Fibertyperna i nätet och deras optiska felaktigheter

av Jörgen Städje den 29 Okt 2015

SUNET byggs huvudsakligen upp med två typer av optisk fiber. Båda är visserligen single mode, men skiljer sig åt i vissa viktiga parametrar. De är därför lämpliga för olika typer av förläggning.

Alla vanliga optiska fibrer är standardiserade enligt en ITU-T-norm, men olika tillverkare kan ändå ha olika produktnamn på dem. För SUNET har man valt typerna ITU-T G.652 och ITU-T G.657. De är båda tämligen vanliga typer, men med olika användningsområden. Vad fibern kan användas till beror på vilka felaktigheter den inför i ljuset. Föreliggande beskrivning är ingalunda heltäckande, utan tämligen förenklad.

fiberrulle
100 kilometer på en liten rulle

Kromatisk dispersion

Ett mycket allvarligt fel är den kromatiska dispersion fibern uppvisar vid olika våglängder. De våglängder det rör sig om är de vanliga vid datatransmission, nämligen 1310 nanometer och 1550 nm. Kromatisk disperson är en lurig parameter och det bästa vore om den vore noll, men så bra ska det inte vara. Förklaringen är komplicerad, men går ut på hur mycket ljuset fördröjs vid olika våglängder och räknas i pikosekunder per nanometer-kilometer (ps/nm*km). Ett typiskt värde är 18 ps/nm-km.

I korthet går det ut på att en ljuspuls i en fiber inte kommer fram oskadd i andra änden. Dispersionen är den egenskap som gör att ljus av en våglängd kommer fram lite före, eller efter en annan. Även om ljuset i fibern är koherent och av mycket smal bandbredd är bandbredden inte noll. Ljuset av något kortare våglängd fördröjs i en typ av fiber något mer än den längre våglängden. Resultatet blir en utsmetad puls. Om pulsen smetas ut kommer detta att sätta en gräns för hur korta pulser man kan överföra, eftersom de tenderar att ta i varandra så det inte går att skilja dem åt. Det anger i sin tur hur snabba pulser, eller hur många bitar per sekund fibern kan överföra. Man vill därför att dispersionen ska vara så liten som möjligt.

DCF

I vanlig transmissionsfiber går det inte att bli av med dispersionen, utan den måste kompenseras bort med en fiber med motsatta dispersionsegenskaper.

dispersionsrulle

Bilden visar en typisk rulle dispersionskompenserad fiber (DCF). Detta åstadkoms genom att glaset ges en annorlunda dopning än i transmissionsfibern. Längden kan vara mellan 60 och 150 kilometer (jo, på den lilla rullen) vilket kan göra nätet en bra bit längre, med ökad dämpning som följd. Ett typiskt värde på den kromatiska dispersionen i en dylik rulle kan vara -100 ps/nm-km.

Det här är emellertid en teknik i utdöende. Moderna nät kan läggas med fiber med omväxlande positiv och negativ dispersion så att egenskapen tar ut sig över fiberns hela längd. En annan, hypermodern metod som kommer att tillämpas i Nya SUNET är att motverka dispersionen med matematiska algoritmer i ändutrustningen. Datorer har blivit så mycket starkare på det senaste att detta är möjligt.

Polarisationsdispersion

Det är ingen hejd på parametrarna. Nästa parameter är polarisationsdispersionen (Polarization Mode Dispersion, PMD), som räknas i pikosekunder per roten ur kilometer (ps/√km). Ett typiskt värde är 0,1 ps/√km.

Skickar man ljus genom fibern där polarisationen inte spelar någon roll borde alla polarisationsriktningar komma fram samtidigt i en ideal fiber. Den ideala fibern är absolut rund. En verklig fiber är inte absolut rund utan något oval med slumpmässiga variationer utmed fiberns hela längd. Det får vissa polarisationsriktningar att fördröjas mer än andra. Även detta resulterar i att en ljuspuls kommer att smetas ut, vilket precis som tidigare begränsar fiberns kapacitet.

För att öka fiberns kapacitet sänder man ofta två dataströmmar med samma våglängd men med olika polarisationsriktning över en fiber samtidigt. I en fiber med hög PMD kommer de olika strömmarna att fördröjas olika mycket. Om de är synkrona vid sändning är de inte längre synkrona vid mottagning.

