10.11.2025
194 Optiline eelarve mängib olulist rolli kiudoptiliste sidevõrkude (FOCS) loomisel ja töökorras hoidmisel. See näitaja aitab mõista, kui hästi süsteem suudab säilitada signaali kvaliteeti edastamisel, ja on kogu infrastruktuuri stabiilse töö tagamise aluseks.
Optilise eelarve olemus
Põhimõtteliselt on optiline eelarve võimsusvaru, mis võimaldab kompenseerida signaali kadu teel saatjast vastuvõtjani. See arvutatakse saatja väljundvõimsuse ja vastuvõtja tundlikkuse künnise vaheena. Kui kadu ületab selle varu, nõrgeneb signaal tasemeni, kus vastuvõtja ei suuda seda korrektselt töödelda.
Arvutus tehakse lihtsa valemi abil:
P = P(Tx) – P(Rx)
Kus:
P(Tx) – saatja võimsus
P(Rx) – vastuvõtja tundlikkus
Seadmete tüüpilised parameetrid on järgmised:
lasersaatjate väljundvõimsus: -5 kuni +5 dBm.
vastuvõtjate tundlikkus: -18 kuni -30 dBm.
Stabiilse töö tagamiseks on soovitatav hoida vastuvõtja sisendsignaali tase vahemikus -10 kuni -25 dBm, kuigi see võib varieeruda sõltuvalt konkreetsetest seadmetest.
Peamised optiliste liinide kadude tegurid
Signaali läbiviimisel optilise kaabli kaudu tekivad vältimatud nõrgenemised, mida tuleb arvesse võtta. Allpool on loetletud peamised tegurid, mida tuleb arvesse võtta:
optilise kiu sumbumine – sõltub kaugusest ja kaabli omadustest: kaasaegsetes kiududes on standardpikkuste lainepikkuste juures kadud umbes 0,2–0,5 dB/km (näiteks 0,38 dB/km lainepikkusel 1310 nm ja 0,25 dB/km lainepikkusel 1550 nm);
kaod ühendustes – need on kaablite või komponentide liitmikud: keevitatud ühendused tekitavad minimaalseid kaod – vaid 0,01 dB, samas kui lahtised või pool-lahtised ühendused (konnektorid, mehaanilised ühendused) võivad tekitada kaod suurusega 0,1–0,5 dB iga ühenduse kohta;
kaod multipleksoritel, splitteritel (jagajatel): kõik optiliste võrkude passiivkomponendid tekitavad täiendavat sumbumist, eriti on see aktuaalne passiivsetes optilistes võrkudes (PON), kus splitterid tekitavad täiendavat sumbumist 3–5 dB ühe elemendi kohta, sõltuvalt jagamiskoefitsiendist;
paindumiste mõju: optilise kaabli liiga tugevad paindumised võivad kaotusi oluliselt suurendada, mõnikord mitme dB võrra.
Kuidas arvutada kaabli kogukadus
Selleks, et hinnata optilise liini kogukadus, liidetakse kõik liini kaod:
Asum = Akiud + Avarne + Akonnektorid + Apassiivne seadmed
Kus:
Asum – üldised (kogukahjud) liinis
Akiud – kiudoptilise kaabli sumbumine
Akeevitatud– sumbumine keevituskohtades
Apistikud – sumbumine konnektoritel või muudel ühenduskohtadel
Apassiivne seadmed – sumbumine võrgu passiivsetel komponentidel (splitterid, multiplekserid/demultiplekserid jne)
Selline arvutus võimaldab eelnevalt projekteerida võrgu varuga, et vältida tööhäireid. Reaalsetes projektides lisatakse alati „varu” (reserv) ettenägematute tegurite jaoks, nagu komponentide vananemine või välised mõjud. See reserv on tavaliselt 3–6 dB.
Optilise eelarve tasakaalustamine
FII-võrgu stabiilse töö tagamiseks on oluline säilitada tasakaal eelarve ja tegelike kadude vahel. Kiudoptilised süsteemid projekteeritakse tavaliselt arvestades teatud reservi (varu), et kompenseerida täiendavaid kadusid komponentide vananemise, keskkonna muutuste või hoolduse tõttu.
