Како израчунати губитак влакана и проверити буџет напајања

Свака оптичка веза губи одређену оптичку снагу између предајника и пријемника. Знати како да израчунате тај губитак - и упоредите га са буџетом снаге опреме - је оно што раздваја везу која поуздано ради од оне која не ради у стварним-светским условима. Овај водич води кроз формулу за израчунавање губитка влакана, корак по{5}}пример{6}}радни пример и практичне провере које искусни инжењери користе да би избегли најчешће грешке у буџетирању.
 

Шта је губитак влакана и зашто је то важно?

Губитак влакана је смањење снаге оптичког сигнала како светлост путује кроз оптичку везу. У пракси, укупан губитак преко везе долази из неколико извора: самог оптичког кабла, спојених парова конектора, спојева и било које пасивне компоненте као што је нпр.раздјелнициили спојнице на путу.

Често ћете видети сродне термине који се користе на мало другачије начине.Слабљењетипично се односи на инхерентни губитак снаге по јединици дужине влакна, изражен у дБ/км.Губитак уметањаописује укупан губитак од-до-краја измерен на инсталираној вези, укључујући све компоненте.Губитак везеје израчуната или измерена сума свих пасивних губитака у каналу. Ове разлике су важне јер њихово мешање доводи до грешака у буџетирању - што је наглашено у оба Цорнинг-оваСмернице за испитивање оптичких влакана (ЛАН-1561-АЕН)и Удружење за оптичка влакнареференца буџета за губитак. За дубље поређење погледајте наш водичгубитак уметања наспрам повратног губитка.

Необрађени број губитка сам по себи вам говори врло мало. Очитавање од 3 дБ би могло бити савршено прихватљиво на краткој мултимодној вези у кампусу, али проблематично на дугом једномодном каналу са строгим ограничењима примене. Због тога се губитак влакана увек процењује на основу две ствари: буџета-губитака везе (процењени укупни пасивни губитак) и буџета снаге активне опреме (разлика између излаза предајника и осетљивости пријемника).

Шта узрокује губитак влакана у оптичкој вези?

Четири главна фактора доприносе губитку у типичном фибер каналу. Разумевање сваког од њих помаже вам да изградите тачан буџет уместо да нагађате.

Слабљење влакана преко удаљености

Свако оптичко влакно апсорбује и расипа нешто светлости док се шири. Коефицијент слабљења зависи од типа влакна и таласне дужине. Према АНСИ/ТИА-568.3-Д стандарду, максимално дозвољене вредности слабљења за потребе планирања су:

Ово су конзервативни максимуми планирања. Произвођачи рутински производеједномодно влакноса слабљењем знатно испод 0,35 дБ/км на 1310 нм и испод 0,25 дБ/км на 1550 нм. Ако имате стварни лист са подацима о кабловима, користите оне строже вредности - стандардне дозволе постоје као најгоре- сигурносне мреже, а не као најбоље процене.

Губитак пара конектора

Губитак се јавља сваки пут дваконектори за оптичка влакнасу упарени заједно. У буџетирању рачунате парове спојених конектора, а не појединачне крајеве конектора. Стандард ТИА-568.3-Д поставља максимално 0,75 дБ по пару, али висококвалитетни фабрички полирани конектори (СЦ, ЛЦ, ФЦ типови) обично постижу 0,3–0,5 дБ по пару у пракси. Ово је у складу са Цорнинг-овом препоруком да се користе стварне спецификације конектора уместо максималног стандардног допуштења кад год је то доступно.

У кратким везама - кажу да губитак конектора испод 500 метара - често доминира укупним буџетом више него слабљење влакана. То је један од разлога зашто квалитет конектора иизбор типа конекторатолико важно у кабловима у просторијама.

Спајање Губитак

Фусиони и механички спојеви додају губитак. Максимум ТИА-568.3-Д је 0,3 дБ по споју. Фусиони спојеви са правилним поравнањем језгра рутински постижу испод 0,1 дБ, док механички спојеви имају тенденцију да падну у опсегу од 0,2–0,5 дБ. Ако планирате спољну руту постројења са више тачака спајања, те мале вредности се брзо сабирају на дужи рок.

