Perdita di fibra: Cosa è e come si calcola?

Aggiornato il 01 Mar 2023 by

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Misure e test accurati nell'installazione dei cavi in fibra sono fondamentali per garantire l'integrità e le prestazioni complessive della rete. Una perdita di segnale significativa nella fibra ottica può causare una trasmissione inaffidabile. Come si fa a conoscere il valore delle perdite nel collegamento in fibra? Continuate a leggere, questo articolo vi insegnerà come calcolare le perdite nella fibra ottica e giudicare le prestazioni del collegamento in fibra.

Tipi di perdite in fibra ottica

Cosa è la perdita della fibra ottica? La perdita della fibra può essere chiamata anche attenuazione della fibra ottica o perdita di attenuazione, misurante la quantità di perdita di luce tra l'ingresso e l'uscita. I fattori che causano la perdita della fibra sono diversi, come l'assorbimento intrinseco del materiale, la flessione, la perdita del connettore, ecc.

Le perdite nella fibra ottica possono essere classificate in perdite intrinseche alla fibra ottica e perdite estrinseche alla fibra ottica, a seconda che la perdita sia causata dalle caratteristiche intrinseche della fibra o dalle condizioni operative. Le perdite intrinseche della fibra ottica comprendono la perdita di assorbimento, la perdita di dispersione e la perdita di dispersione causata dai difetti strutturali. Le perdite estrinseche della fibra ottica comprendono la perdita di giunzione, la perdita del connettore e la perdita di curvatura. Le informazioni dettagliate su queste perdite ottiche e su come ridurle sono presentate in Come Ridurre i Vari Tipi di Perdite in Fibra Ottica?

Standard per la perdita di fibra

La Telecommunications Industry Association (TIA)/Electronic Industries Alliance (EIA) ha sviluppato gli standard TIA/EIA che specificano le prestazioni e i requisiti di trasmissione per i cavi in fibra ottica, i connettori, ecc. e sono ampiamente accettati e utilizzati nel settore della fibra ottica. L'attenuazione massima è in realtà il coefficiente di attenuazione del cavo in fibra ottica, espresso in unità dB/km. È uno dei parametri più importanti per la misurazione della perdita della fibra. Secondo la norma TIA/EIA-568, l'attenuazione massima per diversi tipi di cavi in fibra ottica è mostrata nel grafico seguente:

Tipo di cavo	Lunghezza d'onda (nm)	Attenuazione massima (dB/km)	Capacità di trasmissione minima (Mhz * km）
50/125 micron multimode	850	3.5	500
50/125 micron multimode	1300	1.5	500
62,5/125 micron multimodale	850	3.5	160
62,5/125 micron multimodale	1300	1.5	500
Cavo monomodale interno all'impianto	1310	1.0	N/A
Cavo monomodale interno all'impianto	1550	1.0	N/A
Cavo monomodale esterno all'impianto	1310	0.5	N/A
Cavo monomodale esterno all'impianto	1550	0.5	N/A

Come calcolare le perdite in fibra ottica?

Per verificare se il collegamento funziona correttamente, è necessario eseguire il seguente calcolo.

Calcolo delle perdite delle fibre ottiche

Spesso, durante l'installazione di un cavo ottico, è necessario calcolare la perdita massima del segnale attraverso un determinato collegamento in fibra. Innanzitutto, è necessario conoscere la formula della perdita della fibra:

La perdita totale del collegamento = Attenuazione del cavo + Perdita del connettore + Perdita della giunzione

Attenuazione del cavo (dB) = Coefficiente massimo di attenuazione del cavo (dB/km) × Lunghezza (km)

Perdita del connettore (dB) = Numero di coppie di connettori × Consentita perdita del connettore (dB)

Perdita di giunzione (dB) = numero di giunzioni × tolleranza di perdita di giunzione (dB)

Come mostrano queste formule, la perdita totale è la somma massima delle variabili peggiori all'interno di un segmento di fibra. Va notato che la perdita totale così calcolata è solo una stima che assume i possibili valori delle perdite dei componenti, per cui la perdita effettiva potrebbe essere superiore o inferiore a seconda di vari fattori.

Prendiamo un caso pratico come esempio per dimostrare le fasi di calcolo. Tra due edifici è installato un cavo in fibra ottica monomodale, con una distanza di 10 km e una lunghezza d'onda ottica di 1310 nm. Il cavo ha 2 coppie di connettori ST e 1 giunzione.

Calculate link loss over 10km SMF.png

Figura 1: Calcolo della perdita di link su 10 km SMF

Calcolare la perdita di attenuazione del cavo in fibra. In base alla tabella standard sopra riportata, l'attenuazione della luce di 1310nm SM all'esterno del cavo in fibra ottica è di 0,5dB/km, pertanto l'attenuazione totale del cavo è di 0,5dB/km × 10km = 5dB.
Calcolare la perdita totale del connettore. Utilizzare la perdita massima TIA/EIA per coppia come 0,75 e la perdita totale del connettore è 0,75 dB × 2 =1,5 dB. Nel calcolo pratico, la perdita effettiva del connettore può fare riferimento al valore indicato nelle specifiche del cavo in fibra ottica fornite dai fornitori.
Calcolare la perdita totale della giunzione. Utilizzando la perdita massima TIA/EIA di 0,3 per giunzione, la perdita totale della giunzione è 0,3dB × 1=0,3dB.
Calcolare la perdita degli altri componenti, se sono presenti altri componenti come gli attenuatori.
Sommando la perdita del cavo, la perdita del connettore e la perdita della giunzione si ottiene la perdita totale del collegamento. La perdita totale per questo collegamento è di 5 dB + 1,5 dB + 0,3 dB = 6,8 dB.

Si noti che le stime sono solo ipotizzate, il modo più semplice e accurato è quello di usare la traccia OTDR di un collegamento reale.

Calcolo del power budget

Che importanza ha questo valore di perdita di link per l'intera trasmissione? A questo punto dobbiamo menzionare un altro termine strettamente correlato: power budget. Viene utilizzato per il confronto con la perdita totale calcolata per garantire che l'impianto di cavi sia installato correttamente. Il collegamento funzionerà normalmente solo se la perdita del collegamento rientra nel budget di perdita. Il power budget (P_B) è calcolato come risultato della differenza tra la sensibilità del ricevitore (P_R) l'uscita del trasmettitore nella fibra (P_T). La formula di calcolo è P_B = P_T - P_R. Supponiamo che la potenza media di uscita del trasmettitore sia di -15dBm, la sensibilità del ricevitore sia di -28dBm, il power budget sarà di -15dB - (-28dB) = 13dB.

Calcolo del margine di potenza

Dopo aver calcolato la perdita di link e il power budget, è possibile calcolare il margine di potenza, chiamato anche margine di sicurezza. Rappresenta la quantità di potenza disponibile dopo aver sottratto la perdita di link dal power budget. La formula è P_M = P_B - LL.

Power budget, link loss, and power margin.png

Figura 2: Power budget, perdita di link e margine di potenza

Prendiamo come esempio il caso SMF di 10 km, il power budget è di 13 dB e la perdita del collegamento è nota come 6,8 dB, quindi il budget di sicurezza è 13 dB - 6,8 dB = 6,2 dB. Il valore maggiore di zero indica che il collegamento ha potenza sufficiente per la trasmissione.