Características de Transmisión
Para una correcta planificación de las instalaciones de cables con fibras ópticas es necesario considerar la atenuación total del enlace y el ancho de banda del cable utilizado.
Para el cálculo de atenuación de enlace se consideran 2 métodos:
- Cálculo del cable de fibra óptica
- Cálculo del margen de enlace con cable de fibra óptica seleccionado
Cálculo del cable
La atenuación total del cable considerando reserva será:
at = LaL + neae + ncac + arL
L = longitud del cable en Km.
aL = coeficiente de atenuación en dB/Km
ne = número de empalmes
ae = atenuación por empalme
nc = número de conectores
ac = atenuación por conector
ar = reserva de atenuación en dB/Km
La reserva de atenuación (margen de enlace), permite considerar una reserva de atenuación para empalmes futuros (reparaciones) y la degradación de la fibra en su vida útil (mayor degradación por absorción de grupos OH).
La magnitud de la reserva depende de la importancia del enlace y particularidades de la instalación, se adopta valores entre 0.1 dB/Km y 0.6 dB/Km.
Las pérdidas en los empalmes se encuentran por debajo de 0.1 dB/Km no superan 0.5 dB/Km.
El enlace será proyectado para un margen de potencia igual a la máxima atenuación antes de ser necesario un repetidor.
PM = Pt - Pu
Donde:
PM = Margen de potencia en dB (máxima atenuación permisible)
Pt = Potencia del transmisor en dB
Pu = Potencia de umbral en dB (dependiente de la sensibilidad del receptor)
La potencia de salida del transmisor es el promedio de la potencia óptica de salida del equipo generador de luz empleando un patrón estándar de datos de prueba.
El umbral de sensibilidad del receptor para una tasa de error de bit (BER) es la mínima cantidad de potencia óptica necesaria para que el equipo óptico receptor obtenga el BER deseado dentro del sistema digital. En los sistemas analógicos es la mínima cantidad de potencia de luz necesaria para que el equipo óptico obtenga el nivel de señal a ruido (S/N) deseado.
Por lo tanto de la expresión de
at = PM
Cálculo del margen
La atenuación total en dB sin considerar reserva del cable será:
at = LaL + neae + ncac
Siendo PM = Pt - Pu
El margen de enlace Meen dB será:
Me= Pm - at
Ejemplo
Tenemos un enlace para un sistema de 34 Mbits y λ= 1300 nm.
Supongamos que L = 25 Km y se emplean fibras ópticas de 2000 mts. por lo que se requieren 12 empalmes con atenuación promedio de 0.2 dB, los conectores de transmisión y recepción con atenuación 0.5 dB.
1.- Cálculo de la fibra
La reserva fijamos en 0.3 dB/Km
El margen de potencia máxima = 30 dB
Cálculo de margen de enlace Me
Suponemos una fibra con aL= 0.7 dB/Km
at = LaL + neae + ncac
at = 15 · 0.7 + 12 · 0.2+ 2 · 0.5 = 18.74 dB
Si PM= 30 dB
El margen de enlace será:
Me= Pm - at = 30 – 18.74
Me= 11.26 dB
Será la atenuación máxima adicional permisible para degradaciones futuras del enlace.
Ancho de banda en fibras de índice gradual
El ancho de banda se encuentra limitado por la dispersión modal y/o del material si se usa LED con gran ancho espectral y λ= 850 nm predomina dispersión intermodal, con LD yλ= 1300 nm predomina dispersión del material.
Existen varios métodos para calcular en forma aproximada la variación del ancho de banda en función de la longitud.
b1=B1L1
Para perfil de índice gradual con ancho del sistema B y longitud L es aplicable el método de ley de potencias
B = ancho de banda del sistema en MHz
b1= ancho de banda por longitud en MHz*Km
B1 = ancho de banda del cable de fibra óptica en MHz a L1
L1 = longitud de fibra óptica generalmente 1 Km para B1
L = longitud de la fibra del enlace en Km
El ancho de banda no disminuye linealmente con la longitud por la dispersión de modos se aproxima con γ (exponente longitudinal) entre 0.6 y 1 (valor empírico 0.8).
Para el ejemplo de perfil de índice gradual y λ= 1300 nm el ancho de banda B para sistema de 34 Mbits es ≥ 50 MHz ancho de banda de campo regulador tanto para LED como para LD (para 8 Mbits ≥ 25 MHz y para 140 Mbits ≥ 120 MHz
En fibra óptica de perfil de índice gradual λ= 1300 nm b1 incrementa en pasos de 200 MHz/Km (600 – 800 – 1000 MHz/Km), por tanto para 657 se adopta 800 MHz*Km.
Dispersión de fibra óptica monomodo
En sistemas digitales se usa LD hasta 140 Mbits/seg se desprecia el ancho de banda de la fibra monomodo ya que es GHz.
Por tanto para monomodo se calcula dispersión en lugar de ancho de banda.
El ensanchamiento del pulso ΔT = M(λ) Δλ L
ΔT = ensanchamiento del pulso en ps
M(λ) = dispersión cromática en ps/nm*Km
Δλ = ancho espectral medio del emisor en nm
L = longitud de la fibra en Km
Por ejemplo para:
L = 25 Km
λ = 1330 nm
Δλ = 5 nm
M(λ) = 3.5 ps/nm*Km
Resulta ΔT = 3.5 * 5 * 25 = 437.5 ps
De la expresión para el cálculo de ancho de banda
El cálculo de la dispersión en sistemas encima de 565 Mbits/seg considera adicionalmente características del láser como ruido de distribución de modos.
Características mecánicas
Se debe tener en cuenta la configuración de los cables para que los mismos se encuentren protegidos de influencias ambientales.