в чем измеряется оптический сигнал
В чем измеряется оптический сигнал
Региональные представители:
2.1 Общая терминология.
Для дальнейшего рассмотрения темы PON необходимо определиться с терминологией, а конкретно с вопросами: что такое оптический бюджет мощности и оптический бюджет потерь, в чём измеряется оптическая мощность и что такое дБм, какие номинальные значения мощности и затуханий в сети PON и как всё это считать.
дБм – децибел на милливатт, единица измерения мощности в оптических системах передачи данных. Отличается от децибела тем, что уровень эталонного сигнала всегда равен 1мВт. Формула перевода мощности в дБм: А = 10logX, где А – значение в дБм, log – десятичный логарифм, X – значение переводимой мощности в мВт.
Оптический бюджет мощности – разница между значением мощности передатчика и чувствительности приёмника на разных концах линии связи. Измеряется в дБ. Стандартный оптический бюджет PON класса 2 составляет 25дБ гарантированно (допустимые значения оптического бюджета мощности находятся в диапазоне 25…30дБ).
Затухание – процесс потери мощности светового сигнала в линии связи. Сигнал в линии связи затухает как естественным образом, так и за счёт неоднородностей в волокне, сплиттеров, перегибов, механических повреждений, механических разъёмов, сварок, температуры окружающей среды. Измеряется затухание в дБ/км для волокна и в дБ для всего остального. Стандартное затухание в волокне на длине волны 1310нм составляет 0.36дБ/км, на длине волны 1550нм – 0.22дБ/км. Стандартное затухание на механическом соединении типа SC/UPC-SC/UPC составляет около 0.5дБ, на сварке – 0.05дБ. Основное затухание в PON-сеть вносят делители (сплиттеры) – затухание на них может быть от 4дБ до 21дБ (зависит от количества выходов делителя).
Оптический бюджет потерь – суммарное затухание от источника сигнала до самого удалённого приёмника сигнала. Измеряется в дБ. Максимальный оптический бюджет потерь в PON равен оптическому бюджету PON.
В чем измеряется оптический сигнал
Ответы на вопросы по тестированию оптического волокна.
Ниже приведен список вопросов, которые нам нередко задают на курсах повышения квалификации.
Измерения мощности в оптическом волокне.
Стандарты: ГОСТ26814-86, FOTP-95
Единицы измерения мощности.
В чем заключается отличие между «дБм» и «дБ»?
потери (дБ) = 10 lg (мВт1/мВт2)
Если мы измеряем абсолютные уровни, измеренные по отношению к 1 милливатту (мВт), то они выражаются в «дБм», и вычисляются следующим образом:
Уровень мощности (дБм) = 10 lg (мВт/1 мВт)
Какой уровень мощности должен быть на выходе источника при измерениях?
Это зависит от типа источника. При тестировании хорошего кабеля, выходная мощность должна находиться в следующих диапазонах:
Лазер (кабельное телевидение): от +20 до 0 дБм (в одномодовом волокне)
Какой уровень мощности должен быть на входе приемника?
Это зависит от сети и типа источника. При измерении на дальнем конце кабеля, выходная мощность находится, как правило, в следующих диапазонах:
Что такое бюджет потерь?
Какова обычная погрешность измерителей мощности?
Оптические измерители мощности, которые прошли поверку в соответствии с методикой МИ2505-98 (стандарт России), измеряют оптические потери с погрешностью примерно ± 0.2 dB или 5 %.
Являются ли дорогие измерители мощности более точными по сравнению с дешевыми?
Дорогие измерители обычно имеют лучший динамический диапазон и больше сервисных возможностей, но не лучшую абсолютную погрешность измерения.
Если источник прибора слегка отличается по длине волны от стандартной рабочей длины волны, не добавляет ли это ошибку в измерения?
