Bilans mocy linii światłowodowej

Bilans mocy linii światłowodowej
© Sergiusz Patela 1999-2003
Systemy światłowodowe. Zasady instalacji kabli w sieciach
1
Analiza linii światłowodowej
Podstawowe zagadnienia w planowaniu systemu optycznego:
•Szum i liniowość systemów analogowych
• Ograniczenia przepływności w systemach cyfrowych
• Elementy pasywne (wybór i parametry, bilans mocy)
© Sergiusz Patela 1999-2003
Systemy światłowodowe. Zasady instalacji kabli w sieciach
2
Bilans mocy - możliwości wyboru
1. Rodzaj detektora (określony przez jego czułość)
2. Rodzaj włókna (tłumienie)
3. Rodzaj źródła (moc wyjściowa)
4. Obliczanie długości odcinków międzyregeneratorowych
© Sergiusz Patela 1999-2003
Systemy światłowodowe. Zasady instalacji kabli w sieciach
3
Przykładowy diagram czułości detektorów
-25
Średnia moc [dB/m]
-30
PC
-35
PIN
APD
-40
-45
-50
-55
-60
10
© Sergiusz Patela 1999-2003
100
1000
Szybkość transmisji [Mb/s]
Systemy światłowodowe. Zasady instalacji kabli w sieciach
10000
4
Obliczenie wymaganej mocy źródła
Bilansowanie mocy:
Po - PR + PL + 6 ≥ 0
Wymaganą moc źródła obliczamy ze wzoru
Po ≥ PR + PL + 6
gdzie:
Po = wymagana moc optyczna
PR = czułość detektora
PL = całkowite straty linii
6 = 6 dB margines bezpieczeństwa
W obliczeniach używamy dBm jako jednostek mocy optycznej
(dB poniżej 1 mW)
© Sergiusz Patela 1999-2003
Systemy światłowodowe. Zasady instalacji kabli w sieciach
5
Projekt łącza
Detektor
Złącze
1.5 dB
Nadajnik
Spaw 0.5 dB
Złącze
1.5 dB
Złącze
1.5 dB
Dzielnik mocy 50%
Obliczenia:
(PR) czułość detektora
= -40 dBm (100 nW)
Całkowite straty lini:
5 km włókna 2.5 dB/km
= 12.5 dB
1 x spaw 0.5 dB
= 0.5 dB
1 x rozgałęziacz Y 3 dB
= 3.0 dB
3 x złączka 1. dB
= 4.5 dB
Suma strat: = 20.5 dB
Stąd Po = -40 + 20.5 +6 dBm
lub Po = -13.5 dBm = 44.7 µW
© Sergiusz Patela 1999-2003
Systemy światłowodowe. Zasady instalacji kabli w sieciach
6
Bilansowanie mocy linii (przykład CATV)
MOC OPTYCZNA [dBm]
0
-10
MOC ŹRÓDŁA MOC WPROWADZONA DO ŚW.
STRATY NA ZŁĄCZKACH (2 x)
.75 dB
.75 dB
.2 dB
STRATY NA
SPAWACH
(6 x)
.2 dB
.75 dB
4.1 dB
.75 dB
CAŁKOWITE
STRATY
DZIELNIKA
MARGINES
BEZPIECZEŃSTWA
-34
0
2
4
6
8
10
12
km
DZIELNIK 50/50
Szafka
NADAJNIK
Złączka
Złączka
Pigtail
PRÓG
DETEKCJI
ODBIORNIK
Dzielnik
Złączka
Det.
Kabel
przyłączeniowa
© Sergiusz Patela 1999-2003
Systemy światłowodowe. Zasady instalacji kabli w sieciach
7
OPTICAL LINK BUDGET
WORST CASE ANALYSIS
Bilansowanie
mocy linii
(przykład
CATV) formularz
LINK DESIGNATION
Tx End: _______
Rx End: _______
Number: ______
1. END-TO-END FIBER BUDGET
Nb of channels/fiber: _______
Nb of links
in the system: _______
Engineer’s
choices
Manufacturers
specs
1. 1. Guaranteed output power
at transmitter end.
1. 1. Minimal power requirement
at receiver end
- CNR requirement
-Manufacturer’s specs for that CNR
dBm =
2. 2. Optical fiber loss
- Loss of chosen fiber
-Average loss in splicing
(e.g. Average no. of splices = 1 every 2
km, average loss per splice = 0.2 dB)
- Total loss per km
- Line length
- Total loss in fiber link
dB
dBm
dBm
1
dBm
dB
dB
dB/km
+
dB/km
=
+
dB/km
km
x
2. 3. Other passive device loss
- Total number of connectors
(Devices inputs/outputs, patch panels)
- Average connector loss (e.g. 0.75 dB)
- Total connector loss
- Splitter, isolator losses
=
dB
=
dB
dB
x
dB
2. 3. Hazards margin
- Aging
- Temperature variation
dB
+
dB
=
dB
dB
=
dB
TOTAL LOSSES ON THE LINK
REMAINING POWER MARGIN
© Sergiusz Patela 1999-2003
dBm
-
END-TO-END FIBER BUDGET
1. COMPUTATION OF THE LOSSES ON THE
FIBER
2. 1. Unallocated margin (e.g. 3 dB)
Power
levels
Systemy światłowodowe. Zasady instalacji kabli w sieciach
2
1
-
2
dB
=
dB
8
OPTICAL LINK BUDGET
WORST CASE ANALYSIS
LINK DESIGNATION
Tx End: _______
Rx End: _______
Number: ______
1. END-TO-END FIBER BUDGET
Bilansowanie
mocy linii
(CATV - dane
przykładowe)
Nb of channels/fiber: _______
Nb of links
in the system: _______
Engineer’s
choices
Manufacturers
specs
1. 1. Guaranteed output power
at transmitter end.
-10 dBm =
51 dB
-34 dBm
END-TO-END FIBER BUDGET
-34 dBm
1
1. COMPUTATION OF THE LOSSES ON THE
FIBER
2. 1. Unallocated margin (e.g. 3 dB)
24 dBm
3 dB
2. 2. Optical fiber loss
- Loss of chosen fiber
-Average loss in splicing
(e.g. Average no. of splices = 1 every 2
km, average loss per splice = 0.2 dB)
3 dB
0.4 dB/km
+
0.1 dB/km
=
- Total loss per km
- Line length
- Total loss in fiber link
+
0.5 dB/km
12 km
x
=
6 dB
=
3 dB
4
0.75 dB
x
4.1 dB
2. 3. Hazards margin
- Aging
- Temperature variation
© Sergiusz Patela 1999-2003
Systemy światłowodowe. Zasady instalacji kabli w sieciach
4.1 dB
+
1.5 dB
=
1.5 dB
1.5 dB
=
1.5 dB
TOTAL LOSSES ON THE LINK
REMAINING POWER MARGIN
-10 dBm
-
1. 1. Minimal power requirement
at receiver end
- CNR requirement
-Manufacturer’s specs for that CNR
2. 3. Other passive device loss
- Total number of connectors
(Devices inputs/outputs, patch panels)
- Average connector loss (e.g. 0.75 dB)
- Total connector loss
- Splitter, isolator losses
Power
levels
2
1
-
2
19.1 dB
=
4.9 dB
9