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Wie werden optische Fasern Patchkabel hergestellt?

Seitdem das Internet begonnen hat, das Leben der Menschen zu verändern, haben Ingenieure ständig versucht, einen Weg zu finden, um ihren Kunden die bestmögliche Leistung zu bieten. Darüber hinaus haben sie sich darauf konzentriert, ihren Unternehmen den bestmöglichen Service zu bieten. Eine der wichtigsten und wichtigsten Entwicklungen im Internetzeitalter ist die optische Netzwerktechnik. Diese Technologie stellte einen großen Fortschritt für jeden Internetnutzer dar und war die Grundlage für die heutigen leistungsstarken, anspruchsvollen Unternehmen und Internetnutzer.

Diese Technologie basiert auf der Glasfaser, die der Hauptteil der optischen Vernetzung ist. Die Glasfaser ist definiert als ein einzelnes, haardünnes, aus geschmolzenem Quarzglas gezogenes Filament. Diese optischen Fasern haben die Kupferdrähte ersetzt, um eine leistungsstarke und leistungsfähige Übertragung zu ermöglichen. Sie sind so optimiert und rein, dass das von optischen Geräten wie Transceivern übertragene Licht durch sie hindurchtreten kann und den Netzwerkverkehr über eine Netzwerkarchitektur transportiert. Die Sende-Empfänger sind diejenigen, die dieses Licht in elektrischen Eingang umwandeln und umgekehrt, so dass verschiedene Schalter, Router, Firewalls usw. den Verkehr verstehen können.

Der Hauptbestandteil der Glasfasern ist eine Chemikalie namens Siliziumdioxid (SiO 2). Hinzu kommen weitere chemische Verbindungen wie Germaniumtetrachlorid (GeCl 4) und Phosphoroxychlorid (POC1 3), die jedoch hauptsächlich zur Herstellung der äußeren Faserschicht, auch bekannt als Mantel, verwendet werden. In den Anfängen dieser Technologie versuchten die Forscher, die Reinheit des verwendeten Glases mit der Dämpfung des Signals zu verbinden, und da dies in den letzten Jahren bewiesen wurde, liegt der Schwerpunkt heute auf der Entwicklung von Glasfasern aus Quarzglas mit der höchstmöglichen Reinheit. Einer der wichtigsten Bestandteile der Glaszusammensetzung ist der Fluoridgehalt. Es wurde bestätigt, dass Glas mit hohem Fluoridgehalt aufgrund seiner Reinheit entlang der gesamten Faser die Gesamtleistung verbessert. Dies macht es für den Einsatz in multimodalen Lösungen geeignet, da multimodale Fasern Hunderte von diskreten Lichtwellensignalen gleichzeitig übertragen.

In optischen Netzwerkarchitekturen wandert Licht über viele einzelne Glasfasern, die um einen hochfesten Kunststoffträger zur Unterstützung miteinander verbunden sind. Dies wird auch als Ader des Kabels bezeichnet. Zusätzlich wird der Kern dann mit ein paar Schutzschichten abgedeckt, um ihn vor äußeren Belastungen zu schützen. Die Schutzschichten bestehen hauptsächlich aus Aluminium, Kevlar und Polyethylen, dem Hauptbestandteil der Verkleidung. Die Verkleidung spielt eine sehr wichtige Rolle im Netzwerk. Dies liegt vor allem daran, dass das Licht während der Fahrt über die Glasfaser ständig von ihm abprallt. Die Menge an Energie, die durch das Aufprallen verloren geht, wird als Dämpfung bezeichnet. Die Dämpfung wird als Verlust (in Dezibel, einer Energieeinheit) pro Faserabstand gemessen. Eine hochwertige Glasfaser sollte nicht mehr als 0,3 Dezibel pro Kilometer verlieren. Diese Dämpfung führt dazu, dass das Licht an Leistung verliert, weshalb das Signal mit Hilfe von Laserrepeatern wiederholt und verstärkt werden muss. In den heutigen Hochleistungsnetzwerken werden diese Laser-Repeater durchschnittlich alle 30 Kilometer eingesetzt. Die gute Nachricht ist jedoch, dass jüngste Studien gezeigt haben, dass das neu entwickelte hochreine Glas letztendlich die Glasfaser dazu bringt, die 100 Kilometer Marke zu erreichen, ohne dass ein Laserrepeater benötigt wird.

