प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर कितनी दूर तक संचारित कर सकता है? यह एक सरल प्रश्न की तरह लगता है, लेकिन कोई एकल दूरी नहीं है जो प्रत्येक पीओएफ लिंक पर लागू होती है।
प्लास्टिक के ऑप्टिकल फाइबर केबल में एक मंदता विनिर्देश होता है, जिसे आमतौर पर डीबी प्रति मीटर में व्यक्त किया जाता है। यह मूल्य महत्वपूर्ण है, लेकिन यह दूरी की गणना का केवल एक हिस्सा है।एक लिंक की वास्तविक पहुंच इस बात पर निर्भर करती है कि ट्रांसमीटर कितनी ऑप्टिकल शक्ति लॉन्च करता है, रिसीवर कितनी कम ऑप्टिकल पावर का विश्वसनीय रूप से पता लगा सकता है, फाइबर और कनेक्शन के माध्यम से कितनी शक्ति खो जाती है, और वास्तविक परिचालन स्थितियों के लिए कितना मार्जिन रहना चाहिए।
यही कारण है कि एक ही 1 मिमी POF एक प्रणाली में 20 मीटर से अधिक काम कर सकते हैं और केवल 10 मीटर में एक और है। फाइबर नहीं बदला है।ऑप्टिकल पावर बजटपूर्ण ट्रांसमीटर/फाइबर रिसीवर लिंक है।
इसे समझने के लिए तीन अवधारणाओं की आवश्यकता होती हैःडीबीएम,डीबी, औरऑप्टिकल पावर बजट.
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर की अधिकतम संचरण दूरी सबसे लंबी लिंक लंबाई है जो प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति और सिग्नल गुणवत्ता को ट्रांसमीटर/रिसीवर प्रणाली की निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर रखती है।यह ऑप्टिकल पावर बजट पर निर्भर करता है, फाइबर क्षीणन, कनेक्शन और झुकने के नुकसान, तापमान, डिजाइन मार्जिन, और कुछ प्रणालियों में, डेटा दर और बैंडविड्थ सीमाएं।
एक पीओएफ डेटा लिंक को तीन मुख्य तत्वों में सरल किया जा सकता हैः
ट्रांसमीटर → प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर → रिसीवर
ट्रांसमीटर ⇒ पीओएफ ⇒ रिसीवर ऑप्टिकल पावर बजट
ट्रांसमीटर ऑप्टिकल सिग्नल बनाता है। फाइबर इसे ले जाता है। रिसीवर को अभी भी डेटा को ठीक से पुनर्प्राप्त करने के लिए पर्याप्त उपयोग करने योग्य ऑप्टिकल शक्ति प्राप्त करनी चाहिए।
इसलिए ट्रांसमीटर सिस्टम को एक प्रारंभिक ऑप्टिकल पावर स्तर देता है, जबकि ऑप्टिकल पथ का प्रत्येक भाग उस शक्ति को कुछ हद तक कम करता है।
मूल सम्बन्ध हैः
प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति = प्रेषित ऑप्टिकल शक्ति − कुल ऑप्टिकल हानि
यदि प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति रिसीवर की आवश्यक संवेदनशीलता से नीचे गिर जाती है, तो लिंक के सही काम करने की गारंटी नहीं दी जा सकती है।
इसका मतलब यह है कि सवाल यह नहीं है कि:
यह POF प्रति मीटर कितना नुकसान करता है?
अधिक उपयोगी इंजीनियरिंग प्रश्न हैः
यह विशेष ट्रांसमीटर/फाइबर/रिसीवर प्रणाली कुल कितने ऑप्टिकल नुकसान सहन कर सकती है?
यह मूल्य ज्ञात होने के बाद ही फाइबर क्षीणन दूरी का अनुमान लगाने के लिए उपयोगी हो जाता है।
कई छोटे औद्योगिक पीओएफ लिंक के लिए, ऑप्टिकल पावर बजट ट्रांसमिशन दूरी को समझने के सबसे व्यावहारिक तरीकों में से एक है।पर्याप्त प्राप्त शक्ति स्वचालित रूप से गारंटी नहीं देती है कि किसी भी मनमाना लिंक लंबाई और डेटा दर काम करेगी.
जैसे-जैसे डाटा रेट बढ़ता है, पल्स का आकार, सिस्टम बैंडविड्थ, फैलाव, ट्रांसमीटर टाइमिंग और रिसीवर व्यवहार भी सिग्नल अखंडता को प्रभावित कर सकते हैं।इसलिए एक लिंक सिग्नल-गुणवत्ता सीमा तक पहुंच सकता है, भले ही एक सरल ऑप्टिकल पावर गणना अभी भी स्वीकार्य प्रतीत होती है.
इस कारण से, ऑप्टिकल पावर बजट को एक मौलिक दूरी गणना के रूप में माना जाना चाहिए, लेकिन पूर्ण ट्रांसमीटर/रिसीवर लिंक विनिर्देश के प्रतिस्थापन के रूप में नहीं।
फाइबर ऑप्टिक लिंक डिजाइन में भ्रम का एक सामान्य स्रोत यह है किडीबीऔरडीबीएमसमान दिखते हैं लेकिन अलग-अलग चीजों का वर्णन करते हैं।
| अवधि | इसका क्या मतलब है? | पीओएफ लिंक में विशिष्ट उपयोग | उदाहरण |
|---|---|---|---|
| डीबीएम | पूर्ण ऑप्टिकल शक्ति 1 mW के संदर्भ में | ट्रांसमीटर आउटपुट, रिसीवर संवेदनशीलता, प्राप्त शक्ति | −10 डीबीएम |
| डीबी | सापेक्ष शक्ति अंतर, लाभ या हानि | फाइबर क्षीणन, कनेक्टर हानि, मार्जिन | 4 डीबी |
| डीबी/एम | प्रति इकाई लंबाई में हानि | फाइबर क्षीणन | 0.20 dB/m |
| ऑप्टिकल पावर बजट | Tx और Rx शक्ति सीमाओं के बीच कुल अनुमेय अंतर | उपलब्ध लिंक हानि | 8 डीबी |
इस अंतर को समझना लिंक-बजट की शेष गणना को बहुत आसान बनाता है।
ऑप्टिकल लिंक में डीबीएम बनाम डीबी
डीबीएम एक पूर्ण शक्ति स्तर है।
यह 1 मिलीवाट के सापेक्ष ऑप्टिकल शक्ति व्यक्त करता हैः
0 डीबीएम = 1 एमडब्ल्यू
ऋणात्मक डीबीएम मानों का मतलब नकारात्मक भौतिक शक्ति नहीं है। उनका केवल यह मतलब है कि शक्ति स्तर 1 एमडब्ल्यू से कम है।
उदाहरण के लिए, एक ट्रांसमीटर −10 डीबीएम का न्यूनतम ऑप्टिकल आउटपुट निर्दिष्ट कर सकता है, जबकि एक रिसीवर −18 डीबीएम की संवेदनशीलता निर्दिष्ट कर सकता है।
ये दो पूर्ण ऑप्टिकल शक्ति स्तर हैं।
डीबी दो शक्ति स्तरों के बीच अनुपात या अंतर का वर्णन करता है।
ऑप्टिकल लिंक में, डीबी का प्रयोग इस तरह के नुकसान के लिए किया जाता हैः
फाइबर कमजोरी,
कनेक्टर या एडाप्टर का नुकसान,
मोड़ से संबंधित हानि,
और इंजीनियरिंग मार्जिन।
यदि लिंक के किसी खंड में 2 डीबी का नुकसान होता है, तो उस खंड के बाद प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति उस से पहले की तुलना में 2 डीबी कम होती है।
यह अंतर महत्वपूर्ण हैः
डीबीएम आपको बताता है कि ऑप्टिकल पावर का स्तर कहाँ है।
डीबी आपको बताता है कि यह कितना बदलता है।
चूंकि डीबीएम लॉगरिथम है, इसलिए दो डीबीएम मूल्यों के बीच का अंतर डीबीएम में व्यक्त किया जाता है।
मान लीजिए:
ट्रांसमीटर न्यूनतम आउटपुट = -10 dBm
और
रिसीवर संवेदनशीलता = -18 डीबीएम
फिर:
−10 डीबीएम − (−18 डीबीएम) = 8 डीबीएम
इस प्रकार प्रणाली में न्यूनतम ट्रांसमीटर आउटपुट और रिसीवर संवेदनशीलता के बीच 8 डीबी ऑप्टिकल पावर अंतर उपलब्ध है।
यह 8 डीबीएल फाइबर की दूरी नहीं है. यह हैहानि बजट है कि पूरे ऑप्टिकल पथ के लिए भुगतान करना होगा.
पीओएफ लिंक बजट के लिए सबसे सरल प्रारंभिक बिंदु हैः
ऑप्टिकल पावर बजट = न्यूनतम ट्रांसमीटर पावर − रिसीवर संवेदनशीलता
परिणाम डीबी में व्यक्त किया जाता है।
रूढ़िवादी इंजीनियरिंग के लिए, न्यूनतम गारंटीकृत ट्रांसमीटर आउटपुट आम तौर पर एक विशिष्ट ट्रांसमीटर मूल्य की तुलना में अधिक उपयोगी है,क्योंकि उद्देश्य आमतौर पर यह निर्धारित करना होता है कि क्या लिंक नियोजित घटक और पर्यावरणीय परिस्थितियों में काम कर सकता है.
