Çalışma, Fiber Optic Ağ Güvenilirliği'nde Anahtar Faktörleri Vurguluyor

Bir fiber optik iletişim ağı oluştururken, kararlı sinyal iletimini sağlamak ve aşırı sinyal kaybından kaynaklanan iletişim hatalarını önlemek kritik öneme sahiptir. Fiber bağlantı kaybını ve maksimum iletim mesafesini doğru bir şekilde değerlendirmek esastır. Bu makale, fiber bağlantı kaybı hesaplama yöntemlerini incelemekte ve yüksek performanslı, güvenilir optik iletişim sistemleri oluşturmaya yardımcı olmak için mesafe tahmini konusunda pratik yönergeler sunmaktadır.

Başlangıçtan bitişe kadar engelsiz seyahat etmesi gereken araçların (optik sinyaller) olduğu bir otoyol (fiber) inşa ettiğinizi hayal edin. Yol engebeli (fiber zayıflaması) veya çok fazla kavşağa (konnektör ve ek kayıpları) sahipse, araçların hızı kaçınılmaz olarak etkilenecek ve bazıları hedeflerine ulaşamayacaktır. Fiber bağlantı kaybı, bu yol kusurları gibi davranır, optik sinyalin enerjisini yavaş yavaş tüketir ve sonuçta sinyal kalitesini düşürür veya iletişim hatasına neden olur.

Bu nedenle, fiber optik ağların tasarımı ve kurulumu sırasında, optik sinyallerin güvenilir iletişim için yeterli güçle alıcı uca ulaşmasını sağlamak için bağlantı kaybının hassas bir şekilde değerlendirilmesi ve kontrol edilmesi gerekmektedir.

Fiber bağlantı kaybını değerlendirmek, bir doktorun bir durumu teşhis etmesi gibi, profesyonel araçlar ve yöntemler gerektirir. En doğrudan ve doğru yöntem, ölçüm için bir Optik Zaman Alanı Reflektometresi (OTDR) kullanmaktır. OTDR, bağlantıdaki tüm olaylar (konnektörler, ekler, fiber zayıflaması) için gerçek kayıp değerlerini sağlar ve ağ optimizasyonu için hassas veriler sunar.

Ancak, OTDR ölçümleri her zaman mümkün değildir. İlk proje fizibilite analizi veya mevcut ağlarda sorun giderme sırasında, alternatif yöntemler kullanılmalıdır:

1. Toplam bağlantı kaybını tahmin etme bilinen fiber uzunluğu ve kayıp değişkenlerine göre
2. Maksimum fiber mesafesini tahmin etme optik güç bütçesi ve kayıp değişkenlerine göre

Her iki yöntem de, ağ tasarımına ve optimizasyonuna rehberlik etmek için çeşitli kayıp faktörlerinin makul tahminlerine ve güvenlik marjlarına dayanır.

Fiber bağlantı kaybı sabit değildir; birden fazla faktörden etkilenir. Bunları anlamak, daha doğru kayıp tahmini ve uygun azaltma önlemleri sağlar.

Farklı fiber tipleri (tek modlu, çok modlu) ve çalışma dalga boyları (850nm, 1300nm, 1310nm, 1550nm) farklı zayıflama katsayılarına sahiptir. Genel olarak, tek modlu fiber, çok modlu fiberden daha düşük zayıflamaya sahiptir ve daha yüksek dalga boyları daha düşük zayıflama sergiler. Seçim, iletim mesafesi, bant genişliği gereksinimleri ve maliyet arasında denge sağlamalıdır.

Fiber içindeki sinyal emilimi ve saçılması birincil kayıp nedenleridir. Üreticiler, dB/km cinsinden zayıflama katsayıları sağlar. Toplam fiber kaybı, uzunluğa ve bu katsayıya göre hesaplanır.

Fiberleri ve ekipmanları birleştiren konnektörler, ekleme ve yansımadan kaynaklanan ek kayıp getirir. Yüksek kaliteli konnektörler ve doğru kurulum bunu en aza indirir.

Füzyon ekleme, fiberleri kalıcı olarak birleştirir ve genellikle konnektörlerden daha düşük kayıp sağlar, ancak kalite ekipmana ve teknisyen becerisine bağlıdır.

