How Far Can Plastic Optical Fiber Transmit? Understanding dB, dBm and Optical Power Budget

Wie weit kann Kunststoff-Lichtwellenleiter übertragen?

ist eine scheinbar einfache Frage, aber es gibt keine einzelne Distanz, die für jeden POF-Link gilt.

Ein Kunststoff-Lichtwellenleiterkabel hat eine Dämpfungsspezifikation, die normalerweise in dB pro Meter ausgedrückt wird. Dieser Wert ist wichtig, aber er ist nur ein Teil der Entfernungsberechnung. Die tatsächliche Reichweite eines Links hängt davon ab, wie viel optische Leistung der Sender einkoppelt, wie wenig optische Leistung der Empfänger zuverlässig erkennen kann, wie viel Leistung durch die Faser und die Verbindungen verloren geht und wie viel Spielraum für reale Betriebsbedingungen verbleiben muss. und optische Leistungsbudget

des vollständigen Sender-Faser-Empfänger-Links hat sich geändert.BeispieldBm−10 dBmdB und dieselbe Dämpfung nicht dieselbe Reichweite ergibt, wenn das verfügbare optische Budget unterschiedlich ist

.

Was bestimmt die maximale Übertragungsdistanz von Kunststoff-Lichtwellenleitern?

Die maximale Übertragungsdistanz von Kunststoff-Lichtwellenleitern ist die längste Linklänge, bei der die empfangene optische Leistung und Signalqualität innerhalb der spezifizierten Grenzwerte des Sender/Empfänger-Systems bleiben. Sie hängt vom optischen Leistungsbudget, der Faserdämpfung, Verbindungs- und Biegeverlusten, der Temperatur, dem Designspielraum und bei einigen Systemen von Datenraten- und Bandbreitenbeschränkungen ab.

Die Distanz ist eine Eigenschaft des vollständigen optischen Links

Ein POF-Datenlink kann in drei Hauptelemente vereinfacht werden:

Sender → Kunststoff-Lichtwellenleiter → Empfänger                                           

Sender-POF-Empfänger Optisches Leistungsbudget

Der Sender erzeugt das optische Signal. Die Faser leitet es. Der Empfänger muss immer noch genügend nutzbare optische Leistung empfangen, um die Daten korrekt wiederherzustellen.

Der Sender liefert dem System daher ein anfängliches optisches Leistungsniveau, während jeder Teil des optischen Pfades diese Leistung bis zu einem gewissen Grad reduziert.

Die grundlegende Beziehung lautet:

Empfangene optische Leistung = Gesendete optische Leistung − Gesamtoptischer Verlust

Wenn die empfangene optische Leistung unter die erforderliche Empfindlichkeit des Empfängers fällt, kann der korrekte Betrieb des Links nicht mehr garantiert werden.

Das bedeutet, die Frage ist nicht einfach:

Wie viel Verlust hat dieser POF pro Meter?

Die nützlichere Ingenieursfrage ist:

Wie viel Gesamtoptischen Verlust kann dieses spezielle Sender-Faser-Empfänger-System tolerieren?

Erst wenn dieser Wert bekannt ist, ist die Faserdämpfung nützlich für die Schätzung der Entfernung.

Optische Leistung ist nicht die einzige mögliche Distanzgrenze

Bei vielen kurzen industriellen POF-Links ist das optische Leistungsbudget eine der praktischsten Methoden, um die Übertragungsdistanz zu verstehen. Ausreichende empfangene Leistung garantiert jedoch nicht automatisch, dass jede beliebige Linklänge und Datenrate funktioniert.

Mit zunehmender Datenrate können Pulsform, Systembandbreite, Dispersion, Sender-Timing und Empfängerverhalten die Signalintegrität beeinflussen. Ein Link kann daher eine Signalqualitätsgrenze erreichen, auch wenn eine einfache optische Leistungsberechnung immer noch akzeptabel erscheint.

