Maximaal bereik glasvezel: afstanden, optisch budget en gids per snelheid
Inhoudsopgave
- Het optisch budget: fundamenteel concept
- Afstanden per IEEE- en ITU-standaard
- Factoren die het bereik beperken
- Singlemode OS2: van 10 km tot meerdere duizenden
- Multimode OM3/OM4: korte maar voordelige bereiken
- SFP/SFP+/QSFP-modules: kiezen op afstand
- Het maximale bereik van uw installatie berekenen
- FAQ
Het maximale bereik van een glasvezelkabel is geen eigenschap van de kabel alleen — het is het resultaat van een evenwicht tussen de demping van de verbinding en de gevoeligheid van de actieve apparatuur. Dezelfde OS2-kabel kan 1 Gbit/s over 100 km dragen met geschikte modules, of slechts 10 Gbit/s over 10 km met standaardmodules. Deze gids legt de principes van het optisch budget uit, geeft de werkelijke afstanden per standaard en per snelheid, en helpt u het bereik van uw eigen installatie te berekenen.
Het optisch budget: fundamenteel concept
Het optisch budget (of verbindingsbalans) is de beschikbare vermogensmarge tussen de zender en de ontvanger van een glasvezelverbinding. Het wordt uitgedrukt in dB en vertegenwoordigt het maximale verlies dat de verbinding kan verdragen met behoud van een aanvaardbaar foutpercentage (BER ≤ 10⁻¹²).
Optisch budget (dB) = Zendvermogen (dBm) − Ontvangergevoeligheid (dBm) − Veiligheidsmarge (dB)
Concreet voorbeeld met een standaard 10G SFP+ LR-module:
- Typisch zendvermogen: −1 dBm tot +3 dBm
- Ontvangergevoeligheid: −14 dBm
- Aanbevolen veiligheidsmarge: 3 dB (veroudering, thermische variaties)
- → Beschikbaar budget: (3) − (−14) − 3 = 14 dB
Dit budget van 14 dB moet alle verliezen van de verbinding opvangen: kabeldemping, verliezen van de connectoren, verliezen van de fusielassen en verliezen van eventuele passieve componenten (koppelaars, splitters). Het maximale bereik wordt verkregen door het beschikbare budget te delen door de demping per km van de kabel:
Max. afstand (km) = Beschikbaar budget (dB) ÷ Kabeldemping (dB/km) − [Vaste verliezen / Kabeldemping]
Voor een OS2-kabel met een demping van 0,35 dB/km bij 1310 nm, 4 connectoren (4 × 0,5 dB = 2 dB) en 2 lassen (2 × 0,1 dB = 0,2 dB): max. afstand ≈ (14 − 2 − 0,2) / 0,35 ≈ 33 km.
Afstanden per IEEE- en ITU-standaard
| Standaard | Snelheid | Vezeltype | Golflengte | Max. afstand | Module |
|---|---|---|---|---|---|
| 1000BASE-SX | 1 Gbit/s | OM2 / OM3 | 850 nm | 550 m | SFP 1G SX |
| 1000BASE-LX | 1 Gbit/s | OS2 SM | 1310 nm | 10 km | SFP 1G LX |
| 1000BASE-ZX | 1 Gbit/s | OS2 SM | 1550 nm | 80 km | SFP 1G ZX |
| 10GBASE-SR | 10 Gbit/s | OM3 / OM4 | 850 nm | 300 m / 400 m | SFP+ SR |
| 10GBASE-LR | 10 Gbit/s | OS2 SM | 1310 nm | 10 km | SFP+ LR |
| 10GBASE-ER | 10 Gbit/s | OS2 SM | 1550 nm | 40 km | SFP+ ER |
| 10GBASE-ZR | 10 Gbit/s | OS2 SM | 1550 nm | 80 km | SFP+ ZR |
| 25GBASE-SR | 25 Gbit/s | OM4 | 850 nm | 100 m | SFP28 SR |
| 25GBASE-LR | 25 Gbit/s | OS2 SM | 1310 nm | 10 km | SFP28 LR |
| 40GBASE-SR4 | 40 Gbit/s | OM3 / OM4 | 850 nm × 4 | 100 m / 150 m | QSFP+ SR4 |
| 40GBASE-LR4 | 40 Gbit/s | OS2 SM | CWDM 4λ | 10 km | QSFP+ LR4 |
| 40GBASE-ER4 | 40 Gbit/s | OS2 SM | CWDM 4λ | 40 km | QSFP+ ER4 |