Длина волны большинства источников не известна человеку, производящему измерения. Если использовать измерители, калиброванные на нескольких специфичных длинах волн, то их можно протестировать по тому же самому стандарту и получить более близко коррелированные измерения на источниках неизвестных длин волн. Часто при первичной поверке на прибор выдается свидетельство, в котором указан коэффициент поправки для других длин волн, на который надо умножать полученные при измерениях значения.
Зачем надо использовать передающий кабель, включаемый между источником и тестируемым кабелем?
Передающий кабель применяется для того, чтобы обеспечить условия, необходимые для ввода излучения в измеряемый кабель. Такой кабель должен соответствовать размеру волокна и типу коннектора тестируемого кабеля, и быть проверен на величину потерь для их учета при измерениях.
Почему нельзя подключать тестируемый кабель непосредственно к источнику?
Источники имеют большой разброс по введению света в волокно, что вызывает нежелательные погрешности при измерениях потерь. Кроме того, вводимая мощность может значительно изменяться с каждым включением в зависимости от юстировки коннектора волокна и коннектора источника.
Каковы потери в высококачественном передающем или приемном кабеле?
Хороший передающий или приемный кабель должен иметь затухание меньше чем 0.5 dB при измерении с одной стороны.
Всегда ли для проверки одномодового волокна необходим лазерный источник?
Для коротких одномодовых соединительных кабелей длиной до 5 км можно использовать светодиод. Длинные одномодовые кабели при измерении потерь будут иметь очень большие потери из-за широкого спектра светодиода, вызывающего более высокие потери в верхней и нижней частях его спектра. Например, для предотвращения интерференции, вызванной когерентным светом лазера, стандарт FOTP-171 рекомендует использовать светодиодные источники.
Что такое приемный кабель?
Каковы должны быть потери в кабеле? Как определить являются ли проведенные измерения правильными?
Потери в коннекторах составляют 0,5 дБ для состыкованной пары.
Потери в стыках составляют 0,2 дБ на стык
Многомодовое: 3 дБ/км 850 нм, 1 дБ/км 1300 нм
Одномодовое: 0,4 дБ/км 1300 нм, 0,3 дБ/км 1550 нм
Например: 1.5 км многомодовой линии с 3 соединениями на 850 нм:
Потери = (1,5 км X 3 дБ/км) + (3 коннектора X 0,5 дБ)
Потери = 4,5дБ + 1,5 дБ = 6 дБ
Не проще ли использовать для измерения потерь оптический рефлектометр?
Методика измерения с помощью рефлектометра не кореллируется с измерениями при помощи тестера. Так как источник и измеритель представляют собой пару, работающую точно так же как осуществляется передача сообщений, то все стандарты рекомендуют использовать для измерения потерь измеритель и источник.
Зачем тогда использовать рефлектометр?
Как просмотреть кабель внутри мертвой зоны, расположенной рядом с рефлектометром?
Как измерить оптическое затухание отражения?
Оптическое затухание отражения проверяются специальным методом, называемым рефлектометром непрерывного оптического излучения ( OCWR ), который применяется только для коротких соединительных шнуров. Если его использовать на проложенном кабеле, то общее обратное рассеяние волокна подавит отражение от коннектора. Двадцать км волокна дают такое же самое обратное рассеяние как и коннектор с обратными потерями 20 dB, и будет невозможно определить источник обратного рассеяния. Для определения возвратных потерь необходимо использовать OTDR (оптический рефлектометр временной области).
Насколько точны измерения такие измерения?
Погрешность измерения оптического затухания отражения очень высока, приблизительно ± 1 dB. Это вызвано тем, что отражение очень мало по сравнено с тестирующим сигналом, создающим шумовые проблемы, и сильно влияет на измерения в коннекторе измерительного прибора. Чтобы минимизировать погрешность поддерживайте коннектор в чистоте, проверяйте его с помощью микроскопа и в случае необходимости заново полируйте. Нельзя проводить измерения с разрешающей способностью 0.01 dB при погрешности измерений ± 1 dB.
