topics:17:power_budget []

Эта страница только для чтения. Вы можете посмотреть её исходный текст, но не можете его изменить. Сообщите администратору, если считаете, что это неправильно.
====== Оптический баланс мощности и стандарты приложений ======

<WRAP info>
Оптический баланс мощности (ранее — Link Power Budget) определяет допустимые суммарные потери сигнала в канале связи между передатчиком и приёмником.  
Он учитывает затухание в волокне, потери на соединениях, сварках и разъёмах, а также запас по надёжности.  
Корректный расчёт баланса мощности обеспечивает стабильную работу оптических систем при заданной длине линии и скорости передачи данных.
</WRAP>

===== 1. Баланс мощности по стандартам IEEE и ANSI =====

<WRAP info>
Баланс рассчитывается на стадии проектирования канала в соответствии со стандартами **IEEE 802.3** (Ethernet) и **ANSI FC** (Fiber Channel).  
В оценку включаются все основные оптические потери и искажения, определяющие предельную длину канала.
</WRAP>

Основные источники потерь:
  * **Интерсимвольная интерференция (ISI)** — искажение формы оптических импульсов, приводящее к наложению соседних битов.  
  * **Вставные потери (IL)** — потери на разъёмах, муфтах и по длине волокна (поглощение, рассеяние света).  
  * **Модальный шум (MN)** — неравномерность распределения мод в многомодовом волокне.  
  * **Шум отражений (RN)** и **шум интенсивности (RIN)** — паразитные отражения и колебания источника света.  
  * **Поляризационный шум (PN)** — случайные изменения поляризации на больших длинах линий.  

<WRAP important>
На практике основные параметры, влияющие на баланс мощности — **вставные потери (IL)** и **интерсимвольные искажения (ISI)**.  
Остальные эффекты малы (менее 0,3 дБ) и часто не учитываются в расчёте.
</WRAP>

===== 2. Параметры расчёта баланса мощности =====

Для высокоскоростных систем (10 Гбит/с и выше) стандарты определяют минимальную эффективную модовую полосу пропускания (EMB):

  * для кабеля **OM3** — не менее **2000 МГц·км**;  
  * для кабеля **OM4** — не менее **4700 МГц·км**.  

Эти параметры характеризуют способность волокна передавать импульсы без значительного расширения и искажений.

<WRAP center>
$$
P_{баланс} = P_{перед} - P_{прием} = \Sigma P_{потерь} + \Sigma P_{запаса}
$$
</WRAP>

где:  
- \(P_{перед}\) — мощность излучателя;  
- \(P_{прием}\) — чувствительность приёмника;  
- \(\Sigma P_{потерь}\) — совокупные оптические потери (в волокне, разъёмах, кассетах и переходах);  
- \(\Sigma P_{запаса}\) — технологический запас (обычно 0,8 дБ).

Типовое значение общего баланса мощности для канала **10GBASE-SR** составляет **7,3 дБ**.

===== 3. Пример расчёта оптического баланса =====

<WRAP info>
Пример для оптической линии 10GBASE-SR длиной 100 м:
</WRAP>

  * Потери на двух разъёмах — **1,5 дБ** (по 0,75 дБ на каждый);  
  * Потери в волокне — **0,35 дБ** (3,5 дБ/км × 0,1 км);  
  * Потери от интерсимвольных искажений — **≈ 3 дБ**;  
  * Модальный шум — **0,3 дБ**;  
  * Запас по мощности — **0,8 дБ**.  

<WRAP center>
$$P_{баланс} = 1.5 + 0.35 + 3.0 + 0.3 + 0.8 = 5.95\text{ дБ}$$
</WRAP>

Полученное значение укладывается в стандартный предел (до 7,3 дБ), обеспечивая надёжную работу линии.

===== 4. Инженерные каналы (Engineered Links) =====

<WRAP info>
Инженерные каналы применяются, когда стандартные решения не обеспечивают нужной длины или уровня потерь.  
Они проектируются индивидуально с использованием малопотерьных компонентов и высококачественного волокна.
</WRAP>

Основные особенности:
  * Использование **разъёмов с пониженными потерями (Ultra Low Loss)** — до 0,25 дБ.  
  * Минимизация числа соединений и длины кабеля.  
  * Применение волокна **OM4** или выше для увеличения допустимой длины линии.  
  * Расчёт производится по спецификациям производителя, а не только по стандартам TIA/IEC.  

<WRAP tip>
Пример: при длине 50 м для кабеля OM4 с общими потерями 2,4 дБ возможно стабильное соединение на скорости 16 Гбит/с,  
в то время как стандартный канал длиной 150 м допускает лишь 1 дБ потерь.
</WRAP>

===== 5. Контроль и испытания =====

  * Сертификация каналов выполняется методом **LSPM (измерение потерь и длины)**.  
  * Проверяются все соединения и разъёмы по значениям вставных потерь.  
  * При превышении нормативных значений канал пересматривается и оптимизируется.  
  * Для критичных линий рекомендуется закладывать запас не менее 10 % от общего баланса мощности.  

<WRAP info>
Такая методика позволяет гарантировать стабильность и предсказуемость параметров связи,  
особенно при магистральных соединениях между коммутаторами и стойками ToR.
</WRAP>

===== 6. Сравнение кабелей OM3 и OM4 по потерям =====

^ Тип волокна ^ Длина линии ^ Потери на соединениях (дБ) ^ Общие потери (дБ) ^
| **OM3** | 100 м | 2 × 0,75 = 1,5 | ≈ 1,8 |
| **OM4** | 150 м | 2 × 0,50 = 1,0 | ≈ 1,5 |
| **OM4 (оптимизированный канал)** | 170 м | 2 × 0,25 = 0,5 | ≈ 1,2 |

<WRAP tip>
Кабель OM4 с разъёмами «ultra low loss» способен передавать сигнал на расстояние до 170 м  
без превышения допустимого оптического баланса мощности, что делает его оптимальным для связки «ядро – стойка».
</WRAP>

===== Ключевые идеи =====
<WRAP tip>
  * Оптический баланс мощности характеризует допустимые потери в линии.  
  * Основные составляющие потерь — вставные (IL) и искажения формы импульсов (ISI).  
  * Для OM3 требуется EMB ≥ 2000 МГц·км, для OM4 — ≥ 4700 МГц·км.  
  * Инженерные каналы позволяют увеличить длину за счёт малопотерьных компонентов.  
  * Общий баланс для 10GBASE-SR — около 7 дБ с запасом 0,8 дБ.  
  * Сертификация проводится по методикам LSPM, с обязательным учётом всех соединений.
</WRAP>