7. РАСЧЁТ ОПТИЧЕСКОГО БЮДЖЕТА ПОТЕРЬ

<< 6.Трассировка волокон и выбор ёмкости кабеля

Наступает самый ответственный момент – мы должны убедиться, что спроектированная сеть отвечает требованиям PON системы по затуханию. Другими словами, нам необходимо определить, не вышли ли мы за рамки оптического бюджета в 30 dB¹².

Примечание¹²: используя SFPOLT модули стандарта PX30 или PX40, можно добиться увеличения оптического бюджета PON сети до 33-35 dB.

На самом деле, считать оптический бюджет потерь на последнем шаге проектирования является плохим тоном – грамотный проектировщик при первом взгляде на карту должен примерно определить топологию будущей сети и оценить суммарное затухание сигнала между её конечными узлами. Повторный расчёт бюджета потерь на завершающем этапе проектирования нужен лишь для документирования сети и для получения более точных результатов.

Более того, для грубой оценки бюджета потерь проектировщику не нужно знать даже топологию – достаточно иметь информацию о размерах будущей сети и месте расположения OLT-а. Иными словами, проектировщика больше интересует не сама топология, а длина магистрального и распределительного участков. Почему же топология не так важна при грубой оценке оптического бюджета потерь? Всё дело в том, что проектировщик должен обладать достаточным количеством статистических данных и должен знать максимальное затухание любого каскада сплиттеров. Продемонстрируем это на примере – возьмём самые распространённые топологии и для каждой посчитаем суммарное затухание сигнала, приходящееся на каждый конечный узел сети.

«Дерево»

Как мы уже говорили, самыми распространёнными древовидными топологиями являются «1х8+1х8», «1х4+1х16», «1х16+1х4», «1х4+1х4+1х4» и «1х2+1х8+1х4». На рисунке 7.1 представлены схемы данных топологий с указанием суммарных затуханий каскада сплиттеров.

proect19 Рисунок 7.1 — Суммарное затухание каскада сплиттеров основных древовидных топологий

При рассмотрении рисунка 7.1 необходимо обратить внимание на следующие моменты:

на рисунке отсутствует схема топологии «1х4+1х16» – в ней нет необходимости, т.к. по затуханиям она аналогична схеме «1х16+1х4» (от перемены мест сплиттеров в каскаде суммарное затухание не изменится);
при расчёте суммарного затухания учитывались только потери на сплиттерах (потери сигнала в волокне, а также на сварных и механических соединениях нас в данный момент не интересуют);
в качестве показателей затуханий сплиттеров использовались максимально допустимые значения, заявленные производителем;
PLC сплиттеры делят сигнал равномерно, поэтому нет смысла считать затухание для каждой ветки – достаточно сделать вычисления только для одного конечного узла.

Итак, теперь мы знаем, что в худшем случае (при использовании 3х каскадного дерева «1х2+1х8+1х4») мощность сигнала уменьшится на 22.4 dB. При этом запас оптического бюджета составит 7.6 dB (30-22.4).

«Шина»

Как уже отмечалось ранее, шинная топология в чистом виде не используется, поэтому здесь мы будем рассматривать исключительно линейные комбинированные шины, а именно «4FBT+1×16», «8FBT+1×8» и «16FBT+1×4» (Рисунок 7.2).

proect20 Рисунок 7.2 — Суммарное затухание каскада сплиттеров основных шинных топологий

Рисунок 7.2 достаточно наглядно демонстрирует недостатки шинной топологии, вызванные использованием не равноплечих FBT сплиттеров:

значительный разброс значений (причём, чем длиннее каскад сплиттеров, тем больше разброс);
необходимость рассчитывать затухание для каждого узла в отдельности.

Из рисунка 7.2 видно, что максимальное суммарное затухание сигнала 22.06 dB имеет шинная топология «16FBT+1×4». При использовании этой топологии запас оптического бюджета составит 7.94 dB (30-22.06). Таким образом, проектировщик знает, что какую бы топологию он не выбрал (дерево или шину), суммарное затухание сигнала на каскаде сплиттеров не превысит значение 22.4 dB.

Для получения более точной оценки суммарного затухания проектировщику также необходимо оценить потери на сварных и механических соединениях. Но прежде чем это сделать, нужно выбрать схему «включения» сплиттеров, т.е. как сплиттер будет соединён с оптической трассой: при помощи сварок или при помощи коннекторов. Существует несколько вариантов соединения сплиттеров:

Сварной (все выходы сплиттера свариваются с волокном).