Нет, специальные приборы не нужны. Хороший измерительный прибор можно получить, используя лазерный источник излучения, измеритель мощности и ответвитель.
В волоконной оптике грязь необходимо полностью исключить. Воздушнокапельные частицы с размерами равными размерам сердцевины одномодового волокна, особенно кварцевые могут царапать коннекторы:
1. Закрывайте коннекторы пылезащитными колпачками, если в данный момент не используете их.
2. Для чистки используйте этиловый спирт, так как некоторые растворители могут воздействовать на эпоксидную смолу. Ватные тампоны и ткань оставляют за собой потоки. Некоторые растворы для очистки оставляют следы, которые обычно притягивают и удерживают грязь.
3. Все » аэрозоли » сегодня содержат жидкие частицы. Они не оставит следов, если Вы:
1. держите их совершенно ровно при распылении и
2. перед использованием распыляете струю в течение 3-5 секунд для удаления каких-либо жидкостей из сопла. НИКОГДА не используйте сжатый воздух из шланга (в них всегда присутствуют частицы масел) и не очищайте своим дыханием (дыхание полно влаги, не говоря уже о микробах!)
4. Используйте специальные салфетки, пропитанные этиловым спиртом.
5. Фотодиоды измерителей мощности должны также иногда очищаться,
Оптический бюджет и мощность дБм
Перед тем, как подробно поговорить о бюджете оптических модулей, мы расскажем о том, что такое дБм (децибел-милливатт) и о том, как мощность может измеряться в децибелах.
В нашей предыдущей статье Что такое децибел?, мы рассказали об этой безразмерной единице измерения, которая показывает разницу между величинами.
Но ситуация, когда мощность излучения измеряется в ваттах, а затухания и усиления измеряются в децибелах, не очень удобна. Сложно сравнивать оптические бюджеты оптических линий и параметры передатчиков и приемников оборудования.
Чтобы было удобно производить расчеты, используется специальная единица измерения, называемая дБм (децибел-милливатт).
Это очень простая единица измерения, она показывает, во сколько раз измеряемая мощность больше или меньше 1 милливатта. Покажем это в таблицах:
Мощность выражена в дБм
Мощность выражена в мВт
Мощность равна 1 милливатту
Мощность в 2 раза больше 1 милливатта
Мощность в 5 раз больше 1 милливатта
Мощность в 10 раз больше 1 милливатта
Мощность в 50 раз больше 1 милливатта
Мощность в 100 раз больше 1 милливатта
Мощность в 500 раз больше 1 милливатта
Мощность в 1000 раз больше 1 милливатта
Как вы увидели, ничего страшного в этой единице измерения нет, все просто. Прелесть децибела по сравнению с милливаттами – в замене умножения и деления на сложение и вычитания (в тех случаях, когда надо умножать или делить). Таких случаев много, поэтому измерение в децибелах часто удобно. К примеру, если сигнал мощностью 10 дБм был ослаблен на 4 дБ, то его мощность будет равна 6 дБм.
Однако, есть расчеты, при которых уровни энергии надо именно складывать, а не умножать. Например, для расчета суммарной мощности группового сигнала на выходе мультиплексора нужно складывать уровни входящих сигналов, выраженных в милливаттах.
В случае, когда мощность сигнала меньше 1 милливатта, величина в децибелах будет отрицательной:
Мощность выражена в дБм
Мощность выражена в мВт
Мощность равна 1 милливатту
Мощность в 2 раза меньше 1 милливатта
Мощность в 5 раз меньше 1 милливатта
Мощность в 10 раз меньше 1 милливатта
0,02 милливатт (20 микроватт)
Мощность в 50 раз меньше 1 милливатта
0,01 милливатт (10 микроватт)
Мощность в 100 раз меньше 1 милливатта
0,002 милливатт (2 микроватта)
Мощность в 500 раз меньше 1 милливатта
0,001 милливатт (1 микроватт)
Мощность в 1000 раз меньше 1 милливатта
Обращаем ваше внимание – отрицательное значение мощности в децибелах не означает, что сама мощность отрицательна. Отрицательные децибелы означают, что измеряемый сигнал меньше опорного.
