اختبار PMD

- May 07, 2018-

وبالنظر إلى سرعة الإرسال البالغة 10 جيجابت في الثانية ، يمكن تحديد طول البتات (100 رطل / بوصة) واستخدامها بعد ذلك

حساب الحد الأقصى النظري PMD تأخير: Δτ = 0.1 * 100 PS = 10 PS

في الممارسة العملية ، يمكن لبعض الأنظمة قبول ما يصل إلى 13-14 ps ، اعتمادًا على بنية الترميز.

يتم تلخيص نتائج هذا الحساب وفقًا لسرعة الإرسال المختلفة في الجدول أدناه.

معدل البتات لكل قناة SDH SONET معادل الوقت PMD تأخير معامل PMD مع 400 كم

55 ميجا بت / ثانية ––– 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 جيجابت / ثانية ––– OC-24 803 ps 80 ps <4 ps="">

2.5 جيجابت / ثانية STM-16 OC-48 401 ps 40 ps <2 ps="">

10 جيجابت / ثانية STM-64 OC-192 100 ps 10 ps <0.5 ps="">

40 جيجابت / ثانية STM-256 OC-768 25.12 ps 2.5 ps <0.125 ps="">

تستخدم حدود PMD هذه لتحديد الحد الأقصى المسموح به من طول الألياف.

سوف تجد أدناه ، لنظام الإرسال النموذجي ، معامل PMD الأقصى كدالة للطول ، في

معدل بتات الإرسال.

المقدمة

تتطلب ضغوط السوق التنافسية من مقدمي الخدمات ترقية شبكاتهم والحفاظ عليها باستمرار لضمان قدرتهم على تقديم تطبيقات وخدمات عالية السرعة وعالية الجودة للعملاء. وهذا يتطلب التحقق من أن البنية التحتية للألياف والمعدات ومعداتها يمكن أن تلبي معايير الأداء الصارمة وأن تعمل بشكل موثوق. نظرًا لزيادة سرعة الإرسال وتنفيذ أنظمة DWDM ، تم إجراء بعض التغييرات المهمة في توصيف الألياف البصرية وتحويل النظام ، مما يتطلب أدوات وإجراءات اختبار جديدة ، موضحة في ورقات بيضاء مختلفة. أصبح اختبار التشتت عن نمط الاستقطاب (PMD) أمراً أساسياً في عملية توصيف الألياف ، ولكنه لا يزال أحد أكثر المعايير صعوبة في الاختبار ، بسبب حساسيته لعدد من القيود البيئية.

تعريف تشتت وضع الاستقطاب

ينتج تشتت نمط الاستقطاب (PMD) عن زمن الوصول التفاضلي لمكونات الاستقطاب المختلفة لنبضة الضوء الداخلة ، التي تنتقل إلى ليف ضوئي. يمكن دائما أن تتحلل هذه النبضات الخفيفة إلى أزواج من أنماط الاستقطاب المتعامدة. تنتشر أنماط الاستقطاب هذه بسرعات مختلفة وفقًا لمحور بطيء وسريع يسببه انكسام الألياف.

ثنائية refringence

الألياف الضوئية هي ثنائية القحط قليلا. تعد خاصية re-refringence خاصية للمواد (مثل الألياف البصرية) حيث يختلف مؤشر الانكسار الفعال مع حالة الاستقطاب لضوء الإدخال. الأسباب الرئيسية لهذا الثأر الثنائي هي التركيز غير المثالي والتجانس للألياف البصرية في تصميم التصنيع ، وكذلك الضغوط الخارجية المطبقة على كابلات الألياف ، مثل الانحناءات ، أو الالتواء.

