Децибелы в оптоволокне.

Как правильно рассчитать оптоволоконную линию.

Ничуть не труднее, чем посчитать потери на обычных медных проводах.

Даже проще.

Надо только привыкнуть к терминологии, принятой у оптоволоконщиков.

Например, производители аппаратуры приёма/передачи в описаниях приводят так называемый «оптический бюджет», т.е. допустимые потери оптического сигнала на всём пути от передатчика до приёмника.

Рассмотрим систему передачи видеосигнала ТС4641 — ТС4642.

Для неё указывается оптический бюджет 16дБ. Значит, допустимые потери при передаче составляют 16дБ.

Прикинем, на сколько километров передачи этого хватит.

1) Сразу предусмотрим резервный запас на непредвиденное ухудшение параметров кабеля со временем (3 дБ). Запас карман не тянет. Наверняка когда-нибудь кто-нибудь будет дёргать за разъёмы или наступит на кабель. Сломать не сломает, а вот потери увеличатся.

2) Раз уж речь идёт о километрах, то основной участок прокладки, очевидно, по улице. Уличные кабели неудобны и даже, как правило, непригодны для прокладки внутри помещений (в том числе по требованию к пожарной безопасности). Обычно сразу после ввода в здание внешний кабель стыкуют с внутренним, который уже идёт к аппаратуре.

Потери на таких стыках — 2 раза по 0.5 дБ. Эти потери можно уменьшить, если сварить волокна очень аккуратно (до 0.05 дБ), но на практике чаще применяют механические зажимы, а не сварку, да и сварка в полевых условиях не самыми опытными руками может дать те же 0.5 дБ. В принципе этих потерь можно вообще избежать, но тогда придется разместить оборудование вблизи точки ввода кабеля в здание и очень аккуратно разделать выходящие из оболочки голые, незащищенные волокна.

3) Осталось 12 дБ. Допустим, мы воспользовались кабелем с номинальным уровнем потерь 3 дБ/км. Если учесть, что в среднем один раз на километр кабель придется нарастить при прокладке (или при последующем ремонте), то следует делить оставшиеся 12 дБ на 3.5. Получается около 3.5 км.

4) Однако это не всё. Теперь посмотрим на другой параметр в паспорте аппаратуры — полосу частот сигнала. Упомянутая система реализует высококачественную, свободную от проблем с нестабильностью затухания передачу с частотной модуляцией. Требуемая полоса частот пропускания волокна — 100 МГц. Смотрим на параметры кабеля и — о ужас! — выбранный кабель имеет всего 250 МГц*км. Так что допустимая длина оказывается всего 2.5 км.

Придется выбрать другой кабель, на этот раз выбираем с самой широкой полосой частот, который есть — 600 МГц на километр.

Должно хватить на 6 км! Однако: этот кабель с волокном диаметром 50 мкм. Это меньше стандартного 62.5 мкм, поэтому (согласно спецификациям на передатчик) в это волокно удастся ввести значительно меньшую мощность оптического сигнала (на 3 дБ).

На сей раз ограничение длины возникает из-за обычного затухания по амплитуде, так что допустимая длина кабеля составит ( 12-3)/3.5, т.е. опять же около 2500 метров.

Конечно, и это много больше, чем можно добиться от медного кабеля даже с применением усилителей-корректоров. Да и расчёты велись для самого дешёвого варианта, на длине волны 850 нм.

Если вам мало 2.5 км, достаточно взять версию приёмников и передатчиков на 1300 нм.

В этом диапазоне приличные кабели имеют затухание 0.8-0.9 дБ/км, а полосу частот — до 1000 МГц/км, так что 10 км- вполне реальная дистанция.

Если же вам и этого мало, тогда придется применять так называемые одномодовые системы.

Используемые в них лазеры (не бойтесь этого слова — это полупроводниковые лазеры, такие же, как и в проигрывателях CD-дисков) позволяют работать с очень тонким (одномодовым) волокном, диаметром всего 9 мкм и обеспечивают такую мощность, что допустимые потери (оптический бюджет) составляют 25-30 дБ, причём на ещё большей длине волны — 1550 нм.

В том диапазоне потери в кабеле ещё меньше, результат — 100 км без проблем.

Если не вспоминать про мелкие проблемы вроде прокладки цельных отрезков кабеля по 5 км, сварки всех соединений и вообще необходимости избегать случайностей — таких, как чрезмерно малый радиус изгиба или чрезмерно большой угол от горизонтали (параметры волокон несколько ухудшаются, если они держат хотя бы собственный вес).

Впрочем, километров на 30 такая система будет работать, даже если взять «какой- нибудь» кабель, кинуть его «как-нибудь», а концы на пластилине воткнуть в разъёмы передатчика и приёмника.