Warum ist die PMD-Messung für die Glasfaser-Charakterisierung unverzichtbar?

In der heutigen durchgängig vernetzten Welt ist es wichtig, die unterbrechungsfreie Konnektivität einer immer größeren Anzahl von Anwendungen zu gewährleisten. Allerdings gilt es in optischen Netzen verschiedene störende Effekte, wie die Polarisationsmoden-Dispersion (PMD), zu beachten. Um ein effizientes und zuverlässiges Kommunikationssystems sicherzustellen, müssen die damit in Zusammenhang stehenden Anforderungen bei der Installation und beim Upgrade des optischen Netzes verstanden und berücksichtigt werden. 

Was ist die PMD? 

Die PMD tritt auf, wenn sich Lichtpulse unterschiedlicher Polarisation mit verschiedenen Geschwindigkeiten in der Glasfaser ausbreiten. Im Idealfall sollten sich diese Lichtanteile gleich schnell bewegen. Allerdings führen bereits geringfügige Unregelmäßigkeiten im Kern und im Mantel der Glasfaser dazu, dass sich der Lichtpuls im Zeitverlauf verbreitert, so dass zwischen den einzelnen Signalen unerwünschte Überlappungen und Interferenzen auftreten. Diese Effekte können die Bitfehlerrate (BER) erhöhen und die Bandbreite des optischen Kabelsystems insgesamt beeinträchtigen. Aus diesem Grund ist die PMD ein wichtiger Parameter für die Charakterisierung von Glasfasern. 

Die Rolle der PMD bei der Glasfaser-Charakterisierung 

Die Ermittlung der PMD ist aus mehreren Gründen unerlässlich: 

1. Signalintegrität: Die PMD beeinträchtigt die Signalintegrität, so dass sich die Bitfehlerrate (BER) und das Risiko von Datenverlusten erhöhen. Wenn man die Ursachen der PMD kennt, ist man besser in der Lage, optische Systeme zu entwickeln, die diese störenden Effekte mindern. 

1. Leistung: Die PMD beeinträchtigt die Leistung des optischen Netzes, da sie die maximal erreichbare Datenrate begrenzt. Die ordnungsgemäße Ermittlung der PMD trägt dazu bei, eine optimale Leistung und Kapazität sicherzustellen. 

1. Konformität: Normen, wie ITU-T G.652 und G.655, legen für unterschiedliche Fasertypen spezifische Grenzwerte für deren PMD-Koeffizienten fest. Die Beachtung dieser Normen ist die Voraussetzung für die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben und die Gewährleistung der Zuverlässigkeit des optischen Netzes. 

Management der PMD 

Bei Datenraten von über 10 Gbit/s und/oder Streckenlängen von mehr als 10 km kann und sollte ein effektives PMD-Management zum Einsatz kommen. Hierfür stehen mehrere Vorgehensweisen zur Verfügung: 

• Optimierung der Fasergeometrie: Glasfasern mit einer optimierten kreisförmigen (zirkularen) Geometrie sowie die Vermeidung von Spannungen in der Glasfaser können dazu beitragen, die PMD weitestgehend zu verringern. 

• PMD-Kompensationssysteme: Diese Systeme nutzen Polarisationskontroller zur Kompensation der PMD, indem sie die Polarisationszustände gezielt ändern und die Laufzeitunterschiede verkleinern. 

• Kohärente Systeme: Kohärente Systeme setzen auf die Berechnung und Kompensation der PMD-Vektoren und bieten damit technisch anspruchsvolle Lösungen zur Minderung kalkulierbarer PMD-Effekte. 

PMD-Messung 

Regelmäßige Tests und Messungen der PMD spielen in jeder Phase des Lebenszyklus der Glasfaser eine wichtige Rolle. Die PMD kann sich im Herstellungsprozess, bei der Installation sowie auch aufgrund von Umwelteinwirkungen erhöhen. Gemäß ITU-T G.650.3 ist die PMD an Glasfaserstrecken, die Datenraten von ≥ 10 Gbit/s unterstützen oder eine Länge von ≥ 10 km aufweisen, zu überprüfen. Hierfür werden passende Prüf- und Messlösungen benötigt, die aussagekräftige Einblicke in die PMD und andere störende Effekte ermöglichen. EXFO empfiehlt dringend eine Lösung, die die wichtigsten Dispersionstypen, d. h. sowohl die chromatische Dispersion (CD) als auch die Polarisationsmoden-Dispersion (PMD) von nur einem Ende der optischen Übertragungsstrecke analysieren kann („Single-Ended-Test“). Damit unterscheidet sich diese Vorgehensweise von der konventionellen, von beiden Faserenden aus durchgeführten Messung, die weitaus höhere Investitions- und Betriebskosten nach sich zieht. Das am Ende dieses Blog-Beitrages genannte White Paper erläutert ausführlicher wichtige innovative und zeitsparende Lösungen zur Durchführung von Single-Ended-Tests. 

Fazit 

Mit der Einführung immer höheren Datenraten und anspruchsvollerer Modulationsverfahren erhöht sich die Bedeutung der PMD-Charakterisierung in den heutigen optischen Übertragungsstrecken. Wenn man die Rolle der PMD versteht und Maßnahmen zu deren Management ergreift, ist es möglich, Glasfasernetze zu optimieren, damit diese die Leistung und Zuverlässigkeit bieten, die die Kunden sowie die strengen Dienstgütevereinbarungen (SLA) heute voraussetzen. 

Sie möchten mehr erfahren? Unser ab sofort erhältliches White Paper „Polarisationsmoden-Dispersion: eine wichtige Komponente der Glasfaser-Charakterisierung“ erläutert ausführlicher die Ursachen der PMD und deren Rolle bei der Charakterisierung von Glasfasern. 

Wenn Sie mehr über die chromatische Dispersion (CD) erfahren möchten, dann könnte unser Blog zu diesem Thema für Sie von Interesse sein: Die kritische Rolle von CD-Tests bei der Glasfaser-Charakterisierung