Wie bei jedem heute erhältlichen elektronischen Gerät ist der Herstellungsprozess einer der interessantesten Teile des Gesamtbildes. Wenn es um Glasfasern geht, gibt es zwei Methoden zu ihrer Herstellung, und jedes dieser Verfahren hat seinen eigenen Zweck. Um eine Multimodefaser herzustellen, bei der mehrere Lichtwellen durch sie hindurchgehen und von der Umhüllung abprallen und in kürzerer Reichweite abnehmen, wird das so genannte Tiegelverfahren verwendet. Dies ist die einfachere und einfachere Methode, da das Quarzglas geschmolzen und geformt wird, um eine dickere Glasfaser zu erzeugen.
Das zweite Verfahren wird als Dampfabscheidung bezeichnet. Die Forscher entwickelten drei verschiedene Dampfabscheidetechniken:

  • Äußere Gasphasenabscheidung
  • Dampfphasen-Axialabscheidung
  • Modifizierte chemische Gasphasenabscheidung (MCVD)

Die derzeit am häufigsten verwendete Technik ist die MCVD-Technik. Mit dieser Technik wird ein massiver Kernzylinder hergestellt und mit Hüllmaterial überzogen. Nach diesem Prozess wird der Kern erwärmt und in eine dünnere, monomodale Faser für die Fernkommunikation gezogen. Der unten gezeigte Schritt-für-Schritt-Prozess ist viel interessanter:

  1. Durch das Abscheiden von Schichten aus speziell formuliertem Siliziumdioxid auf der Innenfläche eines hohlen Substratstabes entsteht eine zylindrische Form. Die Abscheidung erfolgt durch Anwendung von reinem Sauerstoff in Gasform auf den Stab. Zusammen mit dem verdampften Gas werden einige wichtige Chemikalien hinzugefügt, darunter Siliziumtetrachlorid (SiCl 4), Germaniumtetrachlorid (GeCl 4) und Phosphoroxychlorid (POC1 3). Mit Hilfe von Unterflammen wird die Oberfläche des Stabes ständig heiß gehalten und wenn der Sauerstoff den Stab berührt, bildet sich im Inneren des Stabes selbst ein hochreines Siliziumdioxid. Dieses hochreine Siliziumdioxid ist die Basis des Glasfaserkerns.
  2. Der zweite Prozess dieser Technik beginnt mit der Messung der Dicke des gebildeten Siliziumdioxids im Inneren des Stabes. Wenn die erwartete Dicke erreicht ist, wird der Stab unter ein paar Erhitzungsverfahren gestellt, um überschüssige Blasen und Feuchtigkeit, die im Inneren eingeschlossen sind, zu entfernen. Nach diesem zweiten Schritt hat das gebildete Siliziumdioxid in der Regel einen Durchmesser von 10 bis 25 mm.
  3. Die feste Form von Siliziumdioxid wird dann auf ein automatisches Faserziehsystem übertragen. Dieses System kann bis zu zwei Stockwerke hoch sein und hat die Fähigkeit, kontinuierliche Fasern von bis zu 300 km Länge zu produzieren.
  4. Im obigen System durchläuft die Faser zunächst einen Ofen, der auf bis zu 2000 Grad Celsius erwärmt wird. Während die Faser durch das System gezogen wird, bildet das Material in der ursprünglichen Substratstange die äußere Schicht, die als Mantel bezeichnet wird.
  5. Beim Ziehen und Herausziehen der Faser überwachen spezielle Sensoren ihren Durchmesser und gleichzeitig trägt eine separate Vorrichtung eine Schutzschicht auf. Der Prozess endet, wenn die Glasfaser die gewünschte Dicke erreicht hat und wird dann an die Qualitätskontrolle weitergeleitet.

