Technical information
1397/04/03 16:08

اندازه گیری تلفات فیبر و تخمین فاصله









راه های زیادی برای برخورد با مساله اندازه گیری مقدار توان مورد نیاز در هر لینک فیبرنوری مشخص وجود دارد. آسان ترین راه با بیشترین دقت استفاده از دستگاه OTDR است که مقدار واقعی برای حالت های مختلف را محاسبه و اندازه گیری می کند. در غیاب وجود یک OTDR واقعی، دو راه جایگزین وجود دارد که برای تخمین مقدار توان مورد نیاز در یک لینک مورد استفاده قرار بگیرد.

  • 1-تخمین تلفات کلی موجود در یک لینک فیبرنوری در صورتی که طول فیبر و متغیر تلفات مشخص باشد.
  • 2-تخمین بیشترین طول فیبر در صورتی که توان اپتیکال و متغیر تلفات مشخص باشد.

متغیرهای تلفات شامل کانکتورها، اسپلایس ها و تضعیف کننده ها در هر کیلومتر از فیبر هستند. اگر مقدار واقعی برای همه متغیرهای تلفات مشخص نباشد، یک تخمین برای هر یک نیاز است تا بتوان محاسبات را انجام داد. در این حالت یکی ممکن است بخواهد بدترین حالت را در نظر بگیرد تا مطمئن شود که مقدار توان موجود در لینک کافی است. جدول زیر شامل مقادیر تلفاتی است که در این گونه محاسبات مورد قبول است:

Splice Loss

Connector Loss

Fiber attenuation/km#

Fiber attenuation/km*

Wavelength

Fiber Type

0.1dB

0.75dB

2.5dB

3.5dB

850nm

Multimode 50/125µm

0.1dB

0.75dB

0.8dB

1.5dB

1300nm

0.1dB

0.75dB

3.0dB

3.5dB

850nm

Multimode 62.5/125µm

0.1dB

0.75dB

0.7dB

1.5dB

1300nm

0.1dB

0.75dB

0.35dB

0.4dB

1310nm

Single Mode 9 µm

0.1dB

0.75dB

0.25dB

0.3dB

1550nm

Single Mode 9 µm


 

IEEE بیشترین مقدار طول کابل را طبق جدول زیر توصیه میکند:

IEEE Standard Distance

Cable Type

Data Rate (Mbps)

Standard

2 km

850nm Multimode 50/125µm or 62.5/125µm

10

10BASE-FL

2 km

1300nm Multimode 50/125µm or 62.5/125µm

100

100BASE-FX

300 m

850nm Multimode 50/125µm or 62.5/125µm

100

100BASE-SX

550 m

850nm Multimode 50/125µm

1000

1000BASE-SX

220 m

850nm Multimode 62.5/125µm

550 m

1300nm Multimode 50/125µm or 62.5/125µm

1000

1000BASE-LX

5 km

1310nm Single mode 9/125µm

70 km

1550nm Single mode 9/125µm

1000

1000BASE-LH


 

تخمین مقدار تلفات یک لینک فیبر نوری

 

این محاسبات برای بدست آوردن مقدار تلفات یک لینک فیبرنوری را در حالی که طول کابل و تعداد اسپلایس ها و کانکتور ها مشخص است، می باشد.

این محاسبات به جمع ساده تمامی مقادیر تلفات متغیر در یک لینک می باشد:

Link Loss= [Fiber Length (km) x Fiber attenuation per km] + [splice loss x # of splices] + [connector loss x # of connectors] + [safety  margin

برای مثال: فرض کنید 40 کلیومتر کابل فیبرنوری سینگل مود با nm1310 با دو کانکتور و 5 اسپلایس داریم.

Link Loss=[40km x  0.4dB/km]+[0.1dB x 5]+[0.75dB x 2]+[3dB]=21dB

در این مثال تخمین زده می شود که  21dB توان مورد نیاز است که از این لینک عبور کند.

البته این نکته مهم را از یاد نبرید که وقتی به مشکلی در عملکرد برخورد نمودید باید مقدار تلفات لینک را به صورت واقعی اندازه گیری و ارزیابی کنید.

