оптичний бюджет
Оптичний бюджет (енергетичний потенціал)
В даний час в усьому світі засоби телекомунікації переживають період найширшого впровадження оптичних систем в практику.
Оптична система (optical system) - сукупність оптичних елементів, створена для певного формування пучків світлових променів.
Елементи оптичних систем можна класифікувати наступним чином:
1. елементи, які створюють сигнал в лінії;
2. елементи, які вносять додаткове загасання.
Чутливість приймача - величина, що характеризує мінімальний рівень сигналу на його вході, який приймач ще може приймати.
Вихідна потужність передавача - величина, що характеризує рівень вихідного сигналу передавача.
Рівень сигналу, що передається передавачем по оптичної лінії, згасає з відстанню, тому, коли він досягає приймача, його рівень стає менше (на величину затуханий в лінії). Якщо цей рівень не менше чутливості приймача, то приймач зможе прийняти такий сигнал, інакше система працювати не буде.
Різниця цих показників дає нам оптичний бюджет (optical budget), який забезпечується трансивером: оптичний бюджет (енергетичний потенціал) - різниця між оптичною потужністю передавача і чутливістю приймача, виражена в dB. Це паспортна інформація, яку виробник (по ідеї) повинен прикладати до всіх приймач (трансівера). Якщо виробник цього не зробив, то її можна легко порахувати.
Pout = 1 dBm - вихідна потужність передавача;
S = - 18 dBm - чутливість приймача;
OB (optical budget) -.
OB = Pout - S = (1 - (- 18)) dBm = 19dBm
Оптичний бюджет трансивера характеризує максимально-можливе загасання в лінії, в якій він може використовуватися. Тобто показує, що він може використовуватися в лінії з загасанням, яке не перевищує величину бюджету.
Залежність загасання від довжини хвилі в одномодовом оптичному кабелі
чим більше довжина хвилі, тим менше затуханий в лінію вносить оптичний кабель.
При розрахунках оптичної системи необхідно враховувати наступні джерела загасання:
загасання в оптичному кабелі:
- в мультимодових кабелі (850нм) - 2.7 dB / км;
- в мультимодових кабелі (1310нм) - 0.75 dB / км;
- в одномодовому кабелі (1310-1450нм) - 0.35 dB / км;
- в одномодовому кабелі (1470-1610нм) - 0.25 dB / км;
- коннектори, MM - 0.5 dB;
- коннектори, SM - 0.3 dB;
- на зварюванні - 0.1 dB.
Розглянемо приклад розрахунку затуханий в лінії:
L = 60км - довжина одномодового оптичного кабелю;
λ = 1310нм - робоча довжина хвилі => коефіцієнт загасання для одномодового оптичного кабелю 0.35 dB / км;
відомо, що на лінії є 2 коннектора і 1 місце зварювання, які вносять додаткові загасання (0.3 dB і 0.1 dB відповідно);
Z (загасання в лінії) -.
Z = L * 0.35 + 2 * 0.3 + 1 * 0.1 = (60 * 0.35 + 0.6 + 0.1) dB = (21 + 0,7) dB = 21.7 dB
Щоб передати сигнал по лінії з таким загасанням необхідно підібрати трансивер з оптичним бюджетом більше 21.7 dB.
Для забезпечення надійної роботи оптичної системи враховують можливість збільшення оптичних втрат при зміні зовнішніх факторів і погіршенні характеристик компонентів ВОЛЗ і потужності лазера, пов'язаних з їх старінням. Для компенсації даних втрат зазвичай вибирають оптичний бюджет трансиверів з запасом на 3-6 dB.
Найчастіше розрахунок втрат в лінії не виробляють, а проводять реальні вимірювання за допомогою рефлектометрів. Рефлектометр передає оптичний імпульс по змонтованим оптичних ліній і вимірює відображені світлові частинки, відображаючи розсіяні і відбиті оптичні сигнали як функцію довжини. Порівнюючи кількість світла, відбитого в різні моменти часу, визначаються втрати в лінії і відбивна здатність оптичного кабелю. Отримані дані можуть бути представлені графічно у вигляді рефлектограмм.
Рефлектограмм - вичерпна інформація про соединителях, зрощування і розривах по всій довжині оптичної лінії. Фактично це графічне зображення результатів вимірювання оптичних втрат в лінії:
Рефлектограмм імпульсного рефлектометра
Вертикальна шкала визначає рівень втрат в dB. горизонтальна вісь відповідає відстані від рефлектометра до тестованого ділянки.
Знання оптичного бюджету і загасання в лінії дозволяє зробити оцінку працездатності системи: якщо сумарне загасання лінії більше оптичного бюджету, то працювати нічого не буде.