Es ist sicher zu sagen, dass dieser Prozess die Grundlage für die Herstellung hochreiner Glasfasern ist. Heute versuchen die Forscher, eine andere Lösung zu finden, die eine noch geringere Dämpfung bietet. Sie konzentrieren ihre Hoffnung auf experimentelle Fasern, die einen hohen Gehalt an Zirkoniumfluorid (ZrF 4) aufweisen. Diese Fasern wurden getestet und ihre Dämpfungsergebnisse sind erstaunlich und liefern einen Leistungsverlust von nur 0,005 bis 0,008 Dezibel pro Kilometer. Wenn diese Fasern in die Produktion gehen und den Netzwerkmarkt erreichen, werden sie ein großes Fenster in die Zukunft öffnen, und ehrlich gesagt, können wir es kaum erwarten, dass das passiert!

Worin besteht der Unterschied zwischen den Faserkabelverbindern MPO und MTN?

Die Notwendigkeit einer schnellen Bereitstellung von Ports in Rechenzentrumsumgebungen wird durch den Einsatz von Multiport-Kabelbaugruppen erfüllt. Dies wird sehr gut durch einen Glasfaserkabelstrang erreicht, typischerweise mit 12 Einzelfasern und einem MPO/MTP-Stecker am anderen Ende, der 6 parallele Kommunikationswege und zweimal für 24-litzige MPO-Kabel bietet. Die schnelle Bereitstellung ist in Rechenzentren zwischen Rack-zu-Rack-Verbindungen notwendig. Die Verwendung der Anschlüsse ist eine Plug-and-Play-Lösung mit bereits getesteten optischen Patch-Budget-Eigenschaften.

MPO (Multi-fiber Push On) Steckverbinder stellen einen Standard für Verbindungstechnologien dar. In vielen Fällen werden Multifaser-Steckverbinderprodukte als
MTP-Anschlüsse. Der MPO-Steckverbinder ist ein Multifaser-Steckverbinder, der durch IEC-61754-7, "Glasfaser-Verbindungsvorrichtungen und passive Komponenten - Glasfaser-Steckverbinder-Schnittstellen - Teil 7: Typ MPO-Steckverbinderfamilie" und TIA-604-5-D, "Glasfaser-Steckverbinder Intermediabilität Standard, Typ MPO" definiert ist.

Der Begriff MTP (Multifiber Termination Push on) ist eine eingetragene Marke von US Conec. Dies ist der Begriff, den US Conec verwendet, um ihren Stecker zu beschreiben. Das US-amerikanische Conec MTP-Produkt ist vollständig konform mit den MPO-Standards. Somit ist der MTP-Anschluss ein MPO-Anschluss. Der MTP-Steckverbinder wird von US Conec als "ein leistungsstarker MPO-Steckverbinder mit mehreren technischen Produktverbesserungen zur Verbesserung der optischen und mechanischen Leistung im Vergleich zu herkömmlichen MPO-Steckverbindern" beschrieben.

Unterschiede zwischen MPO und MTP:

  • Die Kopfformen der Fasern unterscheiden sich: Die Fasern des MPO sind am Kopf rechteckig ausgearbeitet. Die MTP-Fasern sind mit rundem Kopfabschluss versehen. Für den langen Einsatz in Bezug auf die Anzahl der Push-in- und Pull-ups halten die MTP-Rundkopffasern die verlustfreie gute Kopplung mit Federleisten aufrecht.
  • Sie können nicht paaren und haben eine Verbindung zwischen dem 12-poligen MPO-Anschluss und dem 24-poligen MPO-Anschluss.
    Um eine bessere optische Leistung, eine längere Lebensdauer im Feld und eine verbesserte Montagequalität zu erreichen, sind die Konstruktionsänderungen ausdrücklich inbegriffen:
  • Materialänderungen, um eine zuverlässige Leistung über einen weiten Temperaturbereich gemäß IEC 61755-3-3-3-31 zu gewährleisten.
  • Umfangreiche Forschung und Verfeinerung des Polierprozesses, um einen gleichbleibend niedrigen Verlust über alle 12 Fasern zu erreichen, und Ersetzen der Flachbandkabelanordnung (z.B. 0,178 Zoll x 0,08 Zoll) und ihrer Standardfaser durch ein rundes 3 mm Kabel mit einzelnen Fasern mit reduziertem Biegeradius.

