Proračun optičke veze: Izračunajte gubitak prije instalacije

Fiberlink je izvediv samo kada optički gubitak kroz stvarni kabelski put ostaje unutar radnih granica odabranog odašiljača i prijamnika. Izračun bi stoga trebao usporediti dvije strane veze: koliki optički gubitak aktivna oprema može tolerirati i koliki gubitak se očekuje da uvede instalirana staza vlakana.

Osnovni odnosi su:

Proračun raspoložive snage=minimalna snaga odašiljača − osjetljivost prijemnika

Procijenjeni gubitak veze=gubitak vlakana + gubitak konektora + gubitak spoja + ostali pasivni gubici

Preostala margina snage=proračun raspoložive energije − procijenjeni gubitak veze

Pozitivna margina važna je prva provjera, ali nije cijeli dizajn. Veza također mora zadovoljiti vrstu vlakna primopredajnika, valnu duljinu, doseg, ograničenje unesenog gubitka kanala, zahtjeve disperzije i ograničenje maksimalne snage prijema. Ta posljednja točka je važna jer optička veza može otkazati zbog premale primljene snage, dok neke kratke veze koje koriste optiku velikog dometa velike snage mogu također preopteretiti prijemnik.

Proračun za optičku vezu

Prije instalacije prikupite optičke specifikacije stvarnog primopredajnika i mapirajte svaki pasivni element na ruti. Najmanje identificirajte:

• Minimalna zajamčena snaga odašiljača
• Osjetljivost prijemnika
• Maksimalna snaga prijema, ako je navedena
• Maksimalni uneseni gubitak kanala, ako je naveden
• Vrsta vlakna, valna duljina, duljina rute i prigušenje
• Svaki spojeni spoj, spoj, kaseta, razdjelnik, prigušivač ili drugi pasivni uređaj
• Inženjerska margina koju zahtijeva projekt, proizvođač ili primjenjivi standard

Upotrijebite te vrijednosti za izračun proračuna snage u najgorem slučaju i očekivanog gubitka na pasivnom putu. Ako aplikacija ili dokumentacija primopredajnika daje strožu granicu gubitka kanala od jednostavnog izračuna Tx-to-Rx, stroža granica trebala bi kontrolirati dizajn.

Proračun napajanja i proračun gubitka veze razlikuju se

Mnoge pogreške vezane uz proračun započinju tretiranjem ove dvije količine kao međusobno zamjenjivih. Oni su povezani, ali opisuju različite strane istog optičkog puta.

Proračun optičke snage

Proračun optičke snage opisuje koliki gubitak signala odašiljač i prijamnik mogu tolerirati zajedno. Za planiranje u najgorem slučaju:

Proračun snage (dB)=Minimalna Tx snaga (dBm) − Osjetljivost prijemnika (dBm)

Koristite zajamčenu minimalnu Tx vrijednost umjesto tipične ili maksimalne izlazne vrijednosti. Juniperovasvjetlovodno napajanje - smjernice za planiranje proračunakoristi isti pristup najgorem slučaju: minimalna snaga odašiljača uspoređuje se s minimalnom osjetljivošću prijemnika prije nego što se oduzme gubitak veze.

Prilikom odabiraprimopredajnici s optičkim vlaknima, nemojte se oslanjati samo na nazivnu udaljenost otisnutu u nazivu proizvoda. Ograničenja Tx i Rx u stvarnoj optičkoj specifikaciji brojevi su koji su važni za izračun proračuna veze.

Proračun gubitaka kabelskih postrojenja

Proračun gubitaka kabelske instalacije procjenjuje koliko će optičke snage pasivni put potrošiti. Može uključivati:

• Prigušenje vlakana
• Gubitak spojenog konektora
• Fuzija ili mehanički gubitak spoja
• Patch paneli i adapteri
• MPO/MTP kasete i sklopovi za rastavljanje
• PLC razdjelnici ili komponente selektivne valne duljine
• Fiksni optički atenuatori
• Ostali pasivni uređaji na putu signala

Opći odnos je:

Procijenjeni gubitak veze=gubitak vlakana + gubitak veze + gubitak spoja + drugi pasivni gubitak

Ovaj broj opisuje fizičko postrojenje kabela. To nije isto što i proračun raspoložive snage aktivne opreme.

