A szálveszteség kiszámítása és az energiaköltség ellenőrzése

Minden száloptikai kapcsolat veszít bizonyos optikai teljesítményből az adó és a vevő között. Ha tudjuk, hogyan kell kiszámítani ezt a veszteséget -, és összehasonlítani a berendezés energiaköltségkeretével -, az különbözteti meg a megbízhatóan működő kapcsolatot a valós-körülmények között meghibásodotttól. Ez az útmutató végigvezeti a rostveszteség számítási képletét, egy lépésről lépésre kidolgozott példát, valamint azokat a gyakorlati ellenőrzéseket, amelyeket tapasztalt mérnökök alkalmaznak a leggyakoribb költségvetési hibák elkerülése érdekében.
 

Mi az a rostvesztés és miért számít?

A szálveszteség az optikai jel teljesítményének csökkenése, amikor a fény áthalad egy száloptikai kapcsolaton. A gyakorlatban a kapcsolaton keresztüli teljes veszteség több forrásból származik: magából az üvegszálas kábelből, a párosított csatlakozópárokból, toldásokból és bármely passzív komponensből, mint pl.osztókvagy csatolók az útvonalon.

Gyakran előfordul, hogy a kapcsolódó kifejezéseket kissé eltérő módon használják.Csillapításjellemzően a szál egységnyi hosszára eső belső teljesítményveszteségre utal, dB/km-ben kifejezve.Beillesztési veszteségleírja a teljes -végpontok közötti-veszteséget, amelyet egy telepített linken mérnek, beleértve az összes összetevőt.Link elvesztésea csatorna összes passzív veszteségének számított vagy mért összege. Ezek a különbségek azért fontosak, mert összekeverésük költségvetési hibákhoz vezet - ezt a pontot mindkét Corning hangsúlyozta.száloptikai vizsgálati irányelvek (LAN-1561-AEN)és a Fiber Optic Associationveszteség költségvetési referencia. Mélyebb összehasonlításért tekintse meg a következő útmutatónkatbeillesztési veszteség vs visszatérési veszteség.

A nyers veszteségszám önmagában nagyon keveset mond el. A 3 dB-es leolvasás tökéletesen elfogadható lehet egy rövid többmódusú egyetemi kapcsolaton, de problémás egy hosszú, egymódusú törzsön, szigorú alkalmazási korlátokkal. Ezért a szálveszteséget mindig két dolog alapján értékelik: a kapcsolati veszteség költségvetése (a becsült teljes passzív veszteség) és az aktív berendezés energiaköltsége (az adókimenet és a vevő érzékenysége közötti különbség).

Mi okoz szálvesztést egy optikai összeköttetésben?

Négy fő tényező járul hozzá a veszteséghez egy tipikus üvegszálas csatornában. Ha mindegyiket megérti, a találgatások helyett pontos költségvetést készíthet.

Szálcsillapítás távolságon túl

Minden optikai szál elnyeli és szórja a fényt, ahogy terjed. A csillapítási együttható a szál típusától és hullámhosszától függ. Az ANSI/TIA-568.3-D szabvány szerint a tervezési célból megengedett maximális csillapítási értékek a következők:

Ezek konzervatív tervezési maximumok. A gyártók rendszeresen gyártanakegymódusú szál1310 nm-en jóval 0,35 dB/km, 1550 nm-en pedig 0,25 dB/km alatti csillapítással. Ha rendelkezik a tényleges kábeladatlappal, használja azokat a szigorúbb értékeket, - a szabványos engedmények a legrosszabb-eseti biztonsági hálók, nem pedig a legjobb becslések.

Csatlakozó pár elvesztése

A veszteség minden alkalommal kettőszáloptikai csatlakozókpárosulnak együtt. A költségvetés tervezésénél a párosított csatlakozópárokat számolja, nem az egyes csatlakozóvégeket. A TIA-568.3-D szabvány páronként maximum 0,75 dB-t határoz meg, de a jó minőségű, gyárilag polírozott csatlakozók (SC, LC, FC típusok) a gyakorlatban jellemzően 0,3–0,5 dB-t érnek el páronként. Ez összhangban van a Corning azon ajánlásával, hogy a maximális szabványos engedmény helyett a tényleges csatlakozóspecifikációkat kell használni.