| 100GBASE-SR4 | 100 Gbit/s | OM4 | 850 nm × 4 | 150 m | QSFP28 SR4 |
| 100GBASE-LR4 | 100 Gbit/s | OS2 SM | CWDM 4λ | 10 km | QSFP28 LR4 |
| GPON (ITU G.984) | 2,5 / 1,25 Gbit/s | OS2 SM | 1490 / 1310 nm | 20 km (klasse B+) | SFP GPON OLT |
| XGS-PON (G.9807.1) | 10 Gbit/s symmetrisch | OS2 SM | 1577 / 1270 nm | 20 km (klasse N2) | SFP+ XGS-PON |
Factoren die het bereik beperken
Vier fysische verschijnselen begrenzen de maximale afstand van een glasvezelverbinding:
1. Demping — dit is de dominante factor voor korte tot middellange verbindingen. Elke kilometer vezel absorbeert een deel van het lichtvermogen. Bij 1310 nm vertoont OS2-silica 0,35 dB/km; bij 1550 nm slechts 0,20 dB/km (venster met de laagste demping). Bij 850 nm (multimode) is de demping 3,5 dB/km — dat is 17× hoger dan singlemode bij 1550 nm.
2. Chromatische dispersie (CD) — de verschillende golflengten waaruit een lichtpuls bestaat, reizen met licht verschillende snelheden en komen verschoven aan. Dit verschijnsel verbreedt de pulsen en veroorzaakt bitfouten voorbij een bepaalde afstand. G.652D-vezels hebben een nuldispersie rond 1310 nm (~0 ps/nm·km) en een hoge bij 1550 nm (~17 ps/nm·km). Voor systemen met 100 Gbit/s en hoger is een dispersiecompensatie (DCF of digitale DSP) nodig.
3. Polarisatiemodusdispersie (PMD) — echte vezels zijn niet perfect cilindrisch: de mechanische dubbelbreking splitst elke modus in twee polarisatiecomponenten die met licht verschillende snelheden reizen. Verwaarloosbaar voor snelheden ≤ 10 Gbit/s, wordt zij kritisch bij 40 Gbit/s en hoger op lange vezels. Moderne G.652D-vezels hebben een PMD ≤ 0,1 ps/√km.
4. Niet-lineaire effecten — bij zeer hoog optisch vermogen (versterkte DWDM-systemen) treden niet-lineaire effecten op in de silica (SPM, XPM, FWM). Zij beperken het injecteerbare vermogen en dus het bereik op onderzeese verbindingen en langeafstands-DWDM-backbones.
Singlemode OS2: van 10 km tot meerdere duizenden
De singlemode-vezel OS2 (G.652D) is de universele oplossing voor afstanden groter dan 550 m. De sterke punten: ultralage demping (0,35 dB/km bij 1310 nm, 0,20 dB/km bij 1550 nm), afwezigheid van modale dispersie, compatibiliteit met alle geavanceerde modulatietechnologieën.
Afhankelijk van het gebruikte transmissiesysteem:
- Directe verbindingen zonder versterking: 10 Gbit/s over 10 km (SFP+ LR), 40 km (ER), 80 km (ZR) met gespecialiseerde modules
- Versterkte verbindingen (EDFA): de erbium-gedoteerde vezelversterkers compenseren de verliezen en maken afstanden van 600–1.000 km tussen regeneratoren mogelijk
- DWDM-verbindingen: tot 100 golflengten gemultiplext op één enkele vezel, elk met 100 Gbit/s of meer, over duizenden kilometers (onderzeese kabels)
- GPON / XGS-PON: 20 km standaard (klasse B+/N2), uitgebreid tot 60 km met OLT's met versterkt optisch budget (PR30)
Tip: gebruik het 1550 nm-venster om het bereik te maximaliseren
Bij gelijke snelheid reikt een module die zendt op 1550 nm (SFP+ ER/ZR) 1,5× tot 2× verder dan een 1310 nm-module (LR), dankzij de lagere demping van silica bij deze golflengte. Voor een verbinding tussen locaties tussen 15 en 80 km verkiest u dus 1550 nm-modules boven standaard 1310 nm-modules.
