Proiectarea sistemelor pe fibra optica

proiectarea sistemelor pe fibra optica

Primul pas in proiectarea unui sistem pe fibre optice consta in luarea deciziilor privind parametrii de operare ce se vor aplica pentru fiecare componenta. Chestiunile principale, prezentate in tabelul I.1, implica debitul de date si rata erorii pe bit in sistemele digitale, latime de banda, liniaritate si raporturi semnal/zgomot in sistemele analogice si pentru toate sistemele, distantele de transmisie. Aceste intrebari, cat de departe, cat de bun si cat de rapid, definesc constrangerile de baza ale aplicatiei.

IDP (Integrated Detector/Preamplifier) este un detector ce contine o fotodioda PIN si un amplificator transimpedanta; acesta din urma se foloseste imediat dupa fotodetector din considerente de zgomot redus si banda larga.

Toate aceste consideratii sunt inter-relationate dar distanta de transmisie este consideratia predominanta. Distanta de transmisie afecteaza puterea la iesirea emitatorului ce va dicta astfel tipul de sursa de lumina utilizat. Are influenta asupra tipului de fibra, cele single-mode (monomod) fiind mai potrivite pentru transmisia pe distante lungi. Emitatorul si tipul de fibra dicteaza tipul de receptor si sensibilitatea. Tot distanta de transmisie va influenta alegerea schemei de modulatie.

Tabelul I.1. Consideratii despre proiectarea sistemelor

Proiectarea unui sistem poate parea complexa dar cateva tehnici vin sa simplifice acest proces. O asemenea tehnica este de a determina bugetul de pierderi pe legatura optica, ceea ce presupune evaluarea puterii de la iesirea emitatorului, lungimea de unda cu care se opereaza, atenuarea fibrei, latimea de banda si sensibilitatea receptorului optic.

O alta tehnica determina bugetul de timpi de crestere de-a lungul legaturii, care descrie abilitatea dispozitivelor de transmisie de a se deschide si inchide suficient de repede.

O analiza de sensibilitate determina puterea optica minima ce trebuie receptionata pentru a obtine o anumita performanta pentru sistem. Sensibilitatea receptorului poate fi afectata de intensitatea zgomotului sursei, inerent sursei de lumina ce este folosita, zgomotul fibrei, zgomotul receptorului, jitter-ul, interferenta intersimbol si rata erorii pe bit.

Mediul de lucru trebuie luat si el in considerare. Temperatura afecteaza performantele LED-urilor si laserilor ca si pe cele ale fibrei. Instalatiile din cladiri uneori necesita testari pentru siguranta la foc, radiatii electromagnetice sau alt parametru specific ambiantei. Anumite medii prezinta mai multa nesiguranta pentru sistemele pe fibre decat altele, lucru ce va influenta alegerea tipului de cablu.

Costul unui sistem de transmisie pe fibra optica poate fi de asemenea o consideratie critica. Alegerea componentelor cum ar fi tipul emitatorului de lumina, lungimea de unda a emitatorului, tipul conectorului tipul fibrei si tipul detectorului vor avea impact asupra costului dar si asupra performantei sistemului. Bunul simt conduce la un sistem cu cel mai bun cost astfel incat sa intruneasca si cerintele aplicatiei. Performanta in exces conduce adesea la costuri ale sistemului prea mari pentru aplicatia ceruta.

Odata ce ati determinat cerintele de baza ale sistemului si necesitatea fibrei optice, veti avea de raspuns la urmatoarele intrebari:

1.Care sunt pierderile in fibra ale sistemului? Acestea nu reprezinta acelasi lucru cu pierderile optice (conectori, suduri, dispozitive, etc); ele se refera la produsul latime de banda x distanta, care descrie cat de mare este atenuarea optica pe o anumita lungime de fibra. Pierderea in fibra va determina cerintele pentru iesirea emitatorului optic si/sau includerea regeneratoarelor pe calea de fibra.

2.Ce lungime de unda sa aleg pentru transmitator: 1310 sau 1550 nm? Depinde de aplicatie si de pierderile pe legatura. 1550 are pierderi mai mici (0,25 dB/km) decat 1310 (0,35 dB/km). In mod normal, 1550 este folosit pentru aplicatii cu distante mari, in special datorita disponibilitatii amplificatoarelor optice.

3.Ce tip de semnale vreti sa fie transmise? Aici includem semnale video, semnale audio, semnale de date si astfel vom sti daca semnalul va fi digital sau analog.

4.Ce tip de fibra va fi folosit? Asa cum avem prezentat si in tabelul anterior, alegerile sunt multimod sau single-mod. Distanta de transmisie, tipul de semnal si aplicatia vor pre-determina cel mai potrivit tip de fibra. Distantele mari, vitezele mari sau transmisia multicanal cer fibra monomod, in timp ce distantele mici, vitezele scazute si transmisia unicanal vor permite folosirea fibrelor multimod, mult mai ieftine.

5.Ce conectori optici vor fi folositi? Ca si la tipurile de fibre, diferite sisteme vor avea cerinte diferite. Conectorii pot fi specificati pentru a reduce reflexiile inapoi, o usurinta mai mare in instalare, numar de dispozitive cat mai mic sau interfatare cu conectorii dintr-un sistem deja existent.

6.Ce calitate este asteptata la capatul de receptie? Aceasta se refera la calitatea video.

7.Ce configurare necesita sistemul? Aceasta se refera in general la topologia sistemului, care poate fi punct la punct, inel, etc.

8. Care este puterea maxima ce poate injecta in fibra? Limita teoretica este 17 dBm. Dincolo de ea, reflexiile inspre sursa, cunoscute si ca imprastiere stimulata Brillouin, incep sa apara. Aceasta poate degrada raportul semnal/zgomot si cauza distorsiuni.

Mai trebuie cunoscut faptul ca este o relatie de 1:2 intre lumina si RF (intre puterea luminoasa si puterea de RF receptionata). Pentru fiecare modificare de 1 dB in lumina, va fi o corespondenta de 2 dB modificare in puterea de RF receptionata. Deci 1 dB mai multa lumina va determina 2 dB mai mult RF.

In zilele noastre sistemele de transmisie de mare viteza pe fibre optice lucreaza la debite binare standard (tabelul I.2).

Tabelul I.2. Debitele binare standard de lucru pe F.O.