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KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 1 23 Lichtwellenleitertechnologie physikalische Grundlagen und Komponentenübersicht Zusammengestellt.

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2 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 1 23 Lichtwellenleitertechnologie physikalische Grundlagen und Komponentenübersicht Zusammengestellt von Dipl.-Ing. Irene Bauer und Dipl. Ing. Klaus Klausner

3 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 2 23 Vorteile der Signalübertragung mit Glasfaserkabel Geringe Dämpfung Hohe Bandbreite EMV-Verträglichkeit keine Gefahr durch Blitzschlag leichte, dünne Kabel erhöhter Schutz gegen Abhören

4 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 3 23 1,6µm 1,5µm 1,4µm 1,3µm1,2µm 1,1µm 1,0µm0,9µm 0,8µm0,7µm0,6µm0,5µm0,4µm Elektromagnetisches Spektrum 0Hz1kHz1MHz1GHz10Hz100Hz10kHz100kHz10MHz100MHz10GHz 10 0 10 6 10 9 10 3 10 7 m 10 6 m 100km 10km 1km 100m 10m1m1dm1cm 10 12 10 15 10 18 10 21 1mm 100µm 10µm1µm 100nm 10nm1nm 100pm 10pm1pm 1THz10 15 Hz10 18 Hz 10 21 Hz10THz100THz10 16 Hz 10 17 Hz10 19 Hz10 20 Hz100GHz LWMWKWUKW Technischer Wechselstrom NF - BereichHF - Bereich Mikrowellen MikrowellenRöntgen-Strahlung Gamma-Strahlung 380nm780nm 1. B 1. Fenster B 2. Fenster F 3. Fenster H

5 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 4 23 Optische Dämpfung im Vergleich MediumDämpfung50% Lichtabfall dB/kmbei Rheinwasser100 0000,033 Meter Fensterglas 50 0000,066 Meter Optisches Glas 3 0001 Meter Dichter Nebel 5006,6 Meter Stadtluft 10 330 Meter Gute Glasfaser 1970 20 165 Meter Gute Glasfaser 1978 3 1 000 Meter Gute Glasfaser 1989 0,2 18 000 Meter Kunststoffaser 100 - 400 16,5 - 8,25 Meter

6 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 5 23 primäre Kunststoffschicht (Coating) 200 - 250 µm Mantelglas (Cladding) 125 µm 140 µm Faseraufbau Kern (Core) 9/10 µm 50 µm 62,5 µm 100 µm

7 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 6 23 Brechung und Reflexion (Snellius´sches Brechungsgesetz) n1 n2 < n1 Grenzwinkel für Totalreflexion: sin = n2/n1

8 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 7 23 Reflexion und Brechung Brechung Reflexion N 1 = 1,470 N 2 = 1,460 Numerische Apertur NA = N N =sin

9 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 8 23 Lichtwellenleitertypen MultimodeStufenindex100/140 MultimodeGradientenindex50/125 62,5/125 MonomodeStufenindex 9/125

10 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 9 23 Dämpfungsverlauf von LWL - - OH OH OH - GaAlAs Dämpfung (dB/km) 6 5 4 3 2 1 0 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Wellenlänge (µm) 1. Fenster (850 nm) 2. Fenster (1300 nm) 3. Fenster (1550 nm)

11 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 10 23 Dispersion Quelle Glasfaser Empfänger AusgangsimpulsEingangsimpuls

12 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 11 23 Dispersionsanteile Moden-Dispersion Chromatische Dispersion Wellenlänge 1 Wellenlänge 2

13 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 12 23 Symetrisches Kupferkabel (dB/100m) StufenindexGradienenindexMonomod 0,11100 MHz110100 GHz1 THz10 Frequenz 600 Dämpfung dB/km 100 10 1 0,1 50 Bandbreiten von Lichtwellenleitern

14 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 13 23 Wellenlänge Größte DämpfungKleinste Bandbreite 850 nm = B3,5 dB/km200 MHz * km 1300 nm = F1,0 dB/km500 MHz * km 1310 nm = F1,0 dB/km 1550 nm = H1,0 dB/km Faserspezifikationen 2,7 dB/km400 MHz * km 3,0 dB/km200 MHz * km 0,8 dB/km800 MHz * km 0,7 dB/km600 MHZ * km 0,36 dB/km 0,25 dB/km Multimode Gradient enindex Monomode