минимальное затухание сигнала;
максимальные трудозатраты при поиске неисправности в сети.

Механический (все выходы сплиттера соединяются с волокном при помощи коннекторов).

максимальное затухание сигнала;
минимальные трудозатраты при поиске неисправности в сети.

Комбинированный (часть выходов сплиттера сваривается с волокном, остальная часть – соединяется коннекторами).

оптимальное затухание сигнала;
минимальные трудозатраты при поиске неисправности в сети.

Как показывает практика, провайдеры чаще всего выбирают комбинированный вариант «включения» сплиттеров, т.к. он обеспечивает компромисс между затуханием сигнала и удобством поиска неисправностей в сети. На рисунке 7.3 показаны комбинированный метод «включения» сплиттеров для древовидной и шинной топологий.

proect21

proect22 Рисунок 7.3 — оптимальные схемы «включения» сплиттеров для древовидной (A) и шинной (B) топологий с указанием мест сварок и механических соединений

Проанализировав рисунок 7.3, можно сделать следующие выводы:

для древовидной топологии: при прохождении через PLC сплиттер (направление 1) сигнал теряет на сварном и механическом соединениях суммарно 0.55 dB (0.5 + 0.05)¹³;
для шинной топологии: при прохождении через FBTсплиттер (направление 2) сигнал теряет на сварных соединениях суммарно 0.1 dB (0.05+0.05)¹³;
для шинной топологии: при прохождении через FBT и PLC сплиттеры (направление 3) сигнал теряет на сварных и механических соединениях суммарно 0.6 dB (0.05+0.05+0.5)¹³.

Примечание¹³: в качестве показателей затуханий на сварных и механических соединениях использовались максимально допустимые значения (среднее затухание на SCконнекторе составляет 0.35 dB, а затухание на сварке может составлять всего 0.01 dB или даже меньше).

Что это нам даёт? Полученные цифры позволяют сделать оценку затуханий на сварных и механических соединениях для ранее рассмотренных топологий (дерево «1х2+1х8+1х4» и шина «16FBT+1×4»):

Дерево «1х2+1х8+1х4»: 3*0.55 dB = 1.65 dB
Шина «16FBT+1×4»: 14*0.1 dB+ 0.6 dB = 2 dB¹⁴

Примечание¹⁴: для грубой оценки шины нет необходимости производить расчёт для каждого узла – достаточно сделать вычисления для одного, самого удалённого.

Теперь для указанных топологий мы знаем не только затухание каскада сплиттеров, но и затухание на сварных и механических соединениях. Давайте их просуммируем:

Дерево «1х2+1х8+1х4»: 22.4 dB + 1.65 dB = 24.05 dB(запас оптического бюджета 5.95 dB)
Шина «16FBT+1×4»: 22.06 dB + 2 dB = 24.06 dB(запас оптического бюджета 5.94 dB)

Полученные результаты для обеих топологий идентичны и приводят нас к следующему заключению: при использовании любой топологии запас оптического бюджета под прокладку оптического кабеля составит около 6 dB.Именно поэтому проектировщику достаточно знать только длину оптической трассы, чтобы определить, уложится ли он в 6 dB или нет.¹⁵

Примечание¹⁵: на самом деле запас оптического бюджета составит около 3 dB, т.к. проектировщик должен предусмотреть около 3 dB эксплуатационного резерва.

При документировании проекта оптический бюджет потерь должен быть посчитан более точно и для каждого конечного узла сети. Для определения суммарного затухания всех элементов цепи можно воспользоваться формулой, представленной ниже:

A_∑ = α * L_∑ + A_W * N_W + A_C * N_C + A_S, dB

A_∑	— суммарное затухание сигнала;
α	— затухание сигнала на 1км оптоволокна на длине волны 1310нм;
L_∑	— суммарная длина оптоволокна от OLT-а до конечного узла;
A_W	— затухание сигнала на сварном соединении;
N_W	— количество сварных соединений на пусти следования сигнала от OLT-а до конечного узла;
A_C	— затухание сигнала на механическом соединении;
N_C	— количество механических соединений на пусти следования сигнала от OLT-а до конечного узла;
A_S	— суммарное затухание сигнала на каскаде сплиттеров;