Come calcolare l'attenuazione nei cavi in fibra ottica?

Tipi di perdita della fibra ottica

La perdita della fibra può essere chiamata attenuazione della fibra, che può misurare l'attenuazione dei segnali ottici durante la trasmissione. L'attenuazione nella fibra ottica è dovuta a molti fattori, tra cui assorbimento della luce, curvatura del cavo, perdita del connettore e così via. Il segnale ottico viene assorbito dal materiale della fibra ottica nella fibra ottica. Pertanto, l'assorbimento della luce nella fibra ottica è anche chiamato assorbimento del materiale. A causa delle impurità di lunghezza d'onda, l'energia luminosa verrà assorbita e convertita in altre forme di energia, come il calore.

Generalmente dividiamo la perdita delle fibre ottiche in due classificazioni principali, la perdita intrinseca della fibra ottica stessa e la perdita esterna. La tipi di perdite nella fibra ottica sono suddivise in base alle caratteristiche intrinseche della fibra ottica o a fattori esterni. L'attenuazione intrinseca della fibra ottica include la perdita per dispersione cromatica e la perdita di potenza di trasmissione. Le perdite esterne includono la perdita di giunzione, la perdita del connettore, la perdita per piegatura nel cavo in fibra ottica, ecc. Quando calcoliamo l'attenuazione, dobbiamo considerare l'influenza di entrambe contemporaneamente. La perdita intrinseca della fibra ottica aumenterà con l'aumentare della distanza di trasmissione. Vediamo di seguito lo standard di attenuazione della perdita intrinseca.

Lo standard di settore per l'attenuazione intrinseca dei cavi in fibra

La serie G.65x delle Raccomandazioni ITU-T specifica i requisiti di prestazione e trasmissione dei cavi ottici. Sono ampiamente accettate e utilizzate dall'industria della fibra ottica. La perdita di potenza di trasmissione deve essere calcolata con precisione nei collegamenti in cavo ottico a lunga distanza, e il coefficiente di attenuazione è espresso in dB/km. È il parametro più cruciale nella misurazione della perdita della fibra. Oggi, il tipo di cavo ottico più ampiamente utilizzato è il cavo ottico della serie G.652. Secondo lo standard ITU-T G652, l'attenuazione massima della serie G.652 di cavi ottici è mostrata nella seguente tabella:

La lunghezza d'onda a dispersione zero nella tabella sopra indica che la dispersione è pari a zero nella banda 1300~1324. Anche la dispersione è un indicatore che deve essere considerato nella trasmissione. Il coefficiente di dispersione di G.652D è generalmente 17ps/(nm*km). Se desideri conoscere le nozioni sulla dispersione, le spiegheremo in dettaglio nel prossimo articolo.

Come calcolare la perdita di potenza nella fibra ottica

Perdita totale del collegamento = perdita per attenuazione della fibra + perdita del connettore + perdita di giunzione + perdita di inserzione dell'apparecchiatura

Perdita di attenuazione della fibra = coefficiente di attenuazione massimo x distanza di trasmissione

Perdita del connettore = numero di punti di connessione x perdita di inserzione massima del connettore

Perdita di giunzione = il numero di giunzioni x perdita del punto di giunzione, generalmente calcolata a 0.1dB/per.

Va notato che tutti i calcoli delle perdite sopra riportati sono risultati teorici. La perdita per curvatura causata dalla curvatura del cavo ottico e la perdita causata da altri fattori ambientali sono ignorate. Generalmente, la perdita effettiva sarà diversa dal risultato del calcolo teorico. Per garantire che la trasmissione non venga influenzata, nel calcolo sarà riservato un margine di sistema. Per il margine di sistema sarà riservato un margine di 3dB. Ciò equivale a dire che, se l'attenuazione totale di un collegamento è di 10dB, in fase di progettazione calcoleremo almeno secondo lo standard di 13dB.