रिसीवर पर भी यही सिद्धांत लागू होता है: प्रासंगिक संवेदनशीलता मूल्य आवश्यक परिचालन स्थितियों और डेटा दर के अनुरूप होना चाहिए।
एक काल्पनिक प्रणाली पर विचार करें:
कम से कम ट्रांसमीटर आउटपुटः -10 डीबीएम
रिसीवर संवेदनशीलताः -18 डीबीएम
आरंभिक ऑप्टिकल पावर बजट हैः
−10 − (−18) = 8 डीबी
इस प्रकार, प्रणाली उस रिसीवर सीमा तक पहुंचने से पहले निर्दिष्ट ट्रांसमीटर आउटपुट और रिसीवर सीमा के बीच 8 डीबी सहन कर सकती है।
लेकिन सभी 8 डीबी को स्वचालित रूप से फाइबर के लिए आवंटित नहीं किया जाना चाहिए।
अन्य नुकसानों पर भी विचार किया जाना है।
रिसीवर विनिर्देशों को केवल एक न्यूनतम सीमा के बजाय एक सीमा के रूप में भी पढ़ा जाना चाहिए। लंबी दूरी के अंत में, अपर्याप्त शक्ति आमतौर पर चिंता का विषय है।कुछ प्रणालियों में बहुत कम दूरी पर, अत्यधिक ऑप्टिकल इनपुट भी रिसीवर के निर्दिष्ट दायरे से अधिक हो सकता है। इसलिए अधिक शक्ति हमेशा स्वचालित रूप से बेहतर नहीं होती है।
एक व्यावहारिक लिंक-हानि मॉडल हैः
कुल लिंक हानि = फाइबर हानि + अतिरिक्त इंटरफ़ेस हानि + समाप्ति हानि + मोड़ से संबंधित हानि + अन्य स्थापना हानि
सटीक श्रेणियां इस बात पर निर्भर करती हैं कि प्रणाली कैसे बनाई गई है।
एक महत्वपूर्ण विवरण यह है कि हर स्पष्ट इंटरफ़ेस को जरूरी नहीं कि फिर से जोड़ा जाए।कुछ ट्रांसमीटर और रिसीवर विनिर्देशों में पहले से ही उनके प्रकाशित ऑप्टिकल विशेषताओं में परिभाषित युग्मन स्थितियां शामिल हैं.
यदि कोई डिजाइनर फिर से उन नुकसानों को जोड़ता है, तो बजट अनावश्यक रूप से निराशावादी हो जाता है।
विपरीत त्रुटि समान रूप से समस्याग्रस्त हैः यह मानकर कि एक अतिरिक्त बुलचेड एडाप्टर, इनलाइन कनेक्शन, या फील्ड-इंस्टॉल इंटरफेस की लागत कुछ भी नहीं है।
इसलिए गणना में उन हानि के बीच अंतर करना चाहिए जोपहले से ही घटक या लिंक विनिर्देश में शामिलऔर वास्तविक संयंत्र द्वारा जोड़े गए नुकसान।
एक डिजाइन जो रिसीवर की संवेदनशीलता को कागज पर ठीक से प्राप्त करता है, उसके पास अनिवार्य रूप से कोई शेष ऑप्टिकल हेडरूम नहीं है।
वास्तविक प्रणालियों को घटक परिवर्तन, उम्र बढ़ने, बिजली आपूर्ति परिवर्तन, स्थापना परिवर्तन, पर्यावरणीय परिस्थितियों और अतिरिक्त निष्क्रिय नुकसान जैसे कारकों के लिए मार्जिन की आवश्यकता हो सकती है।
आवश्यक मार्जिन प्रणाली विशिष्ट है। कोई सार्वभौमिक नियम नहीं है जो कहता है कि प्रत्येक पीओएफ प्रणाली को डेसिबल की समान संख्या को आरक्षित करना चाहिए।
इसलिए उपयोगी अभियांत्रिकी समीकरण बन जाता हैः
उपलब्ध फाइबर हानि बजट = PTx(min) − PRx(संवेदनशीलता) − फिक्स्ड हानि − आवश्यक मार्जिन
इन कटौती के बाद जो शेष रहता है उसे फाइबर को सौंपा जा सकता है।
यदि फाइबर क्षीणन का प्रतिनिधित्व इस प्रकार होता हैαडीबी/एम में, एक अनुमानित शक्ति-सीमित लंबाई की गणना इस प्रकार की जा सकती हैः
Lmax ≈ उपलब्ध फाइबर हानि बजट / αmax
उदाहरण के लिए, यदि किसी प्रणाली में फाइबर के लिए 4 डीबी उपलब्ध है और डिजाइन क्षीणन मूल्य 0.20 डीबी/एम हैः
Lmax ≈ 4 dB / 0.20 dB/m = 20 m
यह पहले से ही 0.20 dB/m से शुरू करने और दूरी का अनुमान लगाने की कोशिश करने की तुलना में बहुत अधिक सार्थक है।
मंदी मूल्य हमें बताता है कि उपलब्ध बजट कितनी जल्दी खपत होता है। प्रेषक और रिसीवर हमें बताते हैं कि पहले स्थान पर कितना बजट मौजूद है।
एक वास्तविक पीओएफ लिंक सामान्यतः केवल एक तंत्र के माध्यम से ऑप्टिकल शक्ति नहीं खोता है।
| हानि या भत्ता | क्यों मायने रखता है? |
|---|---|
| फाइबर क्षीणन | फाइबर की लंबाई बढ़ने पर ऑप्टिकल शक्ति कम हो जाती है |
| कनेक्टर और एडाप्टर | अतिरिक्त ऑप्टिकल इंटरफेस सम्मिलन या युग्मन हानि का परिचय दे सकते हैं |
| अंत-पृष्ठ और समापन की गुणवत्ता | खराब काटने, चमकाने, संरेखण, या संदूषण युग्मित शक्ति को कम कर सकते हैं |
| झुकाना | तंग मोड़ ऑप्टिकल क्षीणन को बढ़ा सकते हैं |
| तापमान | ऑप्टिकल स्रोत, फाइबर व्यवहार, रिसीवर प्रदर्शन और कुल मार्जिन को प्रभावित कर सकता है |
| घटक परिवर्तन और उम्र बढ़ने | समय और परिचालन स्थितियों के भीतर निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर वास्तविक प्रणाली प्रदर्शन परिवर्तन |
| इंजीनियरिंग मार्जिन | रिसीवर की सीमा पर काम करने के बजाय हेडरूम बनाए रखता है |
ऑप्टिकल पावर बजट कहाँ जाता है
फाइबर क्षीणन का वर्णन करता है कि प्रकाश POF के माध्यम से यात्रा करते समय कितनी ऑप्टिकल शक्ति खो जाती है।
यह आमतौर पर इस प्रकार व्यक्त होता हैडीबी/एम.
कुछ औद्योगिक 1 मिमी चरण-सूचकांक वाले पीओएफ ग्रेड के लिए, प्रकाशित क्षीणन मान कुछ दशमलव डेसिबल प्रति मीटर के क्रम में हैं।केबल के ग्रेड, तरंग दैर्ध्य, तापमान और परीक्षण की स्थिति के आधार पर, विशिष्ट मान लगभग 0.19-0.22 dB/m हो सकते हैं।
ये आंकड़े पीओएफ क्षीणन के पैमाने को समझने के लिए उपयोगी हैं, लेकिन उन्हें सार्वभौमिक स्थिरांक के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।
एक डिजाइन में वास्तविक फाइबर और परिचालन स्थितियों के लिए उपयुक्त कमजोरी विनिर्देश का उपयोग किया जाना चाहिए।
एक महत्वपूर्ण अंतर भी हैविशिष्ट क्षीणन मूल्यऔर एकअधिकतम निर्दिष्ट मंदता मूल्यएक विशिष्ट मान प्रतिनिधि प्रदर्शन का वर्णन कर सकता है, जबकि रूढ़िवादी सबसे खराब मामले के लिंक डिजाइन के लिए सामान्य रूप से गारंटीकृत विनिर्देश के अनुरूप मूल्य की आवश्यकता होती है।
प्रत्येक बार जब ऑप्टिकल पथ किसी अतिरिक्त इंटरफेस से गुजरता है, तो कुछ शक्ति खो सकती है।
इसमें इनलाइन युग्मक, बुलचेड एडेप्टर, हटाने योग्य कनेक्शन या ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच जोड़े गए अन्य इंटरफेस शामिल हो सकते हैं।
लघु औद्योगिक पीओएफ प्रणालियों में, एक अपेक्षाकृत छोटी निश्चित हानि भी महत्वपूर्ण हो सकती है क्योंकि कुल उपलब्ध बिजली बजट केवल कुछ डेसिबल हो सकता है।
मान लीजिये कि किसी लिंक के पास अपने आवश्यक सिस्टम मार्जिन को आरक्षित करने के बाद 5 डीबी उपलब्ध है। यदि अतिरिक्त इंटरफेस 1 डीबी का उपभोग करते हैं, तो फाइबर के लिए केवल 4 डीबी शेष रहता है।
0.20 dB/m पर, यह एक अतिरिक्त डेसिबल फाइबर हानि के बजट के लगभग 5 मीटर के बराबर है।
इसका मतलब यह नहीं है कि प्रत्येक कनेक्टर की लागत हमेशा 1 डीबी होती है। यह दर्शाता है कि दूरी का अनुमान लगाते समय निश्चित नुकसान की उपेक्षा क्यों नहीं की जा सकती है।
पीओएफ आंशिक रूप से आकर्षक है क्योंकि इसे समाप्त करना अपेक्षाकृत आसान हो सकता है, लेकिन समाप्ति गुणवत्ता अभी भी ऑप्टिक रूप से मायने रखती है।
फाइबर के अंत को ट्रांसमीटर से फाइबर में और फाइबर से रिसीवर में प्रकाश को कुशलतापूर्वक वितरित करना चाहिए। खराब काटने, अपर्याप्त चमकाने, प्रदूषण, यांत्रिक क्षति,या खराब संरेखण फैलाव को बढ़ा सकता है या ऑप्टिकल युग्मन को कम कर सकता है.