Савијања, контаминација и други фактори

Макро савијања и микросавијања повећавају слабљење изнад номиналне спецификације кабла. Контаминација на крајњим површинама конектора је један од најчешћих узрока неочекиваног губитка на терену - ФОА идентификује прљаве конекторе као водећи извор неуспеха при тестирању. Чврсто постављање каблова, лоше управљање кабловима и стрес околине могу све то да гурну измерени губитак изнад израчунате процене.

Неке везе такође укључују пасивне компоненте као што су оптички атенуатори, ВДМ спојници илиПЛЦ раздјелници. Сваки од њих има свој специфицирани губитак уметања који се мора додати буџету.

Формула за израчунавање губитка влакана

Основна формула за процену укупног губитка везе је једноставна:

Укупан губитак везе (дБ)=(коефицијент слабљења × дужина влакна) + (број парова конектора × губитак по пару) + (број спојева × губитак по споју) + губитак других пасивних компоненти

Ово је иста структура која се користи у Цорнинг-укалкулатор буџета за губитак везеи у методологији буџетирања Управе за пучанство. Затим упоредите тај укупни износ са буџетом снаге активне опреме:

Буџет снаге (дБ)=Излазна снага предајника (дБм) − Осетљивост пријемника (дБм)

Оперативна маргина (дБ)=Буџет снаге − Укупан губитак везе

Позитивна оперативна маржа значи да веза треба да функционише. Маргина испод отприлике 3 дБ се сматра ризичном за дугорочну-поузданост, јер предајници старе, конектори акумулирају контаминацију, а спојеви могу да се покваре ако се каблови рукују или преусмере. ФОА препоручује одржавање маргине од најмање 3 дБ да би се узели у обзир ови стварни-светски фактори.

Једна важна напомена:дБје релативна јединица (изражава однос), докдБмје апсолутни ниво снаге (односи се на 1 мВ). Мешање ова два је изненађујуће честа грешка која поништава цео прорачун-буџета снаге чак и када је сама процена губитка тачна.
 

Како израчунати губитак влакана корак по корак?

Корак 1: Документујте стварне компоненте везе

Пре него што отворите калкулатор, наведите све у каналу: тип влакна, радну таласну дужину, укупну дужину руте (не само растојање на мапи - укључује вертикалне стазе, лабаве петље и заобилазнице), број спојених парова конектора, број спојева и све пасивне уређаје. Већина грешака у буџетирању почиње овде, са непотпуним бројањем компоненти.

Корак 2: Изаберите вредности губитака

Користите спецификације произвођача компоненти када су доступне. Вратите се на ТИА-568.3-Д максимуме само када стварне спецификације нису познате. Како Флуке Нетворкс истиче у својојводич за обрачун буџета губитака, стандарди обезбеђују минималне прихватљиве перформансе - стварне компоненте су обично боље, а коришћење података произвођача даје тачнију процену.

Корак 3: Израчунајте сваку компоненту губитка

Помножите коефицијент слабљења са дужином влакна. Помножите број парова конектора губитком по пару. Помножите број спојева са губитком по споју. Додајте све губитке пасивне компоненте. Збројите све за укупан процењени губитак везе.

Корак 4: Упоредите са буџетом за напајање

Пронађите излазну снагу предајника и осетљивост пријемника у таблици са подацима о примопредајнику. Ова два броја су обично наведена у дБм. Разлика је у буџету снаге. Одузмите укупан губитак везе од буџета за напајање да бисте добили оперативну маржу. За више информација о спецификацијама примопредајника, погледајте наше поређењесинглемоде СФП наспрам мултимоде СФП.

Корак 5: Проверите да ли је маржа адекватна

Позитивна маргина је неопходна, али није увек довољна. Ако је маргина испод 3 дБ, веза је подложна деградацији услед застарелих компоненти, прљавих крајњих површина, додатних спојева услед будућих поправки или промена слабљења{2}}везаних за температуру. У практичним применама, инжењери који дизајнирају на ивици често завршавају решавањем кварова у року од годину или две.

