Точные измерения и испытания при прокладке оптоволоконного кабеля имеют решающее значение для обеспечения общей целостности и производительности сети. Значительные потери сигнала в оптоволокне могут привести к ненадежной передаче. Как мы можем узнать величину потерь в оптоволокне? Читайте дальше, этот пост научит вас, как рассчитывать потери в оптическом волокне и оценивать производительность оптоволокна.
Виды потерь в оптическом волокне
Что такое потери в оптическом волокне? Потери в оптоволокне также можно назвать затуханием оптоволокна или потерями затухания, которые измеряют величину потерь света между входом и выходом. Факторы, вызывающие потери волокна, разнообразны, например, собственное поглощение материала, изгиб, потери в разъеме и т. д.
Потери в оптическом волокне можно разделить на собственные потери в оптическом волокне и внешние потери в оптическом волокне в зависимости от того, вызваны ли потери собственными характеристиками волокна или условиями эксплуатации. Собственные потери оптического волокна включают потери на поглощение, потери на дисперсию и потери на рассеяние, вызванные структурными дефектами. Внешние потери в оптическом волокне включают потери на сращивании, потери в разъемах и потери на изгибе. Подробная информация об этих оптических потерях и о том, как их уменьшить, представлена в разделе «Как уменьшить различные типы потерь в оптическом волокне?».
Стандарты потерь волокна
Ассоциация телекоммуникационной индустрии (TIA)/Альянс электронной промышленности (EIA) разрабатывает стандарты TIA/EIA, которые определяют требования к производительности и передаче данных для оптоволоконных кабелей, разъемов и т. д. и широко принимаются и используются в волоконно-оптической промышленности. Максимальное затухание на самом деле представляет собой коэффициент затухания оптоволоконного кабеля, который выражается в единицах дБ/км. Это один из наиболее важных параметров измерения потерь в волокне. Согласно TIA/EIA-568, максимальное затухание для различных типов оптоволоконных кабелей показано на следующем графике:
| Тип кабеля | Тип кабеля Длина волны (нм) | Максимальное затухание (дБ/км) | Минимальная пропускная способность передачи (МГц * км) |
|---|---|---|---|
| Многомодовый 50/125 микрон | 850 | 3,5 | 500 |
| 1300 | 1,5 | 500 | |
| Многомодовый 62,5/125 микрон | 850 | 3,5 | 160 |
| 1300 | 1,5 | 500 | |
| Одномодовый внутризаводской кабель | 1310 | 1.0 | Н/Д |
| 1550 г. | 1.0 | Н/Д | |
| Одномодовый внешний кабель установки | 1310 | 0,5 | Н/Д |
| 1550 г. | 0,5 | Н/Д |
Как рассчитать потери в оптическом волокне?
Чтобы определить, правильно ли работает ссылка, необходимо выполнить следующий расчет.
Расчет потерь в оптическом волокне
Часто бывает необходимо рассчитать максимальные потери сигнала в данном оптоволоконном канале во время прокладки оптического кабеля. Во-первых, вы должны знать формулу потерь волокна:
Общие потери в линии = Затухание в кабеле + Потери в соединителе + Потери на сращивании.
Затухание в кабеле (дБ) = Максимальный коэффициент затухания в кабеле (дБ/км) × Длина (км)
Потери в разъеме (дБ) = количество пар разъемов × допустимые потери в разъеме (дБ)
Потери на сращивании (дБ) = количество сращиваний × допустимые потери на сращивании (дБ)
Как показывают эти формулы, общие потери представляют собой максимальную сумму наихудших переменных в сегменте волокна. Следует отметить, что общие потери, рассчитанные таким образом, являются лишь оценкой, которая предполагает возможные значения потерь компонентов, поэтому фактические потери могут быть выше или ниже в зависимости от различных факторов.
Давайте возьмем практический пример в качестве примера, чтобы продемонстрировать этапы расчета. Между двумя зданиями проложен одномодовый оптоволоконный кабель на расстоянии 10 км и оптической длиной волны 1310 нм. Кабель имеет 2 пары разъемов ST и 1 разъем для сращивания.
Рисунок 1. Расчет потерь на линии связи на расстоянии SMF 10 км.
-
Рассчитайте потери затухания в оптоволоконном кабеле. В соответствии со стандартной диаграммой, приведенной выше, затухание света в внешнем оптоволоконном кабеле SM длиной 1310 нм составляет 0,5 дБ/км, поэтому общее затухание в кабеле составляет 0,5 дБ/км × 10 км = 5 дБ.
-
Рассчитайте общие потери соединителя. Используйте максимальные потери TIA/EIA на пару равные 0,75, а общие потери соединителя — 0,75 дБ × 2 = 1,5 дБ. При практических расчетах фактические потери в соединителе могут относиться к значению, указанному в спецификациях оптоволоконного кабеля, предоставленных поставщиками.
-
Рассчитайте общие потери на стыке. Используйте максимальные потери TIA/EIA равные 0,3 на соединение, а общие потери на соединение составляют 0,3 дБ × 1 = 0,3 дБ.
-
Рассчитайте потери других компонентов, если есть какие-либо другие компоненты, такие как аттенюаторы.
-
Сложите потери в кабеле, потери в разъемах и потери на сращивании и получите общие потери в канале. Общие потери для этого канала составляют 5 дБ + 1,5 дБ + 0,3 дБ = 6,8 дБ.
Обратите внимание, что оценки являются лишь предположениями. Самый простой и точный способ — использовать рефлектометрическую трассировку фактического канала.
Расчет бюджета мощности
Какое значение имеет значение потерь на линии связи для всей передачи? Здесь необходимо упомянуть еще один тесно связанный термин – бюджет мощности. Он используется для сравнения с рассчитанными общими потерями, чтобы убедиться в правильности установки кабельной системы. Канал будет работать нормально только тогда, когда потеря канала находится в пределах бюджета потерь. Бюджет мощности (P B ) рассчитывается как результат разницы между чувствительностью приемника ( PR ) и выходным сигналом передатчика в волокне ( PT ). Формула расчета: P B = P T - PR . Предположим, что средняя выходная мощность передатчика равна -15дБм, чувствительность приемника -28дБм, бюджет мощности составит -15дБ - (-28дБ) = 13дБ.
Расчет запаса мощности
После расчета потерь в канале и бюджета мощности вы можете рассчитать запас мощности, который также называется запасом безопасности. Он представляет собой количество мощности, доступной после вычитания потерь в канале из бюджета мощности. Формула: PM = P B - LL.
Рисунок 2. Бюджет мощности, потери в канале и запас мощности.
В качестве примера возьмем случай SMF на расстоянии 10 км: бюджет мощности составляет 13 дБ, а потери в линии известны как 6,8 дБ, таким образом, бюджет безопасности составляет 13 дБ - 6,8 дБ = 6,2 дБ. Значение больше нуля указывает, что канал имеет достаточную мощность для передачи.