Чтобы показать, как удобно пользоваться децибел-милливаттом, мы решим простую задачу в дБм и в разах.
Оптический сигнал мощностью 7,4 дБм подан в линию, которая вносит затухание в 4,8 дБ. Определите, может ли уверенно работать линия связи с чувствительностью приемника 1,4 дБм?
Оптический сигнал мощностью 5,5 мВт подан в линию, которая вносит затухание в 3 раза. Определите, может ли уверенно работать линия связи с чувствительностью приемника 1,5 мВт?
7,4 (мощность) – 4,8 (затухание) = 2,6 (выходная мощность)
Так как выходная мощность 2,6 дБм больше чем чувствительность 1,4 дБм то работать будет.
5,5 / 3 = …….. не хочется лезть за калькулятором, проще было с дБм посчитать в уме.
Как вы видите, считать мощности в децибел-милливаттах проще и удобнее, в большинстве случаев простые задачи можно решить в уме. В сложных задачах удобство заключается в том, что операции сложения и вычитания не дают большого количества знаков после запятой, а в операциях деления они возникают постоянно, это неудобно.
С сфере оптических линиях связи все мощности указываются в дБм. Теперь мы готовы рассказать, что такое оптический бюджет модуля.
Оптический бюджет – это величина затухания в линии, при которой сигнал еще достаточно мощный, чтобы приемник модуля мог его принять без ошибок.
Бюджет оптического модуля = мощности передатчика – чувствительность приемника.
Обе эти величины можно легко найти в спецификациях на оборудование. Например, на странице, модуля MT-SFPp-10G-DF-55-ZR-CD есть подробная спецификация. Приведем вырезки из нее.
Как вы видите, мощность передатчика этого модуля может варьироваться от 0 до +4 дБм. Любой модуль MT-SFPp-10G-DF-55-ZR-CD на заводе признается годным, если результат измерения находится в этих пределах.
Гарантированный бюджет модуля = 0 (мощность передатчика) – (-24) (чувствительность приемника) = 24 дБ.
Если ваша оптическая линия имеет общее затухание менее 24 дБ, то работать модуль MT-SFPp-10G-DF-55-ZR-CD на такой линии будет. Если затухание линии имеет затухание более 24дБ, то этот модуль на такой линии может не заработать или работать с ошибками.
Как и в нашей предыдущей статье, мы приведем таблицу бюджетов разных трансиверов, чтобы читатель смог получить общее представления об этом параметре.
Бюджет трансивера в дБ
Предельное затухание сигнала (разы)
Измерение оптической мощности в FTTx и PON
Оптическая мощность, или мощность оптического излучения – это основополагающий параметр оптического сигнала. Она выражается в Ваттах (Вт), милливаттах (мВт), микроваттах (мкВт). А также логарифмических единицах – дБм.
Для измерения уровня оптической мощности используются специальные измерительные приборы – измерители оптической мощности. Методика измерений мощности в классических оптических сетях (построенных по топологии “точка-точка”) и сетях PON существенно отличаются, что приводит к применению различных по принципу действия измерительных приборов.