Praktische Implementierungen:

  • MPO/MTP-Kassetten haben an einem Ende einen MPO/MTP-Stecker, die Faserdrähte in den Kassetten sind ausgerollt und am anderen Ende das einzelne Paar von Faserpaaren.
  • Die End-to-End-Verbindung zwischen den Kassetten wird durch den Einsatz von Trunkkabeln zwischen den Kassetten erreicht.
  • Das letzte Konnektivitätspaar befindet sich zwischen den einzelnen Faserabschlüssen der Kassetten und dem Switch oder Router über ein Patch-Paar, das auf die Tx/Rx-Polarität achtet.

12-Litzen-Anwendungen
Der neue und verbesserte MPO-Steckverbinder der nächsten Generation bietet nun die optische, mechanische und ökologische Leistung, die Dienstleister benötigen, um den Ausbau von Glasfaserkapazitäten zu beschleunigen und Dienste mit höherer Datenrate zu unterstützen. Zu den zahlreichen operativen, finanziellen und wettbewerbsfähigen Vorteilen des Einsatzes von MPO-Konnektoren im Rechenzentrumsbereich gehören:

  • optische Einfügedämpfung und Rückflussdämpfung ähnlich wie bei Einzelfaser-Steckverbindern
  • maximale Platzersparnis für hochdichte Glasfaserumgebungen;
  • reduzierte Arbeitskosten durch schnelle, einfache Installation - denn ein 12/24 -Faser-MPO-Stecker ersetzt 12/24 Einzelfaser-Stecker; und
  • Einhaltung der Normen, d.h. IEC 61754-7; IEC 61755-3-3-31, IEC 61753-1

Da sich so viele Service Provider auf der ganzen Welt heute auf den MPO-Konnektor verlassen, um die Installations- und Bereitstellungskosten in ihren Netzwerken zu beschleunigen, ist es klar, dass der verbesserte MPO-Konnektor der nächsten Generation für die Hochgeschwindigkeitsnetze von morgen bereit ist.

Vergleich der Baukosten von DWDM-Netzen im Vergleich zu SDH-Netzen

Das Konstruktionsproblem des mehrschichtigen Netzwerkkonzepts für ein Hochgeschwindigkeits-Telekommunikationsnetz, das auf der Technologie der Synchronous Digital Hierarchy (SDH) und Wavelength Division Multiplex (WDM) basiert, muss eine Reihe von Anforderungen mit dem Ziel erfüllen, die Investitionen in die Ausrüstung zu minimieren.

Alles beginnt mit der Designphase - wo die effektiven Kosten von optischen SDH- oder DWDM-Netzen wettbewerbsfähig sein müssen.

Designprozess
Eine Netzwerkkonstruktionsmethode fährt fort, indem sie Zyklen erzeugt, die Wirtschaftlichkeit des Baus von Ringen auf diesen Zyklen bewertet und beliebige Wirtschaftsringe baut. Beim Erzeugen eines Zyklus werden zwei Endpunkte ausgewählt, zwischen denen zwei disjunkte Verbindungs- und Knotenpfade gewünscht werden - die beiden ausgewählten Knoten sind also Knoten auf den Kandidatenringen.