Пример рада: 10 км Синглемоде Линк на 1310 нм

Узмите у обзир једномодну везу ван{0}}електране која ради 10 км на 1310 нм, са два спојена пара конектора и једним фузионим спојем. Коришћење ТИА-568.3-Д вредности планирања за једномодни кабл ван постројења:

Претпоставимо сада да табела са подацима о примопредајнику показује излаз предајника од −15 дБм и осетљивост пријемника од −28 дБм:

Буџет снаге=−15 − (−28) =13 дБ

Оперативна маржа=13 − 6.8 =6,2 дБ

Са маргином од 6,2 дБ, ова веза пролази удобно. Чак и након резервисања 3 дБ за дуготрајну-деградацију, још увек постоји преко 3 дБ простора за висину - довољно да се апсорбује будућа поправка спајања или старење конектора без пада испод прага поузданости.

Ако сте користили стварне спецификације кабла (рецимо 0,35 дБ/км) и типичан губитак конектора (рецимо 0,5 дБ/пар), укупан број би пао на око 4,8 дБ, што би дало још већу маргину. Зато је коришћење података о стварним компонентама важно - стандардне вредности планирања су конзервативне по дизајну.
 

Израчунати губитак у односу на измерени губитак: када је сваки довољан?

Израчунати губитак је процена. Користан је током пројектовања, цитирања, поређења рута и валидације пре{1}}инсталације. Али то није исто што и сертификација на терену.

За инсталиране везе, индустријски стандардни приступ је тестирање нивоа 1 са сетом за тестирање оптичких губитака (ОЛТС), који директно мери укупан губитак везе приликом уметања помоћу калибрисаног извора светлости и мерача снаге. И ТИА-568.3-Д стандард и Цорнинг-ове смернице за тестирање идентификују ОЛТС тестирање као најтачнију карактеризацију перформанси инсталиране оптичке везе. Ако треба да лоцирате конкретан квар - лош спој, оштећен конектор или уско савијање - оптички рефлектометар временског домена (ОТДР) пружа детаље на нивоу догађаја које ОЛТС не може. Флуке Нетворкс описује ОТДР тестирање каоТиер 2 сертификат, препоручује се уз ОЛТС за комплетну стратегију тестирања.

Користите прорачун када:дизајнирате нову руту, упоређујете опције везе или проверавате да ли буџет за напајање опреме треба да буде довољан пре инсталације.

Користите мерење када:сертификујете инсталирану везу за прихватање, решавате неочекиване проблеме са перформансама или проверавате да измерени губитак спада у израчунати буџет.

У пракси је уобичајено да се измерени губитак незнатно разликује од израчунате процене. Ако је измерени губитак знатно већи од буџета, прве ствари које треба проверити су контаминација краја{1}}конектора, нетачан број парова конектора и неочекивана кривина или оштећење кабла дуж руте.
 

Шта је прихватљив губитак влакана?

Не постоји јединствен универзални одговор - прихватљив губитак зависи од специфичне везе и опреме која на њој ради. Међутим, постоје практичне смернице:

Веза пролази тест буџета за губитак ако је укупан измерени губитак уметања на или испод израчунатог буџета за ту конкретну везу. Веза пролази тест буџета снаге ако и даље постоји позитивна оперативна маржа након одузимања укупног губитка од буџета за напајање опреме. За дугорочну{2}}поузданост, широко се препоручује радна маргина од најмање 3 дБ изнад минималне осетљивости пријемника.

За брзу референцу, типичне вредности слабљења за планирање из стандарда ТИА-568.3-Д су: вишемодно влакно на 850 нм не би требало да прелази 3,5 дБ/км; синглемоде спољни кабл на 1310 нм не би требало да прелази 0,5 дБ/км; а парови конектора не би требало да пређу 0,75 дБ сваки. Ако су ваше измерене вредности по компоненти добро унутар ових граница и укупан губитак везе је испод буџета снаге са адекватном маргином, веза је генерално прихватљива.