Rövid linkekben - mondjuk 500 méter alatt - a csatlakozó elvesztése gyakran jobban uralja a teljes költségvetést, mint az üvegszál csillapítása. Ez az egyik oka annak, hogy a csatlakozó minősége éscsatlakozó típusának kiválasztásaannyira számít a helyiségek kábelezésében.

Összeillesztési veszteség

A fúziós toldások és a mechanikus toldások egyaránt veszteséget okoznak. A TIA-568.3-D maximum 0,3 dB toldásonként. A megfelelő magigazítású fúziós kötések általában 0,1 dB alatti értéket érnek el, míg a mechanikus kötések általában a 0,2–0,5 dB tartományba esnek. Ha több illesztési ponttal rendelkező külső üzemi útvonalat tervez, akkor ezek a kis értékek hosszú távon gyorsan összeadódnak.

Hajlítások, szennyeződések és egyéb tényezők

A makrohajlítások és mikrohajlítások a kábel névleges specifikációján túl növelik a csillapítást. A csatlakozók végfelületeinek szennyeződése a terepen bekövetkező váratlan veszteségek egyik leggyakoribb oka - az FOA a piszkos csatlakozókat a tesztelési hibák egyik vezető forrásaként azonosítja. A szoros kábelelvezetés, a rossz kábelkezelés és a környezeti igénybevétel mind a számított veszteséget a számított becslés fölé tolhatja.

Egyes hivatkozások passzív komponenseket is tartalmaznak, például optikai csillapítókat, WDM csatolókat vagyPLC elosztók. Mindegyiknek megvan a saját meghatározott beillesztési vesztesége, amelyet hozzá kell adni a költségvetéshez.

Rostveszteség számítási képlete

A teljes kapcsolatvesztés becslésének alapképlete egyszerű:

Teljes kapcsolatvesztés (dB)=(csillapítási együttható × szálhossz) + (csatlakozópárok száma × páronkénti veszteség) + (illesztések száma × toldásonkénti veszteség) + egyéb passzív alkatrészvesztés

Ez ugyanaz a szerkezet, mint a Corning'slink veszteség költségvetési kalkulátorés a FOA költségvetési módszertanában. Ezután összehasonlítja ezt az összeget az aktív berendezés energiaköltségvetésével:

Energiatakarékosság (dB)=Adó kimeneti teljesítménye (dBm) − Vevő érzékenysége (dBm)

Működési árrés (dB)=Teljesítményköltség – Teljes kapcsolatvesztés

A pozitív működési árrés azt jelenti, hogy a kapcsolatnak működnie kell. A durván 3 dB alatti határérték kockázatosnak tekinthető a hosszú távú megbízhatóság szempontjából, mivel az adók elöregednek, a csatlakozók felhalmozódnak a szennyeződések miatt, és a toldások leromolhatnak, ha a kábeleket kezelik vagy átvezetik. A FOA legalább 3 dB sáv fenntartását javasolja, hogy figyelembe vegyék ezeket a valós{5}}tényezőket.

Egy fontos megjegyzés:dBrelatív egység (arányt fejez ki), mígdBmegy abszolút teljesítményszint (1 mW-ra vonatkoztatva). A kettő összetévesztése meglepően gyakori hiba, amely érvényteleníti a teljes energiaköltség{2}-számítást, még akkor is, ha maga a veszteségbecslés helyes.
 

Hogyan számíthatja ki lépésről lépésre a rostveszteséget?

1. lépés: Dokumentálja a tényleges hivatkozási összetevőket

A számológép megnyitása előtt soroljon fel mindent a csatornában: a szál típusát, a működési hullámhosszt, az útvonal teljes hosszát (nem csak a térkép távolsága - tartalmazza a függőleges futásokat, a laza hurkokat és az útválasztási kitérőket), az összekapcsolt csatlakozópárok számát, az illesztések számát és az esetleges passzív eszközöket. A legtöbb költségvetési hiba itt kezdődik, hiányos komponensszámlálással.

2. lépés: Válassza ki a Veszteségértékeket

Ha rendelkezésre áll, használja az alkatrész gyártójának specifikációit. Csak akkor térjen vissza a TIA-568.3-D maximumokra, ha a tényleges specifikációk nem ismertek. Amint arra a Fluke Networks rámutatveszteség költségvetés számítási útmutató, a szabványok minimálisan elfogadható teljesítményt nyújtanak - a valós összetevők általában jobbak, és a gyártói adatok felhasználása pontosabb becslést ad.

