Română
Polski
English
Česky
Deutsch
Irish
Magyar
Português
Slovenský
Cel mai important obiectiv în procesul de planificare a unui canal de comunicaţie pe fibră optică este determinarea distanţei maxime a traseului de cablu, aceasta fiind intrinsec legată de "Balanţa puterii optice". Noţiunea este o simplă comparaţie între puterea optică la intrarea pe fibră şi suma pierderilor de pe tot traseul optic (fibra, compenente auxilare), până la fotodetectorul de la capătul terminal a conexiunii. Această "balanţă" vă va ajuta să determinaţi parametrii echipamentelor terminale astfel încât să asiguraţi o transmisie adecvată a semnalelor.
Pentru a efectua balanţa puterii este necesar a se discuta în prealabil despre conceptul de decibel (dB) şi respectiv decibel raportat la 1 milliwatt (dBm) - sunt unităţi folosite pentru a măsura atenuarea în cabluri optice şi sensibilitatea fotodetectoarelor.
Decibelul este o unitate logaritmică folosită pentru compararea a două niveluri diferite ale aceluiaşi parametru fizic, unde unul dintre niveluri este luat ca referinţă. În cazul de faţă, decibelul (dB) este folosit pentru a măsura raportul dintre puterea optică de la intrarea pe fibră şi puterea la ieşire. Dacă se foloseşte unitatea decibel miliwat (dBm) atunci se face raportul dintre puterea de la intrare şi o "putere referinţă" egală cu 1mW.
Relaţiile ce definesc nivelele de semnal în dB şi dBm:
Relaţiile ce definesc nivelele de semnal în dB şi dBm:
 |  |
| unde: P1 - puterea de intrare P2 - puterea de ieşire | unde: P1 - puterea de intrare |
Pentru a determina parametrii importanţi ai transmiţătorului/receptorului trebuie evaluate următoarele relaţii:
Ptx1 - Prx1 < Pl - Pg + Pm
Ptx2 - Prx2 > Pl - Pg + Pm
unde:
- Ptx1; Ptx2 valorile puterilor (transmiţător) la începutul legăturii optice, măsurată în dBm.
- Prx1; Prx2 este gama de sensibilitate a fotodetectorului (receptor), la nodul/sfârşitul conexiunii optice, măsurată în dBm.
- Pl - atenuarea totală cauzată de componentele pasive pe întreg traseul optic (fibra optică, conectorii, splice-urile) în dB.
- Pg - câştigul total datorat amplificatoarelor de pe traseul optic, în dB.
- Pm - marjă de siguranţă ce ia în considerare "îmbătrânirea" echipamentelor, efectul temperaturii asupra acestora şi asupra transmisiei în sine, atenuările cauzate de curbarea fibrei optice, etc. în dB. Marja de siguranţă este de obicei între 3 şi 6 dB.
Proiectantul, cunoscând parametrii conexiunii (lungimile de traseu) şi componentele optice utilizate, poate calcula nivelul de atenuare a semnalului în orice punct al reţelei. Un exemplu în acest caz este prezentat mai jos:
| Diagrama unei legături optice, unde: N - transmiţătorul W - amplificatorul O - receptorul Z - conectorii S - splice | |
În afară de transmiţător (N) şi receptor (O), traseul mai conţine un amplificator optic (W), 4 conectori optici (Z) şi 5 splice-uri (S). În următorul tabel sunt trecute atenuarea/câştigul fiecărei componente. Cunoscând aceste valori, se poate alege un receptor cu o sensibilitate corespunzătoare:
| Puterea Tx: Atenuarea conectorului: Atenuarea splice-ului: Câştigul amplificatorului: Atenuarea fibrei optice: | 3 dBm 0.15 dB 0.15 dB 10 dB 0.2 dB/km |
Notă: Calculele sunt efectuate pentru o fereastră de transmisie III (atenuarea fibrei de 0.2 dB/km).
Atenuarea totală depinde de lungimea traseului optic, de numărul şi calitatea (atenuarea) conectorilor şi splice-urilor. Aceasta se calculează însumând:
| atenuarea fibrei optice: atenuarea conectorilor: atenuarea splice-urilor: | (30 km + 50 km) x 0.2 dB/km = 16 dB 4 x 0.15 dB = 0.60 dB 5 x 0.15 dB = 0.75 dB |
Pl = 16 dB + 0.60 dB + 0.75dB = 17.35 dB
Câştigul total în cazul de mai sus este dat doar de amplificatorul optic (W).