15 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 14 23 Mikrorisse L = 0,7µm » 700 N/mm² L = 2,3µm » 350 N/mm² Faserqualitäten Faser Gewicht 50 kpsi oder 100 kpsi oder 150 kpsi 100 kpsi = 700 N/mm² Qualitätskontrolle mittels Screentest

16 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 15 23 1 Std.1 Tag 1 M 1 Jahr52550 Jahre 175 kpsi / 1,75 % 150 kpsi / 1,50 % 10 12 15 20 25 30 40 50 Biegeradius (mm) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Permanente Faserdehnung in % Lebensdauer von Lichtwellenleitern 50 kpsi / 0,50 % 100 kpsi / 1,00 % Belastung

17 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 16 23 Mechanische Belastungen DÄMPFUNGSERHÖHUNG DÄMPFUNGSERHÖHUNG Dehnung Stauchung Biegung Torsion (Drehung)

18 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 17 23 LWL-Adern Hohlader 1,4 - 2,0 mm Bündelader 2,4 - 3,0 mm Vollader Kompaktader 0,9 mm Vollader Festader (alt)

19 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 18 23 LWL Kabel (für Erdverlegung) Aramidfasern Bündelader mit bis zu 12 Glasfasern Zentrales Stützelement (Glasfiberstab) Blindader Füllmasse zum Längswasserschutz

20 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 19 23 VDE 0888 / EN 187000 und 188000 VDE 0888 Teil 1Begriffe VDE 0888 Teil 2Fasern, Einzelader und Bündelader VDE 0888 Teil 3Aussenkabel VDE 0888 Teil 4Innenkabel mit einem Lichtwellenleiter VDE 0888 Teil 5Aufteilbare Aussenkabel VDE 0888 Teil 6Innenkabel mit mehreren Lichtwellenleiter EN 187000 Fachgrundspezifikation Lichtwellenleiterkabel VDE 0888 Teil 100 EN 188000 Fachgrundspezifikation Lichtwellenleiter (Faser) VDE 0888 Teil 101 EN 188100/101Familienspezifikation Einmoden-Lichtwellenleiter EN 188201/202Familienspezifikation Mehrmoden-Lichtwellenleiter Lichtwellenleiter für Fernmelde- und Informationsverarbeitungsanlagen

21 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 20 23 VDE 0888 Teil 3 1234567891011121314 AAussenkabel HHohlader ungefüllt WHohlader gefüllt BBündelader ungefüllt DBündelader gefüllt Smetallenes Element in der Kabelseele FFüllmasse zur Füllung der Verseilhohlräume in der Kabelseele 2YPE Mantel (L)2YSchichtenmantel (ZN)2YPE Mantel mit nichtmetallenen Zugentlastungselementen (L)(ZN)2YSchichtenmantel mit nichtmetallenen Zugentlastungselementen BBewehrung BYBewehrung mit PVC Schutzhülle B2YBewehrung mit PE Schutzhülle Anzahl der Fasern bzw. der Bündeladern x Faserzahl pro Bündel GGradientenfaser / Multimodfaser EEinmodenfaser / Monomodfaser Kerndurchmesser in µm 50 oder 62,5 Modenfelddurchmesser in µm 9 (10) Manteldurchmesser in µm125 Dämpfungskoeffizint dB/km Wellenlänge B=850nm; F=1300nm; H=1550nm Bandbreite in MHz * km LGLagenverseilung

22 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 21 23 A-DF (ZN) 2Y 8G 50/125 2,7 B 400 0,9 F 800 Bandbreitenlängenprodukt 2,7 dB bei 850 nm und 400 MHz * km 400 MHz * 1km = x MHz * 0,5 km x MHz = (400 MHz * 1 km) : 0.5 km 800 MHz * 0,5 km

23 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 22 23 LWL Außenkabel Einfache Ausführung Doppelter Mantel mit Glas Stahlwellen Mantel

24 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 23 23 LWL Innenkabel Breakout Duplex Simplex Innenkabel (leichte Ausführung)

25 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 24 23 I-D (ZN)... Lichtwellenleiter-Verbindungen Spleiß (Fusion bzw. thermisch) alternativ : Crimp bzw. mechanisch Geschützt mit Spleißschutz - Schrumpf - Crimp Stecker

26 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 25 23 Spleißkassette I-D (ZN)... Lichtwellenleiter-Strecke, typischer Kabelabschluß (Spleißbox, -lade oder Patchfeld) LWL Ader Spleiß mit Spleißschutz LWL Bündelader LWL Kupplung (Ferrule) LWL pig-tail (Kompaktader + Stecker)

