Опус про оптический бюджет.
(автор Игорь Никишин инженер компании IC-Line)
«Не поднимается оптический линк на 18 км! А трансиверы у нас на 20км! Что же делать? Наверное, трансиверы некачественные!»,- телефон плавится от гнева клиента. «А вы затухание на линии меряли?»,- вопрос в ответ. Зачем мерять затухание на линии, что такое оптический бюджет и как это связано – про это данная статья.
Как известно, световой сигнал имеет свойство терять мощность в процессе прохождения какой-либо среды (например, воздух, вода или оптический волновод). Такой процесс называется затуханием. Затухание измеряется в дБм (dBm) или в дБм/км (dBm/km).
Каждая оптическая трасса имеет своё комплексное затухание, которое складывается из многих отдельно взятых затуханий: затухание на волокне (измеряется в дБм на километр, или дБм/км), затухание на сварках (дБм), затухание на перегибах, на механических соединениях (дБм), и прочих затуханий. Затухание на отдельно взятой трассе можно померять, если посветить в нее с одной стороны каким-либо эталонным источником излучения (например, мощностью 0дбм), а с другой стороны принять световой сигнал в прибор для измерения мощности (для примера пусть будет -15дБм) и вычесть одно из другого: 0 - (-15) == 15дБм.
15дБм – величина относительная. Если рассматривать идеальное лабораторное волокно, то его нужно целых 41 км, чтобы обеспечить 15дБм затухания на длине волны 1310нм. А если взять реально существующую линию связи, проложенную в болоте, с изгибами радиусом 10см, и вообще крайне некачественно проложенную и сваренную, то данные 15дБм затухания могут быть и на 10км волокна.
Рассмотрим теперь ситуацию с противоположной стороны, а именно, со стороны трансивера. Если внимательно посмотреть на этот электронный компонент, то можно обнаружить, что он обладает двумя деталями – приёмником и передатчиком. Каждая такая деталь имеет свои характеристики, одной из которых является: для передатчика – мощность излучения, для приемника – мощность детектирования. Если вычесть из мощности передатчика мощность детектирования, то полученная цифра и будет являться тем самым оптическим бюджетом трансивера. Все передатчики и приемники тщательно подобраны производителем на основе статистических данных о существующих линиях связи. Но наша страна не поддается статистике, поэтому случаются казусы.
Теперь попробуем посчитать цифры. Допустим, есть линия связи длиной 40км. Общее затухание на линии составляет, к примеру, 25дБм на длине волны 1490нм. И есть пара модулей SFP WDM 40km, бережно собранных производителем, который почитал статистику и выяснил для себя, что для 40км волокна со всеми сварками и соединениями 22дБм затухания хватит «за глаза». Но написано-то 40км! И у нас линия 40км. Ну вот и купим две «сорокушки», должно завестись. Но не завелось! Нету пакетов, нету интернетов! А почему? А потому, что затухание на линии на целых 3дБм (в два раза!) больше, чем оптический бюджет модуля: 25 - 22 == 3дБм. Что делать? Ставить трансиверы на 60км или 80км (смотря что есть в наличии), потому как производитель рассчитал для них больший оптический бюджет.
Что в итоге? А в итоге медаль, у которой 2 стороны: либо потратиться на качественную линию и купить к ней трансиверы с километражом, равным километражу линии, либо проложить волокно «абы-как», а потом играть в увлекательную игру «подбери трансивер».
Подведем итоги:
ОПТИЧЕСКИЙ БЮДЖЕТ = разница между Оптической мощностью и Оптической чувствительностью, он
выражается в децибелах. Это то, что вы можете "потратить по дороге".
Как далеко вы можете "уехать" за это бюджет? Это зависит от "тарифа" затрат на один километр,
от длины волны, и от реалий конкретной линии связи. Сможете ли вы "проехать" вашу линию за этот бюджет - зависит от "стоимости проезда" - от затухания на линии. (измеренной на этой длине волны, или на близкой к ней, ну нет на измерителе 1570, измеряйте на 1550, нужно мерить 1270, измеряйте на 1310 и так далее.
Таблица удельных затуханий для разных длин волн - рисунок 4. (статья UA.CWDM)
Всегда можно применить поправочный коэффициент и оперируя удельными затуханиями (dB/km) из таблицы, пересчитать поправку для любой длины волны.
Таблица оптических бюджетов всех видов CWDM модулей - Рисунок 5 (статья UA.CWDM)
И последнее, при проектировании линий связи принято оставлять запас 1-2-3 dB
на случай ухудшения условий в кабеле, если это конечно возможно.