कोई उपयोगी सार्वभौमिक नियम नहीं है जैसे कि प्रत्येक पीओएफ अंत चेहरा एक्स डीबी जोड़ता है। परिणाम समाप्ति विधि और इंटरफ़ेस पर निर्भर करता है।
इंजीनियरिंग गणना के लिए, जहां उपलब्ध हो, संबंधित कनेक्टर या समापन विनिर्देश का उपयोग करें।समापन गुणवत्ता भी एक कारण है कि क्यों स्थापना अभ्यास वास्तविक मापा प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं.
एक फाइबर को ऑप्टिकल शक्ति खोने के लिए टूटने की आवश्यकता नहीं है।
जब POF बहुत कसकर झुका होता है, तो निर्देशित ऑप्टिकल ऊर्जा का एक हिस्सा भाग सकता है, कमजोरी बढ़ जाती है। वास्तविक हानि फाइबर निर्माण, झुकने की त्रिज्या, झुकने के कोण पर निर्भर करती हैऔर केबल की यांत्रिक स्थिति.
यही कारण है कि केबल डेटाशीट में आमतौर पर मोड़ की आवश्यकताएं निर्दिष्ट की जाती हैं।
एक मनमाने सार्वभौमिक मोड़-हानि मूल्य जोड़ने के बजाय,एक बेहतर दृष्टिकोण केबल को इसकी निर्दिष्ट यांत्रिक सीमाओं के भीतर रूट करना है और अतिरिक्त ऑप्टिकल हानि के संभावित स्रोतों के रूप में असामान्य रूप से तंग या दोहराया मोड़ का इलाज करना है.
तापमान को एक साधारण नियम के रूप में नहीं माना जाना चाहिए जैसे ¥उच्च तापमान पर X dB जोड़ना।
यह एक ही समय में ऑप्टिकल लिंक के कई हिस्सों को प्रभावित कर सकता है।
ट्रांसमीटर का ऑप्टिकल आउटपुट बदल सकता है। एलईडी तरंग दैर्ध्य बदल सकता है। फाइबर क्षीणन आंशिक रूप से तरंग दैर्ध्य और पर्यावरणीय परिस्थितियों पर निर्भर करता है।रिसीवर की संवेदनशीलता भी उसके ऑपरेटिंग रेंज के अनुसार भिन्न हो सकती है.
परिणामस्वरूप लिंक मार्जिन सिस्टम स्तर पर प्रभाव है।
औद्योगिक उपकरणों के लिए जो व्यापक तापमान सीमा में काम करने के लिए अपेक्षित हैं, कमरे के तापमान के विशिष्ट मूल्य अकेले सबसे खराब स्थिति दूरी डिजाइन के लिए पर्याप्त नहीं हैं।,और आवश्यक परिचालन सीमा में पूर्ण लिंक स्थितियों का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
ऑप्टिकल लिंक्स को केवल उस क्षण के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है जब वे उत्पादन लाइन छोड़ते हैं।
घटक विशेषताएं इकाइयों के बीच भिन्न होती हैं और ऑपरेटिंग स्थितियों और समय के साथ बदल सकती हैं। आपूर्ति सहिष्णुता और स्थापना भिन्नता भी वास्तविक लिंक को प्रभावित कर सकती है।
यह डिजाइन मार्जिन का उद्देश्य है।
मार्जिन अप्रयुक्त या बर्बाद बिजली नहीं है। यह पूर्वानुमानित संचालन बिंदु और विफलता सीमा के बीच जानबूझकर अग्रिम है।
सही मार्जिन घटक विनिर्देशों, योग्यता विधि, आवश्यक जीवनकाल, पर्यावरण और प्रणाली के विश्वसनीयता लक्ष्य पर निर्भर करता है।
यह वह जगह है जहां ऑप्टिकल पावर बजट विशेष रूप से उपयोगी हो जाता है।
कल्पना कीजिए कि एक ही POF का उपयोग करने वाली दो प्रणालियों में 0.20 dB/m का एक ही डिजाइन क्षीणन होता है।
फाइबर समान है. जो बदलता है वह शेष ऑप्टिकल बजट है.
एक ही POF, अलग-अलग पहुंचः 20 मीटर बनाम 10 मीटर
| पैरामीटर | प्रणाली ए | प्रणाली बी |
|---|---|---|
| गणना के लिए प्रयुक्त पीओएफ क्षीणन | 0.20 dB/m | 0.20 dB/m |
| फाइबर के लिए शेष उपलब्ध बजट | 4 डीबी | 2 डीबी |
| बिजली-सीमित फाइबर की लगभग लंबाई | 20 मीटर | 10 मीटर |
प्रणाली ए के लिएः
4 डीबी / 0.20 डीबी/एम = 20 एम
प्रणाली बी के लिएः
2 dB / 0.20 dB/m = 10 m
ये जानबूझकर सरलीकृत, काल्पनिक संख्याएं हैं। वे सार्वभौमिक पीओएफ विनिर्देश नहीं हैं।
उनका उद्देश्य यह दिखाना है किएक ही कमजोरी एक ही पहुंच का उत्पादन नहीं करता है जब उपलब्ध ऑप्टिकल बजट अलग है.
एक अधिक शक्तिशाली ट्रांसमीटर लिंक को अधिक ऑप्टिकल शक्ति देता है, बशर्ते कि अन्य सभी स्थितियां तुलनीय रहें।
यदि एक ट्रांसमीटर में दूसरे की तुलना में बेहतर गारंटीकृत न्यूनतम प्रक्षेपित शक्ति है, तो यह रिसीवर सीमा तक पहुंचने से पहले अधिक कुल हानि का समर्थन कर सकता है।
उस अतिरिक्त हानि भत्ते का संभावित रूप से अधिक फाइबर, अधिक निष्क्रिय इंटरफेस, अधिक मार्जिन, या उनके कुछ संयोजन के लिए उपयोग किया जा सकता है।
रिसीवर भी उतना ही महत्वपूर्ण है।
एक रिसीवर जो कम ऑप्टिकल इनपुट का विश्वसनीय रूप से पता लगाने में सक्षम है, सिस्टम को कम संवेदनशील रिसीवर की तुलना में अधिक संभावित हानि बजट देता है, फिर से संगत संचालन स्थितियों को मानता है।
इसका अर्थ यह है कि केवल रिसीवर को बदलने से संभव लिंक पहुंच बदल सकती है भले ही ट्रांसमीटर और फाइबर अपरिवर्तित रहे।
मान लीजिए कि दोनों प्रणालियां अपने प्रेषक/रिसीवर शक्ति अंतर से शुरू होती हैं, फिर आवश्यक निश्चित हानि और डिजाइन मार्जिन घटा दी जाती है।
उन सभी कटौती के बादः
प्रणाली ए में फाइबर के लिए 4 डीबी शेष है।
प्रणाली बी में फाइबर के लिए 2 डीबी शेष है।
इसलिए एक ही 0.20 dB/m POF बहुत अलग गणना की गई दूरी उत्पन्न करता है।
एक वर्तमान औद्योगिक घटक चयन गाइड इस बिंदु को स्पष्ट रूप से दर्शाता हैः लगभग 10 मीटर, 20 मीटर, 45 मीटर की लिंक दूरी के लिए विभिन्न 650 एनएम पीओएफ ट्रांसमीटर/रिसीवर संयोजनों को निर्दिष्ट किया गया है,50 मीटर और 58 मीटर विभिन्न परिचालन डेटा दरों पर।
प्रसारण माध्यम अभी भी 1 मिमी पीओएफ हो सकता है, लेकिन पूर्ण ऑप्टिकल प्रणाली अलग है।
एक ट्रांसमीटर/रिसीवर संयोजन सिग्नल गति और परिचालन स्थितियों की एक विशेष सीमा के लिए डिज़ाइन किया गया है।
डेटा दर में परिवर्तन उपलब्ध लिंक प्रदर्शन को बदल सकता है क्योंकि रिसीवर बैंडविड्थ, संवेदनशीलता, शोर व्यवहार, पल्स विकृति और अन्य संकेत-अखंडता कारक जुड़े हुए हैं।
इसलिए अपेक्षाकृत कम डेटा दर के लिए डिज़ाइन की गई प्रणाली उच्च गति वाली प्रणाली से अलग पहुंच प्राप्त कर सकती है, भले ही दोनों समान पीओएफ का उपयोग करें।
यह एक और कारण है कि एक केबल का चयन केवल क्षीणन द्वारा पर्याप्त नहीं है। फाइबर और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक घटकों को एक कड़ी के रूप में माना जाना चाहिए।