Preostala margina snage

Nakon što su obje strane poznate:

Preostala marža=raspoloživog proračuna snage − procijenjeni gubitak veze

Preostala margina je optički prostor preostao prije nego primljeni signal dosegne donju radnu granicu korištenu u izračunu. Projekt može rezervirati dio tog prostora za varijacije komponenti, mjernu nesigurnost, buduću rekonfiguraciju, popravak spojeva, kontaminaciju, starenje ili promjenu okoliša.

Nemojte primjenjivati ​​jednu fiksnu vrijednost marže za svaku mrežu. Koristite zahtjev definiran specifikacijom projekta, dokumentacijom o opremi ili primjenjivim inženjerskim standardom.

Kako pročitati podatkovnu tablicu primopredajnika prije izračuna

Pouzdan proračun za vezu počinje stvarnom optičkom specifikacijom, a ne generičkom internetskom vrijednošću. Ključni redovi u podatkovnoj tablici primopredajnika obično uključuju minimalnu Tx snagu, maksimalnu Tx snagu, osjetljivost prijemnika ili minimalnu snagu prijema, maksimalnu snagu prijema, valnu duljinu, a ponekad i definiranu granicu gubitka umetanja kanala.

Minimalna snaga odašiljača

Minimalna Tx snaga je konzervativna početna točka za provjeru može li dovoljno svjetla doprijeti do dalekog prijemnika. Modul može raditi bilo gdje unutar specificiranog izlaznog raspona, tako da korištenje tipičnog ili maksimalnog izlaza može učiniti da rubna veza izgleda zdravije od zajamčeno najgoreg stanja.

Osjetljivost prijemnika

Osjetljivost prijemnika definira granicu male snage koja se koristi za izračun proračuna snage. Kada su minimalni Tx i osjetljivost prijemnika izraženi u dBm, njihovim oduzimanjem dobiva se razlika u dB.

Maksimalna snaga prijema

Maksimalna snaga prijema definira gornju granicu optičkog ulaza. CiscovTehnički list 10GBASE SFP+ modulanavodi minimalne i maksimalne razine odašiljanja i primanja za podržanu optiku. Također dokumentira razmatranja preopterećenja za module velikog dometa velike snage, zbog čega se kratki optički put ne može odobriti samo provjerom osjetljivosti prijemnika.

Ovo je posebno važno pri pregledu dugog dosegaSFP primopredajniciza mnogo kraću instaliranu rutu.

Maksimalni uneseni gubitak kanala

Ako Ethernet aplikacija ili dokumentacija primopredajnika navodi maksimalni gubitak unesenog kanala, tretirajte to kao ograničenje aplikacije umjesto pretpostavke da punu razliku između Tx i Rx mogu potrošiti konektori i vlakna.

Pri višim brzinama prijenosa podataka, doseg veze također može biti ograničen disperzijom, kaznama modulacije, refleksijom, arhitekturom trake, FEC zahtjevima ili drugim parametrima koje jednostavno oduzimanje optičke snage ne predstavlja.

Koje pasivne gubitke treba računati?

Prigušenje vlakana

Prigušenje vlakana obično se navodi u dB po kilometru na određenoj valnoj duljini:

Gubitak vlakna=Dužina vlakna × Koeficijent prigušenja

Koristite vrijednost za stvarno vlakno, valnu duljinu, specifikaciju kabela i projektne zahtjeve. Veza od 1310 nm ne bi se trebala izračunavati s vrijednošću prigušenja koja se primjenjuje samo na drugoj valnoj duljini.

Za kratki kanal podatkovnog centra, konektori i kazete mogu uzeti veći udio u ukupnom proračunu od samog vlakna. Na dugoj jednomodnoj ruti izvan postrojenja, atenuacija vlakana može postati jedan od dominantnih pojmova.

Sparene veze

Računajte cijeli optički put, a ne samo dužinu kabela. Rack-to-rack veza može proći kroz adaptere, patch panele, unakrsne spojeve i kratke kratkospojnike koje je lako previdjeti na pojednostavljenom mrežnom dijagramu.

Ako vaš izračun koristi vrijednost gubitka po spojenom paru, računajte spojena sučelja prema istoj metodi koju koristi proizvođač ili prema specifikaciji projekta. Nemojte miješati vrijednost po konektoru s brojem spojenih parova.

Za standardne LC, SC, FC ili druge sustave zakrpa, relevantni podaci o montaži trebali bi potjecati od stvarnihsklopovi optičkih kabelai specificirane spojne komponente.