Где пронаћи Тк Повер и Рк осетљивост на листу са подацима о примопредајнику

Два броја која су вам потребна за прорачун буџета снаге - излазна снага предајника (Тк) и осетљивост пријемника (Рк) - наведена су на табели са подацима модула примопредајника, обично у табели са ознаком „Оптичке карактеристике“ или „Параметри предајника/пријемника“. Потражите:

• Излазна снага предајника (мин/макс):дато у дБм. Користите минималну вредност за планирање буџета у најгорем{1}} случају.
• Осетљивост пријемника:дато у дБм. Ово је најслабији сигнал који пријемник може детектовати док одржава потребну стопу грешке у битовима.
• Преоптерећење пријемника (или максимална улазна снага):најјачи сигнал који пријемник може да обради без грешака. Ово је важно за веома кратке везе где је губитак минималан.

Буџет снаге је разлика између минималног Тк излаза и Рк осетљивости. Ако лист са подацима наводи -8,2 дБм минималне Тк и -14,4 дБм Рк осетљивости, буџет снаге је 6,2 дБ - остављајући много мање простора за губитак везе од модула дугог-дохвата са буџетом од 13 дБ. Избор правог примопредајника за удаљеност везе је први корак ка исплативом буџету. За шири поглед, погледајте наш чланак опримопредајници против транспондера.

Уобичајене грешке у прорачуну губитка влакана

Бројање конектора уместо парова конектора

Методе буџетирања рачунају парове спојених конектора - два конектора спојена заједно -, а не појединачни крајеви. Ако рачунате сваки лабав крај конектора, преценићете или потценити губитак у зависности од тога како примењујете вредност по{3}}јединици. Цорнингове смернице за тестирање су експлицитне по овом питању.

Збуњујуће дБ и дБм

дБ је релативан однос. дБм је апсолутни ниво снаге. Ако одузмете вредност дБм од вредности дБ или их директно упоредите, резултат вашег буџета за напајање биће бесмислен. Задржите вредности губитака у дБ и нивое снаге у дБм и комбинујте их само кроз исправну формулу.

Коришћење стандардних максимума када су доступне стварне спецификације

Вредности ТИА планирања су у најгорем{0}} случају, а не типичне вредности. Ако имате спецификације каблова и конектора произвођача, користите те строже бројеве. Претерано-ослањање на стандардне максимуме може да доведе до прекомерног-инжењеринга (наручивање примопредајника веће снаге-који вам нису потребни) или, још горе, до прикривања стварног проблема јер је великодушан додатак учинио да буџет изгледа „добро“.

Недостају компоненте у каналу

Патцх панели, оптички атенуатори, спојници, ВДМ филтери и додатни завршеци поља доприносе губитку. Лако је заборавити тачку повезивања патцх панела или атенуатор који је додат да спречи преоптерећење пријемника. Прошетајте рутом, проверите-израђене цртеже и пребројите све.

Игнорисање крај-контаминације лица

Прљави крајеви конектора су један од најчешћих разлога зашто измерени губитак премашује израчунати буџет. Микроскопске честице прашине могу драматично повећати губитак уметања и повратну рефлексију. ФОА, Цорнинг и Флуке Нетворкс све наглашавају инспекцију и чишћење конектора као предуслов пре било каквог мерења губитка. У многим случајевима решавања проблема у стварном{3}}свету, чишћење крајњих површина решава проблем без икаквог поновног-спајања или замене каблова.

Израчунати буџет пролази, али измерени губитак не успева - Шта сада?

Када математика каже да веза треба да ради, али ОЛТС каже да не, највероватнији узроци су: контаминирани конектори, нетачан број парова конектора у буџету, необрачунати спој или патцх панел, прекомерно савијање кабла или оштећење кабла које није било видљиво током инсталације. Почните са прегледом конектора, затим проверите број компоненти и користите ОТДР да бисте лоцирали одређени догађај губитка ако чишћење не реши празнину.

Једномодни у односу на вишемодни: кључне разлике за буџетирање губитака

Једномодно и вишемодно влакно имају различите карактеристике слабљења, различите радне таласне дужине и различите типичне удаљености везе -, што све утиче на буџетирање.