3. lépés: Számítsa ki az egyes veszteségösszetevőket

Szorozzuk meg a csillapítási együtthatót a szál hosszával. Szorozza meg a csatlakozópárok számát a páronkénti veszteséggel. Az illesztések számát szorozza meg a kötésenkénti veszteséggel. Adjon hozzá minden passzív komponens veszteséget. Adja össze az összes becsült kapcsolatvesztést.

4. lépés: Hasonlítsa össze a teljesítmény költségvetésével

Keresse meg az adó kimeneti teljesítményét és a vevő érzékenységét az adó-vevő adatlapján. Ez a két szám általában dBm-ben van megadva. A különbség az energiaköltségvetésben van. Vonja le a teljes kapcsolati veszteséget az energiaköltségvetésből, hogy megkapja a működési árrést. Ha többet szeretne megtudni az adó-vevő specifikációiról, tekintse meg összehasonlításunkategymódusú SFP kontra többmódusú SFP.

5. lépés: Ellenőrizze, hogy az árrés megfelelő-e

A pozitív árrés szükséges, de nem mindig elegendő. Ha a határ 3 dB alatt van, a kapcsolat ki van téve az elöregedő alkatrészek, a szennyezett végfelületek, a jövőbeli javítások miatti további toldások vagy a hőmérséklettel kapcsolatos csillapítási változások miatt. A gyakorlati telepítések során az élen tervező mérnökök gyakran egy-két éven belül hibaelhárítást végeznek.

Kidolgozott példa: 10 km-es egymódusú kapcsolat 1310 nm-en

Vegyünk egy külső-üzem egymódusú kapcsolatot, amely 10 km-en fut 1310 nm-en, két összekapcsolt csatlakozópárral és egy fúziós toldással. TIA-568.3-D tervezési értékek használata az üzemen kívüli egymódusú kábelhez:

Tegyük fel, hogy az adó-vevő adatlapja –15 dBm adókimenetet és –28 dBm vevő érzékenységet mutat:

Energiaköltség=−15 − (−28) =13 dB

Működési árrés=13 − 6.8 =6,2 dB

A 6,2 dB-es margóval ez a kapcsolat kényelmesen áthalad. Még azután is, hogy 3 dB-t lefoglaltunk a hosszú távú -romlásra, még mindig több mint 3 dB szabad tér - elegendő ahhoz, hogy elnyelje a későbbi illesztésjavítást vagy a csatlakozó elöregedését anélkül, hogy a megbízhatósági küszöb alá csökkenne.

Ha a tényleges kábelspecifikációkat (mondjuk 0,35 dB/km) és a tipikus csatlakozóveszteséget (mondjuk 0,5 dB/pár) használná, a teljes összeg körülbelül 4,8 dB-re csökkenne, ami még nagyobb tartalékot adna. Éppen ezért a valós komponensadatok használata számít - a szabványos tervezési értékek tervezésüknél fogva konzervatívak.
 

Számított veszteség vs mért veszteség: mikor elég mindegyik?

A számított veszteség becslés. Hasznos a tervezés, az idézés, az útvonal-összehasonlítás és a telepítés előtti{1}}ellenőrzés során. De ez nem ugyanaz, mint a helyszíni minősítés.

A telepített kapcsolatok esetében az ipari szabványos megközelítés az 1. szintű tesztelés egy optikai veszteségvizsgálati készlettel (OLTS), amely közvetlenül méri a kapcsolat teljes beillesztési veszteségét egy kalibrált fényforrás és teljesítménymérő segítségével. A TIA-568.3-D szabvány és a Corning vizsgálati irányelvei egyaránt az OLTS-tesztet azonosítják a telepített üvegszálas kapcsolat teljesítményének legpontosabb jellemzéseként. Ha meg kell találnia egy adott hibát - egy rossz toldás, egy sérült csatlakozó vagy egy szűk hajlítás, akkor az optikai időtartomány-reflexióméter (OTDR) olyan eseményszintű részleteket biztosít, amelyeket az OLTS nem tud. A Fluke Networks az OTDR tesztelést a következőképpen írja leTier 2 minősítés, ajánlott az OLTS mellett a teljes tesztelési stratégia érdekében.

