задача на затухание

1) Выбор участка (километраж реального перегона)

Беру направление Москва (Курский вокзал) — Видное. По различным источникам расстояние по трассе/ж/д между Москвой (Курская) и Видным ≈ 30…33 км (в нашем расчёте возьмём 32 км). (moovitapp.com)

2) Выбор оптического кабеля

Для железнодорожных линий использую внешний бронированный/туговой (loose-tube) или ADSS-вариант с одномодовым волокном G.652.D (OS2) — это стандарт для внешних трасс, хорошая морозостойкость и низкое затухание на 1550 нм. Тип: 12-волоконный OS2 loose-tube, бронированный (для прокладки в траншее/канале). Типичные характеристики attenuation: ~0.19–0.22 Дб /км 1550 нм, ~0.32–0.35 Дб /км 1310 нм. (optokon.com)

3) Строительная длина кабеля (длина бухты для монтажа)

«Строительная длина» обычно — длина одного куска (бухты/катушки), применяемая при монтаже. Для наружной прокладки часто используют бухты 1–4 км (в зависимости от производителя и типа кабеля). Для расчёта примем строительную длину = 2 км (типично и удобно для стыков/растряски).

4) Пачкорд — выбор и потери

Выбираем стандартный LC-LC singlemode UPC patchcord, длина 2 м (используется для подключения оптики к SFP/SFP+ в коммутаторе/роутере). Типичное затухание патчкорда (включая два соединителя) — 0.3…0.6 Дб (для хороших патчкордов 0.2–0.4 Дб). Для расчёта возьмём 0.4 Дб. (Optcore)

5) Принятые допущения по соединениям (сплайсы/коннекторы)

Для расчёта возьмём:

• длина волокна по трассе: 32 км (Москва Курская — Видное). (moovitapp.com)

• коэффициент затухания волокна: 0.22 Дб/км 1550 нм (типичное значение для G.652.D). (waveoptics.net)

• число фьюж-сплайсов на трассе: 6. Для каждой сварки возьмём 0.05…0.1 Дб (fusion splice typical ≤0.05 Дб — 0.1 Дб; возьмём консервативно 0.1 Дб/стык). (thor.inemi.org)

• количество оконечных коннекторов (включая модули на обоих концах): 2 (по одному на каждом конце) с типичным 0.3 Дб/коннектор. (thefoa.org)

• потери пачкорда: 0.4 Дб (для 2-м патчкорда LC-LC). (Optcore)

Количество сварных стыков:

8:2-1=3 (расстояние между станциями 8 км; строительная длина кабеля 2 км)

6) Расчет затухания между станциями

• ,

• где коэффициент затухания оптического волокна (λ = 1550 нм), дБ/км;

• В нашем случае 0,22 дБ/км.

• длина участка, км;

• затухание на сварных соединениях, дБ;

• В нашем случае 0,05 дБ.

• количество оптических муфт, 3 шт;

• затухание на оптических разъемных соединениях, дБ;

• В нашем случае 0,3 дБ.

• количество оптических разъемных соединений, шт;

• затухание, вносимое блоком интерфейса оптических волокон (FIU), дБ;

• В нашем случае 0,5 дБ.

• Также необходимым для расчета параметром является строительная длина кабеля. В нашем случае она равна 2 км.

• Тогда:

• 

• 

• 

7) Расчёт суммарного затухания (пример, рабочая длина 32 km, λ = 1550 nm)

1. Потери самого волокна (α = 0.22 Дб/км):

Fiber loss = 0.22 Дб/км * 32 км = 7.04 Дб

2. Потери сварных стыков (12 штук × 0.05 Дб):

Splice loss = 12 * 0.05 = 0.6 Дб

3. Потери разъёмов (8 × 0.3 Дб):

Connector loss = 8 * 0.3 = 2.4 Дб

4. Затухание вносимое блоком интерфейсов оптических волокон (FIU):

Patchcord loss = 2*4 * 0.5 = 4 Дб

5. Итого суммарное затухание линии:

Total loss = Fiber loss + Splice loss + Connector loss + Patchcord loss

= 7.04 + 0.6 + 2.4 + 5 = 14.04 Дб

(Все числа — консервативные/типичные; при качественной сварке можно ожидать меньшие потери на сплайс, например ≈0.03–0.05 Дб /splice, что уменьшит итоговую величину.) (thor.inemi.org)

8) Можно ли эксплуатировать выбранную линию? (нужен power-budget)

Чтобы ответить однозначно, нужно знать параметры оптических трансиверов (Tx power) и чувствительность приёмника (Rx sensitivity) — то есть power-budget = Tx (min) − Rx (sens). Я приведу два сценария:

A) Типичный модуль 10GBASE-LR (SFP+, 10 км) — пример из даташитов:

• Минимальная/типичная Tx ≈ -8 … -0.5 dBm (варианты у производителей).

• Чувствительность Rx (typ.) ≈ -14.4 dBm (типичный пример для многих SFP+ LR). => power budget ≈ Tx_min − Rx_sens ≈ (−8) − (−14.4) = 6.4 Дб (приближённо; конкретные модули дают разнообразные значения). (resource.fs.com)

Сравним с нашим Total_loss = 8.64 Дб → 8.64 Дб > 6.4 Дб, следовательно типичный 10GBASE-LR модуль (без усиления/оптики повышенной мощности) не сможет надёжно работать на 32 км — потеря превышает его бюджет. (Cambium Networks)

B) Опции, при которых линия будет работоспособна:

1. Использовать трансиверы с большим выходным уровнем и/или лучшей чувствительностью (например DWDM/ER-класса, оптические усилители (EDFA) или модули с повышенным бюджетом) — тогда budget может превышать 8.64 Дб. (Даташиты модулей показывают большой разброс: некоторые LR/ER/ZWDM-модули рассчитаны на десятки Дб budget.) (fs.com)

2. Уменьшить количество сварок/стыков (в идеале — протянуть целую бухту без стыков), использовать качественные fusion-сплайсы с потерями ≪0.1 Дб (реальные значения ≈0.03–0.05 Дб/стык) — это снизит суммарные потери. (thor.inemi.org)

3. Поставить оптический усилитель (EDFA) на одном конце / использовать линейный усилитель DWDM, или использовать OTN/мультиплексирование с усилением.

4. Использовать более низкую скорость/модули с лучшей чувствительностью (например некоторые CWDM/DWDM решения/OTN-модули).

9) Краткий вывод

• Выбран кабель: G.652.D (OS2), бронированный loose-tube, рекомендую для РЖД-линии. (optokon.com)

• Строительная длина (пример): 2 км (бухта для монтажа).

• Километровая длина выбранного реального перегона (Москва (Курская) — Видное): ≈32 км. (moovitapp.com)

• Пачкорд: LC-LC singlemode UPC, 2 m, типичные потери ~0.4 Дб. (Optcore)

• Расчёт (λ = 1550 нм, α=0.22 Дб/км, 6 splices×0.1 Дб, 2 connectors×0.3 Дб, patchcord 0.4 Дб): Total ≈ 8.64 Дб.

• Работоспособность: при использовании типичного 10GBASE-LR SFP+ (power-budget ≈ 6–7 Дб) — нет, не будет работать (потери выше бюджета). Чтобы эксплуатировать линию без проблем, нужно либо использовать более мощные/чувствительные оптические модули (ER/DWDM/отдельные линейные усилители), либо уменьшить стыки/потери и/или ставить EDFA. (Cambium Networks)