تأخير المجموعة التفاضلية

في ألياف أحادية النمط ، يتم توجيه الضوء من خلال القلب كله وفي جزء من الكسوة (في إشارة إلى الوضع

ﺑﺤﺠﻢ اﻟﻘﻄﺮ) ، ﺑﺤﻴﺚ ﻳﻜﻮن هﻨﺎك وﺿﻊ اﻧﺘﺸﺎر واﺣﺪ ﻓﻘﻂ. ومع ذلك ، مثل الألياف هي مواد ثنائية الانبعاث ، هذا

وضع الاستقطاب ، هو الاستقطاب بطريقتين مختلفتين ، بعد محور الاستقطاب من الألياف (هذه المحور أيضا

دعا الدول الرئيسية للاستقطاب -PSP-). هذا يؤدي إلى وضعين الاستقطاب.


blob.png







الشكل 1: متجرد المجال الكهربائي متحلل إلى صيغتي استقطاب (سريع وبطيء)


مثل أي مادة ثنائية الانكسار ، هناك فرق في قيمة معامل الانكسار بين PSP اثنين ، مما يعني ذلك

هناك PSP سريع وبطء PSP.

هذا محور نشر بطيء وسريع ، وخلق تباين في سرعة انتشار الزوج المتعامد من

أوضاع الاستقطاب للضوء ، مما يؤدي إلى وصول وقت مختلف إلى جانب المستقبل. هذا الاختلاف الزمني هو

تأخير المجموعة التفاضلية (DGD) ، ما يسمى تأخير PMD.

النبضة الخفيفة التي تنتقل عبر "متجانس" ، أو Birefringent (HiBi) أو صيانة الاستقطاب ، يمكن للألياف

يمكن تعريفه بأنه تحلل النبض إلى نبضتين متعامدين (انظر الشكل 1) متنقلاً على مختلف ، ولكن

السرعة الثابتة.


blob.png


الشكل 2: تأخير المجموعة التفاضلية في ألياف HiBi


ومع ذلك ، في ألياف بصرية الاتصالات ، ومستويات انجذاب الثنائي والمحور الرئيسي ليست موحدة على المجموع

الرابط ، ويمكن اعتباره نتيجة لألياف HiBi مقترنة بشكل عشوائي معًا


ونتيجة لذلك ، هناك اقتران نمط الاستقطاب بين الوضعين السريع والبطيء في كل مرة رئيسي

حالات تغير اتجاه الاستقطاب. وهذا ما يسمى اقتران الوضع القوي.




blob.png

الشكل 3: اقتران الأسلوب القوي في ألياف الاتصالات السلكية واللاسلكية

وتعتمد سرعة الضوء في الألياف القوية في وضع الاقتران ، بالطبع ، على حالة الإدخال للاستقطاب (حتى مثل هذه

نظام معقد لديه دولة رئيسية الاستقطاب بطيئة وسريعة) ، ولكن أيضا على طريقة ضوء الاستقطاب

تدور وفقا لطول الموجة: دولة الاستقطاب ، فضلا عن التأخير بين المحور السريع والبطيء ،

يعتمد على الطول الموجي.

تتغير دالة طول DGD مقابل الطول الموجي باستمرار (الشكل 6). أكبر عامل يؤثر على هذه الوظيفة

هي درجة الحرارة. فقط بضع درجات من التباين هي كافية لإمالة البيانات بالكامل. بالإضافة إلى ذلك ، أي إنسان

تدخل على رابط الألياف ، وتغيير تخطيط الألياف ، سيكون لها نفس العواقب.

blob.png

الشكل 4: تغير DGD على مدى طول موجة

"من [البيانات]. يختلف DGD ببطء بمرور الوقت ولكن بسرعة على طول الموجة ... أظهرت البيانات اتفاقا جيدا مع

توزيع Maxwellian. متوسط التكرار يعني أن تغيُّر DGD [التوكيد المضاف] يتفاوت بنسبة تقارب 10 في المائة أو أقل خلال

فترات أظهرت تقلبات كبيرة في درجة الحرارة "

تحليل ومقارنة بيانات DGD المقاسة على الألياف أحادية النمط المدفونة. ألن وآخرون. al2002