वाक्यांश "सैद्धांतिक दूरी" का प्रयोग अक्सर फाइबर ऑप्टिक डेटाशीट पढ़ने के समय बहुत ढीला ढंग से किया जाता है।
एक प्रकाशित लिंक दूरी किसी भी प्रकार का सैद्धांतिक अधिकतम नहीं हो सकती है। घटक के आधार पर, यह परिभाषित ट्रांसमीटर, रिसीवर, केबल, सर्किट,तापक्रम, और मार्जिन शर्तें।
इसलिए पहला कदम यह समझना है कि संख्या वास्तव में क्या दर्शाती है।
कमरे के तापमान पर मापा गया एक विशिष्ट ट्रांसमीटर आउटपुट जरूरी नहीं कि ट्रांसमीटर आउटपुट हो जिसका उपयोग सबसे खराब स्थिति के डिजाइन के लिए किया जाना चाहिए।
इसी प्रकार, विशिष्ट रिसीवर संवेदनशीलता या विशिष्ट फाइबर क्षीणन गारंटीकृत सीमाओं की तुलना में अधिक आशावादी परिणाम दे सकता है।
इससे दो अलग-अलग गणनाएं हो सकती हैंः
विशिष्ट गणनाःप्रतिनिधि प्रदर्शन को समझने के लिए उपयोगी है।
सबसे खराब स्थिति की गणनाःयह निर्धारित करने के लिए उपयोगी है कि घटक और पर्यावरण भिन्नता के बावजूद आवश्यक प्रदर्शन विनिर्देश के भीतर रहता है या नहीं।
इन दोनों दूरीओं को भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए।
कुछ लिंक विनिर्देश अलग-अलग कच्चे घटक मूल्यों के बजाय पूर्ण ट्रांसमीटर/रिसीवर संयोजनों पर आधारित हैं।
उदाहरण के लिए, प्रकाशित लिंक प्रदर्शन पहले से ही परिभाषित युग्मन स्थितियों, फाइबर क्षीणन, मॉडल प्रभाव, तापमान भिन्नता, या ऑप्टिकल पावर मार्जिन के लिए खाता हो सकता है।
ऐसे मामले में, प्रत्येक अनुमानित हानि को फिर से स्वतंत्र रूप से घटाकर वास्तविक निर्दिष्ट पहुंच को कम करके आंका जा सकता है।
अतिरिक्त बजट बनाने से पहले हमेशा यह पता करें कि पहले से क्या शामिल है।
यह एक आम लिंक-बजट त्रुटि है।
मान लीजिए कि एक ट्रांसमीटर आउटपुट विनिर्देश पहले से ही एक परिभाषित युग्मित-फाइबर स्थिति के तहत ऑप्टिकल शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है।एक माना ट्रांसमीटर युग्मन हानि फिर से जोड़ने एक ही तंत्र दो बार गिनती होगी.
उसी सिद्धांत को प्राप्तकर्ता पर लागू किया जाता है।
इसके विपरीत, यदि स्थापित प्रणाली एक बुलचेड कनेक्टर, अतिरिक्त एडाप्टर, या अतिरिक्त क्षेत्र समापन जो प्रकाशित लिंक विनिर्देश में शामिल नहीं है जोड़ता है,कि इस नए नुकसान पर अभी भी विचार करने की आवश्यकता है.
एक उपयोगी नियम हैः
एक नुकसान की गणना न करें क्योंकि यह भौतिक रूप से मौजूद है। इसे गिनें क्योंकि यह पहले से ही आपके द्वारा उपयोग किए जा रहे विनिर्देश में लेखा नहीं है।
लिंक-बजट गणना एक इंजीनियरिंग मॉडल है।
तैयार प्रणाली में अभी भी वास्तविक केबल रूटिंग, समापन, कनेक्टर, घटक सहिष्णुता, तापमान की स्थिति और विद्युत इंटरफेस हैं।
उन अनुप्रयोगों के लिए जहां लिंक विश्वसनीयता महत्वपूर्ण है,इसलिये, गणना किए गए बजट को पूर्ण ट्रांसमीटर और रिसीवर विनिर्देशों के साथ जाँच की जानी चाहिए और आवश्यक सिस्टम स्थितियों के तहत सत्यापित किया जाना चाहिए.
गणना का उद्देश्य सत्यापन की जगह नहीं लेना है, बल्कि सत्यापन शुरू होने से पहले डिजाइन को समझने योग्य बनाना है।
डेटाशीट विनिर्देशों से व्यावहारिक पीओएफ लिंक दूरी तक
आवश्यक परिस्थितियों में वास्तविक ट्रांसमीटर और उसके न्यूनतम ऑप्टिकल आउटपुट की पहचान करें।
रिसीवर संवेदनशीलता और वैध ऑप्टिकल इनपुट रेंज की पहचान करें।
आरंभिक ट्रांसमीटर-रिसीवर ऑप्टिकल पावर बजट की गणना करें।
उन विनिर्देशों में पहले से ही कौन से युग्मन या इंटरफेस हानि शामिल हैं, इसकी पहचान करें।
बाहरी कनेक्टर, एडाप्टर, समापन, झुकने, और स्थापना हानि जो पहले से ही शामिल नहीं हैं जोड़ें।
सिस्टम डिजाइन द्वारा आवश्यक ऑप्टिकल मार्जिन आरक्षित करें।
फाइबर कमजोर करने के लिए शेष उपलब्ध बजट निर्धारित करें।
शक्ति-सीमित लंबाई का अनुमान लगाने के लिए उपयुक्त सबसे खराब मामले फाइबर क्षीणन विनिर्देश का उपयोग करें।
ट्रांसमीटर/रिसीवर जोड़ी के डेटा-दर और लिंक-दूरी विनिर्देशों को अलग से जांचें।
आवश्यक परिचालन स्थितियों में इकट्ठे लिंक को मान्य करें।
यह प्रक्रिया प्रश्न को बदल देती है:
यह पीओएफ केबल कितने मीटर तक प्रसारित कर सकता है?
के लिएः
क्या यह पूर्ण ऑप्टिकल लिंक आवश्यक दूरी और स्थापना से उत्पन्न होने वाले नुकसान को सहन कर सकता है?
यह औद्योगिक डिजाइन के लिए बहुत अधिक उपयोगी प्रश्न है।
पीओएफ ट्रांसमिशन दूरी को एक कमजोरी संख्या द्वारा परिभाषित नहीं किया गया है और इसे केबल के एक आंतरिक निश्चित गुण के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।
फाइबर क्षीणन यह निर्धारित करता है कि दूरी बढ़ने पर ऑप्टिकल शक्ति कितनी तेजी से खपत होती है। ट्रांसमीटर यह निर्धारित करता है कि सिस्टम में कितनी ऑप्टिकल शक्ति प्रवेश करती है।रिसीवर निर्धारित करता है कि दूसरे छोर पर कितनी कम उपयोग करने योग्य ऑप्टिकल शक्ति रह सकती हैकनेक्टर, समापन की गुणवत्ता, मोड़, पर्यावरणीय स्थितियां और मार्जिन सभी शेष बजट का उपभोग करते हैं या प्रभावित करते हैं।
इस संबंध को संक्षेप में इस प्रकार कहा जा सकता हैः
ट्रांसमीटर पावर → उपलब्ध ऑप्टिकल बजट → लिंक हानि → शेष मार्जिन → व्यावहारिक पहुंच
यही कारण है कि स्पष्ट रूप से समान पीओएफ का उपयोग करने वाले दो लिंक में बहुत अलग निर्दिष्ट दूरी हो सकती है।
इंजीनियरिंग चयन के लिए, ट्रांसमीटर और रिसीवर से शुरू करें, ऑप्टिकल पावर बजट की गणना करें, पूर्ण ऑप्टिकल पथ को ध्यान में रखें, और फिर दूरी का अनुमान लगाने के लिए फाइबर क्षीणन का उपयोग करें।
dB/m से शुरू न करें और मान लें कि उत्तर पहले से ही केबल में है।
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर के लिए कोई सार्वभौमिक अधिकतम संचरण दूरी नहीं है। पहुंच ट्रांसमीटर आउटपुट, रिसीवर संवेदनशीलता, फाइबर क्षीणन, कनेक्टर और स्थापना हानि पर निर्भर करती है,परिचालन की स्थितियाँ, डिजाइन मार्जिन, और पूर्ण लिंक के डेटा दर की आवश्यकताएं। विभिन्न औद्योगिक पीओएफ ट्रांसमीटर/रिसीवर सिस्टम इसलिए समान 1-मिमी पीओएफ का उपयोग करते हुए बहुत अलग दूरी निर्दिष्ट कर सकते हैं.
