Comment calculer l’atténuation dans les câbles à fibre optique ?

Types de pertes de fibre optique

La perte dans la fibre peut être appelée atténuation de la fibre, ce qui permet de mesurer l’atténuation des signaux optiques pendant la transmission. L’atténuation dans la fibre optique est due à de nombreux facteurs, notamment l’absorption de la lumière, la courbure du câble, la perte au niveau des connecteurs, etc. Le signal optique est absorbé par le matériau de la fibre optique dans la fibre optique. Par conséquent, l’absorption de la lumière dans la fibre optique est également appelée absorption du matériau. En raison des impuretés liées à la longueur d’onde, l’énergie lumineuse sera absorbée et convertie en d’autres formes d’énergie, telles que la chaleur.

Nous divisons généralement la perte des fibres optiques en deux grandes catégories, la perte intrinsèque de la fibre optique elle-même et la perte externe. La types de pertes dans la fibre optique sont divisées selon les caractéristiques inhérentes de la fibre optique ou par des facteurs externes. L’atténuation intrinsèque de la fibre optique comprend la perte par dispersion chromatique et la perte de puissance de transmission. Les pertes externes comprennent la perte d’épissurage, la perte de connecteur, la perte par courbure dans le câble à fibre optique, etc. Lorsque nous calculons l’atténuation, nous devons prendre en compte l’influence des deux en même temps. La perte inhérente de la fibre optique augmentera avec l’augmentation de la distance de transmission. Examinons ci-dessous la norme d’atténuation de la perte intrinsèque.

La norme industrielle pour l’atténuation intrinsèque des câbles à fibre optique

La série G.65x des Recommandations ITU-T spécifie les exigences de performance et de transmission des câbles optiques. Elles sont largement acceptées et utilisées par l’industrie de la fibre optique. La perte de puissance de transmission doit être calculée avec précision dans les liaisons par câble optique longue distance, et le coefficient d’atténuation est exprimé en dB/km. Il s’agit du paramètre le plus crucial dans la mesure de la perte de fibre. De nos jours, le type de câble optique le plus largement utilisé est le câble optique de la série G.652. Selon la norme ITU-T G652, l’atténuation maximale des câbles optiques de la série G.652 est indiquée dans le tableau suivant :

La longueur d’onde de dispersion nulle dans le tableau ci-dessus signifie que la dispersion est nulle dans la bande 1300~1324. La dispersion est également un indicateur à prendre en compte dans la transmission. Le coefficient de dispersion de G.652D est généralement de 17ps/(nm*km). Si vous souhaitez en savoir plus sur la dispersion, nous l’expliquerons en détail dans le prochain article.

Comment calculer la perte de puissance dans une fibre optique

Perte totale de liaison = perte d’atténuation de la fibre + perte des connecteurs + perte d’épissurage + perte d’insertion des équipements

Perte d’atténuation de la fibre = coefficient d’atténuation maximal x distance de transmission

Perte de connecteur = nombre de points de connexion x perte d’insertion maximale du connecteur

Perte d’épissure = le nombre d’épissures x la perte au point d’épissure est généralement calculée à 0.1dB/per.

Il convient de noter que tous les calculs de perte ci-dessus sont des résultats théoriques. La perte de courbure causée par la courbure du câble optique et la perte causée par d’autres facteurs environnementaux sont ignorées. En général, la perte réelle sera différente du résultat du calcul théorique. Afin de garantir que la transmission ne sera pas affectée, une marge système sera réservée dans le calcul. Une marge de 3dB sera réservée pour la marge système. Cela équivaut à dire que si l’atténuation totale d’une liaison est de 10dB, nous calculerons alors au minimum selon la norme de 13dB lors de la conception.

Présentons un cas pratique pour démontrer les étapes de calcul. Le câble optique G.652 est installé entre les deux centres de données. La longueur du câble optique est de 45km, et la longueur d’onde de transmission est de 1550nm. Il y a 3 points de fusion et deux panneaux d’adaptateurs LC UPC entre les liaisons.

Calculez la perte d’atténuation de la fibre. Selon le tableau ci-dessus, le coefficient d’atténuation peut être de 0.35dB/km. 

Perte d’atténuation de la fibre optique=0.35dB/km x 45km=15.75dB

La perte d’insertion maximale de LC UPC est généralement de 0.3dB. Les connecteurs et panneaux adaptateurs aux deux extrémités comportent au total 4 points de connexion. 

Perte de connecteur = 4 x 0.3dB = 1.2dB

Perte d’épissure = 3 X 0.1dB = 0.3dB

La perte totale de liaison=15.75dB+1.2dB+0.3dB=17.25dB

La marge système est de 3dB. Nous pouvons donc concevoir cette liaison selon une perte de fibre optique de 20.25dB. Veuillez noter que tous les calculs ci-dessus sont des valeurs théoriques. Si vous souhaitez obtenir une perte réelle précise, vous pouvez utiliser un OTDR pour la mesurer.

Comment calculer le budget de puissance dans un câble à fibre optique ?

Le budget de puissance est utilisé pour évaluer l’atténuation de puissance maximale que l’ensemble du système peut tolérer. Le résultat du calcul du budget de puissance (P Budget) est la différence entre la sensibilité du récepteur (P Receive) et la sortie de l’émetteur vers la fibre (P Transmit ).

Prenons le module SFP+ 10G 80KM DWDM comme exemple. La plage de puissance TX de ce module est de 0~4dBm, et la sensibilité du récepteur est de -23dBm. Le budget de puissance de ce module=0dBm-(-23dBm)=23dBm. Ensuite, la perte totale de liaison de ce module avec le câble optique, plus la marge système, doit être inférieure à 23dB pour pouvoir transmettre normalement.

Qu’est-ce que l’OSNR ?

L’OSNR est le rapport entre la puissance du signal et la puissance du bruit après le passage d’un canal optique à travers un réseau optique. L’OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) est une mesure clé de la qualité du signal dans les systèmes à fibre optique longue distance. Il fournit une estimation de l’influence de la puissance du bruit sur la puissance du signal. En général, plus l’OSNR est élevé, mieux c’est pour l’ensemble du système.

La formule courante pour calculer l’OSNR est : OSNR=10*log(S/N)

Le S majuscule dans la formule correspond à la puissance du signal, et N à la puissance du bruit, leurs unités étant toutes exprimées en watts ou en milliwatts. La valeur OSNR est la plus importante du côté récepteur ; une faible valeur OSNR signifie que le récepteur ne détectera pas le signal. En général, l’OSNR à l’extrémité de réception doit être supérieur à 15 dB à 18 dB ; cette valeur dépend de nombreux facteurs, tels que le débit de données, le BER requis, etc. La méthode de mesure de l’OSNR est définie dans la norme IEC 61282-12 / b-IEC 61280-2 -9.

Petit test pour le calcul de l’atténuation dans un câble à fibre G.652

Après avoir lu ceci, vous avez déjà une idée de la façon de calculer l’atténuation de la fibre. Maintenant, faisons un quiz.

Supposons que les paramètres d’un certain module optique soient les suivants :

Longueur d’onde centrale = 1310nm; puissance Tx =-4~0dBm; sensibilité du récepteur = -15 dBm;

Veuillez vérifier si le module peut fonctionner normalement sur la fibre optique ci-dessus. Si vous rencontrez encore un problème avec celui-ci. N’hésitez pas à nous contacter QSPFTEK pour obtenir de l’aide.

Partie de la référence du contenu : https://www.itu.int/itu-t/recommendations/rec.aspx?rec=13076