Вишемодно влакно (ОМ1–ОМ5)ради на 850 нм и 1300 нм са већим слабљењем по километру, али се обично користи за краће везе унутар зграда и кампуса. Буџети енергије за апликације велике брзине{3}}више модова (као што је 10ГБАСЕ-СР) могу бити прилично мали - понекад само 2–3 дБ - што значи да скоро да нема места за додатне конекторе или прљаве крајње стране.

Једномодно влакно (ОС1/ОС2)ради на 1310 нм и 1550 нм са много нижим слабљењем, што га чини стандардним избором за окоснице кампуса, мреже метроа и везе на дугим{2}}обвезама. Буџети за напајање су обично већи, али веће удаљености значе више укупног слабљења влакана и често више спојева, тако да буџет и даље може бити мали на продуженим рутама.

Увек ускладите коефицијент слабљења са исправним типом влакна и таласном дужином. Коришћење вредности за више модова у буџету за један режим (или обрнуто) је грешка коју је изненађујуће лако направити приликом пребацивања између пројеката.

Често постављана питања

Како израчунати губитак везе на оптичким влакнима?

Додајте губитке од слабљења влакана (дБ/км × дужина), парове конектора (број × губитак по пару), спојеве (број × губитак по споју) и било које друге пасивне компоненте. Збир је ваш процењени укупан губитак везе. Упоредите га са буџетом снаге опреме да бисте утврдили да ли веза треба да ради.

Шта је буџет оптичке везе?

Буџет оптичке везе (или буџет{0}}губитка везе) је израчуната процена укупног пасивног губитка преко оптичке везе. Укључује сва влакна која доприносе губитку -, конекторе, спојеве и пасивне уређаје. ФОА то описује као процену која се упоређује са буџетом снаге опреме да би се верификовала одрживост везе и са резултатима теста да би се потврдила исправна инсталација.

Која је разлика између губитка уметања и слабљења?

Слабљење се посебно односи на оптичку снагу изгубљену по километру влакна услед апсорпције и расејања у стаклу. Губитак убацивања је шире мерење укупног губитка од краја-до-од краја инсталиране везе, укључујући слабљење влакана плус све губитке конектора, спојева и компоненти. За детаљан преглед, прочитајте наш чланак огубитак уметања у оптичким мрежама.

Колики је прихватљив губитак влакана по конектору?

АНСИ/ТИА-568.3-Д стандард дозвољава максимално 0,75 дБ по спојеном пару конектора. Међутим, добро направљени фабрички полирани конектори обично постижу 0,3–0,5 дБ. Коришћење стварних спецификација конектора уместо максималног стандардног допуштења даје реалистичнији буџет.

Колику маргину треба да има оптичка веза?

Најмање 3 дБ оперативне марже је широко прихваћено индустријско упутство. Ово узима у обзир старење предајника, контаминацију конектора током времена, могуће будуће поправке спајања и промене слабљења у вези са температуром. Везе дизајниране са маргином мањом од 3 дБ ће вероватно захтевати одржавање или ће прерано отказати.

Који се алати користе за мерење губитка влакана?

Сет за испитивање оптичког губитка (ОЛТС), који се састоји од калибрисаног извора светлости и мерача снаге, је стандардни инструмент за Тиер 1 сертификацију укупног губитка везе. ОТДР се користи за тестирање нивоа 2 - он пружа мапирани траг удаљености- који показује губитак при сваком појединачном догађају (конектор, спајање, савијање) дуж влакна.

Референце и даље читање

• Удружење за оптичка влакна - Израчунавање буџета за губитак оптичких влакана
• Цорнинг - препоручене смернице за испитивање оптичких влакана (ЛАН-1561-АЕН)
• Цорнинг - Калкулатор буџета за губитак линкова
• Флуке Нетворкс - Прорачун буџета за губитак везе са оптичким влакнима
• Флуке Нетворкс - ОЛТС + ОТДР: Комплетна стратегија за тестирање оптичких влакана
• АНСИ/ТИА-568.3-Д – Стандард каблова и компоненти са оптичким влакнима (доступно одТИА)