Considerații asupra Sistemelor Bazate pe Fibră Optică

I. CONSIDERAŢII ASUPRA SISTEMELOR BAZATE PE FIBRĂ OPTICĂ

I.1. PROIECTAREA SISTEMELOR PE FIBRĂ OPTICĂ

Primul pas în proiectarea unui sistem pe fibre optice constă în luarea deciziilor privind parametrii de operare ce se vor aplica pentru fiecare componentă. Chestiunile principale, prezentate în tabelul I.1, implică debitul de date şi rata erorii pe bit în sistemele digitale, lăţime de bandă, liniaritate şi raporturi semnal/zgomot în sistemele analogice şi pentru toate sistemele, distanţele de transmisie. Aceste întrebări, cât de departe, cât de bun şi cât de rapid, definesc constrângerile de bază ale aplicaţiei.

IDP (Integrated Detector/Preamplifier) este un detector ce conţine o fotodiodă PIN şi un amplificator transimpedanţă; acesta din urmă se foloseşte imediat după fotodetector din considerente de zgomot redus şi bandă largă.

Toate aceste consideraţii sunt inter-relaţionate dar distanţa de transmisie este consideraţia predominantă. Distanţa de transmisie afectează puterea la ieşirea emiţătorului ce va dicta astfel tipul de sursă de lumină utilizat. Are influenţă asupra tipului de fibră, cele single-mode (monomod) fiind mai potrivite pentru transmisia pe distanţe lungi. Emiţătorul şi tipul de fibră dictează tipul de receptor şi sensibilitatea. Tot distanţa de transmisie va influenţa alegerea schemei de modulaţie.

Factorul de sistem Consideraţii/alegeri

Distanţa de transmisie Complexitatea sistemului creşte cu distanţa de transmisie

Tipuri de fibre optice Single-mod sau Multimod

Dispersia Încorporează regenerator de semnale sau Compensarea dispersiei

Neliniarităţile fibrei Caracteristicile fibrei, Lungime de undă, Puterea emiţătorului

Lungimea de undă de lucru Tipic 780, 850, 1310, 1550, şi 1625 nm

Puterea emiţătorului Tipic exprimată în dBm

Tipul sursei LED sau Laser

Sensibilitatea receptorului/

Caracteristici la suprasarcină Tipic exprimate în dBm

Tipul detectorului PIN, APD, sau IDP

Codul de modulaţie AM, FM, PCM sau Digital

Rata erorii pe bit (doar sistemele digitale) Tipic 10-9, 10-12

Raport semnal/zgomot Specificat în dB

Număr de conectori sau suduri în sistem Pierderile de semnal cresc cu numărul de conectori sau susuri

Cerinţe de mediu ambiant şi limitări Umiditate, temperatură, expunere la lumina directă a Soarelui

Cerinţe mecanice Inflamabil, Aplicaţie de interior/exterior

Tabelul I.1. Consideraţii despre proiectarea sistemelor

Proiectarea unui sistem poate părea complexă dar câteva tehnici vin să simplifice acest proces. O asemenea tehnică este de a determina bugetul de pierderi pe legătura optică, ceea ce presupune evaluarea puterii de la ieşirea emiţătorului, lungimea de undă cu care se operează, atenuarea fibrei, lăţimea de bandă şi sensibilitatea receptorului optic.

O altă tehnică determină bugetul de timpi de creştere de-a lungul legăturii, care descrie abilitatea dispozitivelor de transmisie de a se deschide şi închide suficient de repede.

O analiză de sensibilitate determină puterea optică minimă ce trebuie recepţionată pentru a obţine o anumită performanţă pentru sistem. Sensibilitatea receptorului poate fi afectată de intensitatea zgomotului sursei, inerent sursei de lumină ce este folosită, zgomotul fibrei, zgomotul receptorului, jitter-ul, interferenţa intersimbol şi rata erorii pe bit.

Mediul de lucru trebuie luat şi el în considerare. Temperatura afectează performanţele LED-urilor şi laserilor ca şi pe cele ale fibrei. Instalaţiile din clădiri uneori necesită testări pentru siguranţă la foc, radiaţii electromagnetice sau alt parametru specific ambianţei. Anumite medii prezintă mai multă nesiguranţă pentru sistemele pe fibre decât altele, lucru ce va influenţa alegerea tipului de cablu.

Costul unui sistem de transmisie pe fibră optică poate fi de asemenea o consideraţie critică. Alegerea componentelor cum ar fi tipul emiţătorului de lumină, lungimea de undă a emiţătorului, tipul conectorului tipul fibrei şi tipul detectorului vor avea impact asupra costului dar şi asupra performanţei sistemului. Bunul simţ conduce la un sistem cu cel mai bun cost astfel încât să întrunească şi cerinţele aplicaţiei. Performanţa în exces conduce adesea la costuri ale sistemului prea mari pentru aplicaţia cerută.