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Rx-Leistung und das Leistungsbudget

Empfangsleistung ist der eine DDM-Wert, der fast immer real ist, und er steht am Ende einer einfachen Gleichung: das, was das Fernende ausgesendet hat, minus das, was der Pfad verloren hat. Lesen Sie beide Enden, und Sie haben den gemessenen Verlust der Strecke; vergleichen Sie ihn mit dem, was die Anlage eigentlich verlieren sollte, und Sie wissen, ob die Faser, die Steckverbinder oder das Modul das Problem sind — und wie viel Reserve bleibt, bevor die Verbindung ausfällt.

Die Gleichung

Rx(hier)      = Tx(Fernende) − Verlust(Pfad)
Verlust(Pfad) = Faserdämpfung × Länge + Σ Steckverbinder + Σ Spleiße + Σ passive Bauteile
Reserve       = Rx(hier) − Empfindlichkeit(dieser Empfänger)

Sowohl Tx als auch Rx stammen aus dem DDM (Parameter); die Verlustanteile stammen aus der Anlagendokumentation oder aus diesen typischen Werten:

ElementTypischer VerlustHinweise
SMF bei 1310 nm0,32–0,35 dB/kmG.652
SMF bei 1550 nm0,18–0,22 dB/km—
SMF bei 1610 nm (CWDM-Rand)0,22–0,25 dB/kmWasserpeak bei 1383 nm liegt bei alter Faser bei 0,3–0,5 dB/km
MMF bei 850 nm2,5–3,5 dB/kmOM3/OM4
Steckverbinderpaar (LC/SC, UPC oder APC)0,2–0,5 dB (0,75 max. nach TIA)verschmutzt: +0,5 … +3 dB oder mehr
MPO/MTP-Paar0,35–0,75 dBPolarität und Pinning zählen mehr als der Verlust
Fusionsspleiß0,05–0,1 dB—
Mechanischer Spleiß0,2–0,5 dB—
CWDM-Mux + -Demux (pro Kanal)2,5–4 dB insgesamtplus 1–2 dB pro Durchgangsband
DWDM-Mux/Demux (AWG)3–6 dB pro Paar—
PON-Splitter 1:2 / 1:4 / 1:8≈ 3,5 / 7,2 / 10,5 dB—
PON-Splitter 1:16 / 1:32 / 1:64≈ 13,7 / 17,2 / 20,5 dB—
Inline-Dämpfungsgliedwie beschriftet ±0,5 dB—

Ausführliche Budgetmethode für CWDM: CWDM-Mux/Demux & Leistungsbudget; Einheitenumrechnung: Einheiten & Umrechnungen.

Durchgerechnetes Beispiel: 10GBASE-LR, 12 km

  • Tx am Fernende (DDM): −2,5 dBm
  • Erwarteter Verlust: 12 km × 0,35 = 4,2 dB + 4 Steckverbinderpaare × 0,4 = 1,6 dB + 6 Spleiße × 0,1 = 0,6 dB → 6,4 dB
  • Erwartete Rx: −2,5 − 6,4 = −8,9 dBm
  • Empfindlichkeit (10GBASE-LR, Durchschnitt): etwa −14,4 dBm → erwartete Reserve ≈ 5,5 dB
Gemessene RxInterpretation
−8 … −10 dBmwie geplant
−12 dBm3 dB fehlen — ein verschmutzter oder beschädigter Steckverbinder, eine Makrobiegung oder ein Spleiß; reinigen und inspizieren, dann OTDR
−14 dBman der Empfindlichkeitsgrenze — die Verbindung kann stehen, aber mit Fehlern und Flattern
−40 dBmkein Licht — Faser, falscher Port, Tx am Fernende aus (Kein Link)
−3 dBmFernende sendet mehr als erwartet, oder der Pfad ist viel kürzer als dokumentiert

Beide Richtungen

Messen Sie A→B und B→A. Der Faserverlust ist bis auf wenige Zehntel dB symmetrisch; eine Abweichung, die größer als die DDM-Genauigkeit ist (±3 dB, in der Praxis > 2 dB), bedeutet, dass die Asymmetrie an einem Ende liegt, nicht im Pfad:

BeobachtungBedeutung
Beide Richtungen um denselben Betrag niedriggemeinsamer Pfad: Länge, Spleiße, ein Mux, verschmutzte Steckverbinder in beiden Fasern
Eine Richtung niedrigverschmutzter/beschädigter Steckverbinder auf dieser Faser, schwacher Tx auf der Sendeseite, Wellenlängen-Fehlanpassung für diese Richtung (BiDi/CWDM)
Eine Richtung dunkelgebrochene Faser des Paares, Tx deaktiviert oder tot, Tx/Rx vertauscht
Beide in Ordnung, trotzdem Fehlerkein Leistungsproblem — Dispersion, FEC, Polarität bei paralleler Optik (VDM & FEC)

Bei paralleler Optik pro Lane: die vier oder acht Rx-Werte zuerst untereinander vergleichen, bevor Sie sie mit einer Spezifikation vergleichen (Diagnose je Lane).

Übersteuerung: zu viel Licht

Jeder Empfänger hat eine maximale Eingangsleistung; oberhalb davon sättigt die Fotodiode oder der TIA, und es treten Fehler auf, obwohl „das Signal stark ist“. Typische Übersteuerungspunkte: −1 … 0 dBm bei 10G-SR/LR-PIN-Empfängern, −3 dBm bei 1G, −7 … −9 dBm bei APD-Empfängern in ZR/DWDM-Modulen, +2 … +4 dBm bei PAM4. Ein Modul für große Reichweite an einer kurzen Strecke braucht ein Dämpfungsglied: so dimensionieren, dass Rx in der Mitte des Fensters liegt (Typische Werte, Empfänger).

Leistung ist nicht alles: Dispersion und Strafterme

IEEE-Budgets reservieren mehrere dB für Strafterme — Dispersion, Reflexionen, Jitter —, die sich nicht als verlorene Leistung zeigen. Für 10GBASE-LR beträgt das Budget 9,4 dB, wovon nur 6,2 dB Kanal-Einfügedämpfung sind; der Rest ist für Strafterme reserviert. Eine Verbindung kann also „3 dB Reserve“ bei der Rx-Leistung zeigen und trotzdem an ihrer Grenze liegen — bei einer langen Strecke auf 1550 nm, bei CWDM auf 1610 nm oder bei OM1-Faser mit 10G. Symptome sind Fehler und Flattern bei guten Pegeln (Link-Flattern); die Abhilfe ist ein dispersionstolerantes Modul (EML, kürzere Reichweite, niedrigere Rate) statt mehr Leistung.

Reservepolitik

Reserve (Rx − Empfindlichkeit)Urteil
> 6 dBgesund; Spielraum für Alterung und einen verschmutzten Steckverbinder
3–6 dBakzeptabel; überwachen und eine Baseline führen
1–3 dBgrenzwertig; an heißen Tagen oder nach jedem Eingriff ist mit Flattern zu rechnen
< 1 dBjetzt beheben — reinigen, neu spleißen, verkürzen oder die Reichweitenklasse wechseln

Neue Strecken für mindestens 3 dB Reserve nach Alterung planen (0,5–1 dB für die Laseralterung über die Lebensdauer, 0,5 dB pro künftigen Reparaturspleiß).

Aufzeichnung

Tx und Rx bei der Installation an beiden Enden aufzeichnen — der Link-Pass (Überwachung). Spätere Messungen sind dann Deltas, die von der absoluten Genauigkeit des DDM von ±3 dB unberührt bleiben (Genauigkeit & Grenzen).

In CodingBox

Der Bildschirm DDM zeigt Tx und Rx mit den moduleigenen Schwellwerten und protokolliert sie über die Zeit; beide Module einer Strecke vor dem Einbau auf der Werkbank zu lesen liefert die Sendeleistungen für das obige Budget. Bei einem Modul aus einer ausgefallenen Verbindung zeigt die protokollierte Rx-Historie, ob der Verlust langsam gewachsen ist (Anlage) oder die Tx-Leistung des Moduls gesunken ist (Tx-Bias & Laseralterung).

Budgets mit Splittern und Klassenfenstern: ODN-Klassen und Budget. Verstärkte Strecken, bei denen Rauschen, nicht Leistung, die Grenze ist: Verstärkung & OSNR.

Details aus Sicht der Planung — Zuschläge nach Norm, Strafterme, Reservepolitik und vier durchgerechnete Budgets: Leistungsbudget-Engineering; den Anlagenverlust mit LSPM und OTDR messen statt ihn aus DDM abzuleiten: Messtechnik.


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