Multimode OM3/OM4: korte maar voordelige bereiken
De multimode-vezel OM3/OM4 is geoptimaliseerd voor korte verbindingen met hoge dichtheid, doorgaans in datacenters. De belangrijkste beperking is de modale dispersie: de honderden voortplantingsmodi verbreden elkaar over de afstand, wat transmissie met hoge snelheid over meer dan enkele honderden meters verhindert.
- OM3: 10 Gbit/s over 300 m, 40 Gbit/s over 100 m (MPO-8), 100 Gbit/s over 100 m (MPO-12)
- OM4: 10 Gbit/s over 400 m, 40 Gbit/s over 150 m, 100 Gbit/s over 150 m, 400 Gbit/s over 100 m (MPO-32)
- OM5: 400 Gbit/s via SWDM4 over 150 m (4 golflengten bij 850/880/910/940 nm)
Het economische voordeel is reëel: SFP+ SR-modules (multimode 850 nm VCSEL) kosten 2 tot 3× minder dan SFP+ LR-modules (singlemode 1310 nm laser) bij gelijke snelheid. Voor een datacenter met honderden server-switch-verbindingen van minder dan 100 m is de besparing aanzienlijk.
Het multimode-bereik niet overschatten
De gegarandeerde afstanden (OM3: 300 m bij 10G) komen overeen met nominale omstandigheden met schone connectoren en een totaal insertieverlies ≤ 3 dB. Met versleten connectoren, scherpe bochten of lassen van slechte kwaliteit kan het werkelijke bereik aanzienlijk lager zijn. Meet het werkelijke optisch budget met een OPM (vermogensmeter) voordat u een kritieke multimode-installatie afrondt.
SFP/SFP+/QSFP-modules: kiezen op afstand
De transceivermodule is het sleutelcomponent dat het bereik bepaalt. De keuze ervan hangt af van drie parameters: doelsnelheid, beschikbaar vezeltype, te overbruggen afstand.
Voor verbindingen tot 80 km zonder versterking bieden de ZR/ER-modules op 1550 nm de beste bereiken. Het Elfcam-assortiment omvat 40G ZR4 (80 km) en 25G LR (80 km) modules die compatibel zijn met de belangrijkste switchmerken (Cisco, Arista, Mellanox, HPE, Juniper).
Het maximale bereik van uw installatie berekenen
Hier is de methode in 4 stappen om het maximale bereik van uw verbinding te berekenen:
Stap 1 — De modulekenmerken opnemen: min/max zendvermogen (dBm) en ontvangergevoeligheid (dBm) in het technische gegevensblad van de module.
Stap 2 — Het bruto optisch budget berekenen: Budget = Min zendvermogen − Ontvangergevoeligheid
Stap 3 — De vaste verliezen aftrekken:
- Connectoren: 0,3 tot 0,5 dB per connector (voorzichtig budget: 0,5 dB × aantal connectoren)
- Fusielassen: 0,05 tot 0,1 dB per las
- Veiligheidsmarge: minimaal 3 dB (veroudering, thermische variaties, tolerantie)
Stap 4 — Delen door de kabeldemping:
- OS2 bij 1310 nm: 0,35 dB/km
- OS2 bij 1550 nm: 0,20 dB/km
- OM3/OM4 bij 850 nm: 3,5 dB/km
Als de berekende afstand lager is dan uw behoefte, bestaan er meerdere oplossingen: een module met hoger zendvermogen gebruiken, overschakelen naar een gunstiger golflengtevenster (1550 nm in plaats van 1310 nm), het aantal connectoren verminderen, of een optische versterker (EDFA) op de verbinding integreren.
Als het vermogen daarentegen te hoog is voor uw korte verbinding (risico op verzadiging van de ontvanger), maken vaste inline-verzwakkers het mogelijk het ontvangen vermogensniveau aan te passen binnen het aanvaardbare bereik van de ontvanger.
1Wat is het theoretische maximale bereik van een glasvezel?
Er is geen absolute theoretische limiet: met EDFA-versterkers die elke 80–100 km geplaatst worden, dragen onderzeese DWDM-systemen honderden Tbit/s over duizenden kilometers. De onderzeese verbinding FLAG (Fiber-optic Link Around the Globe) bestrijkt 28.000 km. In de praktijk zonder versterking zijn de haalbare afstanden: 550 m (10G multimode OM3), 10 km (10G singlemode LR), 40 km (ER), 80 km (ZR), 120+ km met speciale modules.
