Cómo calcular el presupuesto de Fiber Link?

El diseño de un sistema de fibra óptica es un acto de equilibrio. Al igual que con cualquier sistema, debe establecer los criterios de rendimiento y luego determinar cómo cumplir esos criterios. Es importante recordar que estamos hablando de un sistema que es la suma de sus partes. El presupuesto de enlace de fibra es clave para un sistema de fibra óptica, se refiere a la cantidad de pérdida que debería tener una planta de cable de fibra . Este documento explicará cómo determinar el presupuesto de enlace de fibra.

Hay varias formas de abordar el problema de determinar el presupuesto de enlace para un sistema de enlace de fibra óptica en particular. La forma más fácil y precisa es realizar un trazado del Reflectómetro de dominio de tiempo óptico (OTDR) del enlace de fibra real. Esto le dará los valores de pérdida reales para todos los eventos (conectores, empalmes y pérdida de fibra) en el enlace. En ausencia de una traza OTDR real, hay dos alternativas que se pueden usar para estimar el presupuesto del enlace.

1. Se conoce la estimación de la pérdida total del enlace a través de un enlace de fibra óptica existente en las variables de longitud y pérdida de la fibra.
2. Estime la distancia máxima de la fibra si se conocen la variable óptica de pérdida y presupuesto.

El cálculo del presupuesto de enlace de un sistema de fibra óptica se basa en una larga lista de elementos. La siguiente es una lista de elementos básicos utilizados para determinar el rendimiento general del sistema de transmisión:

• Factor de pérdida de fibra: la pérdida de fibra generalmente tiene el mayor impacto en el rendimiento general del sistema. El fabricante de hilos de fibra proporciona un factor de pérdida en términos de dB por kilómetro. Se realiza un cálculo de pérdida de fibra total en función de la distancia x el factor de pérdida. Distancia, en este caso, la longitud total del cable de fibra, no solo la distancia del mapa.
• Tipo de fibra : la mayoría de las fibras monomodo tienen un factor de pérdida de entre 0.25 (@ 1550nm) y 0.35 (@ 1310nm) dB / km. Las fibras multimodo tienen un factor de pérdida de aproximadamente 2,5 (@ 850nm) y 0,8 (@ 1300nm) dB / km. El tipo de fibra utilizada es muy importante. Las fibras multimodo se utilizan con transmisores LED que generalmente no tienen la potencia suficiente para viajar más de 1 km. Las fibras monomodo se utilizan con transmisores LASER como DFB, FP que vienen en varias salidas de potencia para los criterios de «largo alcance» o «corto alcance».
• Transmisor : hay dos tipos básicos de transmisores utilizados en los sistemas de fibra óptica. LÁSER que viene en tres variedades: alta, media y baja (largo alcance, medio alcance y corto alcance). El diseño general del sistema determinará qué tipo se utiliza. Los transmisores LED se utilizan con fibras multimodo, sin embargo, hay un LED de «alta potencia» que se puede usar con fibra monomodo. Los transmisores se clasifican en términos de salida de luz en el conector, como por ejemplo -5dB. Un transmisor se conoce normalmente como un «emisor».
• Sensibilidad del receptor : la capacidad de un receptor de fibra óptica para ver una fuente de luz. Un dispositivo receptor necesita una cierta cantidad mínima de luz recibida para funcionar dentro de las especificaciones. Los receptores se clasifican en términos del nivel mínimo requerido de luz recibida, tal como -27dB. Un receptor también se conoce como un «detector».
• Número y tipo de empalmes : hay dos tipos de empalmes. Mecánica, que utiliza un conjunto de conectores en los extremos de las fibras, y la fusión, que es un acoplamiento físico directo de los extremos de las fibras. La pérdida mecánica de empalme generalmente se calcula en un rango de 0.7 a 1.5 dB por conector. Los empalmes de fusión se calculan entre 0,1 y 0,5 dB por empalme. Debido a su factor de pérdida limitado, se prefieren los empalmes de fusión.
• Margen – Este es un factor importante. Un sistema no puede diseñarse basándose simplemente en alcanzar un receptor con la cantidad mínima de luz requerida. El margen ligero del presupuesto de energía explica el envejecimiento de la fibra, el envejecimiento de los componentes del transmisor y el receptor, la adición de dispositivos a lo largo de la trayectoria del cable, la torsión y flexión incidental del cable de la fibra, empalmes adicionales para reparar roturas de cables, etc. La mayoría del sistema los diseñadores agregarán un margen de pérdida de presupuesto de 3dB a 10dB.

