اندازه گیری تلفات فیبر و تخمین فاصله

راه‌های زیادی برای برخورد با مساله اندازه‌گیری مقدار توان موردنیاز در هر لینک فیبر نوری مشخص وجود دارد. آسان‌ترین راه با بیشترین دقت استفاده از دستگاه OTDR است که مقدار واقعی برای حالت‌های مختلف را محاسبه و اندازه‌گیری می‌کند. در غیاب وجود یک OTDR واقعی، دو راه جایگزین وجود دارد که برای تخمین مقدار توان موردنیاز در یک لینک مورداستفاده قرار بگیرد.

1. تخمین تلفات کلی موجود در یک لینک فیبر نوری درصورتی‌که طول فیبر و متغیر تلفات مشخص باشد.
2. تخمین بیشترین طول فیبر درصورتی‌که توان اپتیکال و متغیر تلفات مشخص باشد.

متغیرهای تلفات شامل کانکتورها، اسپلایس ها و تضعیف‌کننده‌ها در هر کیلومتر از فیبر هستند. اگر مقدار واقعی برای همه متغیرهای تلفات مشخص نباشد، یک تخمین برای هر یک نیاز است تا بتوان محاسبات را انجام داد. در این حالت یکی ممکن است بخواهد بدترین حالت را در نظر بگیرد تا مطمئن شود که مقدار توان موجود در لینک کافی است. جدول زیر شامل مقادیر تلفاتی است که در این‌گونه محاسبات موردقبول است:

IEEE بیشترین مقدار طول کابل را طبق جدول زیر توصیه می‌کند:

تخمین مقدار تلفات یک لینک فیبر نوری

این محاسبات برای به دست آوردن مقدار تلفات یک لینک فیبر نوری را درحالی‌که طول کابل و تعداد اسپلایس ها و کانکتور ها مشخص است، می‌باشد.

این محاسبات به جمع ساده تمامی مقادیر تلفات متغیر در یک لینک می‌باشد:

Link Loss= [Fiber Length (km) x Fiber attenuation per km] + [splice loss x # of splices] + [connector loss x # of connectors] + [safety margin]

 لطفاً مقاله "چه موقع از تست OTDR استفاده میکنیم؟" را مطالعه بفرمایید.

برای مثال: فرض کنید 40 کیلومتر کابل فیبر نوری سینگل مود با 1310nm با دو کانکتور و 5 اسپلایس داریم.

Link Loss=[40km x 0.4dB/km]+[0.1dB x 5]+[0.75dB x 2]+[3dB]=21Db

در این مثال تخمین زده می‌شود که dB21توان موردنیاز است که از این لینک عبور کند.

البته این نکته مهم را از یاد نبرید که وقتی به مشکلی در عملکرد برخورد نمودید باید مقدار تلفات لینک را به‌صورت واقعی اندازه‌گیری و ارزیابی کنید.

تخمین فاصله فیبر

این محاسبات بیشترین فاصله از یک فیبر مشخص با توان اپتیکال مشخص و تعداد کانکتورها و اسپلایس های مشخص را تخمین می‌زند.

Fiber Length= {[(min. TX PWR)-(RX sensitivity)]-[splice loss x # of splice]-[connector loss x # of connectors]-[safety margin]}÷[fiber lost/km]

برای مثال فرض کنید یک لینک سینگل مود فست اترنتnm 1310 با دو کانکتور و 5 اسپلایس دارد.

در این مثال تخمین به‌دست‌آمده km52 می‌باشد. مثل همیشه در صورت بروز مشکل در عملکرد این مقدار باید به‌صورت واقعی اندازه‌گیری شود.

مقدار واقعی ماکزیمم فاصله به موارد زیر مربوط است:

1. مقدار تضعیف واقعی فیبر نوری در هر کیلومتر
2. مدل فیبر نوری و زمان تولید آن
3. کیفیت کانکتورها و مقدار واقعی تلفات آن‌ها در هر جفت
4. کیفیت اسپلایس ها و مقدار تلفات واقعی آن‌ها در هر اسپلایس
5. تعداد اسپلایس ها و کانکتورها در هر لینک

محاسبات مقدار Loss Budget فیبر نوری

شاخص‌ها و ضرایب محاسباتی

طراحی یک سیستم فیبر نوری یک هنر متعادل است. چراکه در هر سیستمی از فیبر نوری شما چند شاخص را باید ست کرده و برای به دست آوردن بهترین عملکرد این شاخص‌ها را باید اندازه‌گیری کرد. به یاد داشته باشید که ما در مورد سیستمی صحبت می‌کنیم که مجموعه‌ای چندین تیکه است.