تخمین فاصله فیبر

این محاسبات بیشترین فاصله از یک فیبر مشخص با توان اپتیکال مشخص و تعداد کانکتورها و اسپلایس های مشخص را تخمین می زند.

 

 


 

Fiber Length= {[(min. TX PWR)-(RX sensitivity)]-[splice loss x # of splice]-[connector loss x # of connectors]-[safety margin]}÷[fiber lost/km]

برای مثال فرض کنید یک لینک سینگل مود فست اترنت 1310nm با دو کانکتور و 5 اسپلایس دارد.

 

 

در این مثال تخمین بدست آمده 52km می باشد. مثل همیشه در صورت بروز مشکل در عملکرد این مقدار باید به صورت واقعی اندازه گیری شود.

 

مقدار واقعی ماکزیمم فاصله به موارد زیر مربوط است:

  • 1-مقدار تضعیف واقعی فیبرنوری در هر کیلومتر
  • 2-مدل فیبرنوری و زمان تولید آن
  • 3-کیفیت کانکتورها و مقدار واقعی تلفات آن ها در هر جفت
  • 4-کیفیت اسپلایس ها و مقدار تلفات واقعی آنها در هر اسپلایس
  • 5-تعداد اسپلایس ها و کانکتورها در هر لینک

 

محاسبات مقدار Loss Budget   فیبرنوری

شاخص ها و ضرایب محاسباتی

طراحی یک سیستم فیبرنوری یک هنر متعادل است. چرا که در هر سیستمی از فیبرنوری شما چند شاخص را باید ست کرده و برای بدست آوردن بهترین عملکرد این شاخص ها را باید اندازه گیری کرد. به یاد داشته باشید که ما در مورد سیستمی صحبت می کنیم که مجموعه ای چندین تیکه است.

محاسبات قابلیت یک سیستم برای اجرا شدن براساس یک لیست طولانی از المان ها می باشد. لیست زیر برای اندازه گیری استفاده می شود

فاکتور تلفات فیبر عموما بیشترین اثر را روی کل سیستم دارد. تولید کنندگان فیبر یک ضریب Loss را به صورت dB/km  برای فیبر تولیدی خود مشخص می کنند. کل تلفات فیبر محاسباتی برابر است با مسافت x ضریب تلفات (Loss factor)

 مسافت در این مبحث به معنای طول کابل است و نه مسافت نقشه ای

1310nm

1550nm

Fiber Type/Wavelength

0.35dB/km

0.25dB/km

Single mode


 

1300nm

850nm

Fiber Type/Wavelength

0.8dB/km

2.5dB/km

Multi mode


 

نوع فیبر مورد استفاده بسیار مهم است. عموما مولتی مود ها برای اتصال از ترانسیمترهای LED استفاده می کنند که توان کافی برای ارسال بیشتر از 1km را ندارند.

لذا سینگل مود ها از ترانسمیترهای لیزری استفاده می کنند که توان خروجی مختلفی برای Long Reach یا Short Reach دارند.

 

Transmitter:

در واقع دو نوع اصلی ترانسمیتر داریم که در سیستم های فیبرنوری استفاده می شوند.

ترانسمیترهای Laser که  3 نوع مختلف Laser داریم. High، Medium و Low (long reach ،Medium reach  ، short reach ).

ترانسمیترهای LED برای فیبرهای مولتی مود استفاده می شوند. اگر چه LED های high power هم هستند که برای سینگل مود استفاده می شوند. ترانسمیترها به میزان مقدار نور خروجی در کانکتور، نرخ بندی می شوند. مثلا -5dB .  یک ترانسمیتر معمولا یک "emitter" معرفی می شود.

Receiver Sensivity:

میزان قابلیت ریسیور فیبرنوری برای دیدن منبع نوراست. یک دستگاه گیرنده یک مقدار حداقلی مشخصی از نور دریافتی را نیاز دارند تا بتواند عملکرد درست داشته باشند. رسیورها به میزان حداقل سطح نور مورد نیاز نرخ بندی می شوند. مثلا -28dB .

