Kwalifikacja: INF.06 - Montaż i eksploatacja szerokopasmowych sieci kablowych pozabudynkowych

Question

Kwalifikacja: INF.06 - Montaż i eksploatacja szerokopasmowych sieci kablowych pozabudynkowych

Zawód: Technik szerokopasmowej komunikacji elektronicznej

Który z wymienionych poziomów mocy optycznej na wejściu odbiornika uznaje się za optymalny ze względu na odstęp sygnału zarówno od szumów jak i od zniekształceń?

Prawidłowa odpowiedź to 0 dB, ponieważ w praktyce systemów światłowodowych za optymalny poziom mocy optycznej na wejściu odbiornika uznaje się taki, który zapewnia możliwie duży odstęp sygnału od szumu (SNR), ale jednocześnie nie powoduje nieliniowych zniekształceń fotodetektora ani przedwzmacniacza. W uproszczeniu: sygnał ma być wystarczająco silny, żeby „przebić się” ponad szumy, ale nie na tyle mocny, żeby przesterować odbiornik. W wielu typowych urządzeniach telekomunikacyjnych producent w karcie katalogowej podaje tzw. zalecany poziom roboczy, zwykle w okolicach 0 dBm (czyli właśnie 0 dB względem 1 mW). To jest właśnie ten słodki punkt, gdzie BER jest minimalny, a odbiornik pracuje w swoim liniowym zakresie. Moim zdaniem najważniejsze jest, żeby patrzeć nie tylko na czułość odbiornika (np. -28 dBm), ale też na maksymalny dopuszczalny poziom mocy wejściowej (np. 0…-3 dBm) i trzymać się środka tego zakresu. W sieciach PON, WDM czy klasycznych łącza punkt–punkt, instalatorzy zwykle starają się tak dobrać tłumienie (patchcordy, tłumiki optyczne, splittery), żeby na porcie optycznym odbiornika uzyskać właśnie okolice 0 dBm, zamiast „pchać” sygnał na maksa. W standardach takich jak ITU-T G.957 czy zaleceniach producentów transceiverów SFP/SFP+ często podaje się minimalny i maksymalny poziom mocy wejściowej, a optymalny punkt pracy wypada bardzo blisko 0 dBm. W praktyce, jeśli po pomiarach reflektometrem lub miernikiem mocy widzisz na wejściu odbiornika wartości w okolicach 0 dBm, to zwykle oznacza, że link jest dobrze zbilansowany: szumy są względnie niskie, zniekształcenia nieliniowe nie dominują, a margines jakości transmisji jest bezpieczny nawet przy lekkim starzeniu się włókna, złącz czy nadajnika. Dlatego właśnie odpowiedź 0 dB najlepiej spełnia warunek optymalnego kompromisu między szumami a zniekształceniami.

W systemach światłowodowych bardzo łatwo wpaść w pułapkę myślenia „im więcej mocy, tym lepiej” albo odwrotnie „lepiej dmuchać na zimne i dać mało, byle nie przesterować”. Obie skrajności są jednak błędne, bo odbiornik optyczny ma swój określony, dość wąski, optymalny zakres pracy. Jeśli poziom mocy jest zbyt niski, rośnie wpływ szumów termicznych, shot noise i szumów układów wzmacniających, co powoduje pogorszenie stosunku sygnał–szum i zwiększenie BER. Tak dzieje się przy wartościach mocno ujemnych, typu -10 dB (właściwie -10 dBm). Taki sygnał może być już blisko granicy samej czułości odbiornika, więc owszem, nic się nie „przesteruje”, ale rośnie liczba błędnie odczytanych bitów, szczególnie przy wyższych przepływnościach. Z drugiej strony, zbyt wysoka moc, np. 10 dB (czytaj: 10 dBm), to już obszar, gdzie bardzo wiele typowych odbiorników z modułów SFP/SFP+ czy GPON zwyczajnie nie powinno pracować. Fotodioda i pierwszy stopień wzmacniacza wchodzą w obszar nieliniowy, pojawia się efekt przesterowania, kompresji, a nawet może dojść do trwałego pogorszenia parametrów elementów optycznych. Sygnał niby jest silny, ale zostaje zniekształcony, impulsy się „spłaszczają”, pojawia się jitter i błędy decyzyjne na wejściu układu detekcji. Poziomy pośrednie, takie jak -5 dB, wydają się często intuicyjnie „bezpieczne”: ani za mocno, ani za słabo. To jest typowy błąd instalatorów, którzy nie patrzą w datasheety. Problem w tym, że -5 dBm to już wyraźne odejście od optymalnego punktu pracy, jaki producenci zwykle projektują w okolicach 0 dBm. Odbiornik nadal pracuje liniowo, ale nie wykorzystuje w pełni swojego potencjału, margines SNR jest mniejszy, a odporność na starzenie elementów, dodatkowe złącza czy zabrudzenia spada. W nowoczesnych sieciach FTTx, DWDM czy 10G Ethernet nie chodzi o to, żeby „byle działało”, tylko żeby link trzymał parametry przez lata. Dlatego standardy i dobre praktyki mówią o bilansie mocy: dobieramy nadajniki, tłumienie włókna, splittery i ewentualne tłumiki tak, by na wejściu odbiornika uzyskać poziom bliski punktowi optymalnemu, zwykle właśnie w rejonie 0 dBm. Zbyt nisko – dominują szumy, zbyt wysoko – dominują zniekształcenia nieliniowe. Sedno jest w znalezieniu kompromisu, a nie w przesuwaniu się w jedną ze skrajności.

Który z wymienionych poziomów mocy optycznej na wejściu odbiornika uznaje się za optymalny ze względu na odstęp sygnału zarówno od szumów jak i od zniekształceń?

Odpowiedzi

Informacja zwrotna