In einem Telekommunikationsnetz ist ein "Ring" eine Folge von Knoten, die in einem "Zyklus" so angeordnet sind, dass kein Knoten wiederholt wird. Die "Verbindungen" zwischen den Knoten sind Stellen, an denen Fasern platziert werden können. Knoten sind im Allgemeinen physische Orte wie Gebäude, an denen Faserbündel miteinander verbunden werden können und an denen Geräte wie Multiplexer, Verstärker, Regeneratoren, Transponder usw. platziert werden können. Das Ring-Design beinhaltet zum Teil die Entscheidung über die Ringplatzierung, d.h. welche Knoten und welche Links einbezogen werden sollen. Das Ringdesign betrifft auch die Auswahl der Geräte, d.h. welche Arten und Raten von Multiplexern, Verstärkern, Regeneratoren, Transpondern usw. und wo die Geräte platziert werden sollen. Schließlich beinhaltet das Ringdesign zwangsläufig die Entscheidung, welche Anforderungen an die Ringe gestellt werden sollen.

Die für SONET/SDH verwendeten Modelle sehen die folgenden Kosten und Parameter vor:

  • Rahmen und Installation,
  • Regenerationsverlustschwellenwerte,
  • Maximale Anzahl von SONET ADMs auf einem Ring und
  • Fasermaterial, Hülleninstallation und Strukturausdehnungskosten.

Derzeit wird das DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) hauptsächlich auf Langstrecken eingesetzt. Der normalerweise verwendete DWDM-Jahrgang ist Punkt-zu-Punkt DWDM, oder mit anderen Worten, DWDM-Systeme werden als Faserkonzentratoren verwendet. Der Grund dafür, dass diese Ausrüstung bei Langstreckenbeförderern so weit verbreitet ist, ist die einfache Wirtschaftlichkeit: DWDM kann die Investitionskosten erheblich reduzieren, da es möglich ist, die Anzahl der von jeder Faser übertragenen Signale zu vervielfachen und so teure Kabel- oder Trassenaufrüstungen zu vermeiden und gleichzeitig die Kosten für mehrere Regeneratoren zu sparen.

DWDM ist eine Mehrfach-Signalübertragung über eine einzige Faser namens DWDM oder verschiedene Frequenzen (Farben/Wellenlängen/Lambdas) für verschiedene Verbindungen über die einzelne Faser. Voll ausgestattete DWDM-Geräte können die gleiche Kartenpalette wie SDH umfassen. Sie können vollständig konfigurierbare Cross-Connect-Funktionen unterstützen. Die DWDM-Technologie bietet eine sehr hohe Bandbreite an Langstreckenverbindungen. DWDM gilt als eine der besten Technologien, um die Bandbreite über eine bestehende Glasfaseranlage zu erhöhen. Es ermöglicht die Erstellung mehrerer "virtueller Fasern" über eine physikalische Faser.

Die DWDM-Schicht ist protokoll- und bitratenunabhängig, was bedeutet, dass sie ATM (Asynchronous Transfer Mode), SONET und/oder IP-Pakete gleichzeitig übertragen kann. Die WDM-Technologie kann auch in passiven optischen Netzwerken (PONs) eingesetzt werden, d.h. Zugangsnetzwerken, in denen der gesamte Transport, das Schalten und Routing im optischen Modus erfolgt.

Die Unterschiede zwischen den Nachfragetypen werden hauptsächlich durch die Designeffizienz der Interfacekarten dieser beiden Technologien in Bezug auf Dichte und Preis verursacht.

Kosten aus IP - Internet Protocol - Traffic-Ansatz
Der IP-Verkehr wächst exponentiell, da Kunden zu IP-basierten Anwendungen wechseln. Da sich diese Netzwerke zu bandbreitenintensiven IP-basierten Sprach-, Video- und Datendiensten entwickeln, müssen die Betreiber die Kapazität als Reaktion auf die Nachfrage erhöhen, da sie wissen, dass die gesammelten Einnahmen nicht im gleichen Maße steigen werden. Daher müssen die Carrier Wege finden, den Betrieb und die Kosteneffizienz von Servicenetzen zu optimieren und die Kosten pro Bit drastisch zu senken.

