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.
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.
Основные источники потерь:
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.
Для высокоскоростных систем (10 Гбит/с и выше) стандарты определяют минимальную эффективную модовую полосу пропускания (EMB):
Эти параметры характеризуют способность волокна передавать импульсы без значительного расширения и искажений.
$$ P_{баланс} = P_{перед} - P_{прием} = \Sigma P_{потерь} + \Sigma P_{запаса} $$
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.
Пример для оптической линии 10GBASE-SR длиной 100 м:
$$P_{баланс} = 1.5 + 0.35 + 3.0 + 0.3 + 0.8 = 5.95\text{ дБ}$$
Полученное значение укладывается в стандартный предел (до 7,3 дБ), обеспечивая надёжную работу линии.
Инженерные каналы применяются, когда стандартные решения не обеспечивают нужной длины или уровня потерь. Они проектируются индивидуально с использованием малопотерьных компонентов и высококачественного волокна.
Основные особенности:
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.
Такая методика позволяет гарантировать стабильность и предсказуемость параметров связи, особенно при магистральных соединениях между коммутаторами и стойками ToR.
| 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 |
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».