محاسبات قابلیت یک سیستم برای اجراشدن بر اساس یک لیست طولانی از المآن‌ها می‌باشد. لیست زیر برای اندازه‌گیری استفاده می‌شود

فاکتور تلفات فیبر عموماً بیشترین اثر را روی کل سیستم دارد. تولیدکنندگان فیبر یک ضریب Loss را به‌صورت dB/km برای فیبر تولیدی خود مشخص می‌کنند. کل تلفات فیبر محاسباتی برابر است با مسافت x ضریب تلفات (Loss factor)

مسافت در این مبحث به معنای طول کابل است و نه مسافت نقشه‌ای

نوع فیبر مورداستفاده بسیار مهم است. عموماً مولتی مود ها برای اتصال از ترانسیمترهای LED استفاده می‌کنند که توان کافی برای ارسال بیشتر از 1km را ندارند.

لذا سینگل مود ها از ترانسمیترهای لیزری استفاده می‌کنند که توان خروجی مختلفی برای Long Reach یا Short Reach دارند.

:Transmitter

درواقع دو نوع اصلی ترانسمیتر داریم که در سیستم های فیبر نوری استفاده می‌شوند.

ترانسمیترهای Laser که 3 نوع مختلف Laser داریمHigh.، Medium وLow long reach) ،Medium reach ، short reach)

ترانسمیترهای LED برای فیبرهای مولتی مود استفاده می‌شوند. اگرچه LED های high power هم هستند که برای سینگل مود استفاده می‌شوند. ترانسمیترها به میزان مقدار نور خروجی در کانکتور، نرخ‌بندی می‌شوند. مثلاً dB5- . یک ترانسمیتر معمولاً یک "emitter" معرفی می‌شود.

:Receiver Sensivity

میزان قابلیت ریسیور فیبر نوری برای دیدن منبع نوراست. یک دستگاه گیرنده یک مقدار حداقلی مشخصی از نور دریافتی را نیاز دارند تا بتواند عملکرد درست داشته باشند. رسیورها به میزان حداقل سطح نور موردنیاز نرخ‌بندی می‌شوند. مثلاً-28db .

رسیورها به‌عنوان "detector" معرفی می‌شوند.

مقدار و نوع اسپلایس ها :

دو نوع اسپلایس وجود دارد. مکانیکال که برای ست کردن کانکتورها در انتهای فیبرها استفاده می‌شود. و فیوژن که به‌صورت فیزیکی دو انتهای فیبر را به هم جوش می‌دهد.

اسپلایس مکانیکال معمولاً در رنج dB0.7 تا dB1.5در هر کانکتور محاسبه می‌شود.

فیوژن اسپلایس بین dB0.5 تا dB0.1 در هر اسپلایس محاسبه می‌شود.

با در نظر گرفتن ضریب تلفات می‌توان گفت اسپلایس فیوژنی تلفات کمتری دارد و بهتر است.

مارژین:

یک فاکتور مهم است. با توجه به اینکه ممکن است مواردی باشد که در نظر نگرفته باشیم مانند دستگاه‌هایی که در طول مسیر وجود دارند، خمش های کابل، سن کابل، سن قطعات، نوع Transmitter و Receiver و همچنین اسپلایس های اضافه‌شده بر اساس شکستگی‌های کابل و... .

بنابراین طراحان سیستم این مقدار مارژین را بین dB3 تا dB10 در نظر می‌گیرند.

محاسبه "Loss Budget":

اجازه بدهید یک نگاه به سناریویی که سیستم انتقالی فیبر نوری استفاده می‌شود بیندازیم:

در مرکز عملیاتی که به فاصله 8 مایل طبق نقشه از هم قرار دارند را در نظر بگیرید. فرض کنید که دستگاه‌های ارتباطی در این مرکز قرار دارد که قرار است از طریق فیبر نوری به هم وصل شوند. فاصله این دونقطه از طریق متراژ واقعی 9 مایل می‌باشد هیچ دستگاهی هم مابین این دو ایستگاه وجود ندارد.

نکته: همه مساحت‌های اندازه‌گیری شده به کیلومتر تبدیل می‌شوند. ماکزیمم متراژ یک قرقره کابل 4.5 کیلومتر یا 15000 فوت می‌باشد. 9 مایل حدودا 4600 فوت یا 14.5 کیلومتر می‌شود.

فرض کنید برای پوشش دادن 14.5 کیلومتر، 4 اسپلایس فیوژنی زده‌شده است.

تولیدکننده دستگاه ارتباطی فیبر نوری، 3 نوع ماژول فرستنده و گیرنده را با مقادیر توان ارسالی و دریافتی طبق جدول زیر پیشنهاد نموده است:

برای اندازه‌گیری مقدار توان صحیح، مقدار توان ترانسمیتر به مقدار تلفات فیبر اضافه می‌شود.

این مقدار را با Receiver Sensitivity مقایسه کنید:

به دلیل اینکه مقدار مارژین تلفات را0.5dB در نظر گرفته بودیم، حالت Short Reach برای آن کافی خواهد بود. درواقع مارژین مجموعا0.8dB می‌باشد. زیرا اختلاف بین Loss Budget و Receiver Sensitivity، 3.0dB است.