Det är besvärligt att kompensera för detta.

Dämpning

Ytterligare en parameter man måste känna till är fiberns dämpning. Den räknas i decibel per kilometer (dB/km). Ett typiskt värde kan vara 0,25 dB/km. Denna parameter är desto enklare att förklara. Den beror på felaktigheter och föroreningar i kvartsglaset, vilka äter upp en del av ljuset.

Böjförluster

Olika fibertyper förlorar olika mycket ljus vid böjning i stora radier (macrobend loss). Det kan till exempel räknas i förlust (dämpning) vid en böjning på hundra varv runt en stång med en diameter på 10 millimeter och räknas i decibel (dB). Ett typiskt värde kan vara 0,1-0,5 dB, alltså ganska mycket på bara 3 meter. Det gäller att inte böja en fiber skarpt för då smiter allt ljus ut. Det måste man ta hänsyn till vid förläggning av stadsnät, där fibern böjs och kröks och ”misshandlas” en del vid läggningen. Det finns därför särskilt böjokänslig fiber som till gengäld håller högre dämpning per kilometer, något man får tåla vid förläggning inom en stad.

Exempel: ITU-T G.652

Denna typ av fiber är lämplig för överföring på långa avstånd, mellan städer där man eftersträvar låg dämpning. Den tål inte mycket böjning, men det spelar inte så stor roll för fiber som är fast förlagd i marken.

Ett typiskt exempel på G.652 är Corning SMF-28. Datablad: https://www.corning.com/media/worldwide/coc/documents/Fiber/SMF-28%20Ultra.pdf.

Snabbdata 1550 nm
Kärndiameter: 9,2 µm
Primärskyddets diameter: 125 µm
Dispersion: ≤18 ps/nm*km
Polarisationsdispersion: ≤0,04 ps/√km
Dämpning: ≤0,18 dB/km
Böjförlust (100 varv/25 mm): ≤0,01 dB

Läs mer

Jämförelser mellan olika fibertyper: http://www.ciscopress.com/articles/article.asp?p=170740&seqNum=7

Fler blogginlägg av Jörgen Städje

DNS och DNSSEC utan facksnack

30 Jan 2018
/ Bloggen fiberfeber

Från oss alla, till er alla

14 Dec 2017
/ Bloggen fiberfeber

Så arbetar NOC

13 Nov 2017
/ Bloggen fiberfeber

SUNET i Hongkong

20 Sep 2017
/ Bloggen fiberfeber

SUNETs handbok i informations- och IT-säkerhet

1 Sep 2017
/ Bloggen fiberfeber

Den ökända hästen från Troja

31 Jul 2017
/ Bloggen fiberfeber

Redundans är allt

3 Jul 2017
/ Bloggen fiberfeber

SNIC-snack

2 Jun 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff: del 5 av 2

3 Maj 2017
/ Bloggen fiberfeber

Maria Häll: We are at the Forefront!

13 Apr 2017
/ Bloggen fiberfeber

Maria Häll: Vi ligger i framkant!

10 Apr 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff, del 4 av 2

22 Feb 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff, del 3 av 2

30 Jan 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff! Del 2 av 2

9 Jan 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff! Del 1 av 2

16 Dec 2016
/ Bloggen fiberfeber

Long Read – Cleanliness is a Virtue

20 Sep 2016
/ Bloggen fiberfeber

Långläsning - tvättar bäst som tvättar först

16 Sep 2016
/ Bloggen fiberfeber

Följa fiber – från Tulegatan till Stockholms universitet.

26 Aug 2016
/ Bloggen fiberfeber

Ericsson, then swänske Lars Magnus

7 Jun 2016
/ Bloggen fiberfeber

One ring to rule them all

24 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Den tunga bakgrundstrafiken

12 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Long read: How to Design a Fibre Optic Network

5 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Welcome to the Fiber Fever Blog!

3 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Procuring an Optical Network – Smooth as Silk

2 Maj 2016
/ Blogg

The Breadth and Width of a Megabit

29 Apr 2016
/ Blogg

The Nobel Prized Piece of Glass

28 Apr 2016
/ Blogg

What’s the time? Really?

