Потери в оптическом линке

Продолжаем изучать оптическую науку в контексте пользы SAN администратору. О характеристиках SFP мы поговорили здесь и здесь. Сегодня обсудим как рассчитываются потери в линке.

Все активные и пассивные компоненты оптического линка вызывают потери. На их уровень влияют следующие факторы:

• Количество пар коннекторов на протяжении всего линка
• Количество и тип сращиваний кабеля (splices)
• Натяжение и сильные перегибы кабеля
• Изменения температуры
• Ухудшение характеристик оптического кабеля и передатчика со временем, флуктуаций мощности источников питания

Для оценки того, насколько потери в линке близки к граничным значениям, необходимо вычислить оптический бюджет линии связи (link loss budget, в литературе еще используются термины link margin и power budget). Знание link loss budget позволяет контролировать уровень потерь, допустимых для стабильной и надежной передачи данных, помогает при выборе типов SFP (850nm или 1300nm) и оптического кабеля (MultiMode или SingleMode), а также используется при оценке его максимально допустимой длины.

Для учета потерь в линке будут использоваться следующие величины:

Термин	Измеряется	Описание
Transmitter power	-dBm	Уровень мощности лазера передатчика.
Receiver sensitivity	-dBm	Минимальная мощность, которая может быть надежно детектирована приемником.
Cable attenuation	dB/km	Уровень затухания в кабеле на единицу расстояния.
Connector pair (tx/rx)	количество*dB	Уровень потерь на коннекторах, формирующих линк. Коннекторы оконечных устройств в вычисления не включаются.
Cable splice	количество*dB	Уровень потерь на механических соединениях и сращиваниях кабеля.
Safety margin	dB	Запас на потери, которые потенциально могут возникнуть в будущем за счет старения кабеля и передатчика. Этот запас позволяет также учесть небольшие ошибки проектирования и дополнительные соединения, если в процессе эксплуатации кабель будет поврежден

Надеюсь, вы помните, что такое dB и чем он отличается от dBm… ;) Если нет,, то советую почитать известный ресурс.

На рисунке показано, как все вышеописанные факторы влияют на потери в линке.

Перейдем к арифметике. Для вычисления оптического бюджета линии связи необходимо сделать несколько действий. Сначала определим усиление системы (Link budget):

Link budget=Transmitter power – Receiver sensitivity

Далее нужно оценить общий уровень потерь в линке (Total link loss):

Total link loss=Cable attenuation + Loss from connector pairs + Loss from splices

Если нет точных данных об уровне потерь, для грубой оценки типичные и максимальные значения можно взять из таблицы:

Потери	Условия	Максимальные потери по стандарту	Типичные потери
Cable attenuation	Кабель 50/125μm OM3 Multimode, лазер 850nm	3,5 dB/Km	3,0 dB/km
	Кабель 50/125μm OM3 Multimode, лазер 1300nm	1,5 dB/km	1,0 dB/km
	Кабель 9/125μm OM3 Singlemode, лазер 1300nm	1 dB/km	0,4 dB/km
	Кабель 9/125μm OM3 Singlemode, лазер 1500nm	1 dB/km	0,3 dB/km
Connector pair	Коннекторы  LC	0,75 dB	0,3 dB
	Коннекторы  MPO (Multifiber Push-On)	0,75 dB	0,5 dB
Cable splice	Механическое соединение	0,3 dB	0,2 dB
	Сплавка	0,05 dB	0,05 dB
Safety margin		3,0 dB	0,7 dB

Ну, а теперь уже можно вычислить Link loss budget:

Link loss budget=Link budget – Total link loss – Safety margin

Обратите внимание, на то, что для гарантированно стабильной передачи данных Link loss budget должен быть больше 0.

Давайте потренируемся и для примера рассмотрим вот такую конфигурацию:

Total link loss=(0,02km+1km+2km+0,01km) * 0,4dB/km + 8* 0,3 dB +1 * 0,05 dB = 3,7 dB (потери мощности в 2,34 раза).

Предположим, что на обоих коммутаторах установлены Brocade 8G 10km SFP со следующими параметрами (взято из спецификации):
-Transmit:
Average power: -8.4 to 0.5 dBm

-Receive:
Unstressed sensitivity: 29 ?W, -15.4 dBm

Link budget=-8,4 dBm – (-15,4 dBm) = 7 dB

Теперь рассчитаем оптический бюджет

Link loss budget= 7 dB - 3,7 dB - 0,7 dB = 2,6 dB

Соответственно, рассматриваемый оптический линк будет обеспечивать стабильную передачу данных и по потерям даже имеет запас в 2,6 dB.