes dependendo do que você passa nela. Taxas de símbolos mais altas significam períodos de bits mais curtos, portanto, uma determinada quantidade de propagação de pulso consome uma fração maior do olho. O resultado é o padrão que todo engenheiro de rede eventualmente percebe: o alcance cai à medida que a taxa aumenta.

Observe que o OM4 compra 100 m em 10G, mas apenas 30 m em 100G. O grau de fibra não pode compensar indefinidamente a taxa.

O comprimento de onda funciona em duas direções ao mesmo tempo. Em 1550 nm, a atenuação é mais baixa - normalmente em torno de 0,19–0,21 dB/km em G.652.D contra 0,32–0,35 dB/km em 1310 nm -, e é por isso que sistemas de longa-distância e DWDM vivem na banda C-. Mas 1550 nm também é onde a fibra-monomodo padrão mostra aproximadamente 17 ps/nm·km dedispersão cromática, enquanto 1310 nm fica perto do ponto-de dispersão zero. Em um link 10G ou 25G além de cerca de 60 a 80 km, a dispersão, e não a potência, torna-se a restrição vinculativa, e você precisa de compensação ou de uma interface coerente em vez de um transmissor mais quente.

Orçamento de energia óptica

Este é o cálculo que transforma a discussão acima em um número. Comece com o que o transceptor oferece:

Orçamento de energia disponível (dB)=potência mínima de saída do transmissor (dBm) − sensibilidade do receptor (dBm)

Em seguida, subtraia tudo o que o link consome:

• Atenuação da fibra: coeficiente de atenuação (dB/km) × comprimento (km)
• Perda do conector: número de pares acoplados × perda por par (normalmente 0,2–0,5 dB em campo; o TIA permite até 0,75 dB)
• Perda de emenda: número de emendas de fusão × perda por emenda (normalmente abaixo de 0,1 dB, com 0,3 dB como limite de aceitação comum)
• Perda passiva de componentes: divisores PON, painéis de conexão, filtros WDM
• Margem do sistema: 3 dB é a tolerância convencional para envelhecimento, reparos e incerteza de medição

Um exemplo prático para um link de modo-único de 10 km em 1310 nm, usando valores representativos da folha de dados - sempre substitua os números da folha de dados do seu próprio módulo:

• Saída mínima do transmissor: −8,0 dBm; sensibilidade do receptor: −18,0 dBm →orçamento 10,0 dB
• Fibra: 10 km × 0,36 dB/km=3.6 dB
• Conectores: 4 pares acoplados × 0,5 dB=2.0 dB
• Emendas: 2 × 0,1 dB=0.2 dB
• Perda total de link=5.8 dB; margem restante=4.2 dB

Acima de 3 dB de margem, o link é bom. Abaixo dele, você está a um conector sujo ou a uma emenda de reparo longe de erros. E se o cálculo for aprovado, mas o link ainda falhar, o limite não é o poder - de olhar para a dispersão ou para uma incompatibilidade de taxa/interface.

Conectores, emendas e dobras

Num laboratório, a fibra domina o orçamento de perdas. No campo, os eventos discretos geralmente acontecem. Quatro pares de conectores com 0,5 dB cada custam o mesmo que 5,5 km de fibra G.652.D a 1310 nm - e a contagem de conectores é a variável mais frequentemente subestimada na fase de projeto.

Três modos de falha são responsáveis ​​pela maior parte da diferença entre a perda calculada e a medida:

• Faces finais contaminadas.Uma única partícula em um terminal pode adicionar qualquer coisa, desde uma fração de dB até a falha completa do link, e é a primeira coisa a inspecionar em qualquer link que se degradou sem uma alteração física.
• Emendas de fusão ruins.Desalinhamento do núcleo, erros de ângulo de clivagem e contaminação aparecem todos como elevadosperda de emenda. Uma emenda consistentemente acima de 0,3 dB deve ser re-feita em vez de aceita.
• Dobrando.Macrodobra - um cabo puxado em torno de um canto da bandeja mais apertado do que seu raio de curvatura mínimo - aparece como uma etapa localizada em um traço OTDR e é fortemente dependente do comprimento de onda-, pior em 1550 nm do que em 1310 nm. Microdobras causadas por esmagamento ou abraçadeiras muito{6}}apertadas são mais difusas e mais difíceis de localizar. Ocomportamento de perda de flexão da fibra G.657é o que vale a pena especificar em-edifícios e rotas FTTH onde os instaladores não podem garantir raios generosos.

Alcance e compatibilidade do transceptor

A distância impressa em um módulo óptico é uma classificação do sistema derivada do padrão de interface, e não uma promessa sobre sua rota específica. Ele assume um tipo de fibra específico, um comprimento de onda específico e uma perda de inserção de canal definida pelo padrão. Três verificações antes de confirmar:

• O tipo de fibra e o comprimento de onda devem corresponder em ambas as extremidades.Um módulo de 850 nm e um intervalo de{1}modo único são simplesmente incompatíveis, e um módulo de 1310 nm não interoperará com um módulo de 1550 nm.
• Sua perda de link calculada deve ficar abaixo da permissão de perda de inserção de canal da interface, que é especificado por tipo PHY peloGrupo de Trabalho IEEE 802.3.
• Verifique o ponto de sobrecarga do receptor, não apenas a sensibilidade.Colocar um módulo ER de 40 km em um link de 500 m pode saturar o receptor e produzir erros que parecem exatamente perdas excessivas. Coloque um atenuador.