Használja a számítást, ha:új útvonalat tervez, összehasonlítja a kapcsolati lehetőségeket, vagy ellenőrzi, hogy a berendezés energiaköltsége elegendő legyen a telepítés előtt.

Használjon mérést, ha:Ön tanúsítja a telepített hivatkozás elfogadását, a váratlan teljesítményproblémák elhárítását, vagy annak ellenőrzését, hogy a mért veszteség beleesik-e a kiszámított költségvetésbe.

A gyakorlatban gyakori, hogy a mért veszteség kissé eltér a számított becsléstől. Ha a mért veszteség jelentősen meghaladja a költségvetést, először ellenőrizni kell a csatlakozóvég-felületének szennyeződését, a nem megfelelő csatlakozópárok számát, valamint a váratlan kanyarokat vagy kábelsérüléseket az útvonalon.
 

Mi az elfogadható rostveszteség?

Nincs egyetlen univerzális válasz - az elfogadható veszteség az adott linktől és a rajta működő berendezéstől függ. Vannak azonban gyakorlati irányelvek:

A hivatkozás megfelel a veszteség-költségvetési tesztnek, ha a teljes mért beillesztési veszteség eléri vagy alatta van az adott hivatkozásra számított költségkeretnek. A kapcsolat megfelel az energiaköltségvetési tesztnek, ha továbbra is pozitív működési tartalék van, miután levonja a teljes veszteséget a berendezés energiaköltségvetéséből. A hosszú távú megbízhatóság érdekében széles körben javasolt legalább 3 dB-lel a minimális vevőérzékenység feletti működési ráhagyás.

A gyors áttekintés érdekében a TIA-568.3-D szabvány tipikus tervezési csillapítási értékei a következők: a többmódusú szál 850 nm-en nem haladhatja meg a 3,5 dB/km-t; az egymódusú kültéri kábel 1310 nm-en nem haladhatja meg a 0,5 dB/km-t; és a csatlakozópárok egyenként nem haladhatják meg a 0,75 dB-t. Ha a komponensenkénti mért értékek jóval ezeken a határokon belül vannak, és a teljes kapcsolati veszteség megfelelő tartalék mellett a teljesítmény-költségvetés alatt van, a kapcsolat általában elfogadható.

Hol található a Tx teljesítmény és az Rx érzékenység az adó-vevő adatlapján

A teljesítmény-költségvetés kiszámításához szükséges két szám - adó kimeneti teljesítménye (Tx) és vevő érzékenysége (Rx) - szerepel az adó-vevő modul adatlapján, általában az "Optikai jellemzők" vagy az "Adó/vevő paraméterei" feliratú táblázatban. Keres:

• Adó kimeneti teljesítménye (min/max):dBm-ben megadva. Használja a minimális értéket a legrosszabb-eseti költségkerethez.
• Vevő érzékenysége:dBm-ben megadva. Ez a leggyengébb jel, amelyet a vevő észlelhet, miközben fenntartja a szükséges bithibaarányt.
• Vevő túlterhelés (vagy maximális bemeneti teljesítmény):a legerősebb jel, amelyet a vevő képes hiba nélkül kezelni. Ez nagyon rövid linkeknél számít, ahol minimális a veszteség.

A teljesítmény költségvetés a minimális Tx kimenet és az Rx érzékenység közötti különbség. Ha egy adatlapon –8,2 dBm minimum Tx és –14,4 dBm Rx érzékenység szerepel, az energiaköltség 6,2 dB -, ami sokkal kevesebb teret hagy a kapcsolatvesztésnek, mint egy 13 dB-es költségvetésű hosszú-elérésű modul. A megfelelő adó-vevő kiválasztása a kapcsolat távolságához az első lépés a működőképes költségvetés felé. A tágabb nézetért tekintse meg cikkünketadó-vevő vs transzponder.

Gyakori rostveszteség számítási hibák

Csatlakozók számlálása csatlakozópárok helyett

A költségvetés-tervezési módszerek a párosított csatlakozópárokat - számolják, két csatlakozó összekapcsolva - nem különálló végeket. Ha minden meglazult csatlakozóvéget számol, akkor túl- vagy alulbecsüli a veszteséget attól függően, hogy hogyan alkalmazza az egységnyi értéket-. A Corning-féle vizsgálati irányelvek egyértelműek ezen a ponton.