Traditionell wurde dies mit Hilfe des (IP) Internet Protocol over SDH-Ansatzes realisiert, der die unbequeme Umwandlung von optisch zu elektrisch zu optisch (OEO) an den aggregierten Schnittstellen aufweist. Das IP over DWDM ist praktisch als Verbindung zwischen DWDM-Router-Schnittstellen mit einer optisch geschalteten DWDM-Schicht implementiert.

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25G SFP28 Kabel - Ideal für die TOR Server Verbindung?

In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Bandbreitenbedarf für unsere Kommunikation dramatisch gestiegen.  Ob in einem Kommunikationsdienstleister oder in einem öffentlichen oder privaten Rechenzentrum, eine Entwicklung der Konnektivität, die eine höhere Geschwindigkeit und Bandbreite bietet, ist erforderlich. Aus diesem Grund wurde im Juli 2014 ein Industriekonsortium gegründet, um einen neuen Ethernet-Konnektivitätsstandard in Rechenzentren zu schaffen. Dieser Standard wurde 25 Gigabit Ethernet oder 25Bade-T genannt, entwickelt von der IEEE 802-3 Task Force P802.3by. Dieser Standard wurde aus dem 100Gbe abgeleitet, sein Betrieb funktioniert jedoch als vier 25Gbps, die auf vier Fasern oder Kupfer laufen. Im Juni 2016 wurde diese Technologie mit den neuen Schnittstellen SFP28 und QSFP28 kommerziell eingeführt. Dieser Artikel wird über das SFP28 diskutieren.

Der SFP28 wurde in vier parallelen 25Gpbs-Datenkanälen aufgebaut, die eine maximale Rate von 100Gbps ermöglichen. Diese physikalische Struktur des SPF28 ist die gleiche wie bei den beliebten SFP und SFP+. Diese Eigenschaft bietet Flexibilität, da die 100Gbps auch einzeln in vier 25Gbps-Verbindungen unterteilt werden können. SFP28 verwendet eine 28Gbps-Spur (25Gbps + Fehlerkorrektur), die speziell für den Top-or-Rack (TOR)-Switch auf Serverkonnektivität verwendet wird. Darüber hinaus ist SFP28 sowohl in Kupfer- als auch in Glasfaserkabeln erhältlich.

Die Kupferkabelversion wird in einem einzigen fest konfigurierten Modul hergestellt, d.h. die Kupferkabel werden direkt an einem SFP+-Modul befestigt. Diese Version ist ideal für den Einsatz auf kurzen Strecken von 1m bis 5m. Auf der anderen Seite funktioniert die Glasfaser-Version entweder in einem 850nm, das ein Paar Multimode-Fasern verwendet und bis zu einer maximalen Entfernung von 100m arbeitet, oder in einem 1320nm, das mit einem Paar Monomode-Fasern bis zu 20km arbeitet.

Die Entwicklung von 25G SFP28 hat eine Vielzahl von Vorteilen mit sich gebracht, insbesondere in einer webbasierten Rechenzentrumsumgebung, in der der Trend aus Kostengründen zu einem einzelnen Port-Server geht.

In erster Linie ermöglicht es eine effiziente Nutzung von Daten und Switch-Portdichte. Der Grund dafür ist, dass der vorhandene 100G-Port als 4x25G mit als QSFP zu SFP28 Break-Out-Kabel verwendet werden kann, anstatt für verschiedene Ports zu verwenden. So kann beispielsweise ein 25Gbe-Strang 2,5 mal mehr Daten liefern als die beliebte 10G-Lösung und eine höhere Portdichte bieten.

Darüber hinaus sorgte es für eine äußerst effiziente Erhöhung der Geschwindigkeit vom Server zum Top-of-Rack (TOR), insbesondere bei Verwendung der Direct Attached Copper-Baugruppe. Es vereinfacht auch die Entwicklung der Interoperabilitätsspezifikation und des Systems aufgrund der Tatsache, dass es rückwärtskompatibel ist und einen einfacheren Upgrade-Pfad von einer bestehenden 10G ToR-Serverkonfiguration bietet.