Aus diesem Grund sollte das optische Leistungsbudget als grundlegende Entfernungsberechnung behandelt werden, aber nicht als Ersatz für die vollständige Spezifikation des Sender/Empfänger-Links.

dB vs dBm: Die Einheiten hinter den optischen Linkberechnungen−10 dBmdBBeispieldBm

8 dB

Das Verständnis dieser Unterscheidung erleichtert die restliche Link-Budget-Berechnung erheblich.

                                                      dBm vs dB in einem optischen Link

Was bedeutet dBm?

dBm ist ein absolutes Leistungsniveau.

Es drückt die optische Leistung relativ zu 1 Milliwatt aus:

0 dBm = 1 mW

Negative dBm-Werte bedeuten keine negative physikalische Leistung. Sie bedeuten lediglich, dass das Leistungsniveau unter 1 mW liegt.

Zum Beispiel kann ein Sender eine minimale optische Ausgangsleistung von −10 dBm aufweisen, während ein Empfänger eine Empfindlichkeit von −18 dBm aufweisen kann.

Dies sind zwei absolute optische Leistungsniveaus.

Was bedeutet dB?

dB beschreibt ein Verhältnis oder eine Differenz zwischen zwei Leistungsniveaus.

• In einem optischen Link wird dB für Verluste verwendet wie:

• Faserdämpfung,

• Steckverbinder- oder Adapterverlust,

• biegebedingter Verlust,

und technischer Spielraum.

Wenn ein Abschnitt des Links 2 dB Verlust verursacht, ist die empfangene optische Leistung nach diesem Abschnitt 2 dB niedriger als davor.

Dieser Unterschied ist wichtig:
dBm sagt Ihnen, wo das optische Leistungsniveau liegt.

dB sagt Ihnen, wie stark es sich ändert.

Warum können dBm-Werte subtrahiert werden, um dB zu erhalten?

Da dBm logarithmisch ist, wird die Differenz zwischen zwei dBm-Werten in dB ausgedrückt.

Angenommen:

Minimale Senderleistung = −10 dBm

und:

Empfängerempfindlichkeit = −18 dBm

Dann:

−10 dBm − (−18 dBm) = 8 dB

Das System hat daher eine optische Leistungsdifferenz von 8 dB zwischen der minimalen Senderleistung und der Empfängerempfindlichkeit.Diese 8 dB sind nicht die Faserdistanz. Es ist das dieselbe Dämpfung nicht dieselbe Reichweite ergibt, wenn das verfügbare optische Budget unterschiedlich ist

.

Wie berechnet man ein POF-optisches Leistungsbudget

Eine grundlegende Berechnung lautet:

Optisches Leistungsbudget = Minimale Senderleistung − Empfängerempfindlichkeit

Das Ergebnis wird in dB ausgedrückt.

Für eine konservative Auslegung ist die minimal garantierte Senderleistung im Allgemeinen nützlicher als ein typischer Senderwert, da das Ziel normalerweise darin besteht, festzustellen, ob der Link unter den vorgesehenen Komponenten- und Umgebungsbedingungen funktionieren kann.

Das gleiche Prinzip gilt für den Empfänger: Der relevante Empfindlichkeitswert sollte den erforderlichen Betriebsbedingungen und der Datenrate entsprechen.

Beginnen Sie mit minimaler Senderleistung und Empfängerempfindlichkeit

Betrachten Sie ein hypothetisches System:
Minimale Senderleistung: −10 dBm

Empfängerempfindlichkeit: −18 dBm

Das anfängliche optische Leistungsbudget beträgt:

−10 − (−18) = 8 dB

Das System kann daher 8 dB zwischen der spezifizierten Senderleistung und dem Empfängerschwellenwert tolerieren, bevor es diese Empfängergrenze erreicht.

Aber nicht alle 8 dB sollten automatisch der Faser zugewiesen werden.

Andere Verluste müssen noch berücksichtigt werden.