Измерение мощности в сетях FTTx
Для измерения уровня мощности сигнала в таких сетях применяются стандартные измерители мощности с одним входом. Для того чтобы провести измерение, необходимо:
Рисунок 1 – подключение прибора при измерении мощности в сетях FTTx
Измерение оптической мощности в PON сети
В связи с тем, что в PON сети от оператора к абонентам передается одновременно информация на двух длинах волн (1490 нм и 1550 нм), то измерить мощность сигнала на каждой из них возможно только по очереди и с применением дополнительных фильтров, что не всегда удобно. Кроме того, обратный канал (от абонентов к оператору) построен по принципу временного разделения каналов и оборудование каждого из абонентов работает только малую часть времени. (Принцип передачи информации в PON сети описано подробно в статье). В результате, если попытаться измерить мощность, передаваемую от абонента к оператору PON сети, при помощи стандартного измерителя (как на рис 1), то получим значение, указанное в столбце Std PM таблицы на рисунке 2
Рисунок 2 – сравнение результатов измерений оптической мощности на длине волны 1310 нм в PON сети при помощи стандартного и специализированного измерителей мощности
Обратите внимание на различия в результатах измерения стандартным и специализированным измерителем. Ошибка измерений стандартного измерителя вызвана тем, что он выдает среднее значение мощности за период измерений, вместе с тем как специализированный прибор измеряет мощность только в момент, когда абонентское оборудование активно и идет передача информации.
Специализированный измеритель мощности в PON сетях включается в разрыв, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3 – способ подключения измерителя мощности PON
В отличии от стандартного измерителя, измеритель PON отображает одновременно уровни всех проходящих через него сигналов: на длине волны 1310 нм; 1490 нм; 1550 нм. Вместе с тем, многие измерители PON имеют также возможность установки пороговых значений, в результате чего тестер кроме числового значения будет делать вывод в виде “ПРОШЕЛ/НЕ ПРОШЕЛ”.
Рисунок 4 – результаты измерений измерителя мощности PON
Поэтому, при проведении измерения мощности сигналов в PON сети рекомендуется:
Вебинар на тему “Методики измерения параметров ВОЛС”
Измеритель оптической мощности (OPM): необходимость для тестирования оптоволоконного кабеля
Измеритель оптической мощности (OPM), также называемый тестером оптической мощности или OPM тестером, представляет собой инструмент тестирования, работающий для точного измерения мощности волоконно-оптического оборудования или мощности оптического сигнала, проходящего через оптоволоконный кабель. Изготовленный из откалиброванного датчика, который измеряет схему усилителя и дисплей, оптический измеритель мощности может использовать для установки, отладки и обслуживания любой оптоволоконной сети. И он может адаптироваться к различным стилям разъемов, таких как SC, ST, FC и т. д. Как правило, на оптическом измерителе мощности имеется пять кнопок: кнопка POWER, кнопка LIGHT, кнопка dB, кнопка ZERO и кнопка λ. Функции каждой кнопки показаны ниже:
Типы измерители оптической мощности
Существуют различные измерители оптической мощности из-за разного разрешения от 0,001 дБ до 0,1 дБ. Нужно выбрать соответствующее разрешение для измерения в соответствии с необходимостью тестирования. Например, лабораторные сети обычно нуждаются в измерителях оптической мощности с разрешением 0,01 дБ, а разрешение на уровне 0,001 дБ доступно на нескольких специализированных волоконно-оптических измерителях мощности.
Кроме того, неопределенность измерения почти всех оптических измерителей мощности одинакова, ограничена физическими ограничениями передачи стандартов с оптическими разъемами.
Процедура тестирования измерители оптической мощности
Тестирование измерителя мощности и источника света, также известное как метод 1-jumper, является наиболее точным способом измерения конец-в-конец потерь сигнала волокна, называемых затуханием. Ниже перечислены ограничения вносимых потерь TIA/EIA-568 для различных компонентов. Определенные установки или протоколы могут налагать более строгие ограничения.
Потеря бюджета (ограничения спецификации TIA/EIA)
Результаты тестирования должны сравниваться с допуском на затухание в линии связи, рассчитанным следующим образом:
Допуск затухания в линии (дБ) = Допуск затухания в кабеле (дБ) + Допуск на вносимые потери разъема (дБ) + Допуск на вносимые потери соединения (дБ)
Тогда, как работают оптический измеритель мощности и источник оптического света? Видео ниже дает вам четкую процедуру тестирования оптического измерителя мощности и покажет, как проверить вносимые потери волокна с двумя оптическим тестером.