27 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 26 23 Lichtwellenleiter-Strecke, Variante LWL Kupplung (Ferrule) Vorkonfektionierter Stecker am Breakoutkabel Vorteile : - geringe Montagekosten vor Ort - weniger Teile - keine Spleißdämpfung Nachteile : - nur Innenkabel - Länge muß vor Verlegung bekannt sein Patchfeld

28 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 27 23 Prüfung von LWL-Strecken EN 50173 (inhouse) Parameter Bandbreite Mehrmoden Laufzeitverzögerung Optische Dämpfung Rückflußdämpfung Abnahme X Fehlersuche X Konformität X

29 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 28 23 Dämpfungsmeßtechnik PowerMeter Referenz Patchkabel LichtQuelle Referenz Patchkabel - 1.1 dB 850 nm

30 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 29 23 Dämpfungsmeßtechnik PowerMeter - 3.27 dB 850 nm LichtQuelle Referenz Patchkabel Referenz Patchkabel Zu messende Strecke

31 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 30 23 OTDR - Blockschaltbild Optische Quelle Controller Empfänger Display Splitter

32 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 31 23 OTDR Parameter Wellenlänge Monomode1310 nm ; 1550 nm Multimode 850 nm ; 1300 nm Brechungsindex Entfernungsberechnungn = 1.400 - 1.600 Entfernungsbereich Faserlänge1 km - 200 km Pulsbreite Einstellbar3 ns - 10 µs

33 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 32 23 Entfernungsberechnung 50/125 62,5/1259/125 850 nm N = 1,4655 N = 1,4776 N = 1,47 1300 nm N = 1,4598 N = 1,4719 N = 1,47 V Luft = C = 300.000 km/s T = Zeit Geschwindigkeit (V) V Glas = V Luft : N Entfernung für OTDR (D)D = (C x T ist ) : (2xN)

34 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 33 23 OTDR - Meßstrecke OTDR

35 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 34 23 OTDR - Auswertung OTDR MeßgerätesteckerFaserdämpfung Rauschen Reflektierendes Ereignis (Stecker) Nicht Reflektierendes Ereignis (Spleiß) Nicht Reflektierendes Ereignis (Gainer) Faserende

36 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 35 23 Puls-Charakteristik Empfänger Sättigung Wahre Pulsbreite Erholungs Zeit Dämpfungs-Totzone Empfänger Anstiegszeit Ereignis Totzone

37 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 36 23 Intrinsische Kopplungsverluste (Fasereigenschaften => bei Spleiß und Stecker) Unterschiedliche KerndurchmesserUnterschiedliche Brechzahlprofile Unterschiedliche numerische Apertur

38 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 37 23 Numerische Apertur N1 N2 NA = sin = (N1) 2 - (N2) 2

39 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 38 23 Extrinsische Kopplungsverluste (Stecker) Radialer Versatz Kipp-Winkelfehler Abstand Stirnflächen-Rauhigkeit Schnittwinkel Reflexionsverluste

40 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 39 23 Unterschiedliche Arten des Schliffes (stark überzeichnet) Planschliff (ausgestorben) RL ~ 29 dB PC - Schliff : Physical Contact (mit großem Radius, Mittelpunkt in der optischen Achse) RL ~ 40 dB UPC : Ultra PC mit verbesserter Oberfläche RL ~ 50 dB Stecker blau (SC, E2000) APC8 - Schliff : Angeld Physical Contact (gleicher Radius, Mittelpunkt um 8° neben der optischen Achse) => weitere Vergrößerung der Reflexionsdämpfung RL > 60 dB Stecker grün (SC, E2000)

41 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 40 23 Stecksystem zum AnwenderDuplex SC (BFOC/2,5=ST) Stecksystem zur VerkabelungSimplex SC(BFOC/2,5=ST) Faser für Tertiärbereich62,5 µm (50 µm ) Faser für Sek.- und Primärbereich62,5 µm (50 µm oder 9 µm ) Fasernenndurchmesser125 µm Steckzyklen 500 Größte Dämpfung Stecker < 0,5 dB Größte Dämpfung Spleiß < 0,3 dB Anforderungen LWL-Verkabelung (inhouse)