Empfängerspezifikationen müssen ebenfalls als Bereich und nicht nur als Mindestschwelle gelesen werden. Am Ende der langen Distanz ist unzureichende Leistung normalerweise das Problem. Bei sehr kurzen Distanzen in einigen Systemen kann eine übermäßige optische Eingangsleistung auch den spezifizierten Bereich des Empfängers überschreiten. Mehr Leistung ist daher nicht immer automatisch besser.

Subtrahieren Sie die Verluste zwischen Sender und Empfänger

Ein praktisches Link-Verlustmodell lautet:

Gesamtlinkverlust = Faserverlust + Zusätzliche Schnittstellenverluste + Terminierungsverluste + Biegebedingte Verluste + Sonstige Installationsverluste

Die genauen Kategorien hängen davon ab, wie das System aufgebaut ist.

Ein wichtiges Detail ist, dass nicht jede scheinbare Schnittstelle unbedingt erneut hinzugefügt werden muss. Einige Sender- und Empfängerspezifikationen beinhalten bereits definierte Kopplungsbedingungen in ihren veröffentlichten optischen Eigenschaften.

Wenn ein Designer diese Verluste erneut hinzufügt, wird das Budget unnötig pessimistisch.

Der gegenteilige Fehler ist ebenso problematisch: anzunehmen, dass ein zusätzlicher Durchgangsadapter, eine Inline-Verbindung oder eine Feldinstallation nichts kostet.Die Berechnung muss daher zwischen Verlusten unterscheiden, die bereits in der Komponenten- oder Linkspezifikation enthalten sind

und Verluste, die durch die tatsächliche Installation entstehen.

Reservieren Sie optischen Leistungsspielraum

Ein Design, das auf dem Papier genau die Empfängerempfindlichkeit erreicht, hat im Wesentlichen keinen verbleibenden optischen Spielraum.

Reale Systeme benötigen möglicherweise Spielraum für Faktoren wie Komponentenvariationen, Alterung, Netzteilvariationen, Installationsvariationen, Umgebungsbedingungen und zusätzliche passive Verluste.

Der erforderliche Spielraum ist systemspezifisch. Es gibt keine universelle Regel, die besagt, dass jedes POF-System genau die gleiche Anzahl von Dezibel reservieren muss.

Die nützliche Ingenieursgleichung lautet daher:

Verfügbares Faserverlustbudget = PTx(min) − PRx(Empfindlichkeit) − Feste Verluste − Erforderlicher Spielraum

Was nach diesen Abzügen übrig bleibt, kann der Faser zugewiesen werden.

Wandeln Sie das verbleibende Budget in eine ungefähre maximale Faserlänge umWenn die Faserdämpfung durch α

in dB/m dargestellt wird, kann eine ungefähre leistungsbegrenzte Länge berechnet werden als:

Lmax ≈ Verfügbares Faserverlustbudget / αmax

Wenn ein System beispielsweise 4 dB für die Faser zur Verfügung hat und der Auslegungsdämpfungswert 0,20 dB/m beträgt:

Lmax ≈ 4 dB / 0,20 dB/m = 20 m

Dies ist bereits viel aussagekräftiger, als mit 0,20 dB/m zu beginnen und eine Distanz zu erraten.

Der Dämpfungswert sagt uns, wie schnell das verfügbare Budget verbraucht wird. Der Sender und der Empfänger sagen uns, wie viel Budget überhaupt vorhanden ist.

Wohin geht das optische Leistungsbudget?

Erhält den Spielraum, anstatt genau am Empfängerschwellenwert zu arbeiten

                                                    Wohin das optische Leistungsbudget geht

Faserdämpfung

Die Faserdämpfung beschreibt, wie viel optische Leistung verloren geht, wenn Licht durch den POF wandert.Sie wird üblicherweise in dieselbe Dämpfung nicht dieselbe Reichweite ergibt, wenn das verfügbare optische Budget unterschiedlich ist

ausgedrückt.Für einige industrielle 1-mm-Step-Index-POF-Sorten liegen die veröffentlichten Dämpfungswerte im Bereich von einigen Zehntel Dezibel pro Meter.