Spojevi

Uključite svaki planirani spoj i napravite razliku između vrsta spojeva kada se njihovi dopušteni gubici razlikuju. Ruta s točkama popravka na terenu ili međuzatvorima može imati više događaja spajanja nego što sugerira osnovni crtež mreže.

MPO/MTP kasete i veze visoke gustoće

Paralelna optika i kabliranje visoke gustoće mogu kanalu dodati nekoliko spojnih točaka, trankova, kazeta i spojnih sklopova. Nemojte pretpostavljati da svaka MPO/MTP komponenta ima isti dodatak za uneseni gubitak.

Kada je višestrukoMPO/MTP sklopovi kabelaili su kazete kaskadne, izračunajte svaki navedeni gubitak pojedinačno. Ovo je često korisnije od tretiranja cijele staze visoke gustoće kao jednog generičkog priključka.

Splitteri, WDM komponente i prigušivači

Pasivni uređaji kao što su PLC razdjelnici, filtri, mux/demux jedinice, optički odvodnici ili fiksni prigušivači mogu unijeti gubitke koji su puno veći od obične spojene veze. Upotrijebite navedeni uneseni gubitak stvarnog uređaja.

Anoptički prigušivačtakođer može biti namjerno potreban kada bi primljena optička razina inače premašila dopušteni maksimum prijemnika.

Kako izračunati proračun za optičku vezu korak po korak

Korak 1: Izračunajte proračun optičke snage u najgorem slučaju

Odredite minimalnu zajamčenu Tx snagu i osjetljivost prijemnika:

Budžet snage=Minimalni Tx − Osjetljivost prijemnika

Istovremeno zabilježite bilo koji specificirani maksimalni gubitak unesenog kanala. Ako je restriktivnije od sirove razlike Tx-to-Rx, koristite strože ograničenje primjene.

Korak 2: Izračunajte slabljenje vlakana

Izmjerite ili procijenite stvarnu duljinu rute, uključujući planiranu rutu i zastoj gdje je primjenjivo:

Gubitak vlakna=Dužina u km × Prigušenje u dB/km

Korak 3: Dodajte svaku spojenu vezu

Prebrojite sve relevantne patch-panele, adaptere, cross-connectove, kazete i sučelja opreme prema metodi brojanja koja se koristi u specifikaciji:

Gubitak veze=Broj izbrojanih veza × dopušteni gubitak po vezi

Korak 4: Dodajte gubitak spoja

Gubitak spoja=Broj spojeva × dopušteni gubitak po spoju

Upotrijebite odvojena dopuštenja ako se fuzijski i mehanički spojevi tretiraju drugačije u projektu.

Korak 5: Dodajte ostale pasivne komponente

Dodajte navedeni uneseni gubitak za bilo koji razdjelnik, WDM uređaj, kasetu, slavinu, prigušivač ili drugu pasivnu optičku komponentu.

Korak 6: Dodajte potrebnu inženjersku marginu

Primijenite marginu koju zahtijeva specifikacija projekta ili dokumentacija opreme. Margina je dodatak za neizvjesnost i buduće promjene; nije zamjena za točne podatke o komponentama.

Korak 7: Usporedite izračunati gubitak s dopuštenim ograničenjem

Procijenjeni gubitak veze + potrebna margina manja ili jednaka dopuštenom optičkom gubitku

Ako ovaj uvjet nije ispunjen, revidirajte dizajn prije instalacije. Opcije mogu uključivati ​​smanjenje nepotrebnih točaka spajanja, korištenje sklopova s ​​manjim gubicima, skraćivanje rute, promjenu optičke arhitekture ili odabir primopredajnika s odgovarajućom specifikacijom veze.

Korak 8: Provjerite stanje preopterećenja prijemnika

Kada je navedena maksimalna snaga prijema, također procijenite najvišu moguću optičku razinu prijema:

Očekivana maksimalna Rx snaga=Maksimalna Tx snaga − minimalni očekivani gubitak veze

Rezultat bi trebao ostati unutar dopuštenog ulaznog raspona prijemnika. Ova provjera postaje osobito važna kada je optika velike snage i dugog dosega instalirana na kratkim stazama vlakana.

