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

W oparciu o wyniki pomiarów rozwartości oka Q-factor czterech torów światłowodowych wskaż wykres, który charakteryzuje się największą wartością bitowej stopy błędów BER.

Poprawnie wskazany został Wykres 4, ponieważ to właśnie on przedstawia najmniejszą rozwartość oka, czyli najgorszy Q‑factor, a co za tym idzie – największą bitową stopę błędów BER. W analizie diagramu oka patrzymy przede wszystkim na wysokość i szerokość „otwartego” obszaru w środku. Im oko jest bardziej otwarte w pionie, tym większy odstęp między poziomem logicznego „0” i „1”, a więc lepszy stosunek sygnału do szumu i mniejsze prawdopodobieństwo błędu decyzji w odbiorniku. Q‑factor jest w praktyce miarą odległości między tymi poziomami w jednostkach odchylenia standardowego szumu. Dla wysokiej jakości łączy według zaleceń ITU‑T (np. G.959.1, G.691) dąży się do wysokiego Q (typowo powyżej 6) i bardzo małego BER, rzędu 10^-12 lub lepiej. Na Wykresie 4 oko jest prawie zamknięte, poziomy logiczne nachodzą na siebie, a jitter i szum powodują, że punkt decyzji odbiornika znajduje się w bardzo „brudnym” obszarze. To typowy obraz dla toru z dużą dyspersją chromatyczną, nieliniowościami lub niewłaściwym budżetem mocy. W praktyce przy uruchamianiu łączy światłowodowych (np. 10GBASE‑LR, 40G, 100G) inżynierowie transmisji używają analizatorów protokołów i oscyloskopów z funkcją eye‑diagram, żeby sprawdzić, czy oko jest wystarczająco otwarte w stosunku do wymagań standardu. Jeżeli widoczny jest stan podobny do Wykresu 4, to z mojego doświadczenia oznacza to konieczność korekcji: albo skrócenia odcinka, zastosowania wzmacniacza/regeneratora, włączenia kompensacji dyspersji, albo chociaż regulacji poziomu mocy nadajnika. W systemach z FEC (Forward Error Correction) dopuszcza się nieco większy BER na poziomie fizycznym, ale nawet wtedy tak mocno zamknięte oko jak na Wykresie 4 jest sygnałem alarmowym i sugeruje, że tor pracuje daleko poza optymalnym punktem.

Kluczowy błąd przy tym pytaniu to myślenie wprost: „ładniejszy”, bardziej wyraźny wykres oka oznacza zawsze gorszy BER. W rzeczywistości jest odwrotnie – im bardziej otwarte oko, tym lepsza jakość transmisji i mniejsze prawdopodobieństwo błędu. W diagramie oka interesuje nas rozwartość w pionie i w poziomie. Rozwartość pionowa mówi o marginesie amplitudowym, czyli jak duży mamy zapas między poziomem „0” a „1” przy obecnym szumie. Rozwartość pozioma odzwierciedla jitter i zniekształcenia czasowe. Wysoki Q‑factor oznacza duży margines decyzji, a przy danym modelu szumu przekłada się na niski BER zgodnie z zależnością BER ≈ 0,5·erfc(Q/√2). Jeżeli więc ktoś wybiera wykres z szerokim, wyraźnym okiem, to nieświadomie wskazuje układ o lepszych parametrach, czyli mniejszej bitowej stopie błędów, a nie większej. Drugie typowe nieporozumienie dotyczy „gęstości” punktów na diagramie. Dużo czarnych kropek nie zawsze znaczy gorzej – często to po prostu efekt dłuższego czasu akwizycji. O jakości świadczy to, jak bardzo chmury punktów dla stanów „0” i „1” nakładają się na siebie w pobliżu progu decyzji. Jeśli są wyraźnie rozdzielone, BER jest niski, nawet jeśli sam wykres wygląda wizualnie „ciemno”. Z mojego doświadczenia uczniowie często mylą też efekt dyspersji z szumem. Rozciągnięcie zboczy w czasie (oko spłaszczone w poziomie, ale nadal wysokie) oznacza głównie problemy z pasmem i dyspersją, jednak dopóki środek oka pozostaje czytelny, odbiornik wciąż ma spory margines. Najgorsza sytuacja, prowadząca do największego BER, to właśnie oko prawie zamknięte: poziomy 0 i 1 przenikają się, środek oka jest wypełniony punktami, a strefa bezpiecznej decyzji praktycznie znika. Dlatego odpowiedzi wskazujące wykresy z dużą rozwartością oka wynikają z odwrócenia logiki: patrzymy na „ładniejszy” obraz zamiast na minimalny margines sygnał–szum. Poprawne podejście, zgodne z dobrą praktyką pomiarową w systemach optycznych i z zaleceniami ITU‑T oraz IEEE, to zawsze szukanie najmniejszego oka, czyli najmniejszego Q‑factora, gdy pytamy o największy BER.

Answer 1

A. Wykres 1.

Answer 2

B. Wykres 3.

Answer 3

C. Wykres 4.

Answer 4

D. Wykres 2.

W oparciu o wyniki pomiarów rozwartości oka Q-factor czterech torów światłowodowych wskaż wykres, który charakteryzuje się największą wartością bitowej stopy błędów BER.

Odpowiedzi

Informacja zwrotna