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?

Poprawna jest odpowiedź 0 dB, bo w typowych systemach światłowodowych i ogólnie w torach optycznych dąży się do takiego poziomu sygnału na wejściu odbiornika, który zapewnia możliwie najlepszy kompromis między szumami a nieliniowymi zniekształceniami. 0 dB (w sensie odniesienia do nominalnego, zalecanego poziomu mocy odbiornika, np. z datasheetu) oznacza, że pracujemy dokładnie w punkcie projektowym, w którym producent gwarantuje parametry typu BER, SNR czy minimalny poziom błędów. Za mała moc na wejściu odbiornika powoduje, że szum własny fotodetektora, prądy ciemne i szum termiczny zaczynają dominować nad sygnałem. W praktyce objawia się to rosnącą liczbą błędów, gorszym stosunkiem sygnał/szum i niestabilną pracą odbiornika, szczególnie przy wyższych przepływnościach. Z drugiej strony zbyt duża moc (czyli dodatni „zapas” w stosunku do zalecanego poziomu) powoduje przesterowanie wejścia odbiornika, wchodzenie w obszar nieliniowości oraz zjawiska takie jak clipping czy kompresja wzmocnienia. Dla systemów PON, DWDM czy nawet prostych łączy jednomodowych producenci modułów SFP/SFP+ podają typowy zakres mocy wejściowej, np. od -18 dBm do -3 dBm, ale jednocześnie określają nominalny punkt pracy, w okolicach którego parametry są optymalne – właśnie ten punkt można w uproszczeniu traktować jako „0 dB”. W praktyce instalator, dobierając tłumiki optyczne (attenuatory) albo długość toru, stara się, żeby moc na RX była jak najbliżej tego nominalnego poziomu, a nie „jak najwięcej się da”. Moim zdaniem to jedno z ważniejszych nawyków: nie patrzeć tylko, żeby sygnał w ogóle „dochodził”, ale żeby dochodził we właściwym przedziale mocy, bo wtedy mamy zarówno odpowiedni odstęp od szumów, jak i bezpieczną odległość od granicy nieliniowości odbiornika.

W systemach optycznych bardzo łatwo wpaść w pułapkę myślenia, że im większa moc sygnału, tym lepiej. To jest dość naturalne skojarzenie z układami elektrycznymi małej częstotliwości, gdzie często „mocniejszy sygnał” faktycznie daje lepszy odstęp od szumów. W torach światłowodowych sytuacja jest bardziej złożona, bo oprócz szumów pojawiają się ograniczenia wynikające z nieliniowości odbiornika oraz, przy większych dystansach i wyższych przepływnościach, także zjawisk nieliniowych w samym włóknie. Zbyt duża moc optyczna na wejściu fotodetektora może spowodować jego przesterowanie, a wtedy kształt impulsów ulega zniekształceniu, pojawia się kompresja i rośnie liczba błędów. Odpowiedzi sugerujące poziom rzędu 5 dB czy 10 dB zakładają właśnie taki tok myślenia: „dorzucimy trochę zapasu mocy i będzie super”. W praktyce producenci modułów optycznych (SFP, XFP, QSFP itp.) w datasheetach bardzo precyzyjnie określają maksymalny dopuszczalny poziom mocy na wejściu, powyżej którego moduł może pracować poza liniowym zakresem lub nawet ulec uszkodzeniu. Dlatego zwiększanie mocy ponad nominalny poziom nie poprawia jakości, tylko ją psuje. Z drugiej strony zbyt niski poziom, jak w odpowiedzi -10 dB rozumianej jako moc znacznie poniżej punktu projektowego, prowadzi do sytuacji, w której szum własny odbiornika, szum shot noise i szum termiczny stają się porównywalne z sygnałem. W efekcie spada stosunek sygnał/szum, rośnie BER i system zaczyna gubić ramki, co widać choćby w logach urządzeń sieciowych jako flapping interfejsu czy błędy CRC. Typowym błędem myślowym jest patrzenie tylko na jedną stronę problemu: albo ktoś skupia się wyłącznie na szumach i uważa, że „byle nie za słabo”, albo odwrotnie – boi się nieliniowości i obcina moc zbyt mocno, co też jest szkodliwe. Dobre praktyki branżowe, opisane chociażby w zaleceniach ITU-T serii G.65x i dokumentacji producentów, mówią wyraźnie: trzeba trafić w określone okno mocy na wejściu odbiornika. Dlatego ani poziomy mocno dodatnie, ani mocno ujemne względem nominalnego punktu nie są optymalne. Kluczem jest praca możliwie blisko zalecanego poziomu odniesienia, a nie na skrajach zakresu czułości odbiornika.

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