رسیورها به عنوان "detector" معرفی می شوند.

مقدار و نوع اسپلایس ها :

 دو نوع اسپلایس وجود دارد. مکانیکال که برای ست کردن کانکتورها در انتهای فیبرها استفاده می شود. و فیوژن که به صورت فیزیکی دو انتهای فیبر را به هم جوش می دهد.

اسپلایس مکانیکال معمولا در رنج 0.7dB  تا 1.5dB در هر کانکتور محاسبه می شود.

فیوژن اسپلایس بین 0.5dB  تا 0.1dB  در هر اسپلایس محاسبه می شود.

با در نظر گرفتن ضریب تلفات می توان گفت اسپلایس فیوژنی تلفات کمتری دارد و بهتر است.

مارژین:

  یک فاکتور مهم است. با توجه به اینکه ممکن است مواردی باشد که در نظر نگرفته باشیم مانند دستگاه هایی که در طول مسیر وجود دارند، خمش های کابل، سن کابل، سن قطعات، نوع  Transmitter و Receiver و همچنین اسپلایس های اضافه شده براساس شکستگی های کابل و... .

بنابراین طراحان سیستم این مقدار مارژین را بین 3dB تا 10dB در نظر می گیرند.

محاسبه "Loss Budget":

اجازه بدهید یک نگاه به سناریویی که سیستم انتقالی فیبرنوری استفاده می شود بیندازیم:

در مرکز عملیاتی که به فاصله 8 مایل طبق نقشه از هم قرار دارند را در نظر بگیرید. فرض کنید که دستگاه های ارتباطی در این مرکز قرار دارد که قرار است از طریق فیبر نوری به هم وصل شوند. فاصله این دو نقطه از طریق متراژ واقعی 9 مایل می باشد هیچ دستگاهی هم مابین این دو ایستگاه وجود ندارد.

نکته: همه مساحت های اندازه گیری شده به کیلومتر تبدیل می شوند. ماکزیمم متراژ یک قرقره کابل 4.5 کلیلومتر یا 15000 فوت می باشد. 9 مایل حدودا 4600 فوت یا 14.5 کیلومتر می شود.

فرض کنید برای پوشش دادن 14.5 کیلومتر، 4 اسپلایس فیوژنی زده شده است.

 

Fiber Loss Budget Calculation

14.5km x 35dB = -5.075

Fiber Loss

4 x .2dB = -.8

Fusion splice Loss

2 x 1.0dB = -2.0

Terminating Connectors

-5.0

Margin

-12.875

Total Fiber Loss


 

تولید کننده دستگاه ارتباطی فیبرنوری، 3 نوع ماژول فرستنده و گیرنده را با مقادیر توان ارسالی و دریافتی طبق جدول زیر پیشنهاد نموده است:

Receiver Sensitivity

Transmit Power

Reach

-18dBm

-3dBm

Short

-18dBm

0dBm

Intermediate

-28dBm

+3dBm

Long


 

برای اندازه گیری مقدار توان صحیح، مقدار توان ترانسمیتر به مقدار تلفات فیبر اضافه می شود.

Loss Budget

Fiber Loss

Transmit Power

Reach

-15.875

-12.875

-3

Short

-12.875

-12.875

0

Intermediate

-9.875

-12.875

+3

Long


 

این مقدار را با Receiver Sensitivity مقایسه کنید:

Difference

Loss Budget

Receiver Sensitivity

Reach

+3.0

-15.875

-18

Short

+6.0

-12.875

-18

Intermediate

+19.0

-9.875

-28

Long


 

بدلیل اینکه مقدار مارژین تلفات را 5.0dB  در نظر گرفته بودیم، حالت Short Reach برای آن کافی خواهد بود. در واقع مارژین  مجموعا 8.0dB می باشد. زیرا اختلاف بین Loss Budget و Receiver Sensitivity، 3.0dB است.


نظرات

نظر شما
نام :
پست الکترونیکی :
وب سایت :
متن :

تصویر :