Abhängig von der Kabelqualität, Wellenlänge, Temperatur und Testbedingung liegen typische Werte bei etwa 0,19–0,22 dB/m.

Diese Werte sind nützlich, um das Ausmaß der POF-Dämpfung zu verstehen, sollten aber nicht als universelle Konstanten behandelt werden.

Ein Design muss die Dämpfungsspezifikation verwenden, die für die tatsächliche Faser und die Betriebsbedingungen geeignet ist.Es gibt auch einen wichtigen Unterschied zwischen einem typischen Dämpfungswert und einem maximalen spezifizierten Dämpfungswert

. Ein typischer Wert kann eine repräsentative Leistung beschreiben, während ein konservatives Worst-Case-Link-Design normalerweise einen Wert erfordert, der mit der garantierten Spezifikation übereinstimmt.

Steckverbinder, Adapter und zusätzliche optische Schnittstellen

Jedes Mal, wenn der optische Pfad eine zusätzliche Schnittstelle durchläuft, kann etwas Leistung verloren gehen.

Dies kann Inline-Koppler, Durchgangsadapter, abnehmbare Verbindungen oder andere Schnittstellen zwischen Sender und Empfänger umfassen.

Bei kurzen industriellen POF-Systemen kann selbst ein relativ kleiner fester Verlust wichtig sein, da das gesamte verfügbare Leistungsbudget nur wenige Dezibel betragen kann.

Angenommen, ein Link hat nach Abzug des erforderlichen Systemspielraums 5 dB zur Verfügung. Wenn zusätzliche Schnittstellen 1 dB verbrauchen, bleiben nur 4 dB für die Faser übrig.

Bei 0,20 dB/m entspricht dieser eine zusätzliche Dezibel etwa 5 Metern Faserverlustbudget.

Das bedeutet nicht, dass jeder Steckverbinder immer 1 dB kostet. Es zeigt, warum feste Verluste bei der Schätzung der Entfernung nicht ignoriert werden können.

Qualität der Faserendfläche und Terminierung

POF ist attraktiv, teilweise weil er relativ einfach zu terminieren ist, aber die Terminierungsqualität ist optisch immer noch wichtig.

Die Faserendfläche sollte Licht effizient vom Sender in die Faser und von der Faser in den Empfänger leiten. Schlechte Schnitte, unzureichendes Polieren, Verschmutzung, mechanische Beschädigung oder schlechte Ausrichtung können die Streuung erhöhen oder die optische Kopplung reduzieren.

Es gibt keine nützliche universelle Regel wie “jede POF-Endfläche fügt X dB hinzu.” Das Ergebnis hängt von der Terminierungsmethode und der Schnittstelle ab.

Für technische Berechnungen verwenden Sie die relevante Steckverbinder- oder Terminierungsspezifikation, falls verfügbar. Bei vor Ort installierten Links ist die Terminierungsqualität auch ein Grund, warum die Installationspraxis die tatsächliche gemessene Leistung beeinflussen kann.

Biegeverlust

Eine Faser muss nicht gebrochen sein, um optische Leistung zu verlieren.

Wenn POF zu eng gebogen wird, kann ein Teil der geführten optischen Energie entweichen, was die Dämpfung erhöht. Der tatsächliche Verlust hängt von der Faserkonstruktion, dem Biegeradius, dem Biege winkel und dem mechanischen Zustand des Kabels ab.

Deshalb geben Kabeldatenblätter normalerweise Biegeanforderungen an.

Anstatt einen willkürlichen universellen Biegeverlustwert hinzuzufügen, ist es besser, das Kabel innerhalb seiner spezifizierten mechanischen Grenzen zu verlegen und ungewöhnlich enge oder wiederholte Biegungen als mögliche Quellen für zusätzlichen optischen Verlust zu betrachten.

Temperatur und Komponenten-Drift

Temperatur sollte nicht als einfache Regel behandelt werden wie “fügen Sie bei hoher Temperatur X dB hinzu.”