28 Apr 2016
/ Blogg

SUNET in i molnet (3) – molnsäkerhet

26 Apr 2016
/ Blogg

SUNET in i molnet (2) – vad är molnet egentligen?

25 Apr 2016
/ Blogg

SUNET in i molnet (1) – det här får du

25 Apr 2016
/ Blogg

Read about the brand new Sunet network.

11 Apr 2016
/ Bloggen fiberfeber

GÉANT och NORDUnet – bästa kompisar

14 Mar 2016
/ Bloggen fiberfeber

Ljuset kommer från Tyskland

3 Mar 2016
/ Bloggen fiberfeber

Thunderbirds are GO!

19 Feb 2016
/ Bloggen fiberfeber

Ett panorama av verkligheten

17 Feb 2016
/ Bloggen fiberfeber

Det allseende ögat

15 Feb 2016
/ Bloggen fiberfeber

Förstärkning på längden

15 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Dämpning och förstärkning i optisk fiber

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Grundläggande om L-bandet

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

C-bandet – grundläggande om

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Logaritmer, min käre Watson

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

CERN – krossen som slår sönder materiens minsta byggstenar

12 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Riksarkivets samarbete med SUNET

11 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

One Ring to Rule them - Vetenskapsrådet

21 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

Alla jättars jätte - Cisco

19 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

En värld av siffror - belastning

19 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

Ur led är inte alls tiden - atomur

19 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

En djungel av kontaktdon

4 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

Elektronisk enbärsdricka - Juniper

27 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Vad är Géant?

26 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Radar Love - Eiscat

25 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

The Color Purple - dispersion

25 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Full Metal Packet - switchen

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Get your kicks on route 66 - routrar

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Game of Stones - kvarts

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

The Twilight Zone - fotonen

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Peering – SUNETs ekonomiska ryggrad

9 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

I mörkret är alla katter infraröda

4 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Vad är klockan? Egentligen?

21 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Nätets centrum

20 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Den optiska transceivern

17 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Polarisation och informationsöverföring

1 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Laserns historia

30 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Koherent ljus, vad är det?

28 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

När allt är klart

28 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

SUNET – nu ännu bättre!

16 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Fibern fruktar fukten

11 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Att få kontakt

11 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Så tillverkas optisk fiber

31 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

EMC – EMI – EMP

31 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Glasbiten som gav nobelpris

21 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Megabit på längden och tvären

21 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Långartikel: Fibern från Frostmofjället

21 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Upphandling av optiskt nät

25 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

OptaSense – när fiber blir sensorer

3 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk djupdykning: Optisk magi med ramanförstärkare

2 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk utvikning: 130.000 fibrer som i en liten ask

1 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

NOCen spekulerar 2: Felrapporter

27 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

NOCen spekulerar 1: hög belastning

26 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk djupdykning: Optisk magi med EDFA

22 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

Långartikel: Så designar man ett fiberoptiskt nät

11 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

Bredare motorväg för svenska data – äntligen en offensiv satsning!

22 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Om den interaktiva tidslinjen

21 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Om den interaktiva kartan

20 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Fiberfeber: Vad som har varit och vad som komma skall

19 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Följ bygget av Sunets nät på bloggen Fiberfeber!

18 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk djupdykning: den mystiska routerkraschen

11 Jun 2006
/ Bloggen fiberfeber

2000–2013: Sunet mognar och kapaciteten ökar. Identitetsfederation skapas.

1 Jan 2000
/ Bloggen fiberfeber

1990–1999: Kapaciteten stiger, 2 – 34 – 155 Mbps

1 Jan 1990
/ Bloggen fiberfeber

1968–1989: Idéernas tidevarv. Internets vagga.

1 Jan 1968
/ Bloggen fiberfeber

Jörgen Städje

Jag heter Jörgen Städje och har skrivit om teknik och vetenskap sedan 1984. Friskt kopplat, hälften brunnet!


Warning: file_get_contents(https://www.linkedin.com/countserv/count/share?url=https://www.sunet.se/blogg/fibertyperna-i-natet-och-deras-optiska-felaktigheter/&format=json): failed to open stream: HTTP request failed! HTTP/1.0 404 Not Found in /var/www/html/wp-content/themes/sunet/functions.php on line 5416