Fiberin yaşlanması veya konnektör kirlenmesi nedeniyle kayıp zamanla artabilir. Bir güvenlik marjı (uygulamaya bağlı olarak 3-10dB) dahil etmek, uzun vadeli istikrarı sağlar.

Notlar:

1. Değerler, TIA/EIA ve diğer endüstri standartlarına uygundur
2. Değerler, yeni fiber kurulumları için elde edilebilir performansı temsil eder

Fiber uzunluğu, ek sayısı ve konnektör sayısı bilindiğinde, şu formülü kullanın:

Bağlantı Kaybı = [Fiber Uzunluğu (km) × Fiber Zayıflaması/km] + [Ek Kaybı × Ek Sayısı] + [Konnektör Kaybı × Konnektör Sayısı] + [Güvenlik Marjı]

1310nm'de 2 konnektör çifti ve 5 ek içeren 40 km'lik bir tek modlu bağlantı:

Bağlantı Kaybı = [40km × 0.4dB/km] + [0.1dB × 5] + [0.75dB × 2] + [3.0dB] = 21.0dB

Bu, güvenilir iletim için ~21.0dB optik güç gerektirir. Kurulumdan sonra her zaman gerçek kaybı doğrulayın.

Optik güç bütçesi, konnektör sayısı ve ek sayısı bilindiğinde:

Fiber Uzunluğu = {[(Minimum Verici Gücü) - (Alıcı Hassasiyeti)] - [Ek Kaybı × Ek Sayısı] - [Konnektör Kaybı × Konnektör Sayısı] - [Güvenlik Marjı]} / [Fiber Zayıflaması/km]

1310nm'de 2 konnektör çifti ve 5 ek içeren bir Fast Ethernet tek modlu bağlantı. Verici gücü: -8.0dB, alıcı hassasiyeti: -34.0dB:

Fiber Uzunluğu = {[(-8.0dB) - (-34.0dB)] - [0.1dB × 5] - [0.75dB × 2] - [3.0dB]} / [0.4dB/km] = 52.5 km

Maksimum mesafe ~52.5km'dir. Kurulum sonrası gerçek kaybı doğrulayın.

• Gerçek fiber zayıflama katsayısı
• Fiber tasarımı ve yaşı
• Konnektör kalitesi ve gerçek kayıp
• Ek kalitesi ve gerçek kayıp
• Bağlantıdaki ek ve konnektör sayısı

Fiber sistemleri tasarlamak, birden fazla faktörü dengelemeyi gerektirir. Önce performans standartları belirlenmeli, sonra bunlara ulaşılmalıdır. Unutmayın, bu entegre bir sistemdir.

Sistem performansı hesaplaması için temel bileşenler:

Tipik olarak en önemli etki. Üreticiler dB/km değerleri sağlar. Toplam kayıp = mesafe × kayıp faktörü (harita mesafesi değil, toplam kablo uzunluğu kullanılarak).

Tek modlu: 0.25-0.35 dB/km. Çok modlu: ~2.5 (@850nm) ve 0.8 (@1300nm) dB/km. LED'li çok modlu ≤1km'ye uygundur; lazerli tek modlu daha uzun mesafeleri kaldırır.

İki temel tip: LASER (uzun/orta/kısa mesafeler için yüksek/orta/düşük güç) ve LED (çoğunlukla çok modlu, bazı yüksek güçlü tek modlu). Çıkışla derecelendirilir (örneğin, -5dB).

Çalışma için gereken minimum ışık (örneğin, -28dB).

Mekanik ekler: her biri 0.7-1.5 dB. Füzyon ekler: her biri 0.1-0.5 dB (daha düşük kayıp için tercih edilir).

Yaşlanmayı, eklenen cihazları, kablo hasar onarımlarını vb. hesaba katmak için kritik öneme sahiptir. Tipik olarak 3-10dB.

Senaryo: 8 mil uzakta (gerçek kablo uzunluğu 9 mil ≈ 14.5km) 4 füzyon eklemesi planlanan iki merkez.

Tek modlu için yönlendirici üreticisi seçenekleri:

Güç seçeneklerini karşılaştırma (iletim gücü + fiber kaybı vs. alıcı hassasiyeti):

5.0dB marjı dahil edildiğinde, kısa menzilli seçenek yeterli yetenek sağlar (toplam marj 8.0dB).