بما أن PMD تعتمد على الانكسار الضعيف للألياف الضوئية ، فلا يمكن وصفها مباشرة: الآنية

لا يمكن استخدام وثيقة توجيه القرارات مباشرة ، لأنها لا تملك قيمة قابلة للاستنساخ. تتقلب قيم DGD بشكل عشوائي

قيمة متوسطة (متوسط) تصف منحنى Maxwellian ، كما هو موضح في الشكل 3.

blob.png

أحد المعلمات المقبولة عموماً التي يتم قياسها من أجل تحديد تأخر PMD هو متوسط DGD

عبر نطاق معين من الطول الموجي. متوسط DGD هو القيمة الفعالة لكثافة تأخير المجموعة التفاضلية لـ

احتمالية ارتباط الألياف الكلي ، يطلق عليه تأخير PMD ، المعبر عنه في [ps].

بمضاعفة متوسط المديرية العامة ، يجب زيادة طول الألياف بمقدار عامل 4 ؛ وأنه لثلاث مرات من وثيقة توجيه القرارات ، كان عليها أن تفعل ذلك

يمكن زيادتها بعامل 9. لذلك "متوسط مستويات DGD هو الجذر التربيعي لطول الألياف."

يتم تعريف تشتت نمط الاستقطاب مع ما يصل إلى أربعة معايير رئيسية:

• تأخير PMD [PS] أو يعني DGD

• معامل PMD

• تأخر PMD للطلب الثاني أو DGD2 [ps / nm]

• معامل PMD من المرتبة الثانية (PMD2 ، في ps / (nm.km)).

الترتيب الثاني

يعطي الترتيب PMD الثاني التأخير الناشئ عن اختلاف PMD المرتبط بالطول الموجي ، وبالتالي

مثيرة للاهتمام لأنظمة DWDM وأنظمة النقل عالية السرعة. يوفر مؤشرًا لطول الموجة

الاعتماد على تأخير PMD.

• معدل تغير DGD مقابل الطول الموجي

• يصف تغيير اتجاه PSPs

يجب إضافة PMD من الرتبة الثانية إلى أرقام التشتت اللوني ، وبالتالي فهي تحد من مسافة الوصلة.

لماذا تظهر PMD؟

هناك عدة عوامل تشارك في توليد PMD. كابلات الألياف الضوئية التي تم استخدامها في الخارج

النبات ليست مثالية.

• عيوب في التصنيع.

- لا يكون قلب الألياف دائريًا تمامًا بطول إجماليه

- إن قلب الألياف ليس متكاملاً بشكل تام مع الكسوة

- يمكن أن تكون الملتوية الملتوية أو الألياف في بعض النقاط على طول المدى.

• زيادة قيود PMD مع:

- معدل بت القناة

- طول الألياف (عدد المقاطع)

- عدد القنوات (زيادة احتمال وجود قناة مفقودة)

تنخفض PMD مع:

أفضل التحكم في تصنيع الألياف (هندسة الألياف)

وحدات التعويض PMD

يعد PMD أكثر مشكلة بالنسبة للألياف G.652 القديمة (<1996) مقارنة="" بالألياف="" g.652="" و="" g.653="" و="" g.655="">

في أي إشارة موجية معينة ، فإن PMD هي ظاهرة غير مستقرة ، لا يمكن التنبؤ بها. PMD لحظية يختلف

مع؟ الوقت ، تي؟ حركة. PMD ليست جوهرية وتتطلب التنبؤات الإحصائية لأنها تتقلب على مدى

دورة حياة الشبكة.

الحد من معلمة الألياف

يؤدي متوسط DGD إلى توسيع نبض الإرسال عند السفر على طول الألياف ، مما يؤدي إلى حدوث تشوه

وزيادة معدل الخطأ في البتات (BER) للنظام البصري. والنتيجة هي محدودية الإرسال

المسافة لمعدل بتات معين.