Pg = 10 dB
În etapa de proiectare, ar trebui să se ţină cont de fenomenul de "îmbătrânire" a elementului electro-optic al transmiţătorului (de obicei, 1 dB ... 3 dB) şi efectul temperaturii asupra dispozitivelor electronice şi electro-optice (de obicei +/- 2dB). O marjă de siguranţă de 6 dB este de obicei folosită.
Pm = 6 dB
Pentru a obţine sensibilitatea receptorului trebuie doar rearanjată ecuaţia de mai sus şi se obţine:
Ptx - Prx < Ps - Pg + Pm
Prx > Ptx - Ps + Pg - Pm
Prx > 3 dBm - 17.35 dB +10 dB - 6 dB
Prx > -10.35 dB
Prx > Ptx - Ps + Pg - Pm
Prx > 3 dBm - 17.35 dB +10 dB - 6 dB
Prx > -10.35 dB
Receptorul ar trebui să ofere o sensibilitate mai mare de -10.35 dB.
Exemplu de proiectare a unei conexiuni optice bazată pe dispozitive ULTIMODE
În exemplul următor se vor utiliza dispozitive de serie de la ULTIMODE - convertoare media Ethernet ULTIMODE M-403M. Aceste echipamente beneficiează de fiabilitatea ridicată caracteristică ULTIMODE şi în acelaşi timp permit transmiterea unui flux de date Fast Ethernet folosind două fibre optice monomodale pe distanţe de până la 40 de km. Sunt dotate cu doi conectori SC folosiţi pentru a transmite (Tx) şi respectiv a recepţiona (Rx) semnalul optic. Acesta este procesat în fereastra de transport II, la 1310 nm.
Convertorul Media Ethernet M-403M L11041
Convertoarele ULTIMODE de acest tip sunt foarte des folosite pentru transmiterea semnalului Ethernet pe distanţe lungi şi în zone expuse unor condiţii meteorologice aspre. Fibra optică asigură izolare electrică completă şi imunitate la interferenţele electromagnetice. ULTIMODE M-403M L11041 este îndeosebi utilizat la conectarea reţelelor de tip LAN din locaţii diferite (de exemplu, LAN-urile unei companii cu mai multe clădiri). Un exemplu de utilizare a convertoarelor ULTIMODE:
Cu parametrii primari ai dispozitivelor (puterea transmiţătorului şi sensibilitatea receptorului), se poate calcula distanţa maximă de transmisie pe o fibră optică monomodală.
Pentru calcul sunt necesari următorii parametrii:
| Puterea Tx (Ptx1 ... Ptx2) Sensibilitatea Rx (Prx1 ... Prx2) | -5 ....... 0 dBm -25 ... -7 dBm |
Presupuneri făcute:
- Atenuarea la conectori/splice-uri (Ps): 1 dB;
- Atenuarea dintr-o fibră monomodală (de obicei între 0.33 - 0.42 dB/km la 1310 nm): 0.4 dB/km;
- Marja de siguranţă (Pm): 5 dB;
- Fără echipamente de amplificare pe traseul optic.
Distanţa minimă (pentru puterea minimă a transmiţătorului) în fereastra de transport II este:
(Ptx1 - Prx1 - Pm - Ps)/0.4 = (-5 + 25 - 5 - 1)/0.4 = 35 km
Distanţa maximă (pentru puterea maximă a transmiţătorului), în fereastra de transport II este:
(Ptx2 - Prx1 - Pm - Ps)/0.4 = (0 + 25 - 5 - 1)/0.4 = 47.5 km
(Ptx1 - Prx1 - Pm - Ps)/0.4 = (-5 + 25 - 5 - 1)/0.4 = 35 km
Distanţa maximă (pentru puterea maximă a transmiţătorului), în fereastra de transport II este:
(Ptx2 - Prx1 - Pm - Ps)/0.4 = (0 + 25 - 5 - 1)/0.4 = 47.5 km
Plecând de la ipotezele de mai sus, prin calcul, s-a arătat că transmisiunea prin fibră monomodală este garantată pe o distanţă de cel puţin 35 km.
Puterea echipamentului ce iniţiază transmisia depinde într-o oarecare măsură de temperatura de funcţionare şi de "vârsta" diodei laser. MTBF (timpul mediu de bună fucţionare) pentru diodele laser utilizate în dispozitivlee optice ULTIMODE este de cel puţin 100 000 de ore, adică 11 ani.