डीबीएम एक पूर्ण ऑप्टिकल शक्ति स्तर को दर्शाता
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर कितनी दूर तक संचारित कर सकता है? यह एक सरल प्रश्न की तरह लगता है, लेकिन कोई एकल दूरी नहीं है जो प्रत्येक पीओएफ लिंक पर लागू होती है।
प्लास्टिक के ऑप्टिकल फाइबर केबल में एक मंदता विनिर्देश होता है, जिसे आमतौर पर डीबी प्रति मीटर में व्यक्त किया जाता है। यह मूल्य महत्वपूर्ण है, लेकिन यह दूरी की गणना का केवल एक हिस्सा है।एक लिंक की वास्तविक पहुंच इस बात पर निर्भर करती है कि ट्रांसमीटर कितनी ऑप्टिकल शक्ति लॉन्च करता है, रिसीवर कितनी कम ऑप्टिकल पावर का विश्वसनीय रूप से पता लगा सकता है, फाइबर और कनेक्शन के माध्यम से कितनी शक्ति खो जाती है, और वास्तविक परिचालन स्थितियों के लिए कितना मार्जिन रहना चाहिए।
यही कारण है कि एक ही 1 मिमी POF एक प्रणाली में 20 मीटर से अधिक काम कर सकते हैं और केवल 10 मीटर में एक और है। फाइबर नहीं बदला है।ऑप्टिकल पावर बजटपूर्ण ट्रांसमीटर/फाइबर रिसीवर लिंक है।
इसे समझने के लिए तीन अवधारणाओं की आवश्यकता होती हैःडीबीएम,डीबी, औरऑप्टिकल पावर बजट.
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर की अधिकतम संचरण दूरी सबसे लंबी लिंक लंबाई है जो प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति और सिग्नल गुणवत्ता को ट्रांसमीटर/रिसीवर प्रणाली की निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर रखती है।यह ऑप्टिकल पावर बजट पर निर्भर करता है, फाइबर क्षीणन, कनेक्शन और झुकने के नुकसान, तापमान, डिजाइन मार्जिन, और कुछ प्रणालियों में, डेटा दर और बैंडविड्थ सीमाएं।
एक पीओएफ डेटा लिंक को तीन मुख्य तत्वों में सरल किया जा सकता हैः
ट्रांसमीटर → प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर → रिसीवर
ट्रांसमीटर ⇒ पीओएफ ⇒ रिसीवर ऑप्टिकल पावर बजट
ट्रांसमीटर ऑप्टिकल सिग्नल बनाता है। फाइबर इसे ले जाता है। रिसीवर को अभी भी डेटा को ठीक से पुनर्प्राप्त करने के लिए पर्याप्त उपयोग करने योग्य ऑप्टिकल शक्ति प्राप्त करनी चाहिए।
इसलिए ट्रांसमीटर सिस्टम को एक प्रारंभिक ऑप्टिकल पावर स्तर देता है, जबकि ऑप्टिकल पथ का प्रत्येक भाग उस शक्ति को कुछ हद तक कम करता है।
मूल सम्बन्ध हैः
प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति = प्रेषित ऑप्टिकल शक्ति − कुल ऑप्टिकल हानि
यदि प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति रिसीवर की आवश्यक संवेदनशीलता से नीचे गिर जाती है, तो लिंक के सही काम करने की गारंटी नहीं दी जा सकती है।
इसका मतलब यह है कि सवाल यह नहीं है कि:
यह POF प्रति मीटर कितना नुकसान करता है?
अधिक उपयोगी इंजीनियरिंग प्रश्न हैः
यह विशेष ट्रांसमीटर/फाइबर/रिसीवर प्रणाली कुल कितने ऑप्टिकल नुकसान सहन कर सकती है?
यह मूल्य ज्ञात होने के बाद ही फाइबर क्षीणन दूरी का अनुमान लगाने के लिए उपयोगी हो जाता है।
कई छोटे औद्योगिक पीओएफ लिंक के लिए, ऑप्टिकल पावर बजट ट्रांसमिशन दूरी को समझने के सबसे व्यावहारिक तरीकों में से एक है।पर्याप्त प्राप्त शक्ति स्वचालित रूप से गारंटी नहीं देती है कि किसी भी मनमाना लिंक लंबाई और डेटा दर काम करेगी.
जैसे-जैसे डाटा रेट बढ़ता है, पल्स का आकार, सिस्टम बैंडविड्थ, फैलाव, ट्रांसमीटर टाइमिंग और रिसीवर व्यवहार भी सिग्नल अखंडता को प्रभावित कर सकते हैं।इसलिए एक लिंक सिग्नल-गुणवत्ता सीमा तक पहुंच सकता है, भले ही एक सरल ऑप्टिकल पावर गणना अभी भी स्वीकार्य प्रतीत होती है.
इस कारण से, ऑप्टिकल पावर बजट को एक मौलिक दूरी गणना के रूप में माना जाना चाहिए, लेकिन पूर्ण ट्रांसमीटर/रिसीवर लिंक विनिर्देश के प्रतिस्थापन के रूप में नहीं।
फाइबर ऑप्टिक लिंक डिजाइन में भ्रम का एक सामान्य स्रोत यह है किडीबीऔरडीबीएमसमान दिखते हैं लेकिन अलग-अलग चीजों का वर्णन करते हैं।
| अवधि | इसका क्या मतलब है? | पीओएफ लिंक में विशिष्ट उपयोग | उदाहरण |
|---|---|---|---|
| डीबीएम | पूर्ण ऑप्टिकल शक्ति 1 mW के संदर्भ में | ट्रांसमीटर आउटपुट, रिसीवर संवेदनशीलता, प्राप्त शक्ति | −10 डीबीएम |
| डीबी | सापेक्ष शक्ति अंतर, लाभ या हानि | फाइबर क्षीणन, कनेक्टर हानि, मार्जिन | 4 डीबी |
| डीबी/एम | प्रति इकाई लंबाई में हानि | फाइबर क्षीणन | 0.20 dB/m |
| ऑप्टिकल पावर बजट | Tx और Rx शक्ति सीमाओं के बीच कुल अनुमेय अंतर | उपलब्ध लिंक हानि | 8 डीबी |
इस अंतर को समझना लिंक-बजट की शेष गणना को बहुत आसान बनाता है।
ऑप्टिकल लिंक में डीबीएम बनाम डीबी
डीबीएम एक पूर्ण शक्ति स्तर है।
यह 1 मिलीवाट के सापेक्ष ऑप्टिकल शक्ति व्यक्त करता हैः
0 डीबीएम = 1 एमडब्ल्यू
ऋणात्मक डीबीएम मानों का मतलब नकारात्मक भौतिक शक्ति नहीं है। उनका केवल यह मतलब है कि शक्ति स्तर 1 एमडब्ल्यू से कम है।
उदाहरण के लिए, एक ट्रांसमीटर −10 डीबीएम का न्यूनतम ऑप्टिकल आउटपुट निर्दिष्ट कर सकता है, जबकि एक रिसीवर −18 डीबीएम की संवेदनशीलता निर्दिष्ट कर सकता है।
ये दो पूर्ण ऑप्टिकल शक्ति स्तर हैं।
डीबी दो शक्ति स्तरों के बीच अनुपात या अंतर का वर्णन करता है।
ऑप्टिकल लिंक में, डीबी का प्रयोग इस तरह के नुकसान के लिए किया जाता हैः
फाइबर कमजोरी,
कनेक्टर या एडाप्टर का नुकसान,
मोड़ से संबंधित हानि,
और इंजीनियरिंग मार्जिन।
यदि लिंक के किसी खंड में 2 डीबी का नुकसान होता है, तो उस खंड के बाद प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति उस से पहले की तुलना में 2 डीबी कम होती है।
यह अंतर महत्वपूर्ण हैः
डीबीएम आपको बताता है कि ऑप्टिकल पावर का स्तर कहाँ है।
डीबी आपको बताता है कि यह कितना बदलता है।
चूंकि डीबीएम लॉगरिथम है, इसलिए दो डीबीएम मूल्यों के बीच का अंतर डीबीएम में व्यक्त किया जाता है।
मान लीजिए:
ट्रांसमीटर न्यूनतम आउटपुट = -10 dBm
और
रिसीवर संवेदनशीलता = -18 डीबीएम
फिर:
−10 डीबीएम − (−18 डीबीएम) = 8 डीबीएम
इस प्रकार प्रणाली में न्यूनतम ट्रांसमीटर आउटपुट और रिसीवर संवेदनशीलता के बीच 8 डीबी ऑप्टिकल पावर अंतर उपलब्ध है।
यह 8 डीबीएल फाइबर की दूरी नहीं है. यह हैहानि बजट है कि पूरे ऑप्टिकल पथ के लिए भुगतान करना होगा.
पीओएफ लिंक बजट के लिए सबसे सरल प्रारंभिक बिंदु हैः
ऑप्टिकल पावर बजट = न्यूनतम ट्रांसमीटर पावर − रिसीवर संवेदनशीलता
परिणाम डीबी में व्यक्त किया जाता है।
रूढ़िवादी इंजीनियरिंग के लिए, न्यूनतम गारंटीकृत ट्रांसमीटर आउटपुट आम तौर पर एक विशिष्ट ट्रांसमीटर मूल्य की तुलना में अधिक उपयोगी है,क्योंकि उद्देश्य आमतौर पर यह निर्धारित करना होता है कि क्या लिंक नियोजित घटक और पर्यावरणीय परिस्थितियों में काम कर सकता है.