إذا كان أقصى تأخير PMD معروف ، يمكن استنتاج الحد الأقصى لطول الألياف المسموح به.

L = 聂 2 / 聂 c max2

يتم أخذ الطابع الإحصائي لـ PMD في الاعتبار عند تحديد أقصى تأخير مسموح لـ PMD

10٪ من معدل البتات TB في النظام ، دون الإخلال بأداء الشبكة بفقدان أكثر من 1 dB ، عند

1550 نانومتر ، مع ترميز NRZ

blob.png


وبالنظر إلى سرعة الإرسال البالغة 10 جيجابت في الثانية ، يمكن تحديد طول البتات (100 رطل / بوصة) واستخدامها بعد ذلك

حساب الحد الأقصى النظري PMD تأخير: Δτ = 0.1 * 100 PS = 10 PS

في الممارسة العملية ، يمكن لبعض الأنظمة قبول ما يصل إلى 13-14 ps ، اعتمادًا على بنية الترميز.

يتم تلخيص نتائج هذا الحساب وفقًا لسرعة الإرسال المختلفة في الجدول أدناه.

blob.png

يتم توفير هذا الرسم البياني مع الافتراضات التالية: يعتبر PMD هو Maxwellian ، والتشفير NRZ هو

تستخدم 1550 نانومتر ليزرية ، وهي عقوبة قوة قصوى تبلغ 1 ديسيبل ، ويكون معدل الخطأ في البتات بين 10-9

و10-12. مع وضع هذا في الاعتبار ، يمكن تطبيق الصيغة التالية (L هي المسافة بالكيلومتر ، B معدل البت فيها

Gb / s، PMD the PMD value in ps / √km:

blob.png

blob.png


الشكل 6: المسافة القصوى مقابل معامل PMD ومعدل بتات البيانات

عند اختبار PMD؟

أصبح اختبار PMD مطلبًا عندما يرتفع معدل البت في الإرسال لكل قناة أو مع زيادة

المسافة المقابلة. ويبدو أن القياس يجب أن يتم على الأقل عندما يكون معدل البتات مساوياً

أو أعلى من 10 غيغابت / ثانية. ومع ذلك ، بالنسبة للألياف الأقدم من عام 1996 أو لبعض التطبيقات ، مثل تلفزيون الكابل التناظري

ﺳﻮف ﺗﺘﺄﺛﺮ ﻣﻌﺪﻻت ﺑﺖ اﻟﻨﻘﻞ اﻟﻤﻨﺨﻔﻀﺔ ﺑـ

على سبيل المثال ، فإن الظروف الرئيسية التي يتطلبها قياس PMD هي:

• التأهيل خلال تصنيع الألياف

• التأهيل خلال تصنيع الكابلات

• ﺗﺮآﻴﺐ ﺷﺒﻜﺎت أﻟﻴﺎف ﺟﺪﻳﺪة ، ﺑﻤﻌﺪل ﺑﺖ 10 ﺟﻴﺠﺎﺑﺎﻳﺖ / ﺛﺎﻧﻴﺔ أو أﻋﻠﻰ.

• تركيب شبكات لمسافات طويلة بسرعة 2.4 جيجابت في الثانية أو أعلى

• ترقية الشبكات الحالية بمعدل بتات 10 جيجابت / ثانية أو أعلى

يحدد مصنعو الألياف والكابلات أليافهم بسمك يبلغ 0.5 ps / √km كحد أقصى ، وفقاً لقطاع تقييس الاتصالات

التوصيات. ومع ذلك ، فإن الألياف المصنعة الحالية هي أفضل من 0.2 .ps / √km بسهولة

كما PMD هو قياس إحصائي ، ولأنه حساس للبيئة الخارجية ، فمن المستحسن

إجراء قياسات مختلفة على فترات زمنية مختلفة بحيث يمكن رصد تذبذب DGD على المدى الطويل ،