Darüber hinaus ist die Verwendung von 25G SFP28 für ToR-Server wirtschaftlicher. Dies liegt daran, dass es höhere Portdichten bieten kann, weniger ToR-Switches und Kabel benötigt werden. Es ermöglicht eine kostengünstigere alternative Top-of-Rack-Serververbindung, die Punkt-zu-Punkt-Patchkabel verwendet. Es ermöglicht End of Row (EoR) oder Middle of Row (MoR) unter Verwendung der 30 Meter langen strukturierten Verkabelung. Infolgedessen reduziert es die Investitionskosten in die Baukosten im Vergleich zu anderen Konfigurationen wie dem 40GbE.

Letztendlich bietet die 25G SFP28 Assembly eine reduzierte Leistung und einen geringeren Platzbedarf für Rechenzentren, da sie die Leistung pro Port auf unter 3W begrenzt.

Aufgrund dieser Vorteile, die die 25G SFP28 Baugruppe bietet, wird prognostiziert, dass sie in den kommenden Jahren beliebt sein wird. Es wird angenommen, dass die dominante Serververbindung der nächsten Generation in Richtung der 25Gbps Geschwindigkeit im Server geht und in naher Zukunft wird es mehr Geräte geben, die die 25G SFP28 Kabelanordnung verwenden werden.

Wie wirkt sich die Dämpfung auf mein Glasfasernetz aus?

Glasfasernetze sind Netzwerke, bei denen die Datenübertragung mit Hilfe von optischen Transceivern und optischen Kabeln erfolgt. Die optischen Sender-Empfänger übertragen ein optisches Licht über ein optisches Kabel. Wie bei Standard-Ethernet-Kupfernetzen werden auch optische Netzwerke durch äußere Belastungen und innere Eigenschaften beeinflusst, so dass ein gewisser Leistungsverlust entsteht. Diese optische Verlustleistung wird als Dämpfung bezeichnet.

Glasfaserkabel bestehen aus Glasfaserkern und -mantel, Pufferbeschichtung, Kevlar-Festigkeitskomponenten und einem schützenden Außenmaterial, dem sogenannten Mantel. Abhängig vom Typ des optischen Kabels. Diese Komponenten können in Größe und Festigkeit variieren. Im Gegensatz zu den Kupferkabeln, die Strom zur Datenübertragung verwenden, verwenden Glasfaserkabel optische Lichtimpulse für die gleiche Funktion. Ihr Kern besteht aus einem hochreinen Glas, das von einer spiegelartigen Verkleidung umgeben ist. Wenn das Licht auf das Kabel trifft, fährt es den Kern hinunter, der ständig von der Verkleidung hüpft, bis es das endgültige Ziel erreicht. Es gibt zwei Arten von optischen Kabeln, Multimode und Singlemode. Von außen sehen sie fast gleich aus, aber ihr Inneres spielt eine große Rolle bei der optischen Dämpfung. Singlemode-Fasern werden wegen ihres engeren Kerns und ihrer engeren Umhüllung für Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit großer Reichweite verwendet, die die Lichtübertragung verbessern, indem sie das Aufprallen des Lichts auf die Umhüllung begrenzen. Multimode-Fasern haben einen größeren Kern, so dass das Licht immer mehr Energie verliert, bis es das Ziel erreicht.

Die optische Dämpfung von Glasfasern ist jedoch nicht nur die durch den Kabelkern verlorene Leistung. Eine hohe optische Dämpfung kann durch Absorption, Streuung und physikalische Belastung des Kabels wie Biegen verursacht werden. Die Signaldämpfung ist im Allgemeinen definiert als das Verhältnis der optischen Eingangsleistung zur optischen Ausgangsleistung. Wie die Namen schon andeuten, ist die optische Eingangsleistung die vom optischen Sender-Empfänger in das optische Kabel eingespeiste Leistung und die optische Ausgangsleistung die vom Sender-Empfänger am anderen Ende des Kabels empfangene Leistung. Die Dämpfungseinheit wird als dB/km bezeichnet.