Radni primjer: od proračuna snage do preostale marže

Koristan potpuni primjer pojavljuje se u Juniperovoj službenoj dokumentaciji za planiranje mrežnog kabela i primopredajnika. Juniper prvo izračuna proračun snage od 13 dB iz minimalne snage odašiljača od -15 dBm i osjetljivosti prijemnika od -28 dBm. Zatim primjenjuje taj proračun na hipotetsku višemodnu vezu od 2 km.

Vrijednost ovog primjera nije u tome da svaki projekt treba koristiti iste brojke konektora, spojeva ili gubitaka vlakana. Juniper ih eksplicitno predstavlja kao procijenjene vrijednosti za svoj izračun uzorka i upućuje korisnike na dokumentaciju dobavljača za stvarni gubitak opreme i komponenti. Metoda je ono što treba prenijeti u pravi dizajn:

Stvarna ograničenja primopredajnika → stvarna ruta → stvarni gubici komponenti → potrebna marža → konačna odluka o prolazu/padu

Zašto ocjena udaljenosti primopredajnika nije dovoljna

Modul označen za 10 km, 20 km, 40 km ili neki drugi nazivni domet ne znači da svaka ruta kraća od te udaljenosti automatski zadovoljava optičku primjenu.

Dvije veze mogu imati istu udaljenost vlakana, ali vrlo različite pasivne gubitke:

• Izravna vožnja s dvije spojene veze i bez međuspoja
• Ista udaljenost provučena kroz nekoliko patch panela, unakrsnih spojeva, kazeta i popravnih spojeva

Druga ruta troši više optičkog proračuna iako je geografska udaljenost nepromijenjena.

Postoji i suprotan problem. Modul dugog dometa koji se koristi na vrlo kratkom putu može isporučiti više optičke snage nego što je prijemnik namijenjen. Udaljenost je stoga samo jedan dio izračuna veze.

Kada jednostavna formula Tx-to-Rx nije dovoljna

Minimalni Tx − osjetljivost prijemnikakoristan je izračun proračuna snage, ali ne bi trebao poništiti standardizirano ograničenje primjene ili zahtjeve kanala specifične za primopredajnik.

Ovisno o optičkoj tehnologiji, upotrebljivi kanal također može biti ograničen:

• Modalna ili kromatska disperzija
• Kazne odašiljača i disperzije
• Zahtjevi za optičku modulaciju
• Refleksija
• Višeslojna optička arhitektura
• Ograničenja primjene vezana uz FEC

Ovo postaje sve važnije kada se planiraju veze 40G, 100G, 400G i veće brzine. U tim sustavima, specifikacija aplikacije primopredajnika trebala bi se tretirati kao konačni autoritet, a ne pretpostavka da je svaki dB između Tx i osjetljivosti prijemnika dostupan pasivnom kabliranju.

Kako provjeriti vezu nakon instalacije

Izračun proračuna veze predviđa što bi instalirani put trebao podržavati. Ispitivanje prihvaćanja potvrđuje što je zapravo izgrađeno.

Koristite OLTS za end-to-end insertion loss

Set za ispitivanje optičkih gubitaka mjeri ukupni gubitak instalirane veze s kraja na kraj. Taj se rezultat može usporediti s projektom definiranim ograničenjem gubitaka ili zahtjevom aplikacije.

Koristite OTDR za lociranje pojedinačnih događaja gubitka

OTDR karakterizira događaje duž vlaknaste rute. Može pomoći u lociranju spojeva s velikim gubicima, problema sa spajanjem, neočekivanih zavoja, reflektirajućih događaja i nedokumentiranih spojnih točaka.

Fluke Networks'Smjernice za testiranje OLTS i OTDRopisuje dvije metode kao komplementarne: OLTS provjerava ukupni uneseni gubitak, dok OTDR pomaže identificirati gdje dolazi do pojedinačnih gubitaka.

Za instalaciju na terenu i rješavanje problema, stranica jealati za postavljanje i testiranje optičkih vlakanapružiti relevantan sljedeći korak nakon proračuna u fazi projektiranja.

Koristite DOM/DDM kao provjeru rada, a ne kao zamjenu za certifikaciju

Podržani optički moduli mogu prijaviti podatke o radu kao što su Tx snaga, Rx snaga, temperatura i prednaponska struja kroz DOM/DDM. Ta su očitanja korisna za rješavanje problema uživo i praćenje trendova, ali ne zamjenjuju definirani test prihvaćanja instalacije.