Introduciamo un caso pratico per dimostrare i passaggi di calcolo. Il cavo ottico G.652 è installato tra i due data center. La lunghezza del cavo ottico è di 45km e la lunghezza d'onda di trasmissione è di 1550nm. Tra i collegamenti sono presenti 3 punti di fusione e due pannelli adattatori LC UPC.

Calcolare la perdita di attenuazione della fibra. Secondo la tabella sopra, il coefficiente di attenuazione può essere 0.35dB/km. 

Perdita di attenuazione della fibra ottica=0.35dB/km x 45km=15.75dB

La perdita massima di inserzione di LC UPC è generalmente di 0.3dB. I connettori e i pannelli adattatori a entrambe le estremità hanno un totale di 4 punti di connessione. 

Perdita del connettore = 4 x 0.3dB = 1.2dB

Perdita di giunzione = 3 X 0.1dB = 0.3dB

La perdita totale del collegamento=15.75dB+1.2dB+0.3dB=17.25dB

Il margine del sistema è di 3dB. Quindi possiamo progettare questo collegamento in base alla perdita della fibra ottica di 20.25dB. Si prega di notare che tutti i calcoli sopra riportati sono valori teorici. Se si desidera ottenere una perdita effettiva accurata, è possibile utilizzare OTDR per misurarla.

Come calcolare il budget di potenza in un cavo in fibra ottica?

Il budget di potenza viene utilizzato per valutare la massima attenuazione di potenza che l'intero sistema può tollerare. Il risultato del calcolo del budget di potenza (P Budget) è la differenza tra la sensibilità del ricevitore (P Receive) e l'uscita dal trasmettitore verso la fibra (P Transmit ).

Prendiamo come esempio il modulo SFP+ 10G 80KM DWDM. L'intervallo di potenza TX di questo modulo è 0~4dBm e la sensibilità del ricevitore è -23dBm. Il budget di potenza di questo modulo=0dBm-(-23dBm)=23dBm. Quindi la perdita totale del collegamento di questo modulo con il cavo ottico più il margine di sistema deve essere inferiore a 23dB per poter trasmettere normalmente.

Che cos'è OSNR?

OSNR è il rapporto tra la potenza del segnale e la potenza del rumore dopo che un canale ottico attraversa una rete ottica. OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) è una misura chiave della qualità del segnale nei sistemi in fibra ottica a lunga distanza. Fornisce una stima dell'influenza della potenza del rumore sulla potenza del segnale. In generale, più alto è l'OSNR, migliore è il risultato per l'intero sistema.

La formula comune per calcolare l'OSNR è: OSNR=10*log(S/N)

La S maiuscola nella formula è la potenza del segnale e N è la potenza del rumore, e le loro unità sono tutte espresse in watt o milliwatt. Il valore OSNR è il più importante sul lato del ricevitore; un valore OSNR basso significa che il ricevitore non rileverà il segnale. In genere, l'OSNR all'estremità ricevente dovrebbe essere superiore a 15 dB-18 dB; questo valore dipende da molti fattori, come la velocità dei dati, il BER richiesto e così via. Il metodo di misurazione dell'OSNR è definito nello standard IEC 61282-12 / b-IEC 61280-2 -9.

Piccolo test per il calcolo dell'attenuazione nel cavo in fibra G.652

Dopo aver letto questo, avete già un concetto su come calcolare l’attenuazione della fibra. Ora, facciamo un quiz.

Si supponga che i parametri di un determinato modulo ottico siano i seguenti:

Lunghezza d'onda centrale = 1310nm; potenza Tx =-4~0dBm; sensibilità del ricevitore = -15 dBm;

Si prega di valutare se il modulo può funzionare normalmente sulla fibra ottica sopra indicata. In caso di ulteriori problemi, non esitate a contattarci QSPFTEK per assistenza.

Parte del riferimento al contenuto: https://www.itu.int/itu-t/recommendations/rec.aspx?rec=13076