2Kan het bereik van een bestaande glasvezelverbinding worden vergroot?
Ja, meerdere benaderingen: de modules vervangen door modellen met hoger vermogen (bijv. van LR naar ER of ZR overstappen), de golflengte wijzigen van 1310 nm naar 1550 nm (40 % lagere demping), de passieve verliezen verminderen (reiniging van de connectoren, vervanging van versleten adapters), of een optische EDFA-versterker installeren in het midden van de verbinding. Alleen al de reiniging van de connectoren kan 1 tot 3 dB terugwinnen, oftewel meerdere extra kilometers.
3Welk bereikverschil is er tussen 1310 nm en 1550 nm?
De demping van een OS2-vezel is 0,35 dB/km bij 1310 nm tegenover 0,20 dB/km bij 1550 nm, oftewel 40 % minder demping bij 1550 nm. Met een identiek optisch budget van 14 dB (typisch modulebudget) en 2 dB vaste verliezen (connectoren, lassen) gaat het bereik van ~34 km bij 1310 nm naar ~60 km bij 1550 nm. Daarom gebruiken langeafstandssystemen systematisch het 1550 nm-venster.
4Kan een multimode glasvezelkabel over 10 km zenden?
Nee, in de praktijk niet. De modale dispersie van multimode-vezels beperkt het bereik tot enkele honderden meters voor snelheden van 10 Gbit/s en hoger. Bij 1 Gbit/s kan een OM3-vezel technisch 1.000 m bereiken — maar bij 10 km overschrijden de dempingsverliezen (3,5 dB/km × 10 km = 35 dB) ruimschoots het beschikbare optisch budget. Voor 10 km gebruikt u systematisch singlemode-vezel OS2 met SFP+ LR-modules.
5Waarvoor dient een optische verzwakker op een glasvezelverbinding?
Op een zeer korte verbinding (enkele meters tot enkele honderden meters) kan het ontvangen optisch vermogen het gevoeligheidsbereik van de ontvanger overschrijden, wat verzadiging en bitfouten veroorzaakt. Een vaste inline-verzwakker (1, 2, 3, 5, 10, 15 dB) voegt een gekalibreerd verlies toe om het ontvangen vermogen terug te brengen binnen het aanvaardbare bereik. Elfcam-verzwakkers zijn verkrijgbaar in LC/UPC-, SC/APC- en FC/PC-connectoren in vaste of variabele uitvoeringen.
6Wat is het maximale bereik van GPON in een FTTH-netwerk?
De standaard GPON klasse B+ (ITU G.984) specificeert een maximaal bereik van 20 km tussen de OLT en de verst verwijderde ONU, met een optisch budget van 28 dB. Dit budget vangt de verliezen op van de distributiekabel, de lassen en de PLC-splitters (doorgaans 15–18 dB voor een 1:32). XGS-PON (G.9807.1, klasse N2) biedt een vergelijkbaar budget bij 10 Gbit/s. OLT's met uitgebreid budget (PR30 = 30 dB) maken het mogelijk om tot 60 km of hogere splitverhoudingen te bereiken.
7Hoe meet je de werkelijke verliezen van een glasvezelverbinding?
Twee complementaire methoden: de OPM (optische vermogensmeter) + lichtbron meet het totale insertieverlies van uiteinde tot uiteinde (insertiemethode, volgens IEC 61280-4-1). De OTDR (optische reflectometer) lokaliseert elke fout langs het traject — las, connector, breuk — met hun positie en hun individuele demping. De OTDR-methode is verplicht voor FTTH-operatorcertificeringen en telecom-werven.
8Wat zijn de levertijden om Elfcam langeafstands-SFP-modules te ontvangen?
De modules SFP+ LR (10G/10 km), SFP28 LR (25G/10 km), QSFP+ LR4 (40G/10 km) en QSFP28 LR4 (100G/10 km) zijn beschikbaar op voorraad in Frankrijk met verzending binnen 24u. De langeafstandsmodules (ER/ZR, 40–80 km) en de optische verzwakkers zijn eveneens op voorraad. Compatibel met apparatuur van Cisco, Arista, Mellanox/Nvidia, HPE, Juniper, Marvell en Freebox Ultra. Expreslevering beschikbaar voor dringende projecten.