Uobičajene pogreške u proračunu za Fiber Link

Korištenje tipične ili maksimalne snage prijenosa za doseg u najgorem slučaju

Tipično očitanje opisuje očekivano ponašanje, a ne zajamčenu donju izlaznu granicu. Za konzervativno planiranje dosega koristite minimalnu Tx vrijednost osim ako primjenjiva specifikacija ne definira drugu metodu.

Brkanje dB i dBm

dBm je apsolutna razina optičke snage. dB je razlika, gubitak ili dobitak. Razine Tx i Rx obično se navode u dBm; gubici u vlaknu, konektoru, spoju i sustavu izraženi su u dB.

Brojanje dugih vlakana, ali nedostaju veze na razini stalka

Okruženja s gustim krpanjem su mjesta gdje jednostavni izračuni često ne uspijevaju. Relativno kratak kanal još uvijek može akumulirati značajne gubitke kroz nekoliko spojenih parova, kazeta, unakrsnih spojeva ili probojnih sklopova.

Tretiranje svakog konektora kao istog gubitka

Koristite specifikaciju za stvarni konektor ili sklop. Sučeljima sa standardnim gubicima i sučeljima s niskim gubicima ne bi se trebala dodijeliti ista vrijednost bez popratnih podataka.

Korištenje jedne fiksne sigurnosne margine posvuda

Nemojte kopirati generičku marginu u svaki dizajn. Marža bi trebala slijediti odobrene tehničke zahtjeve za taj projekt i aplikaciju.

Ignoriranje preopterećenja prijemnika

Receiver sensitivity checks only the low-power boundary. If the module also specifies maximum receive power, verify the upper boundary as well.

Pretpostavka da je izračun uspješan jamči uspješnu instalaciju

The calculation assumes that the installed components match the design and perform within specification. Contamination, poor splices, excessive bends, wrong components, or undocumented route changes can increase the actual loss. Testirajte dovršenu vezu.

Često postavljana pitanja

Proračun optičke snage opisuje koliki gubitak signala odašiljač i prijamnik mogu tolerirati. Proračun gubitaka vlakana ili kabelskih postrojenja procjenjuje koliko će gubitaka unijeti pasivna ruta. Valjani dizajn uspoređuje to dvoje umjesto da ih tretira kao isti broj.

Koliku sigurnosnu marginu treba uključiti proračun za optičku vezu?

Ne postoji jedinstvena margina koja bi se trebala slijepo primijeniti na svaku vezu. Koristite vrijednost koju zahtijevaju specifikacija projekta, dokumentacija o opremi, primjenjivi standard i očekivane buduće promjene.

Može li optička veza imati premale gubitke?

Da. Ako je odašiljač velike snage spojen preko vrlo kratkog puta s malim gubicima, primljena optička razina može premašiti maksimum specificiran modulom. Provjerite maksimalnu snagu prijema i koristite prigušenje samo kada to zahtijevaju specifikacije opreme.

Troši li MPO/MTP kabliranje više optičkog proračuna?

Ovisi o broju točaka spajanja, kazeta, sklopova za probijanje i specifikaciji unesenih gubitaka stvarnih komponenti. MPO/MTP kanal visoke gustoće trebao bi se izračunavati komponentu po komponentu, a ne dodijeliti jednu generičku vrijednost gubitka.

Može li DOM/DDM zamijeniti OLTS testiranje?

Ne. DOM/DDM je koristan za promatranje razina Tx i Rx primopredajnika uživo, dok se OLTS koristi za provjeru unesenog gubitka od kraja do kraja instaliranog kabelskog puta u odnosu na definiranu granicu ispitivanja.

Konačna poruka

Proračun pouzdane optičke veze nije samo izračun udaljenosti vlakana i nije samo Tx snaga minus osjetljivost prijemnika.

Primopredajnik definira optičke radne granice. Instalirani kabelski pogon određuje koliko će se tog proračuna potrošiti. Potpuna odluka prije instalacije stoga zahtijeva:

Može li pravi put vlakna, uključujući svaku vezu, spoj, pasivnu komponentu i potrebnu marginu, ostati unutar optičkih granica odabranog primopredajnika bez pada ispod osjetljivosti prijemnika ili prekoračenja maksimalne snage prijema?

Ako je odgovor potvrdan i zahtjevi kanala specifični za aplikaciju su također zadovoljeni, dizajn je spreman za instalaciju. Nakon instalacije provjerite rezultat potrebnom metodom optičkog ispitivanja umjesto da se oslanjate samo na izračun.