Bilans mocy linii światłowodowej

Bilans mocy linii światłowodowej
© Sergiusz Patela 2004
Projekt sieci światłowodowej - bilans mocy
1
Bilansowanie mocy linii światłowodowej - możliwości
wyboru, zastosowania
1. Rodzaj detektora (określony przez jego czułość)
2. Rodzaj włókna (tłumienie), jakość złączy.
3. Rodzaj źródła (moc wyjściowa).
4. Obliczanie długości odcinków międzyregeneratorowych.
5. Weryfikacja poprawności wykonania łącza.
© Sergiusz Patela 2004
Projekt sieci światłowodowej - bilans mocy
2
Bilans mocy - procedura
1.
Sporządzenie planu segmentu
2.
Przygotowanie listy elementów i ich parametrów (tłumienie)
3.
Wykonanie liniowego schematu linii
4.
Ilustracja zmian mocy optycznej w segmencie (nieobowiązkowe)
5.
Wykonanie tabeli, wpisanie danych elementów, obliczenie
bilansu mocy
© Sergiusz Patela 2004
Projekt sieci światłowodowej - bilans mocy
3
Przykładowy diagram czułości detektorów
Czułość modułów detekcyjnych w systemach transmisji określana jest jako moc na
detektorze, niezbędna dla otrzymania sygnału określonej jakości przy zadanej
szybkości transmisji. Jakość podawana jest jako stosunek sygnał szum lub stopa błędu.
Zakres wymaganej czułości detektora i mocy źródła światła definiują standardy
technologii sieciowych (np. 802.3)
-25
Średnia moc [dB/m]
-30
PC
-35
PIN
APD
-40
-45
-50
-55
-60
10
© Sergiusz Patela 2004
100
1000
Szybkość transmisji [Mb/s]
Projekt sieci światłowodowej - bilans mocy
10000
4
Bilans mocy – zasada prowadzenia obliczeń
Przykład: Obliczymy wymaganą moc źródła
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 względem 1 mW)
© Sergiusz Patela 2004
Projekt sieci światłowodowej - bilans mocy
5
Projekt łącza – schemat liniowy
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
Liniowy schemat łącza – rysunek
na którym umieszczamy
wszystkie elementy występujące
pomiędzy dwoma urządzeniami
aktywnymi. Na schemacie nie
zachowujemy skali odległości.
Suma strat: = 20.5 dB
Stąd Po = -40 + 20.5 +6 dBm
lub Po = -13.5 dBm = 44.7 µW
© Sergiusz Patela 2004
Projekt sieci światłowodowej - bilans mocy
6
Ilustracja zmian mocy w linii światłowodowej
(przykład łącza 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 2004
Projekt sieci światłowodowej - bilans mocy
7
Przykład Formularz bilansu mocy optycznej
B IL A N S MO C Y L IN II
Ś W IA T Ł O W O D O W EJ
N u m e r lin ii: Q w e rty 1 2 3 4 5
Lic z b a ka n a łó w/włó kn o : 1
Lic z b a włó kie n w ka b lu : 1 2
O p is d a n y c h
D a n e ilo ś c io w e
J e d n o s tka
P a ra m e try ś w ia tło w o d u
D łu g o ś ć lin ii
T łu m ie n n o ś ć je d n o s tko w a
5
Złą c z a s p a w a n e
1
Złą c z a ro z łą c z n e
D z ie ln iki, s p rz ę g a c z e
Ma rg in e s
S tra ty je d n o s tko w e
-1 0
Mo c ź ró d ła :
C z u ło ś ć o d b io rn ika :
N r o d b io rn ika :
N r n a d a jn ika :
J e d n o s tka
UW A G I
-1 0 , 0 0
[d B m ]
[km ]
2 ,5
[d B/km ]
1 2 ,5 0
s zt.
0 ,5
[d B]
0 ,5 0
3
s zt.
1 ,5
[d B]
4 ,5 0
1
s zt.
3
[d B]
3 ,0 0
-4 0
6
-4 0 , 0 0
[d B m ][d B]
W Y N IK KO Ń C O W Y
R E ZE R W A MO C Y
© Sergiusz Patela 2004
W y n ik [ d B ]
Projekt sieci światłowodowej - bilans mocy
[d B]
[d B]
6 ,0 0
-1 3 , 5 0
-3 , 5 0
8
OPTICAL LINK BUDGET
WORST CASE ANALYSIS
LINK DESIGNATION
Tx End: _______
Rx End: _______
Number: ______
1. END-TO-END FIBER BUDGET
Przykład:
Bilansowanie
mocy linii CATV
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
1. COMPUTATION OF THE LOSSES ON THE
FIBER
2. 1. Unallocated margin (e.g. 3 dB)
3 dB
0.4 dB/km
+
0.1 dB/km
=
- Total loss per km
- Line length
- Total loss in fiber link
Projekt sieci światłowodowej - bilans mocy
+
0.5 dB/km
12 km
x
=
6 dB
=
3 dB
4
0.75 dB
x
4.1 dB
4.1 dB
+
1.5 dB
=
1.5 dB
1.5 dB
=
1.5 dB
TOTAL LOSSES ON THE LINK
© Sergiusz Patela 2004
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)
REMAINING POWER MARGIN
-34 dBm
1
END-TO-END FIBER BUDGET
2. 3. Hazards margin
- Aging
- Temperature variation
-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