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Glasfaser-Link-Budget-Rechner

Ein optisches Link-Budget berechnet den gesamten Lichtverlust (\(L_{total}\)) vom Sender (Tx) zum Empfänger (Rx). Die empfangene Leistung muss über der Empfindlichkeit des Empfängers liegen, um eine stabile Verbindung zu gewährleisten.

$$ L_{ges} = (\alpha \cdot L) + (N_c \cdot L_c) + (N_s \cdot L_s) $$ $$ P_{reserve} = P_{tx} – P_{rx\_sens} – L_{ges} $$

* Eine positive Systemreserve (\(P_{reserve} > 0\)) ist erforderlich. Ein Sicherheitsabschlag von \(\approx 3\text{ dB}\) ist Industriestandard, um Alterungseffekte zu berücksichtigen.

Tipp: Konfigurieren Sie die Tx/Rx-Spezifikationen und die Parameter der Glasfaserstrecke. Klicken Sie auf den Button, um die Dämpfung zu analysieren und die Verbindung zu prüfen.

1. Mathematische Dämpfungsberechnung

2. Holografische Photonen-Dämpfungskammer

Echtzeitsimulation: Beobachten Sie, wie der Photonenstrom über die Distanz abnimmt. Verblasst er vor dem RX-Terminal, schlägt die Verbindung fehl.

RESERVE: +0.00 dB
LINK AKTIV
TX
40 km
RX
Gesamtverlust (\(L_{ges}\)) 0.00 dB
Empfangsleistung (\(P_{rx}\)) 0.00 dBm
Systemreserve 0.00 dB

3. Signalpegel-Verlaufsprofil

Visualisierung der Signalleistung über die Distanz. Das Signal (Blaue Linie) muss über dem Rx-Schwellenwert (Rote gestrichelte Linie) bleiben.

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Der vollständige Glasfaser-Link-Budget-Rechner

Dämpfung, dBm vs. dB, Steckertypen und Überlastungsschutz
Kurzantwort

Ein Glasfaser-Link-Budget-Rechner ermittelt, ob ein optisches Signal sein Ziel erfolgreich erreicht. Er berechnet die Gesamtdämpfung durch Summierung von Faserlänge, Spleißen, Steckverbindern und Biegeverlusten. Durch Subtraktion dieses Verlustes von der Sendeleistung wird sichergestellt, dass das Signal innerhalb der Empfänger-Spezifikationen liegt (über der Empfindlichkeit und unter der Überlastgrenze).

🔦
Von Prof. David Anderson
Photonik & Telekommunikation
„Willkommen im Photonik-Labor. In der optischen Technik arbeiten wir mit reinem Licht, und Licht gehorcht strengen mathematischen Regeln. Man kann nicht einfach einen 5.000 € teuren Weitbereichs-QSFP-Laser an ein 3-Meter-Patchkabel anschließen – Sie würden den Empfänger buchstäblich blind machen und verbrennen. Lassen Sie uns das Link-Budget präzise berechnen.“

Inhaltsverzeichnis

  1. Kernphysik: Berechnung der Gesamtdämpfung
  2. Standard-Wellenlängen & Dämpfungsraten
  3. Hardware-Deep-Dive: Spleiße vs. Stecker (UPC/APC)
  4. Die Dezibel-Falle: dB vs. dBm
  5. Installationsfehler: Makrobiegeverluste
  6. Hardware-Survival-Guide: Link-Status
  7. Professor’s FAQ-Ecke

1. Kernphysik: Berechnung der Gesamtdämpfung

Bevor wir feststellen können, ob unsere Verbindung funktioniert, müssen wir die Gesamtdämpfung (Loss) berechnen. Wenn Licht durch Quarzglas reist, wird es gestreut (Rayleigh-Streuung) und absorbiert. Jedes Mal, wenn wir Fasern verschmelzen (Spleiß) oder in ein Panel einstecken (Stecker), entweichen Photonen.

Verlustgesamt = (L × α) + (N × Lc) + (M × Ls) + Reserve Gleichung 1: Gesamtdämpfung (L: km, α: Dämpfung/km, N: Stecker, M: Spleiße)

2. Standard-Wellenlängen & Dämpfungsraten

Der Dämpfungskoeffizient (α) wird durch die Wellenlänge des Lasers und den Kerndurchmesser der Faser bestimmt. Hier sind die Industriestandards:

Wellenlänge / Typ Standard-Dämpfung (α) Anwendung
850 nm (MMF) 3,0 dB / km Kurzstrecken-Rechenzentren (bis 300m). Hoher Verlust.
1310 nm (SMF) 0,35 dB / km Mittelstrecken-Metronetze. Null-Dispersionspunkt.
1550 nm (SMF) 0,20 dB / km Weitverkehrs-Standard. Niedrigste Dämpfung im Glas.

3. Hardware-Deep-Dive: Spleiße vs. Stecker

OPTISCHE HARDWARE

Wie Sie Fasern verbinden, beeinflusst Ihr Budget massiv:

  • Fusionsspleiße (0,1 dB Verlust): Ein Gerät verschmilzt zwei Glasenden. Extrem geringer Verlust.
  • Mechanische Stecker (0,5 – 0,75 dB Verlust): LC- oder SC-Stecker an Patchpanels. Höherer Verlust durch Luftspalte oder Staub.
[Image comparing UPC and APC fiber optic connectors, showing the flat polish vs the 8-degree angled polish]

UPC (Blau) vs. APC (Grün) Stecker

Blaue UPC-Stecker sind flach poliert. Grüne APC-Stecker sind in einem 8-Grad-Winkel poliert. Dieser Winkel leitet Reflexionen in den Fasermantel ab, was die Rückflussdämpfung (ORL) drastisch verbessert. Stecken Sie niemals blau in grün!

4. Die Dezibel-Falle: dB vs. dBm

🚨 Warnung: Addieren Sie niemals dBm zu dBm!

dBm ist ein absolutes Maß (Leistung), dB ist ein relatives Maß (Verhältnis).

Die goldene Regel: Senden in dBm, Verlust in dB, Empfang in dBm.
[ 0 dBm Tx ] − [ 5 dB Verlust ] = [ -5 dBm Rx ]

5. Installationsfehler: Makrobiegung

Wenn Sie die Faser zu eng biegen (z.B. 90-Grad-Winkel im Rack), ändert sich der Einfallswinkel des Lichts. Der Laserstrahl verlässt den Kern und leckt in die Ummantelung. Beachten Sie immer den Mindestbiegeradius (meist 10x Kabeldurchmesser).

6. Hardware-Survival-Guide: Link-Status

GRENZWERTE DER EMPFÄNGER
  • ROTES LICHT: LOS (Signalverlust)
    Signal zu schwach zum Dekodieren.
  • GRÜNES LICHT: Link UP
    Sicherer Bereich mit Systemreserve.
  • ORANGES LICHT: Überlastung!
    Laser zu hell. Gefahr des Durchbrennens der Fotodiode.

7. Professor’s FAQ-Ecke

F: Warum ist mein Transceiver am 3m-Kabel durchgebrannt?
Sie haben die Überlastschwelle überschritten. Weitbereichsmodule (ZR) sind für 80 km ausgelegt. Bei 3m gibt es kaum Dämpfung, was den Empfänger zerstört. Nutzen Sie Dämpfungsglieder.

Berechnen Sie Ihr Link-Budget

Wählen Sie Fasertyp und Wellenlänge. Unser System berechnet sofort die Dämpfung und warnt vor Hardware-Schäden.

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