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MX304 网络电缆和收发器规划

计算光纤电缆的功率预算和功率裕度

使用本主题中的信息和光纤接口的规格来计算光纤电缆的功率预算和功率裕度。

提示:

您可以使用 硬件兼容性工具 查找瞻博网络设备支持的可插拔收发器的相关信息。

要计算功率预算和功率裕度,请执行以下任务:

如何计算光纤电缆的功率预算

为了确保光纤连接有足够的功率来正常运行,您需要计算链路的功率预算,即它可以传输的最大功率量。在计算功率预算时,可以使用最坏情况分析来提供误差幅度,即使实际系统的所有部分都不以最坏情况水平运行。要计算功率预算的最坏情况估计值 (PB),请假设最小发射器功率 (PT) 和最小接收器灵敏度 (PR):

PB = PT – PR

以下假设的功率预算公式使用以分贝 (dB) 为单位测量的值,而分贝则以毫瓦 (dBm) 为单位:

PB = PT – PR

PB = –15 dBm – (–28 dBm)

PB = 13 dB

如何计算光纤电缆的功率裕度

计算链路的功率预算后,您可以计算功率裕度 (PM),它表示从功率预算 (PB) 中减去衰减或链路损耗 (LL) 后的可用功率量。PM 的最坏情况估计值假设最大 LL:

PM = PB – LL

PM 大于零表示功率预算足以操作接收器。

可能导致链路损耗的因素包括高阶模损耗、模态和色散、连接器、熔接和光纤衰减。 表 1 列出了以下示例计算中使用的因子的估计损失金额。有关设备和其他因素造成的实际信号损失量的信息,请参阅供应商文档。

表 1:导致链路损耗的因素的估计值

链路损耗系数

估计链路损耗值

高阶模式损耗

单模式 - 无

多模 - 0.5 dB

模态色散和色散

单模式 - 无

多模 - 无,如果带宽和距离的乘积小于 500 MHz-km

连接器故障

0.5分贝

拼接

0.5分贝

光纤衰减

单模 - 0.5 dB/公里

多模 - 1 dB/公里

对于功率预算 (PB) 为 13 dB 的 2 km 长多模链路,以下示例计算使用了 表 1 中的估计值。此示例将链路损耗 (LL) 计算为五个连接器(每个连接器 0.5 dB,或 2.5 dB)和两个熔接(每个接头 0.5 dB,或 1 dB)的光纤衰减(2 km @ 1 dB/km,或 2 dB)和损耗以及高阶模式损耗 (0.5 dB) 的总和。功率裕度 (PM) 计算如下:

PM = PB – LL

PM = 13 dB – 2 公里 (1 dB/km) – 5 (0.5 dB) – 2 (0.5 dB) – 0.5 dB

PM = 13 dB – 2 dB – 2.5 dB – 1 dB – 0.5 dB

PM = 7 dB

对于功率预算 (PB) 为 13 dB 的 8 km 长的单模链路,以下示例计算使用了 表 1 中的估计值。此示例将链路损耗 (LL) 计算为七个连接器的光纤衰减(8 km @ 0.5 dB/km 或 4 dB)和损耗(每个连接器 0.5 dB,或 3.5 dB)之和。功率裕度 (PM) 计算如下:

PM = PB – LL

PM = 13 dB – 8 公里 (0.5 dB/km) – 7(0.5 dB)

PM = 13 dB – 4 dB – 3.5 dB

PM = 5.5 dB

在这两个示例中,计算出的功率裕度均大于零,表示链路具有足够的传输功率,并且不超过最大接收器输入功率。

MX 系列路由器的路由引擎接口电缆和电线规格

表 2 列出了连接到管理端口的电缆和连接到报警继电器触点的电线的规格。

表 2: 路由引擎和报警接口的电缆和电线规格

港口

电缆规格

最大长度

路由器插座

路由引擎控制台或辅助接口

RS-232 (EIA-232) 串行电缆

1.83 米

RJ-45 插座

路由引擎以太网接口

适用于 100Base-T 操作的 5 类电缆或同等电缆

100米

RJ-45 自动感应

注意:

我们不再将 RJ-45 控制台电缆与 DB-9 适配器一起作为设备包的一部分包含在内。如果设备包装中未包含控制台电缆和适配器,或者您需要不同类型的适配器,则可以单独订购:

  • RJ-45 到 DB-9 适配器 (JNP-CBL-RJ45-DB9)

  • RJ-45 转 USB-A 适配器 (JNP-CBL-RJ45-USBA)

  • RJ-45 转 USB-C 适配器 (JNP-CBL-RJ45-USBC)

如果要使用 RJ-45 到 USB-A 或 RJ-45 到 USB-C 适配器,则必须在电脑上安装 X64(64 位)虚拟 COM 端口 (VCP) 驱动程序。请参阅, https://ftdichip.com/drivers/vcp-drivers/ 下载驱动程序。

光纤电缆信号损耗、衰减和散射

多模和单模光纤电缆中的信号损耗

多模光纤的直径足够大,允许光线在内部反射(从光纤壁反弹)。采用多模光学器件的接口通常使用 LED 作为光源。但是,LED 不是相干光源。它们将不同波长的光喷射到多模光纤中,多模光纤以不同的角度反射光。光线沿锯齿状线路穿过多模光纤,从而引起信号散射。当在光纤核心中传播的光线辐射到光纤包层时,会产生高阶模式损耗。与单模光纤相比,这些因素共同限制了多模光纤的传输距离。

单模光纤的直径非常小,光线只能穿过一层在内部反射。具有单模光学器件的接口使用激光作为光源。激光产生单一波长的光,该光沿直线穿过单模光纤。与多模光纤相比,单模光纤具有更高的带宽,可以携带更长距离的信号。

超过最大传输距离会导致严重的信号损失,从而导致传输不可靠。

光纤电缆中的衰减和散射

光数据链路的正确功能取决于到达接收器的调制光是否有足够的功率来正确解调。 衰减 是指光信号在传输时功率降低。衰减是由无源介质组件(如电缆、电缆接头和连接器)引起的。尽管光纤的衰减明显低于其他介质,但在多模和单模传输中仍然会发生衰减。高效的光数据链路必须具有足够的光来克服衰减。

散射 是信号随时间推移的扩散。以下两种类型的色散会影响光数据链路:

  • 色散 - 信号随时间推移而扩散,这是由光线速度不同的结果。

  • 模态色散 — 信号随时间推移而扩散,这是由光纤中不同的传播模式导致的。

对于多模传输,模态色散(而非色散或衰减)通常会限制最大比特率和链路长度。对于单模传输,模态色散不是因素。但是,在较高比特率和较长距离上,色散(而非模态色散)会限制最大链路长度。

高效的光数据链路必须具有足够的光,以超过接收器在其规格范围内运行所需的最小功率。此外,总散射必须小于 Telcordia Technologies 文档 GR-253-CORE(第 4.3 节)和国际电信联盟 (ITU) 文档 G.957 中为链路类型指定的限制。

当色散达到允许的最大值时,其影响可视为功率预算中的功率损失。光功率预算必须考虑到组件衰减、功率损失(包括来自散射的损失)和意外损耗的安全裕度。