Sie kann mehrere Teile des optischen Links gleichzeitig beeinflussen.

Die optische Ausgangsleistung des Senders kann sich ändern. Die Wellenlänge der LED kann sich verschieben. Die Faserdämpfung hängt teilweise von der Wellenlänge und den Umgebungsbedingungen ab. Die Empfängerempfindlichkeit kann ebenfalls über ihren Betriebsbereich variieren.

Der resultierende Link-Spielraum ist daher ein systemweiter Effekt.

Für Industrieanlagen, die über einen weiten Temperaturbereich betrieben werden sollen, reichen typische Werte bei Raumtemperatur allein nicht für eine Worst-Case-Entwurfsdistanz aus. Sender, Empfänger, Kabel und vollständige Linkbedingungen müssen über den erforderlichen Betriebsbereich ausgewertet werden.

Alterung, Versorgungsspannungsänderungen und Designspielraum

Optische Links werden nicht nur für den Moment ihrer Herstellung konzipiert.

Die Eigenschaften der Komponenten variieren zwischen den Einheiten und können sich mit den Betriebsbedingungen und der Zeit ändern. Toleranzen der Stromversorgung und Installationsvariationen können ebenfalls den realen Link beeinflussen.

Dies ist der Zweck des Designspielraums.

Spielraum ist keine ungenutzte oder verschwendete Leistung. Es ist ein bewusster Spielraum zwischen dem vorhergesagten Betriebspunkt und der Ausfallgrenze.

Der korrekte Spielraum hängt von den Komponentenspezifikationen, der Qualifizierungsmethode, der erforderlichen Lebensdauer, der Umgebung und dem Zuverlässigkeitsziel des Systems ab.

Warum kann derselbe POF in einem System bei 20 m, aber nur bei 10 m funktionieren?

Hier wird das optische Leistungsbudget besonders nützlich.

Stellen Sie sich zwei Systeme vor, die denselben POF mit derselben Auslegungsdämpfung von 0,20 dB/m verwenden.

Die Faser ist identisch. Was sich ändert, ist das verbleibende optische Budget.

10 m

Für System A:

4 dB / 0,20 dB/m = 20 m

Für System B:

2 dB / 0,20 dB/m = 10 m

Dies sind bewusst vereinfachte, hypothetische Zahlen. Sie sind keine universellen POF-Spezifikationen.Ihr Zweck ist es zu zeigen, dass dieselbe Dämpfung nicht dieselbe Reichweite ergibt, wenn das verfügbare optische Budget unterschiedlich ist

.

Unterschiedliche Sender erzeugen unterschiedliche Startleistungsniveaus

Ein stärkerer Sender liefert dem Link mehr optische Leistung am Startpunkt, vorausgesetzt, alle anderen Bedingungen bleiben vergleichbar.

Wenn ein Sender eine bessere garantierte minimale eingekoppelte Leistung als ein anderer hat, kann er mehr Gesamtverlust unterstützen, bevor die Empfängergrenze erreicht ist.

Diese zusätzliche Verlusttoleranz kann potenziell für mehr Faser, mehr passive Schnittstellen, mehr Spielraum oder eine Kombination davon verwendet werden.

Unterschiedliche Empfänger benötigen unterschiedliche minimale optische Leistung

Der Empfänger ist ebenso wichtig.

Ein Empfänger, der in der Lage ist, eine niedrigere optische Eingangsleistung zuverlässig zu erkennen, gibt dem System ein größeres potenzielles Verlustbudget als ein weniger empfindlicher Empfänger, wiederum unter der Annahme kompatibler Betriebsbedingungen.

Das bedeutet, dass der Austausch nur des Empfängers die mögliche Link-Reichweite ändern kann, auch wenn Sender und Faser unverändert bleiben.

Ein einfaches Beispiel für 20 m vs 10 m Leistungsbudget

Angenommen, beide Systeme beginnen mit ihrer Sender/Empfänger-Leistungsdifferenz und subtrahieren dann die erforderlichen festen Verluste und den Designspielraum.