La siguiente tabla incluye los valores de pérdida comúnmente aceptados en estos cálculos:

Tipo de fibra	Longitud de onda	Atenuación de la fibra   / km	Conector   Pérdida	Pérdida de empalme
Multimodo 50 / 150μm	850 nm   1310 nm	2.5 dB   0.8 dB	0,75 dB   0,75 dB	0.1 dB
Multimodo 62.5 / 125μm	850 nm   1310 nm	3.0dB   0.7 dB	0,75 dB   0,75 dB	0.1 dB
Modo simple 9μm	1310 nm	0.35 dB	0,75 dB	0.1 dB
Modo simple 9μm	1550 nm	0.22 dB	0,75 dB	0.1 dB

Presupuesto del enlace = [longitud de la fibra (km) × atenuación de la fibra por km] + [pérdida de empalme × número de empalmes] + [pérdida del conector × número de conectores] + [margen de seguridad]
Por ejemplo: suponga un enlace de fibra monomodo de 10 km en 1310 nm con 2 pares de conectores y 2 empalmes.
Presupuesto de enlace = [10km × 0.35dB / km] + [0.1dB × 2] + [0.75dB × 2] + [3.0dB] = 8.2dB

En este ejemplo, se requeriría una potencia estimada de 8.2dB para transmitir a través de este enlace. Por supuesto, es muy importante medir y verificar los valores reales de pérdida de enlace una vez que se establece el enlace para identificar posibles problemas de rendimiento.

Estimación de la distancia de la fibra
Este cálculo estimará la distancia máxima de un enlace de fibra óptica en particular, dado el presupuesto del enlace óptico y el número de conectores y empalmes contenidos en el enlace:

Longitud de fibra = ([Presupuesto óptico] – [Presupuesto de enlace]) / [Pérdida de fibra / km]
Longitud de fibra = {[(Mín. TX PWR) – (Sensibilidad RX)] – [Pérdida de empalme × # de empalmes] – [Conector pérdida × nº de conectores] – [margen de seguridad]} ÷ [fibra perdida / km]
Por ejemplo: suponga un módulo SFP Gigabit Ethernet (PN: OSP1250-3120DCR) Enlace de modo único a 1310 nm con 2 pares de conectores y 2 empalmes:
Longitud de fibra = {[(-9.0dB) – (-21.0dB)] – [0.1dB × 2] – [0.75dB × 2] – [3.0dB]} / [0.35dB / km] = 20.8km.En este Por ejemplo, es posible una distancia estimada de 20,8 km antes de disipar la potencia óptica a un valor por debajo de la sensibilidad Rx. Como siempre, es muy importante medir y verificar los valores reales de pérdida de enlace una vez que se establece el enlace para identificar posibles problemas de rendimiento. Las distancias máximas reales variarán dependiendo de:

• Atenuación real de fibra óptica por km
• Fibra óptica de diseño y antigüedad.
• Calidad de los conectores y pérdida real por par.
• Calidad de empalmes y pérdida real por empalme.
• El número de empalmes y conectores en el enlace.

Consulte
http://www.thefoa.org/tech/lossbudg.htm
http://ops.fhwa.dot.gov/publications/telecomm_handbook/chapter11.ht