रिसीवर पर भी यही सिद्धांत लागू होता है: प्रासंगिक संवेदनशीलता मूल्य आवश्यक परिचालन स्थितियों और डेटा दर के अनुरूप होना चाहिए।
एक काल्पनिक प्रणाली पर विचार करें:
कम से कम ट्रांसमीटर आउटपुटः -10 डीबीएम
रिसीवर संवेदनशीलताः -18 डीबीएम
आरंभिक ऑप्टिकल पावर बजट हैः
−10 − (−18) = 8 डीबी
इस प्रकार, प्रणाली उस रिसीवर सीमा तक पहुंचने से पहले निर्दिष्ट ट्रांसमीटर आउटपुट और रिसीवर सीमा के बीच 8 डीबी सहन कर सकती है।
लेकिन सभी 8 डीबी को स्वचालित रूप से फाइबर के लिए आवंटित नहीं किया जाना चाहिए।
अन्य नुकसानों पर भी विचार किया जाना है।
रिसीवर विनिर्देशों को केवल एक न्यूनतम सीमा के बजाय एक सीमा के रूप में भी पढ़ा जाना चाहिए। लंबी दूरी के अंत में, अपर्याप्त शक्ति आमतौर पर चिंता का विषय है।कुछ प्रणालियों में बहुत कम दूरी पर, अत्यधिक ऑप्टिकल इनपुट भी रिसीवर के निर्दिष्ट दायरे से अधिक हो सकता है। इसलिए अधिक शक्ति हमेशा स्वचालित रूप से बेहतर नहीं होती है।
एक व्यावहारिक लिंक-हानि मॉडल हैः
कुल लिंक हानि = फाइबर हानि + अतिरिक्त इंटरफ़ेस हानि + समाप्ति हानि + मोड़ से संबंधित हानि + अन्य स्थापना हानि
सटीक श्रेणियां इस बात पर निर्भर करती हैं कि प्रणाली कैसे बनाई गई है।
एक महत्वपूर्ण विवरण यह है कि हर स्पष्ट इंटरफ़ेस को जरूरी नहीं कि फिर से जोड़ा जाए।कुछ ट्रांसमीटर और रिसीवर विनिर्देशों में पहले से ही उनके प्रकाशित ऑप्टिकल विशेषताओं में परिभाषित युग्मन स्थितियां शामिल हैं.
यदि कोई डिजाइनर फिर से उन नुकसानों को जोड़ता है, तो बजट अनावश्यक रूप से निराशावादी हो जाता है।
विपरीत त्रुटि समान रूप से समस्याग्रस्त हैः यह मानकर कि एक अतिरिक्त बुलचेड एडाप्टर, इनलाइन कनेक्शन, या फील्ड-इंस्टॉल इंटरफेस की लागत कुछ भी नहीं है।
इसलिए गणना में उन हानि के बीच अंतर करना चाहिए जोपहले से ही घटक या लिंक विनिर्देश में शामिलऔर वास्तविक संयंत्र द्वारा जोड़े गए नुकसान।
एक डिजाइन जो रिसीवर की संवेदनशीलता को कागज पर ठीक से प्राप्त करता है, उसके पास अनिवार्य रूप से कोई शेष ऑप्टिकल हेडरूम नहीं है।
वास्तविक प्रणालियों को घटक परिवर्तन, उम्र बढ़ने, बिजली आपूर्ति परिवर्तन, स्थापना परिवर्तन, पर्यावरणीय परिस्थितियों और अतिरिक्त निष्क्रिय नुकसान जैसे कारकों के लिए मार्जिन की आवश्यकता हो सकती है।
आवश्यक मार्जिन प्रणाली विशिष्ट है। कोई सार्वभौमिक नियम नहीं है जो कहता है कि प्रत्येक पीओएफ प्रणाली को डेसिबल की समान संख्या को आरक्षित करना चाहिए।
इसलिए उपयोगी अभियांत्रिकी समीकरण बन जाता हैः
उपलब्ध फाइबर हानि बजट = PTx(min) − PRx(संवेदनशीलता) − फिक्स्ड हानि − आवश्यक मार्जिन
इन कटौती के बाद जो शेष रहता है उसे फाइबर को सौंपा जा सकता है।
यदि फाइबर क्षीणन का प्रतिनिधित्व इस प्रकार होता हैαडीबी/एम में, एक अनुमानित शक्ति-सीमित लंबाई की गणना इस प्रकार की जा सकती हैः
Lmax ≈ उपलब्ध फाइबर हानि बजट / αmax
उदाहरण के लिए, यदि किसी प्रणाली में फाइबर के लिए 4 डीबी उपलब्ध है और डिजाइन क्षीणन मूल्य 0.20 डीबी/एम हैः
Lmax ≈ 4 dB / 0.20 dB/m = 20 m
यह पहले से ही 0.20 dB/m से शुरू करने और दूरी का अनुमान लगाने की कोशिश करने की तुलना में बहुत अधिक सार्थक है।
मंदी मूल्य हमें बताता है कि उपलब्ध बजट कितनी जल्दी खपत होता है। प्रेषक और रिसीवर हमें बताते हैं कि पहले स्थान पर कितना बजट मौजूद है।
एक वास्तविक पीओएफ लिंक सामान्यतः केवल एक तंत्र के माध्यम से ऑप्टिकल शक्ति नहीं खोता है।
| हानि या भत्ता | क्यों मायने रखता है? |
|---|---|
| फाइबर क्षीणन | फाइबर की लंबाई बढ़ने पर ऑप्टिकल शक्ति कम हो जाती है |
| कनेक्टर और एडाप्टर | अतिरिक्त ऑप्टिकल इंटरफेस सम्मिलन या युग्मन हानि का परिचय दे सकते हैं |
| अंत-पृष्ठ और समापन की गुणवत्ता | खराब काटने, चमकाने, संरेखण, या संदूषण युग्मित शक्ति को कम कर सकते हैं |
| झुकाना | तंग मोड़ ऑप्टिकल क्षीणन को बढ़ा सकते हैं |
| तापमान | ऑप्टिकल स्रोत, फाइबर व्यवहार, रिसीवर प्रदर्शन और कुल मार्जिन को प्रभावित कर सकता है |
| घटक परिवर्तन और उम्र बढ़ने | समय और परिचालन स्थितियों के भीतर निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर वास्तविक प्रणाली प्रदर्शन परिवर्तन |
| इंजीनियरिंग मार्जिन | रिसीवर की सीमा पर काम करने के बजाय हेडरूम बनाए रखता है |
ऑप्टिकल पावर बजट कहाँ जाता है
फाइबर क्षीणन का वर्णन करता है कि प्रकाश POF के माध्यम से यात्रा करते समय कितनी ऑप्टिकल शक्ति खो जाती है।
यह आमतौर पर इस प्रकार व्यक्त होता हैडीबी/एम.
कुछ औद्योगिक 1 मिमी चरण-सूचकांक वाले पीओएफ ग्रेड के लिए, प्रकाशित क्षीणन मान कुछ दशमलव डेसिबल प्रति मीटर के क्रम में हैं।केबल के ग्रेड, तरंग दैर्ध्य, तापमान और परीक्षण की स्थिति के आधार पर, विशिष्ट मान लगभग 0.19-0.22 dB/m हो सकते हैं।
ये आंकड़े पीओएफ क्षीणन के पैमाने को समझने के लिए उपयोगी हैं, लेकिन उन्हें सार्वभौमिक स्थिरांक के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।
एक डिजाइन में वास्तविक फाइबर और परिचालन स्थितियों के लिए उपयुक्त कमजोरी विनिर्देश का उपयोग किया जाना चाहिए।
एक महत्वपूर्ण अंतर भी हैविशिष्ट क्षीणन मूल्यऔर एकअधिकतम निर्दिष्ट मंदता मूल्यएक विशिष्ट मान प्रतिनिधि प्रदर्शन का वर्णन कर सकता है, जबकि रूढ़िवादी सबसे खराब मामले के लिंक डिजाइन के लिए सामान्य रूप से गारंटीकृत विनिर्देश के अनुरूप मूल्य की आवश्यकता होती है।
प्रत्येक बार जब ऑप्टिकल पथ किसी अतिरिक्त इंटरफेस से गुजरता है, तो कुछ शक्ति खो सकती है।
इसमें इनलाइन युग्मक, बुलचेड एडेप्टर, हटाने योग्य कनेक्शन या ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच जोड़े गए अन्य इंटरफेस शामिल हो सकते हैं।
लघु औद्योगिक पीओएफ प्रणालियों में, एक अपेक्षाकृत छोटी निश्चित हानि भी महत्वपूर्ण हो सकती है क्योंकि कुल उपलब्ध बिजली बजट केवल कुछ डेसिबल हो सकता है।
मान लीजिये कि किसी लिंक के पास अपने आवश्यक सिस्टम मार्जिन को आरक्षित करने के बाद 5 डीबी उपलब्ध है। यदि अतिरिक्त इंटरफेस 1 डीबी का उपभोग करते हैं, तो फाइबर के लिए केवल 4 डीबी शेष रहता है।
0.20 dB/m पर, यह एक अतिरिक्त डेसिबल फाइबर हानि के बजट के लगभग 5 मीटर के बराबर है।
इसका मतलब यह नहीं है कि प्रत्येक कनेक्टर की लागत हमेशा 1 डीबी होती है। यह दर्शाता है कि दूरी का अनुमान लगाते समय निश्चित नुकसान की उपेक्षा क्यों नहीं की जा सकती है।
पीओएफ आंशिक रूप से आकर्षक है क्योंकि इसे समाप्त करना अपेक्षाकृत आसान हो सकता है, लेकिन समाप्ति गुणवत्ता अभी भी ऑप्टिक रूप से मायने रखती है।
फाइबर के अंत को ट्रांसमीटर से फाइबर में और फाइबर से रिसीवर में प्रकाश को कुशलतापूर्वक वितरित करना चाहिए। खराब काटने, अपर्याप्त चमकाने, प्रदूषण, यांत्रिक क्षति,या खराब संरेखण फैलाव को बढ़ा सकता है या ऑप्टिकल युग्मन को कम कर सकता है.
