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多模光缆的带宽和传输速率

更新日期:2018-06-08
摘要:

大家应该都知道在光纤行业中,有一常见的光缆便是多模光缆,且多模光缆的作用及种类分别有很多,上文中有详细介绍到。而多模光缆的相关参数也有很多,譬如:在它的参数中都会有一个带宽(信道带宽)的参数,其单位为MHz·km。

多模光缆
 
大家应该都知道在光纤行业中,有一常见的光缆便是多模光缆,且多模光缆的作用及种类分别有很多,上文中有详细介绍到。而多模光缆的相关参数也有很多,譬如:在它的参数中都会有一个带宽(信道带宽)的参数,其单位为MHz·km。
 
然而有时候,会有人问到:多模光缆的传输速率能达到200Mbit/s吗?以及怎么理解二者之间的关系呢?下面小编就带大家一同了解下多模光缆的带宽和传输速率吧!
 
首先,我们先来了解下多模光缆的带宽参数,详细内容如下:
 
通常情况下,多模光缆的信息容量大小用带宽长度积来度量。单位为什么不是常见的MHz,而是MHz·km?首先要理解它自身的特性:多模光缆在传输光波导信号过程中,附加的群时延、模间色散、材料色散、波导色散等导致信号失真。
 
其中,模间色散是带宽决定性因数,而材料色散、波导色散通常可以忽略,但对于单模光纤的影响却十分明显。上述的因数将造成光波导信号在多模光缆中传输时,其信号在此光缆中的传输长度与带宽成反比。
 
一般情况下,传输长度越大,则传输带宽下降。MHz·km为单位正是为了表征此光缆在1KM内所能传输的容量(前提是信号不失效)。光纤长度是标志性物理参数,一旦确定距离,就可以根据用户现在或将来的带宽需求缩小光纤的选择范围。
 
因此,简单地说多模光缆的实际带宽并无意义,所以必须加上长度来保证信号不失效,因此单位就变成MHz·KM。比如带宽600MHz·KM的在2KM的地方其带宽就只有300M了。对于阶跃折射率多模光缆,多种因数的影响使它的带宽长度积被限定在20MHz·KM,对于梯度型折射率光纤,其带宽长度积可高达2.5GHz·KM,而对于单模光纤的带宽,由于色散小、光源谱宽窄等因数,可以认为其传输带宽是无限的。有研究表明,对于短波长0.85μm,如果光源的均方根谱宽是20nm的话,最好情况的光纤总带宽不过是1GHz·km;对于1.30μm波长,如果剖面指数控制得好的话,最高的带宽可以超过10GHz·km。
 
对于多模光缆的传输速率,其实它跟带宽是有一定关联的。首先,数据传输速率(又称码率、比特率或数据带宽)描述通信中每秒传送数据代码的比特数,单位是比特/秒,可记为bit/s=b/s=bps。信道带宽与数据传输速率的关系可以奈奎斯特准则与香农定律描述。
 
奈奎斯特准则指出:如果时间间隔为π/ω(ω=2πf-->2f=w/π),通过理想通信道传输窄脉冲信号,则前后码元之间不产生相互窜扰。因此,对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax(单位为bps)与通信信道带宽B(B=f,单位为Hz)的关系可以写为:Rmax=2f。对于二进制数据,若信道带宽B=f=200MHz,则最大数据传输速率为400Mbps,多进制的话速率可增加N倍。奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。
 
香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。香农定理指出:在有随机热噪声的信道上传输数据信号时,数据传输速率Rmax与信道带宽B、信噪比S/N的关系为:Rmax=B·log2(1+S/N)式中,Rmax单位为bps,带宽B单位为Hz,信噪比S/N通常以dB(分贝)数表示。若S/N=30(dB),那么信噪比根据公式:S/N(dB)=10·lg(S/N)可得,S/N=1000。若带宽B=3000Hz,则Rmax≈30kbps。香农定律给出了一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值。它表示对于带宽只有3000Hz的通信信道,信噪比在30db时,无论数据采用二进制或更多的离散电平值表示,都不能用越过30kbps的速率传输数据。