Zavaros dB és dBm

dB egy relatív arány. dBm egy abszolút teljesítményszint. Ha kivon egy dBm értéket egy dB értékből, vagy közvetlenül összehasonlítja őket, az energiaköltségvetési eredmény értelmetlen lesz. Tartsa a veszteségértékeket dB-ben, a teljesítményszinteket dBm-ben, és csak a megfelelő képlet segítségével kombinálja őket.

Szabványos maximumok használata, amikor a tényleges specifikációk rendelkezésre állnak

A TIA tervezési értékei a legrosszabb{0}}esetekre vonatkozó engedmények, nem pedig a tipikus értékek. Ha rendelkezik a gyártó kábel- és csatlakozóspecifikációjával, használja ezeket a szűkebb számokat. A szabványos maximumokra való túlzott támaszkodás túlzott-mérnöki munkához vezethet (nagyobb-teljesítményű adó-vevők rendelése, amelyekre nincs szükség), vagy ami még rosszabb, valódi probléma elfedéséhez vezethet, mivel a bőkezű juttatás miatt a költségvetés "jól néz ki".

Hiányzó komponensek a csatornában

A patch panelek, az optikai csillapítók, a csatolók, a WDM-szűrők és az extra mezőlezárók mind hozzájárulnak a veszteséghez. Könnyű elfelejteni egy patch panel csatlakozási pontot vagy egy csillapítót, amelyet a vevő túlterhelésének elkerülése érdekében adtak hozzá. Menje végig az útvonalat, ellenőrizze az építési-rajzokat, és számoljon meg mindent.

Az arc szennyeződésének figyelmen kívül hagyása-

A csatlakozók szennyezett végfelületei az egyik leggyakoribb ok, amiért a mért veszteség meghaladja a számított költségvetést. A mikroszkopikus porszemcsék drámaian növelhetik a behelyezési veszteséget és a visszaverődést. A FOA, a Corning és a Fluke Networks mind a veszteségmérés előfeltételeként hangsúlyozzák a csatlakozók ellenőrzését és tisztítását. Sok valós-hibaelhárítási esetben a végfelületek tisztítása megoldja a problémát utó-illesztés vagy kábelcsere nélkül.

A kalkulált költségkeret átmegy, de a mért veszteség meghiúsul - Mi lesz most?

Amikor a matematika azt mondja, hogy a kapcsolatnak működnie kell, de az OLTS szerint nem, akkor a legvalószínűbb okok a következők: szennyezett csatlakozók, helytelen csatlakozópárok száma a költségvetésben, el nem számolt toldás vagy patch panel, túlzott kábelhajlítás vagy kábelsérülés, amely nem volt látható a telepítés során. Kezdje a csatlakozó ellenőrzésével, majd ellenőrizze az alkatrészek számát, és OTDR segítségével keresse meg az adott veszteségeseményt, ha a tisztítás nem oldja meg a hiányt.

Singlemode vs Multimode: Főbb különbségek a veszteségköltségvetésben

Az egymódusú és a többmódusú optikai szál eltérő csillapítási jellemzőkkel, eltérő működési hullámhosszal és eltérő tipikus kapcsolattávolsággal rendelkezik, - amelyek mindegyike befolyásolja a költségvetést.

Multimódusú optikai szál (OM1–OM5)850 nm-en és 1300 nm-en működik, nagyobb kilométerenkénti csillapítással, de jellemzően rövidebb összeköttetésekhez használják épületeken és egyetemeken belül. A nagy-sebességű többmódusú alkalmazások (például 10 GBASE-SR) energiaköltsége meglehetősen szűk lehet, - néha csak 2–3 dB -, ami azt jelenti, hogy szinte nincs hely extra csatlakozóknak vagy piszkos végfelületeknek.

Egymódusú optikai szál (OS1/OS2)1310 nm-en és 1550 nm-en működik, sokkal kisebb csillapítással, így az egyetemi gerinchálózatok, metróhálózatok és távolsági{2}}kapcsolatok szabványos választása. Az energiaköltségvetések általában nagyobbak, de a nagyobb távolságok nagyobb teljes szálcsillapítást és gyakran több toldást jelentenek, így a költségvetés továbbra is szűkös lehet hosszabb útvonalakon.