Para compras, a regra prática é pedir aos fornecedores os três números que permitem que você mesmo verifique a reivindicação: potência mínima de saída do transmissor, sensibilidade do receptor e perda nominal de inserção do canal. Um "módulo de 20 km" citado sem esses números não pode ser verificado em relação à sua rota.

Condições Ambientais e de Instalação

O ambiente afeta a distância indiretamente, consumindo a margem e degradando o cabo ao longo do tempo. Cabos externos precisam de estruturas mecanicamente robustas, com bloqueio-de água, resistentes a UV- e mecanicamente robustas, porque a entrada de umidade em uma bainha danificada ou fechamento de emenda e a carga de esmagamento que induz microcurvaturas são o que tira um link do orçamento anos após o comissionamento. Os extremos cíclicos de temperatura são importantes principalmente nos limites da faixa operacional especificada e durante o envelhecimento-de longo prazo, e não como uma variável de distância-a-dia.

Uma correção que vale a pena fazer explicitamente, porque aparece constantemente na literatura a cabo:As classificações de-retardador de chama e resistência ao fogo-não estendem a distância de transmissão.Eles existem para satisfazer os códigos de incêndio em edifícios, limitar a propagação de chamas e controlar a emissão de fumaça e halogênio. A flexibilidade e o desempenho de flexão afetam genuinamente a perda instalada; classificação de chama não. Especifique ambos, mas não confunda os dois.

Perguntas frequentes

Até que ponto a fibra-de modo único pode realmente transmitir?

Depende da interface, não da fibra. Interfaces Ethernet padrão em modo-único abrangem 10 km (LR), 40 km (ER) e 80 km (classe-ZR, especificado pelo fornecedor-). Com compensação de amplificação e dispersão, sistemas submarinos e de longa-distância percorrem milhares de quilômetros na mesma categoria de fibra. A fibra quase nunca é o elemento limitante.

Por que a mesma fibra suporta menos distâncias com taxas de dados mais altas?

Duas razões. Taxas mais altas encurtam o período de bits, de modo que uma quantidade fixa de propagação de pulso proveniente da dispersão consome proporcionalmente mais do olho. E receptores-de taxas mais altas geralmente precisam de mais potência óptica para a mesma taxa de erro, o que reduz o orçamento de energia. Ambos os efeitos empurram na mesma direção.

1310 nm ou 1550 nm são melhores para longas distâncias?

1550 nm tem atenuação mais baixa, por isso ganha no orçamento de energia em longos períodos. Mas 1310 nm fica próximo ao comprimento de onda de dispersão-zero da fibra monomodo-padrão, por isso é mais tolerante em links de-taxa alta. Para um intervalo-com perda limitada, escolha 1550 nm; para uma dispersão-limitada, 1310 nm ou uma interface com compensação de dispersão.

Meu link está dentro da distância nominal do módulo, mas ainda apresenta erros. Por que?

As causas mais comuns, em ordem: faces das extremidades do conector contaminadas, mais pares de conectores no caminho do que o orçamento assumido, uma emenda de alta-perda, uma curva que viola o raio mínimo ou sobrecarga do receptor em um link curto com um módulo de{1}}alcance longo. Meça a perda primeiro - isso separa os problemas de energia de todo o resto.

Os cabos de baixa perda-ou "premium" estendem a distância de forma significativa?

Às vezes, mas o efeito é limitado e precisa ser quantificado. Passar de 0,35 dB/km para 0,19 dB/km em 1550 nm economiza 1,6 dB em 10 km - reais, mas menor que três conectores desleixados. A fibra com-baixas{9}}perdas ganha seu preço em longos períodos sem repetição, não em links de campus. Sempre pergunte a qual comprimento de onda o valor de atenuação citado se refere e lembre-se de que o alcance nominal do transceptor ainda limita o link, independentemente de quão boa seja a fibra.

Resumo

A distância de transmissão de fibra óptica é definida por um sistema, não por um cabo. Corrija primeiro a taxa de dados e o padrão de interface, depois o tipo e a classificação da fibra, depois calcule o orçamento de energia em relação ao conector real e à contagem de emendas e, por fim, verifique a dispersão para extensões de taxa-longas ou altas. Trate a especificação ambiental como uma decisão de confiabilidade e margem - necessária, mas uma questão diferente do alcance.

Se você estiver especificando um cabo para uma rota com comprimento e taxa conhecidos, o próximo passo útil é trabalhar de trás para frente: pegue a margem de perda de inserção do canal da interface, subtraia 3 dB de margem, subtraia o orçamento do conector e da emenda e veja qual coeficiente de atenuação o valor restante exige da fibra. Esse número, e não uma distância de marketing, é o que deve orientar a especificação.