Оптический бюджет

Одним из важных параметров в расчетах систем передачи трафика с применением технологий спектрального уплотнения (CWDM, DWDM) и пассивных оптических сетей (PON) является «оптический бюджет» (энергетический потенциал линии). Ранее это понятие использовалось в основном организациями, осуществляющими проектирование и монтаж ВОЛС. Внедрение CWDM и PON заставили вспомнить про «оптический бюджет» и эксплуатирующие организации.

Элементы оптической системы, в том числе и CWDM, можно условно разделить на 2 группы:

1. Создающие в линии сигнал
2. Снижающие мощность сигнала, т.е. вносящие затухание

К первой категории относятся оптические трансиверы (разных форм-факторов) и усилители сигнала. Все остальные элементы – коннекторы, мультиплексоры, модули OADM, разветвители – вносят в линию потери. Очевидно, что оптическая система будет функционировать только при условии, что мощность системы будет больше затухания на всех элементах системы. Соответственно, для проверки работоспособности системы достаточно посчитать разность между мощностью системы и потерями в системе.

Оптические трансиверы имеют два важных показателя — мощность лазера и чувствительность приемника. Разность этих показателей определяет оптическую мощность, обеспечиваемую трансивером. Остается добавить значение мощности оптических усилителей, чтобы получить суммарную мощность системы.

При расчетах оптического бюджета ВОЛС необходимо учитывать следующие источники затухания:

Затухание сигнала в оптическом волокне

При распространении сигнала в оптическом волокне происходит естественное затухание сигнала. Величина затухания в волокне зависит от большого количества факторов, однако при расчетах учитывают только два из них – длина линии и длина волны сигнала. Средние потери для сигнала в одномодовом волокне составляют 0,2 дБ/км для длины волны 1550 нм и 0,35 дБ/км для 1310 нм. Как известно, в системах CWDM используются длины волн от 1270 до 1610 нм, но для расчета затухания в линии для этих длин волн можно ориентироваться на значения для волн 1310 нм и 1550 нм. Приближенные к этим значениям длины волн будут иметь затухание того же порядка. При определении затухания в волокне при расчете оптического бюджета CWDM-систем недостаточно рассматривать значение для наиболее короткой длины волны, т.к. доступны CWDM-трансиверы разной мощности и на короткие длины волн можно устанавливать более мощные трансиверы, балансируя, таким образом, систему.

При распространении сигнала в оптическом волокне происходит естественное затухание сигнала. Величина затухания в волокне зависит от большого количества факторов, однако при расчетах учитывают только два из них – длину линии и длину волны сигнала. Средние потери для сигнала в одномодовом волокне составляют 0,2 дБ/км для длины волны 1550 нм и 0,35 дБ/км для 1310 нм. Как известно, в системах CWDM используются длины волн от 1270 до 1610 нм, но для расчета затухания в линии для этих длин волн можно ориентироваться на значения для волн 1310 нм и 1550 нм. Приближенные к этим значениям длины волн будут иметь затухание того же порядка. При определении затухания в волокне при расчете оптического бюджета CWDM-систем недостаточно рассматривать значение для наиболее короткой длины волны, так как доступны CWDM-трансиверы разной мощности и на короткие длины волн можно устанавливать более мощные трансиверы, балансируя, таким образом, систему.

CWDM-мультиплексоры

На мультиплексоре потери рассчитываются по каждой несущей (длине волны) и оцениваются между портом (коннектором) ввода/выдода по несущей и COM-портом. Соответственно средние вносимые потери на каждой несущей составляют от 1,2 до 2,6 дБ.

OADM-модули

Для OADM модулей потери рассчитываются как по выделяемым (добавляемым) несущим, так и по линии в целом:

• Между портами (коннекторами) Com и Express – средние вносимые потери в линию составляют от 0,5 до 0,9 дБ
• Между портами Com и Add – средние вносимые потери по несущей составляют от 0,5 до 0,9 дБ
• Между портами Com и Drop – средние вносимые потери по несущей составляют от 0,3 до 0,9 дБ

Необходимо учитывать, что в OADM модулях для двухканальных систем (топология точка-точка с ответвлениями) 2 пары Com-Add и Com-Drop.

Точки соединения

• Коннекторы – от 0,3 дБ
• Места сварок – от 0,02 дБ
• Механические соединители – от 0,7 дБ

Оптические разветвители

При расчете затухания на оптических разветвителях следует отталкиваться от спецификации конкретного разветвителя.

Запас мощности

Для обеспечения надежной работы оптической системы необходимо учитывать возможность увеличения оптических потерь при изменении внешних факторов и ухудшении характеристик компонентов ВОЛС, связанных с их старением. Для компенсации данных потерь необходимо внести в расчеты от 3 до 6 «запасных» дБ. После расчета потерь в линии можно оценить надежность системы в разрезе оптического бюджета.