Как правильно измерить оптический бюджет линии
Для расчета потерь в оптоволоконном канале в первую очередь определяют мощность излучателя и минимально допустимую чувствительность приёмного устройства. Эти значения обычно указываются в технической документации на конкретные модели оборудования.
Типовое значение мощности лазера у активного передатчика варьируется от -3 до +3 дБм, в то время как чувствительность приёмника колеблется от -18 до -28 дБм. Разница между этими параметрами и формирует допустимый предел потерь по всей трассе передачи.
Для получения максимально точного результата составляют таблицу, в которую вносят все участки трассы с указанием их длины, количества соединений, разъемов, сварок и пассивных компонентов.
Учитываются также затухания по длине волокна. Для одномодового кабеля на длине волны 1310 нм потери составляют порядка 0,35 дБ/км, на 1550 нм — около 0,22 дБ/км. Для многомодового кабеля на 850 нм – примерно 3,0 дБ/км.
Суммарные потери вычисляют по формуле: P = L·A + N1·S1 + N2·S2 + N3·S3, где L – общая длина линии, A – удельное затухание, N1 – число сварок с затуханием S1, N2 – количество коннекторов с потерями S2, N3 – число разветвителей, где S3 — потери на каждом.
Принято считать потери на одной сварке около 0,05 дБ, на одном коннекторе — 0,3 дБ, на сплиттере 1:2 — 3,5 дБ, 1:4 — 7,0 дБ, и так далее по логарифмической шкале.
После вычисления общей суммы затуханий ее сравнивают с допустимым пределом между уровнем передатчика и порогом приемника. Допустим, передающее устройство имеет выход +2 дБм, приёмное – чувствительность -24 дБм. Разница составляет 26 дБ. Это и есть допустимое затухание канала. Если расчетная величина меньше этого значения хотя бы на 2 дБ – проект соответствует требованиям. Разница 2 дБ закладывается как технологический запас.
При проектировании распределительных сетей в зданиях типичным случаем будет трасса из трёх участков: магистраль, стояк, этажная разводка. Магистраль – длиной до 800 м, с двумя сварками и двумя коннекторами, стояк – 150 м, одна сварка, этаж – 50 м, две сварки, один коннектор.
Для одномодового кабеля на 1310 нм получаем: затухание по волокну — (0,35 дБ/км)*(1,0 км) = 0,35 дБ. Плюс 5 сварок по 0,05 дБ — 0,25 дБ. Три коннектора по 0,3 дБ — 0,9 дБ. Общая сумма — 1,5 дБ. Даже без резерва она в несколько раз меньше предельно допустимой, что позволяет реализовать такой проект без рисков.
На практике часто встречаются ошибки, связанные с недоучетом всех компонентов. Распространённая ситуация – игнорирование сплиттера в распределительном шкафу. Потери на делителе могут составлять 7 дБ и более, что в отдельных случаях полностью съедает весь бюджет трассы.
Также ошибкой будет использование устаревших или загрязнённых соединителей. Потери на грязном или поврежденном разъёме легко превышают 1 дБ. Использование некачественных пигтейлов приводит к дополнительным потерям до 0,5 дБ.
Ошибки случаются и на стадии измерений. Для оценки реальных потерь применяются оптические рефлектометры или измерительные комплекты с источником и поверочным приёмником. Использование оборудования стороннего производителя с несоответствием длины волны может дать завышенные или заниженные показания.
Стандартные длины для измерений — 1310 и 1550 нм для одномода и 850, 1300 нм для многомода. Несовпадение этих параметров приводит к неточным данным, и, как следствие, к неправильным выводам.
Особое внимание уделяется сваркам. Хотя по нормативам потери на одной качественной сварке не должны превышать 0,05 дБ, на деле они могут доходить до 0,2 дБ при неправильной подготовке торцов.
Даже отклонение угла среза волокна от 0° на 1 градус увеличивает затухание в два раза. Применение автоматических сварочных аппаратов с функцией центрирования по сердцевине снижает риск получения некачественного стыка.
Разъёмные соединения тоже требуют особого подхода. Наиболее распространённые типы — SC, LC, FC. Потери зависят от качества шлифовки: в UPC-коннекторах – до 0,3 дБ, в APC – около 0,2 дБ. Нарушение геометрии при шлифовке приводит к резкому увеличению отражений, что особенно критично на 1550 нм.
Определяя резерв, ориентируются на условия эксплуатации. В случае с наружными линиями, прокладываемыми в подземных каналах, добавляют запас 3–4 дБ на случай частичных повреждений оболочки или замены отдельных участков. В случае офисных инсталляций достаточно 1–1,5 дБ.
Нормативные документы, такие как ГОСТ Р 53245, содержат указания по максимальному допустимому затуханию в зависимости от длины канала и типа волокна. Так, при длине до 2 км допустимая потеря — 11 дБ для одномодового кабеля. Для многомода — не более 7 дБ при длине до 500 м. Превышение указанных значений требует пересмотра конфигурации трассы.
При измерениях готовых линий учитывают, что разность между результатами измерений в прямом и обратном направлении не должна превышать 0,5 дБ. Большая разница свидетельствует о наличии аномалий — перегибов, трещин или грязи. Такой участок подлежит дополнительной проверке.
Не следует забывать о температурных колебаниях. Волокно имеет температурный коэффициент затухания — до 0,001 дБ/км·°C. В условиях эксплуатации от -30 до +50 °C при длине 1,5 км потери могут измениться на 0,1–0,15 дБ, что в ряде случаев становится критическим. Для уличных трасс этот фактор учитывают при выборе оборудования с запасом не менее 4 дБ.
С учётом всех указанных факторов, при правильном расчёте и подборе компонентов, трасса длиной до 10 км с использованием одномодового кабеля, двумя делителями и десятью сварками может иметь потери не более 18 дБ. Это позволяет использовать её с оборудованием, рассчитанным на чувствительность до -22 дБм, при передатчике +2 дБм и технологическом резерве 2 дБ.