A csillapítási együtthatót mindig a megfelelő száltípushoz és hullámhosszhoz igazítsa. A többmódusú érték használata egymódusú költségvetésben (vagy fordítva) olyan hiba, amely meglepően könnyen elkövethető a projektek közötti váltás során.

Gyakran Ismételt Kérdések

Hogyan számítja ki az optikai kapcsolat elvesztését?

Adja össze a szálcsillapításból (dB/km × hossz), a csatlakozópárokból (szám × páronkénti veszteségből), a toldásokból (szám × kötésenkénti veszteségből) és bármely más passzív komponensből származó veszteségeket. Az összeg az Ön becsült teljes kapcsolatvesztése. Hasonlítsa össze a berendezés energiaköltségvetésével, hogy megállapítsa, működnie kell-e a kapcsolatnak.

Mi az a fiber link költségvetés?

Az üvegszálas kapcsolati költségkeret (vagy linkkiesési költségkeret) az optikai kapcsolaton keresztüli teljes passzív veszteség számított becslése. Ez magában foglalja az összes veszteséget okozó - szálat, csatlakozókat, toldásokat és passzív eszközöket. A FOA azt a becslést írja le, amelyet a berendezés energiaköltségvetésével hasonlítanak össze a kapcsolat életképességének ellenőrzése érdekében, valamint a megfelelő telepítés megerősítése érdekében a vizsgálati eredményekkel.

Mi a különbség a beillesztési veszteség és a csillapítás között?

A csillapítás kifejezetten azt az optikai teljesítményt jelenti, amely az üvegszálon való elnyelés és szóródás következtében szálkilométerenként veszít. A beillesztési veszteség a telepített kapcsolaton keresztüli teljes veszteség tágabb -végpontok közötti mérése{2}}, beleértve a szálcsillapítást, valamint az összes csatlakozó-, illesztés- és alkatrészveszteséget. A részletes lebontásért olvassa el cikkünketbeillesztési veszteség az üvegszálas hálózatokban.

Mennyi az elfogadható szálveszteség csatlakozónként?

Az ANSI/TIA-568.3-D szabvány maximum 0,75 dB-t tesz lehetővé párosított csatlakozópáronként. A jól elkészített, gyárilag polírozott csatlakozók azonban jellemzően 0,3–0,5 dB-t érnek el. A tényleges csatlakozó specifikációk használata a maximális szabványos ráhagyás helyett reálisabb költségvetést eredményez.

Mekkora árréssel kell rendelkeznie egy fiber linknek?

A minimum 3 dB üzemi fedezet széles körben követett iparági irányelv. Ez figyelembe veszi a távadó elöregedését, a csatlakozó szennyeződését az idő múlásával, az esetleges jövőbeni illesztési javításokat és a hőmérséklettel kapcsolatos csillapítási változásokat. A 3 dB-nél kisebb tartalékkal tervezett kapcsolatok nagyobb valószínűséggel igényelnek karbantartást, vagy idő előtt meghibásodnak.

Milyen eszközöket használnak a rostveszteség mérésére?

A kalibrált fényforrásból és teljesítménymérőből álló optikai veszteségvizsgáló készlet (OLTS) a szabványos eszköz a teljes kapcsolatvesztés Tier 1 tanúsításához. A 2. szintű teszteléshez OTDR-t használnak -, amely egy távolság-leképezett nyomkövetést biztosít, amely megmutatja a veszteséget minden egyes eseménynél (csatlakozó, illesztés, hajlítás) a szál mentén.

Hivatkozások és további irodalom

• Fiber Optic Association - Az optikai veszteség költségvetésének kiszámítása
• Corning - Ajánlott száloptikai vizsgálati irányelvek (LAN-1561-AEN)
• Corning - Linkvesztési költségkeret-kalkulátor
• Fluke Networks - Fiber Optic Link veszteség költségvetésének számítása
• Fluke Networks - OLTS + OTDR: Teljes száloptikai tesztelési stratégia
• ANSI/TIA-568.3-D – Optikai szálas kábelezés és komponensek szabványa (elérhető innen:TIA)