Nach all diesen Abzügen:
System A hat 4 dB für die Faser übrig.

System B hat 2 dB für die Faser übrig.

Derselbe 0,20 dB/m POF ergibt daher sehr unterschiedliche berechnete Distanzen.

Ein aktueller industrieller Komponentenauswahlführer veranschaulicht den Punkt deutlich: Unterschiedliche 650-nm-POF-Sender/Empfänger-Kombinationen sind für Link-Distanzen von etwa 10 m, 20 m, 45 m, 50 m und 58 m bei unterschiedlichen Betriebsdatenraten spezifiziert.

Das Übertragungsmedium kann immer noch 1-mm-POF sein, aber das vollständige optische System ist anders.

Datenrate und Empfängerarchitektur können die Reichweite erneut ändern

Eine Sender/Empfänger-Kombination ist für einen bestimmten Bereich von Signalgeschwindigkeiten und Betriebsbedingungen ausgelegt.

Die Änderung der Datenrate kann die verfügbare Link-Leistung ändern, da Empfängerbandbreite, Empfindlichkeit, Rauschverhalten, Pulsverzerrung und andere Signalintegritätsfaktoren miteinander verbunden sind.

Ein für eine relativ niedrige Datenrate vorgesehenes System kann daher eine andere Reichweite erzielen als ein Hochgeschwindigkeitssystem, auch wenn beide ähnliche POF verwenden.

Dies ist ein weiterer Grund, warum die Auswahl eines Kabels nur nach Dämpfung nicht ausreicht. Die Faser und die optoelektronischen Komponenten müssen als ein Link betrachtet werden.

Warum Datenblatt-Distanz und reale Ingenieursdistanz abweichen können

Der Begriff "theoretische Distanz" wird bei der Lektüre eines Glasfaser-Datenblatts oft zu locker verwendet.

Eine veröffentlichte Link-Distanz ist möglicherweise überhaupt keine theoretische maximale Distanz. Abhängig von der Komponente kann es sich um eine spezifizierte oder garantierte Reichweite unter definierten Sender-, Empfänger-, Kabel-, Schaltungs-, Temperatur- und Spielraumbedingungen handeln.

Der erste Schritt besteht daher darin, zu verstehen, was die Zahl tatsächlich darstellt.

Typische Werte sind nicht dasselbe wie Worst-Case-Werte

Eine typische Senderleistung, die bei Raumtemperatur gemessen wird, ist nicht unbedingt die Senderleistung, die für eine Worst-Case-Auslegung verwendet werden sollte.

Ebenso kann die typische Empfängerempfindlichkeit oder die typische Faserdämpfung ein optimistischeres Ergebnis liefern als garantierte Grenzwerte.

Dies kann zu zwei verschiedenen Berechnungen führen:Typische Berechnung:

nützlich für das Verständnis der repräsentativen Leistung.Worst-Case-Berechnung:

nützlich für die Bestimmung, ob die erforderliche Leistung über Komponenten- und Umgebungsvariationen hinweg innerhalb der Spezifikation bleibt.

Die beiden Distanzen sollten nicht verwechselt werden.

Eine veröffentlichte Reichweite kann bereits mehrere Verluste und Spielräume enthalten

Einige Link-Spezifikationen basieren auf vollständigen Sender/Empfänger-Kombinationen und nicht auf isolierten Rohkomponentenwerten.

Zum Beispiel kann eine veröffentlichte Link-Leistung bereits definierte Kopplungsbedingungen, Faserdämpfung, Modeneffekte, Temperaturvariationen oder einen optischen Leistungsspielraum berücksichtigen.

In diesem Fall kann das unabhängige Subtrahieren jedes angenommenen Verlusts die tatsächliche spezifizierte Reichweite unterschätzen.

Bestimmen Sie immer, was bereits enthalten ist, bevor Sie ein zusätzliches Budget erstellen.

