تضعیف و بودجه توان در صنعت مخابرات

تضعیف و بودجه توان در صنعت مخابرات:
یکی از مهم ترین مباحثی که در طراحی یک شبکه نوری FTTX در نظر گرفته می شود، بحث تضعیف و بودجه توان است.

مهم ترین قدم برای محاسبه بودجه توان، توجه به طول موج سیگنال های اپتیکی است. از آنجایی که نرخ انتقال داده برای سه طول موج مخابراتی (1310nm,1490nm,1550nm) یکسان نیست، نتیجه می گیریم که تلفات در فیبر نوری تابعی از طول موج است. به شکل زیر دقت کنید.

شکل (24): نمودار تضعیف و پاشندگی سیگنال های اپتیکی در باند های مختلف طول موجی که از طریق فیبر نوری منتقل می شوند.

از نمودار شکل فوق مشخص است که تضعیف در باند C کمترین مقدار را دارد. همچنین در نزدیکی طول موج
1310nm پاشندگی صفر بوده که با طراحی فیبرهای نوری DSF امکان شیفت صفر پاشندگی به نزدیکی طول موج1550nm امکان پذیر است.

شکل (25): نمودار پاشندگی متناسب با پروفایل ضریب شکست هسته و پوسته در فیبرهای نوری مختلف جهت بهبود پاشندگی

جدا از بحث فوق، حساسیت گیرنده های نوری، کیفیت کوپل شدن سیگنال نوری به فیبر و ادوات پسیو استفاده شده در طول مسیر نیز در تضعیف سیگنال موثر بوده و در نتیجه باعث افت توان می شوند.

در صورتی که فرض کنیم، تنها یک قطعه بین فرستنده و گیرنده نوری وجود داشته باشد، تضعیف قطعه مذکور در یک لینک FTTX به صورت زیر محاسبه و با واحد دسی بل بیان می شود.

در رابطه فوق، Pinتوان ورودی و Pout= توان خروجی از قطعه است. حال یک لینک نوری FTTH فرضی مطابق با شکل زیر بین ONT و OLT در نظر بگیرید.

شکل (26): یک لینک فرضی FTTH بین OLT و ONT به همراه ادواتی که در طول مسیر قرار دارند. در این لینک تقویت کننده یا مدار بازسازی قرار نگرفته است.

اگر فرض کنیم که توان چشمه نوری (لیزر) مورد استفاده در دستگاه OLT باشد که به دستگاه WDM وارد می شود و توانی باشد که به گیرنده ONT می رسد، تلفات کل توان نوری به صورت زیر محاسبه می شود:

پارامترهای رابطه فوق، به قرار زیر هستند:

• L: طول لینک نوری (طول فیبر نوری).
• α: مقدار تلفات فیبر نوری بر حسب دسی بل در واحد کیلومتر.
• αc: تلفات کانکتورها.
• αs: تلفات پیوند هسته تو فیبر نوری (فیوژن - Fusion).
• αbs: تلفات شکافنده پرتو (Beam Splitter).
• αco: تلفات تسهیم کننده طول موج (WDM).
• αsm: ضریب اطمینان (System Margin).

منظور از ضریب اطمینان سیستم (System Margin) که ضریب اطمینان تلفات نیز نامیده می شود، مقدار توان نوری اضافی است که همیشه در طراحی شبکه های نوری در نظر گرفته می شود.

طراحان شبکه معمولاً مقدار ضریب اطمینان را حدود 3 تا 10 دسی بل در نظر می گیرند. شبکه های نوری FTTX را از حیث تضعیف توان به 3 دسته زیر تقسیم می کنند.

• کلاس A: تضعیف بین 5 تا 20 دسی بل.
• کلاس B: تضعیف بین 10 تا 25 دسی بل.
• کلاس C: تضعیف بین 15 تا 30 دسی بل.

معمولاً شبکه هایی که بازدهی مناسبی دارند، از حیث تضعیف در کلاس B قرار می گیرند. جهت مثال در دو شکل زیر مقدار افت توان ادوات مورد استفاده در یک لینک نوری بین OLT و ONT در دو طول موج 1310nm و 1490nm نشان داده شده است.

در حالت فروگسیل، یعنی ارسال داده و صوت با طول موج1490nm به سمت کاربر (ONT) داریم:

شکل (27): محاسبه تلفات در یک لینک فرضی FTTH در طول موج1490nm

در حالت فراگسیل، یعنی ارسال داده و صوت با طول موج1310nm به سمت دفتر مرکزی (OLT) داریم:

شکل (28): محاسبه تلفات در یک لینک فرضی FTTH در طول موج1310nm

دقت شود که تلفات محاسبه شده مسیر در دو شکل فوق، بدون در نظر گرفتن ضریب اطمینان است. با این حال افت توان بیشتر از مقدار 25dB (حداکثر مقدار افت مجاز کلاس B) است.

به عبارت دیگر طراح باید طول لینک را کوتاه تر کند یا ادوات مورد استفاده (به خصوص شکافنده پرتو) را تغییر دهد.