कोई उपयोगी सार्वभौमिक नियम नहीं है जैसे कि प्रत्येक पीओएफ अंत चेहरा एक्स डीबी जोड़ता है। परिणाम समाप्ति विधि और इंटरफ़ेस पर निर्भर करता है।
इंजीनियरिंग गणना के लिए, जहां उपलब्ध हो, संबंधित कनेक्टर या समापन विनिर्देश का उपयोग करें।समापन गुणवत्ता भी एक कारण है कि क्यों स्थापना अभ्यास वास्तविक मापा प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं.
एक फाइबर को ऑप्टिकल शक्ति खोने के लिए टूटने की आवश्यकता नहीं है।
जब POF बहुत कसकर झुका होता है, तो निर्देशित ऑप्टिकल ऊर्जा का एक हिस्सा भाग सकता है, कमजोरी बढ़ जाती है। वास्तविक हानि फाइबर निर्माण, झुकने की त्रिज्या, झुकने के कोण पर निर्भर करती हैऔर केबल की यांत्रिक स्थिति.
यही कारण है कि केबल डेटाशीट में आमतौर पर मोड़ की आवश्यकताएं निर्दिष्ट की जाती हैं।
एक मनमाने सार्वभौमिक मोड़-हानि मूल्य जोड़ने के बजाय,एक बेहतर दृष्टिकोण केबल को इसकी निर्दिष्ट यांत्रिक सीमाओं के भीतर रूट करना है और अतिरिक्त ऑप्टिकल हानि के संभावित स्रोतों के रूप में असामान्य रूप से तंग या दोहराया मोड़ का इलाज करना है.
तापमान को एक साधारण नियम के रूप में नहीं माना जाना चाहिए जैसे ¥उच्च तापमान पर X dB जोड़ना।
यह एक ही समय में ऑप्टिकल लिंक के कई हिस्सों को प्रभावित कर सकता है।
ट्रांसमीटर का ऑप्टिकल आउटपुट बदल सकता है। एलईडी तरंग दैर्ध्य बदल सकता है। फाइबर क्षीणन आंशिक रूप से तरंग दैर्ध्य और पर्यावरणीय परिस्थितियों पर निर्भर करता है।रिसीवर की संवेदनशीलता भी उसके ऑपरेटिंग रेंज के अनुसार भिन्न हो सकती है.
परिणामस्वरूप लिंक मार्जिन सिस्टम स्तर पर प्रभाव है।
औद्योगिक उपकरणों के लिए जो व्यापक तापमान सीमा में काम करने के लिए अपेक्षित हैं, कमरे के तापमान के विशिष्ट मूल्य अकेले सबसे खराब स्थिति दूरी डिजाइन के लिए पर्याप्त नहीं हैं।,और आवश्यक परिचालन सीमा में पूर्ण लिंक स्थितियों का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
ऑप्टिकल लिंक्स को केवल उस क्षण के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है जब वे उत्पादन लाइन छोड़ते हैं।
घटक विशेषताएं इकाइयों के बीच भिन्न होती हैं और ऑपरेटिंग स्थितियों और समय के साथ बदल सकती हैं। आपूर्ति सहिष्णुता और स्थापना भिन्नता भी वास्तविक लिंक को प्रभावित कर सकती है।
यह डिजाइन मार्जिन का उद्देश्य है।
मार्जिन अप्रयुक्त या बर्बाद बिजली नहीं है। यह पूर्वानुमानित संचालन बिंदु और विफलता सीमा के बीच जानबूझकर अग्रिम है।
सही मार्जिन घटक विनिर्देशों, योग्यता विधि, आवश्यक जीवनकाल, पर्यावरण और प्रणाली के विश्वसनीयता लक्ष्य पर निर्भर करता है।
यह वह जगह है जहां ऑप्टिकल पावर बजट विशेष रूप से उपयोगी हो जाता है।
कल्पना कीजिए कि एक ही POF का उपयोग करने वाली दो प्रणालियों में 0.20 dB/m का एक ही डिजाइन क्षीणन होता है।
फाइबर समान है. जो बदलता है वह शेष ऑप्टिकल बजट है.
एक ही POF, अलग-अलग पहुंचः 20 मीटर बनाम 10 मीटर
| पैरामीटर | प्रणाली ए | प्रणाली बी |
|---|---|---|
| गणना के लिए प्रयुक्त पीओएफ क्षीणन | 0.20 dB/m | 0.20 dB/m |
| फाइबर के लिए शेष उपलब्ध बजट | 4 डीबी | 2 डीबी |
| बिजली-सीमित फाइबर की लगभग लंबाई | 20 मीटर | 10 मीटर |
प्रणाली ए के लिएः
4 डीबी / 0.20 डीबी/एम = 20 एम
प्रणाली बी के लिएः
2 dB / 0.20 dB/m = 10 m
ये जानबूझकर सरलीकृत, काल्पनिक संख्याएं हैं। वे सार्वभौमिक पीओएफ विनिर्देश नहीं हैं।
उनका उद्देश्य यह दिखाना है किएक ही कमजोरी एक ही पहुंच का उत्पादन नहीं करता है जब उपलब्ध ऑप्टिकल बजट अलग है.
एक अधिक शक्तिशाली ट्रांसमीटर लिंक को अधिक ऑप्टिकल शक्ति देता है, बशर्ते कि अन्य सभी स्थितियां तुलनीय रहें।
यदि एक ट्रांसमीटर में दूसरे की तुलना में बेहतर गारंटीकृत न्यूनतम प्रक्षेपित शक्ति है, तो यह रिसीवर सीमा तक पहुंचने से पहले अधिक कुल हानि का समर्थन कर सकता है।
उस अतिरिक्त हानि भत्ते का संभावित रूप से अधिक फाइबर, अधिक निष्क्रिय इंटरफेस, अधिक मार्जिन, या उनके कुछ संयोजन के लिए उपयोग किया जा सकता है।
रिसीवर भी उतना ही महत्वपूर्ण है।
एक रिसीवर जो कम ऑप्टिकल इनपुट का विश्वसनीय रूप से पता लगाने में सक्षम है, सिस्टम को कम संवेदनशील रिसीवर की तुलना में अधिक संभावित हानि बजट देता है, फिर से संगत संचालन स्थितियों को मानता है।
इसका अर्थ यह है कि केवल रिसीवर को बदलने से संभव लिंक पहुंच बदल सकती है भले ही ट्रांसमीटर और फाइबर अपरिवर्तित रहे।
मान लीजिए कि दोनों प्रणालियां अपने प्रेषक/रिसीवर शक्ति अंतर से शुरू होती हैं, फिर आवश्यक निश्चित हानि और डिजाइन मार्जिन घटा दी जाती है।
उन सभी कटौती के बादः
प्रणाली ए में फाइबर के लिए 4 डीबी शेष है।
प्रणाली बी में फाइबर के लिए 2 डीबी शेष है।
इसलिए एक ही 0.20 dB/m POF बहुत अलग गणना की गई दूरी उत्पन्न करता है।
एक वर्तमान औद्योगिक घटक चयन गाइड इस बिंदु को स्पष्ट रूप से दर्शाता हैः लगभग 10 मीटर, 20 मीटर, 45 मीटर की लिंक दूरी के लिए विभिन्न 650 एनएम पीओएफ ट्रांसमीटर/रिसीवर संयोजनों को निर्दिष्ट किया गया है,50 मीटर और 58 मीटर विभिन्न परिचालन डेटा दरों पर।
प्रसारण माध्यम अभी भी 1 मिमी पीओएफ हो सकता है, लेकिन पूर्ण ऑप्टिकल प्रणाली अलग है।
एक ट्रांसमीटर/रिसीवर संयोजन सिग्नल गति और परिचालन स्थितियों की एक विशेष सीमा के लिए डिज़ाइन किया गया है।
डेटा दर में परिवर्तन उपलब्ध लिंक प्रदर्शन को बदल सकता है क्योंकि रिसीवर बैंडविड्थ, संवेदनशीलता, शोर व्यवहार, पल्स विकृति और अन्य संकेत-अखंडता कारक जुड़े हुए हैं।
इसलिए अपेक्षाकृत कम डेटा दर के लिए डिज़ाइन की गई प्रणाली उच्च गति वाली प्रणाली से अलग पहुंच प्राप्त कर सकती है, भले ही दोनों समान पीओएफ का उपयोग करें।
यह एक और कारण है कि एक केबल का चयन केवल क्षीणन द्वारा पर्याप्त नहीं है। फाइबर और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक घटकों को एक कड़ी के रूप में माना जाना चाहिए।
वाक्यांश "सैद्धांतिक दूरी" का प्रयोग अक्सर फाइबर ऑप्टिक डेटाशीट पढ़ने के समय बहुत ढीला ढंग से किया जाता है।