Verluste, die bereits in der Link-Spezifikation enthalten sind, nicht doppelt zählen

Dies ist ein häufiger Fehler bei der Link-Budget-Berechnung.

Angenommen, eine Senderleistungsangabe stellt bereits die optische Leistung unter einer definierten gekoppelten Faserbedingung dar. Das Hinzufügen eines angenommenen Senderkopplungsverlusts würde denselben Mechanismus zweimal zählen.

Das gleiche Prinzip gilt für den Empfänger.

Wenn das installierte System hingegen einen Durchgangssteckverbinder, einen zusätzlichen Adapter oder eine zusätzliche Feldterminierung hinzufügt, die nicht in der veröffentlichten Link-Spezifikation enthalten ist, muss dieser neue Verlust immer noch berücksichtigt werden.

Eine nützliche Regel ist:

Zählen Sie einen Verlust nicht, weil er physisch existiert. Zählen Sie ihn, weil er in der von Ihnen verwendeten Spezifikation nicht bereits berücksichtigt ist.

Installierte Links sollten immer noch unter den erforderlichen Bedingungen validiert werden

Eine Link-Budget-Berechnung ist ein technisches Modell.

Das fertige System hat immer noch eine reale Kabelführung, Terminierungen, Steckverbinder, Komponententoleranzen, Temperaturbedingungen und elektrische Schnittstellen.

Für Anwendungen, bei denen die Link-Zuverlässigkeit wichtig ist, sollte das berechnete Budget daher mit den vollständigen Sender- und Empfängerspezifikationen abgeglichen und unter den erforderlichen Systembedingungen validiert werden.

Der Zweck der Berechnung ist nicht, die Verifizierung zu ersetzen. Es ist, das Design vor der Verifizierung verständlich zu machen.

Ein praktischer Workflow zur Schätzung der POF-Link-Distanz

1.                                          Von Datenblattspezifikationen zur praktischen POF-Link-Distanz

2. Identifizieren Sie den tatsächlichen Sender und seine minimale optische Ausgangsleistung unter den erforderlichen Bedingungen.

3. Identifizieren Sie die Empfängerempfindlichkeit und den gültigen Bereich der optischen Eingangsleistung.

4. Berechnen Sie das anfängliche optische Leistungsbudget vom Sender zum Empfänger.

5. Identifizieren Sie, welche Kopplungs- oder Schnittstellenverluste bereits in diesen Spezifikationen enthalten sind.

6. Addieren Sie externe Steckverbinder-, Adapter-, Terminierungs-, Biege- und Installationsverluste, die noch nicht enthalten sind.

7. Reservieren Sie den vom Systemdesign geforderten optischen Spielraum.

8. Bestimmen Sie das verbleibende Budget für die Faserdämpfung.

9. Verwenden Sie die entsprechende Worst-Case-Faserdämpfungsspezifikation, um die leistungsbegrenzte Länge abzuschätzen.

10. Überprüfen Sie separat die Datenraten- und Link-Distanz-Spezifikation des Sender/Empfänger-Paares.

Validieren Sie den zusammengebauten Link unter den erforderlichen Betriebsbedingungen.

Dieser Prozess ändert die Frage von:

“Wie viele Meter kann dieses POF-Kabel übertragen?”

zu:

“Kann dieser vollständige optische Link die Verluste tolerieren, die durch die erforderliche Distanz und Installation entstehen?”

Das ist eine viel nützlichere Frage für die industrielle Auslegung.

Die wichtigste technische Erkenntnis

Die POF-Übertragungsdistanz wird nicht durch eine einzige Dämpfungszahl definiert und sollte nicht als intrinsische feste Eigenschaft des Kabels behandelt werden.

Die Faserdämpfung bestimmt, wie schnell optische Leistung mit zunehmender Distanz verbraucht wird. Der Sender bestimmt, wie viel optische Leistung in das System gelangt. Der Empfänger bestimmt, wie wenig nutzbare optische Leistung am anderen Ende verbleiben kann. Steckverbinder, Terminierungsqualität, Biegungen, Umgebungsbedingungen und Spielraum verbrauchen oder beeinflussen alle das verbleibende Budget.