Absorption ist eine der Hauptursachen für die optische Dämpfung. Dies ist definiert als die optische Verlustleistung, die durch die Umwandlung der optischen Leistung in eine andere Form entsteht. Die Absorption wird typischerweise durch einen Restwasserdampf verursacht. Im Allgemeinen wird die Absorption durch zwei Faktoren definiert:

o Unvollkommenheit in der atomaren Struktur des Fasermaterials

o Die extrinsischen und intrinsischen Fasermaterialeigenschaften, die das Vorhandensein von Verunreinigungen im Fasermaterial darstellen.

1. Die extrinsische Absorption wird durch Verunreinigungen wie Spurenmetalle, Eisen und Chrom verursacht, die während des Herstellungsprozesses in die Faser eingebracht werden. Diese Spurenmetalle verursachen während des Umwandlungsprozesses einen Leistungsverlust, wenn sie von einer Energieebene zur anderen wechseln.

2. Die intrinsische Absorption wird durch die grundlegenden Eigenschaften des Fasermaterials verursacht. Wenn das Glasfasermaterial rein ist, ohne Verunreinigungen und Unvollkommenheiten, dann wäre jede Absorption intrinsisch. Beispielsweise wird Quarzglas in Glasfasern aufgrund seiner geringen intrinsischen Absorption bei bestimmten Wellenlängen im Bereich von 700 nm bis 1600 nm verwendet.

Streuverluste werden durch die Dichteschwankungen in der Faser selbst verursacht. Diese werden während des Herstellungsprozesses produziert. Streuung tritt auf, wenn das optische Licht auf verschiedene Moleküle im Kabel trifft und umherprallt. Die Streuung ist stark abhängig von der Wellenlänge des optischen Lichts. Es gibt zwei Arten von Streuverlusten bei Glasfasern:

o Rayleigh-Streuung - diese Streuung tritt bei kommerziellen Fasern auf, die bei 700-1600 nm Wellenlängen arbeiten. Rayleigh-Streuung tritt auf, wenn die Größe der Dichtefluktuation weniger als 1/10 der Betriebswellenlänge beträgt.

o Mie-Streuung - diese Streuung tritt auf, wenn die Größe der Dichtefluktuation größer als 1/10 der Betriebswellenlänge ist.
Das Biegen des Glasfaserkabels bewirkt ebenfalls eine Dämpfung. Der Biegeverlust wird in Mikrobiegungen und Makrobiegungen unterteilt:

o Mikrobiegungen sind kleine mikroskopische Biegungen in der Faser, die am häufigsten auftreten, wenn die Faser verkabelt wird.

o Makro-Biegungen hingegen sind Biegungen, die einen großen Krümmungsradius im Verhältnis zum Kabeldurchmesser aufweisen.
Eine weitere Art der optischen Verlustleistung ist die optische Dispersion. Die optische Dispersion stellt die Verteilung des Lichtsignals über die Zeit dar. Es gibt zwei Arten der optischen Dispersion:

o Chromatische Dispersion, die die Ausbreitung des Lichtsignals aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Lichtstrahlen bewirkt.

o Modale Dispersion, die die Ausbreitung des Lichtsignals bewirkt, das sich aus den verschiedenen Ausbreitungsmodi der Faser ergibt.

Die modale Dispersion begrenzt in den meisten Fällen die maximale Bitrate und Verbindungslänge in Multi-Mode-Fasern. Die chromatische Dispersion ist der Hauptverantwortliche für die Dämpfung bei Singlemode-Fasern.

Vor diesem Hintergrund sollten wir immer die mögliche Dämpfung der Fasern berücksichtigen, testen und berechnen, um ein stabiles Netzwerk für zukünftige Upgrades bereitzustellen.

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