توفير سجلات أفضل من كابل الألياف.

blob.png

الشكل 7: تمثيل الانجراف لقياس تأخير PMD طويل الأجل

قيم PMD عالية

إذا كان قياس PMD أعلى من الحد المسموح به لمعدل بتات معين ، فيتم تصنيف الألياف على أنها مكيفة؟

PMD لتلك السرعة نقل خاصة. للحصول على نتيجة PMD عابرة (ضمن الحد المسموح به) عند معدل بت معين ،

لا يمكن تصنيف الألياف على أنها حساسة على PMD؟ وبدلاً من ذلك ، يجب تصنيفها على أنها "مناسبة" للخاصة

معدل الإرسال؟ في وقت معين.

حالياً ، لا يوجد مكون بسيط ومنخفض التكلفة يسمح بتصحيح ارتباط ذي قيمة PMD عالية.

على الرغم من وجود عدد من المكونات تحت التأهل والتطوير ، في هذا الوقت ، عدد قليل جدا من PMD

وقد تم نشر المعوضين في الميدان.

من الواضح أن PMD مهم في تحديد المسافة (أو معدل بتات الإرسال) لتطبيق شبكة معين.

لذلك ، تم تطوير العديد من الحلول التي تسمح بتعويض تأثير PMD على

وصلة الإرسال ، بما في ذلك الإرسال عبر مسافات أقصر ، وإرسالها بمعدلات بتات أقل لكل طول موجة ،

استخدام أشعة ليزر منخفضة ، باستخدام ناقل RZ البصري RZ ، أو باستخدام تصحيح الخطأ الأمامي

انتقال (FEC).

تقنيات تعويض PMD

من الصعب بشكل خاص مواجهة PMD بسبب طبيعته الإحصائية وتغيره على مدار الوقت و

الطول الموجي. إن الطبيعة العشوائية لـ PMD هي أن الحد من تأثير PMD لا يعني بالضرورة

الإلغاء الكامل للتأثير ، ولكن تقليل احتمال الانقطاع بسبب PMD: تسمى هذه العملية

تخفيف PMD.

تم اقتراح العديد من تقنيات التعويض عن PMD في السنوات القليلة الماضية. يمكن تصنيفها إلى قسمين

الفئات الرئيسية:

تعويضات PMD الكهربائية

تعويضات PMD البصرية

التعويض الكهربائي من PMD ينطوي على مساواة الإشارة الكهربائية بعد الثنائي الضوئي. هذا التعادل يمكن

يتم تنفيذه بعدة طرق: المرشح المستعرض (TF) ، معادل ردود الفعل غير الخطية (DFE) ، تنوع الطور

كشف. نظم التعويضات الكهربائية ، بشكل عام ، قوية وستحسن الإشارة ضد جميع أنواع

ضعف انتقال. من ناحية أخرى ، فإنها لا تؤدي أداءً جيدًا مثل معالجات PMD الضوئية

كما تتطلب أجهزة إلكترونية عالية السرعة للحصول على أداء أفضل.

يهدف تعويض PMD البصري إلى تقليل إجمالي اضطراب PMD الذي تسببه ألياف الإرسال و

المعوض. يظهر الرسم البياني للكتلة الخاصة بمخطط تعويض PMD البصري العام في الشكل 8

عنصر عداد التكيف ، وإشارة ردود الفعل وخوارزمية التحكم.

عنصر العداد التكيفي هو جوهر أي معوض PMD. يجب أن تكون قادرة على مواجهة PMD

ضعف وأن تكون مضبوطة. مطلوب إشارة التغذية المرتدة لتوفير معلومات PMD للسيطرة

خوارزمية المعوض.



زوج من:قبة ختم الميكانيكية الألياف البصرية لصق الإغلاق (FOSC) SNR-H في المادة التالية :كيفية استخدام لوحة التصحيح الألياف البصرية