Die Beziehung kann zusammengefasst werden als:

Senderleistung → Verfügbares optisches Budget → Link-Verluste → Verbleibender Spielraum → Praktische Reichweite

Deshalb können zwei Links, die scheinbar ähnliche POF verwenden, sehr unterschiedliche spezifizierte Distanzen aufweisen.

Für die technische Auswahl beginnen Sie mit Sender und Empfänger, berechnen das optische Leistungsbudget, berücksichtigen den vollständigen optischen Pfad und verwenden dann die Faserdämpfung zur Schätzung der Distanz.

Beginnen Sie nicht mit dB/m und nehmen Sie an, dass die Antwort bereits im Kabel enthalten ist.

Häufig gestellte Fragen

Wie weit kann Kunststoff-Lichtwellenleiter übertragen?

Es gibt keine universelle maximale Übertragungsdistanz für Kunststoff-Lichtwellenleiter. Die Reichweite hängt von der Senderleistung, der Empfängerempfindlichkeit, der Faserdämpfung, den Steckverbinder- und Installationsverlusten, den Betriebsbedingungen, dem Designspielraum und den Datenratenanforderungen des vollständigen Links ab. Unterschiedliche industrielle POF-Sender/Empfänger-Systeme können daher sehr unterschiedliche Distanzen spezifizieren, während sie ähnliche 1-mm-POF verwenden.

Was ist der Unterschied zwischen dB und dBm in der Glasfasertechnik?

dBm repräsentiert ein absolutes optisches Leistungsniveau bezogen auf 1 mW. dB repräsentiert die relative Differenz oder den Verlust zwischen zwei Leistungsniveaus. Senderleistung und Empfängerempfindlichkeit werden üblicherweise in dBm angegeben, während Faserdämpfung, Steckverbinderverlust und optischer Spielraum in dB ausgedrückt werden.

Wie berechnet man das optische Leistungsbudget eines POF-Links?

Eine grundlegende Berechnung lautet:

Optisches Leistungsbudget = Minimale Senderleistung − Empfängerempfindlichkeit

Subtrahieren Sie dann die festen optischen Verluste und den erforderlichen technischen Spielraum. Das verbleibende Budget kann der Faserdämpfung zugewiesen werden. Die Division dieses verbleibenden Verlustbudgets durch die entsprechende Faserdämpfung in dB/m ergibt eine ungefähre leistungsbegrenzte Faserlänge.

Warum kann derselbe Kunststoff-Lichtwellenleiter mit unterschiedlichen Transceivern unterschiedliche maximale Distanzen haben?

Weil die Faser nur ein Teil des Links ist. Unterschiedliche Sender können unterschiedliche optische Leistungsniveaus aussenden, während unterschiedliche Empfänger unterschiedliche Empfindlichkeiten und Bandbreitenmerkmale aufweisen können. Infolgedessen kann die Gesamtmenge an optischem Verlust, die jedes Sender/Empfänger-Paar tolerieren kann, unterschiedlich sein, auch wenn derselbe POF verwendet wird.

Reduzieren Steckverbinder und Biegungen die POF-Übertragungsdistanz?

Sie können. Zusätzliche Steckverbinder und Adapter können optische Verluste verursachen, während enge Biegungen die Faserdämpfung erhöhen können. Schlechte Terminierung kann auch die optische Kopplung reduzieren. Ihre tatsächliche Auswirkung hängt von der Faser, dem Steckverbindersystem, der Terminierungsmethode, dem Biegeradius und der Installation ab, daher sollten sie anhand der geltenden Komponenten- und Kabel-Spezifikationen und nicht anhand eines einzigen universellen Verlustwerts bewertet werden.

Warum kann die tatsächliche POF-Übertragungsdistanz von der Datenblattangabe abweichen?