Arvutusnäide
Oletame, et saatja võimsus (Tx) on ~ +3 dBm ja vastuvõtja tundlikkus (Rx) ~ -19 dBm.
Eespool esitatud valemi abil arvutame optilise eelarve:
+3 dBm – (-19 dBm) = 22 dBm.
Seega on optilise liini optiline eelarve (P) umbes 22 dB.
Lisame reservi (võtame keskmise väärtuse 4,5 dB soovitatud vahemikust 3–6 dB). See tähendab, et usaldusväärseks tööks ei tohi liini lubatud kogukadu ületada 22 dB miinus varu, st 17,5 dB. Kui tegelik kadu (sh kiud, harukontaktid ja muud elemendid) jääb selle piiresse, töötab süsteem stabiilselt ja on varu ettenägematute tegurite jaoks. Kui kaod ületavad 17,5 dB (varu arvestades) või 22 dB (ilma varuta), on signaal vastuvõtuks ebapiisav.
Teades optilist eelarvet, varu ja marsruudi omadusi, saame arvutada kauguse, millel seadmed töötavad tõhusalt.
Allpool on toodud mõned näited DWDM.ME toodetud 400G CFP2 (DCO) optilise mooduli koherentse transponderite teenusplaatidest.
Näide 1. Liini eelarve 10 dB (P) mooduli 400G CFP2 (DCO) jaoks. Optiline liin: ühekanaliline mittelineaarne (ilma võimenditeta) ühendus, kasutades mooduleid 400G CFP2 (DCO). Tuleb arvutada selle mooduli maksimaalne töökaugus.
Tingimused:
Kiudoptilise kaabli sumbumine (Akiud) = 0,23 dB/km;
Pistikute arv (N) = 2;
Kaotus igal pistikul (Apistikud) ≈ 0,3 dB (tüüpiline väärtus);
Passiivse seadme kadu (Аpassiiv. varust.) = 0 (filtreid pole);
Keevituskohtade kadu (Аkeevitus) = 0 (keevituskohti pole);
Reservimarginaal (M)* = 0,05 dB.
* Varu marginaal on võimsusvaru, mis jäetakse side eelarvesse ettenägematute kadude või muutuste kompenseerimiseks tulevikus.
Arvutus:
Nagu näha eespool esitatud arvutusest, on 400G CFP2 (DCO) mooduli maksimaalne töökaugus selliste liini parameetrite korral 40,65 km.
Näide 2. Liini eelarve 10 dB (P) mooduli 400G CFP2 (DCO) jaoks, kasutades liinil 8-kanalilisi multipleksereid. Tuleb arvutada maksimaalne kaugus.
Tingimused:
Kiudoptilise kaabli sumbumine (Akiud) = 0,23 dB/km;
Pistikute arv = 2;
Kaod igal pistikul (Apistik) ≈ 0,3 dB (tüüpiline väärtus);
Multiplexerite arv = 2;
Kaod multiplexeritel (Apassiv.varus.) = 1,8 dB (vastavalt spetsifikatsioonile);
Kaod keevitustel (Akeevit) = 0 (keevitusi pole);
Reservimarginaal (M)* = 0,05 dB.
Arvutus:
Nagu näha eespool esitatud arvutusest, on koherentse optilise mooduli 400G CFP2 (DCO) maksimaalne töökaugus selliste liini parameetrite korral 25 km.
Kokkuvõttes on optiline eelarve peamine parameeter, mis määrab kiudoptilise võrgu projekteerimise. Selle õige arvutamine tagab süsteemi stabiilse ja tõhusa töö, vältides signaali kadumise riski. Tasakaal saatja võimsuse, vastuvõtja tundlikkuse ja tegelike kadude vahel on kriitilise tähtsusega kõrgekvaliteedilise ühenduse saavutamiseks.