एक प्रकाशित लिंक दूरी किसी भी प्रकार का सैद्धांतिक अधिकतम नहीं हो सकती है। घटक के आधार पर, यह परिभाषित ट्रांसमीटर, रिसीवर, केबल, सर्किट,तापक्रम, और मार्जिन शर्तें।
इसलिए पहला कदम यह समझना है कि संख्या वास्तव में क्या दर्शाती है।
कमरे के तापमान पर मापा गया एक विशिष्ट ट्रांसमीटर आउटपुट जरूरी नहीं कि ट्रांसमीटर आउटपुट हो जिसका उपयोग सबसे खराब स्थिति के डिजाइन के लिए किया जाना चाहिए।
इसी प्रकार, विशिष्ट रिसीवर संवेदनशीलता या विशिष्ट फाइबर क्षीणन गारंटीकृत सीमाओं की तुलना में अधिक आशावादी परिणाम दे सकता है।
इससे दो अलग-अलग गणनाएं हो सकती हैंः
विशिष्ट गणनाःप्रतिनिधि प्रदर्शन को समझने के लिए उपयोगी है।
सबसे खराब स्थिति की गणनाःयह निर्धारित करने के लिए उपयोगी है कि घटक और पर्यावरण भिन्नता के बावजूद आवश्यक प्रदर्शन विनिर्देश के भीतर रहता है या नहीं।
इन दोनों दूरीओं को भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए।
कुछ लिंक विनिर्देश अलग-अलग कच्चे घटक मूल्यों के बजाय पूर्ण ट्रांसमीटर/रिसीवर संयोजनों पर आधारित हैं।
उदाहरण के लिए, प्रकाशित लिंक प्रदर्शन पहले से ही परिभाषित युग्मन स्थितियों, फाइबर क्षीणन, मॉडल प्रभाव, तापमान भिन्नता, या ऑप्टिकल पावर मार्जिन के लिए खाता हो सकता है।
ऐसे मामले में, प्रत्येक अनुमानित हानि को फिर से स्वतंत्र रूप से घटाकर वास्तविक निर्दिष्ट पहुंच को कम करके आंका जा सकता है।
अतिरिक्त बजट बनाने से पहले हमेशा यह पता करें कि पहले से क्या शामिल है।
यह एक आम लिंक-बजट त्रुटि है।
मान लीजिए कि एक ट्रांसमीटर आउटपुट विनिर्देश पहले से ही एक परिभाषित युग्मित-फाइबर स्थिति के तहत ऑप्टिकल शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है।एक माना ट्रांसमीटर युग्मन हानि फिर से जोड़ने एक ही तंत्र दो बार गिनती होगी.
उसी सिद्धांत को प्राप्तकर्ता पर लागू किया जाता है।
इसके विपरीत, यदि स्थापित प्रणाली एक बुलचेड कनेक्टर, अतिरिक्त एडाप्टर, या अतिरिक्त क्षेत्र समापन जो प्रकाशित लिंक विनिर्देश में शामिल नहीं है जोड़ता है,कि इस नए नुकसान पर अभी भी विचार करने की आवश्यकता है.
एक उपयोगी नियम हैः
एक नुकसान की गणना न करें क्योंकि यह भौतिक रूप से मौजूद है। इसे गिनें क्योंकि यह पहले से ही आपके द्वारा उपयोग किए जा रहे विनिर्देश में लेखा नहीं है।
लिंक-बजट गणना एक इंजीनियरिंग मॉडल है।
तैयार प्रणाली में अभी भी वास्तविक केबल रूटिंग, समापन, कनेक्टर, घटक सहिष्णुता, तापमान की स्थिति और विद्युत इंटरफेस हैं।
उन अनुप्रयोगों के लिए जहां लिंक विश्वसनीयता महत्वपूर्ण है,इसलिये, गणना किए गए बजट को पूर्ण ट्रांसमीटर और रिसीवर विनिर्देशों के साथ जाँच की जानी चाहिए और आवश्यक सिस्टम स्थितियों के तहत सत्यापित किया जाना चाहिए.
गणना का उद्देश्य सत्यापन की जगह नहीं लेना है, बल्कि सत्यापन शुरू होने से पहले डिजाइन को समझने योग्य बनाना है।
डेटाशीट विनिर्देशों से व्यावहारिक पीओएफ लिंक दूरी तक
आवश्यक परिस्थितियों में वास्तविक ट्रांसमीटर और उसके न्यूनतम ऑप्टिकल आउटपुट की पहचान करें।
रिसीवर संवेदनशीलता और वैध ऑप्टिकल इनपुट रेंज की पहचान करें।
आरंभिक ट्रांसमीटर-रिसीवर ऑप्टिकल पावर बजट की गणना करें।
उन विनिर्देशों में पहले से ही कौन से युग्मन या इंटरफेस हानि शामिल हैं, इसकी पहचान करें।
बाहरी कनेक्टर, एडाप्टर, समापन, झुकने, और स्थापना हानि जो पहले से ही शामिल नहीं हैं जोड़ें।
सिस्टम डिजाइन द्वारा आवश्यक ऑप्टिकल मार्जिन आरक्षित करें।
फाइबर कमजोर करने के लिए शेष उपलब्ध बजट निर्धारित करें।
शक्ति-सीमित लंबाई का अनुमान लगाने के लिए उपयुक्त सबसे खराब मामले फाइबर क्षीणन विनिर्देश का उपयोग करें।
ट्रांसमीटर/रिसीवर जोड़ी के डेटा-दर और लिंक-दूरी विनिर्देशों को अलग से जांचें।
आवश्यक परिचालन स्थितियों में इकट्ठे लिंक को मान्य करें।
यह प्रक्रिया प्रश्न को बदल देती है:
यह पीओएफ केबल कितने मीटर तक प्रसारित कर सकता है?
के लिएः
क्या यह पूर्ण ऑप्टिकल लिंक आवश्यक दूरी और स्थापना से उत्पन्न होने वाले नुकसान को सहन कर सकता है?
यह औद्योगिक डिजाइन के लिए बहुत अधिक उपयोगी प्रश्न है।
पीओएफ ट्रांसमिशन दूरी को एक कमजोरी संख्या द्वारा परिभाषित नहीं किया गया है और इसे केबल के एक आंतरिक निश्चित गुण के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।
फाइबर क्षीणन यह निर्धारित करता है कि दूरी बढ़ने पर ऑप्टिकल शक्ति कितनी तेजी से खपत होती है। ट्रांसमीटर यह निर्धारित करता है कि सिस्टम में कितनी ऑप्टिकल शक्ति प्रवेश करती है।रिसीवर निर्धारित करता है कि दूसरे छोर पर कितनी कम उपयोग करने योग्य ऑप्टिकल शक्ति रह सकती हैकनेक्टर, समापन की गुणवत्ता, मोड़, पर्यावरणीय स्थितियां और मार्जिन सभी शेष बजट का उपभोग करते हैं या प्रभावित करते हैं।
इस संबंध को संक्षेप में इस प्रकार कहा जा सकता हैः
ट्रांसमीटर पावर → उपलब्ध ऑप्टिकल बजट → लिंक हानि → शेष मार्जिन → व्यावहारिक पहुंच
यही कारण है कि स्पष्ट रूप से समान पीओएफ का उपयोग करने वाले दो लिंक में बहुत अलग निर्दिष्ट दूरी हो सकती है।
इंजीनियरिंग चयन के लिए, ट्रांसमीटर और रिसीवर से शुरू करें, ऑप्टिकल पावर बजट की गणना करें, पूर्ण ऑप्टिकल पथ को ध्यान में रखें, और फिर दूरी का अनुमान लगाने के लिए फाइबर क्षीणन का उपयोग करें।
dB/m से शुरू न करें और मान लें कि उत्तर पहले से ही केबल में है।
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर के लिए कोई सार्वभौमिक अधिकतम संचरण दूरी नहीं है। पहुंच ट्रांसमीटर आउटपुट, रिसीवर संवेदनशीलता, फाइबर क्षीणन, कनेक्टर और स्थापना हानि पर निर्भर करती है,परिचालन की स्थितियाँ, डिजाइन मार्जिन, और पूर्ण लिंक के डेटा दर की आवश्यकताएं। विभिन्न औद्योगिक पीओएफ ट्रांसमीटर/रिसीवर सिस्टम इसलिए समान 1-मिमी पीओएफ का उपयोग करते हुए बहुत अलग दूरी निर्दिष्ट कर सकते हैं.
डीबीएम एक पूर्ण ऑप्टिकल शक्ति स्तर को दर्शाता