42 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 41 23 Produktübersicht

43 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 42 23 KRONE - Vt COM-Gf Glasfaser-Verteiler Vt COM-Gf-600 –offenes Verteilergestell als Schnittstelle zwischen System und Linientechnik –mit Gf-Steckermodulen –oder mit Gf-Patchmodulen –bis 288 Steck- und Spleißverbindungen –Mischbestückung möglich

44 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 43 23 KRONE - Vt COM-Gf GF-Steckermodul –komplett vormontiert mit Einschub, Spleiß- und Überlängenkassette, konfektionierten Pigtails und Kupplungen, Umlenkrolle und Abdeckung –immer 12 Anschlüsse –Steckertypen: SC/APC8°, SC/APC9°, FC/PC, E2000/APC8°, DIN/PC oder DIN/APC8°

45 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 44 23 KRONE - Vt COM-Gf GF-Patchmodul –vormontiert mit 12 Kupplungen –Kupplungstypen: SC/APC, FC/PC, oder E2000/APC8° –Zugentlastung und definierte Kabelführung zur sicheren Ablage und Zuführung der Patch- und Innenkabel

46 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 45 23 Kabelabschluß in einer externen Einheit Bucht 1 Kabel Kabelabschluß innen Muffe Außenkabel muß nicht durch das Gebäude Spleiß- kassetten Außenkabel Patchfeld Bucht 2 System Patchfeld Elektronische System- komponenten Breakout kabel Kupplung Spleiß Patchkabel

47 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 46 23 Kabelabschluß in der Bucht Gf-Steckermodul Bucht 1 Kabel Eindeutige Zuordnung Kabel - Bucht alles beisammen niedrigere Gesamtkosten durch Entfall eines Breakoutkabels und der Spleißmuffe Bucht 2 System Patchfeld Elektronische System- komponenten Breakout kabel Kupplung Spleiß Patchkabel Außenkabel Patch- und Spleißmodul Patch- und Spleißmodul Patch- und Spleißmodul

48 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 47 23 LMSys (Line Management System) Modular aufgebauter Glasfaser Verteilpunkt

49 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 48 23 KRONECTION-Box - Säule Ausführung mit KRONECTION- Box A200 Endverzweigersäule für Kupfer und Glasfaser

50 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 49 23 FIBERCOM Bausatz bestehend aus: Spleißmodul ( Aufnahme von max. 2 Spleißkassetten) Umlenkrolle Patchmodule (für ST, FC,DIN,SC/E2000 und SMA Stecker) Staubschutzabdeckung

51 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 50 23 Glasfaser-Wandverteiler Für die Aufnahme von 60 Spleißen bzw. 48 Gf-Kupplungen SC, FC, ST Verteilung Verbindung von Gf-Außen und Innenkabel Optional Zugriffssicherung für Netzübergabepunkt mittels Schließblech und Schloß

52 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 51 23 KRONE UniBox Größe 3 mit Glasfaser-Spleiß-Kassette auch für 4 x FAME 6

53 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 52 23 Glasfaser-Kassettengehäuse zur Aufnahme der Arbeitslänge von Schalt- und Bündelader Einsatz verschiedener Spleißkassettensysteme möglich werkzeugfreies Entnehmen der Spleißkassette (Rastmechanismus)

54 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 53 23 SC-Patchkabel; Pigtails und Kupplungen SC-Multimode (beige) SC-Monomode mit PC-Schliff (blau) SC-Monomode mit APC-Schliff (grün)

55 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 54 23 FC/PC Patchkabel; Pigtails und Kupplungen Fortsetzung Auch hier die 2 Schliffarten PC (blau) und APC (grün) Kennzeichung durch Farbe der Knickschutztülle (Kupplung ??)

56 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 55 23 Patchkabel; Pigtails und Kupplungen Fortsetzung ST- Stecker DIN E 2000 Stecker

57 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 56 23 Spleißschubladen und Spleißablagen Spleißladen mit Auszugsmechanik oder Festeinbau alle genormten Kupplungen (SC, FC, DIN, ST, E2000) 12- oder 24 fache Ausführung

58 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 57 23 Spleißkassetten Je nach Typ des Spleißschutzes sind die passenden Spleißhalter (Thermisch oder Crimp auszuwählen)

59 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 58 23 Modulares Patchpanel aus Kunststoff, für Breakoutkabel und Spleiß

60 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 59 23 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

61 KRONE LWL-Schunlung 11/2002 Klausner / Bauer Folie 60 23ENDE


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