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DISEÑO DE ENLACES DE FIBRA OPTICA MONOCANAL
PUNTO PUNTO
INTEGRANTES: César Araneda BriceñoJohn Cardoch AlvarezIgnacio Peralta Hasell
PROFESOR: Ariel Leiva
FECHA: 04 y 05 de Abril del 2011
Sistemas de Telecomunicación EIE 543
Sistemas de Telecomunicación EIE 543
ELEMENTOS BASICOS
ENLACE PUNTO PUNTO
Sistemas de Telecomunicación EIE 543
ELEMENTOS BASICOS ESQUEMA DE UNA ESTACION OPTICA
EIE -463 / Capítulo 7 : ELEMENTOS Y DISEÑO EN SISTEMAS MONOCANAL / Ariel Leiva López
Sistemas de Telecomunicación EIE 543
ELEMENTOS BASICOS
ESQUEMA DE UNA ESTACION OPTICA
Sistemas de Telecomunicación EIE 543
ELEMENTOS BASICOS
TIPOS DE F.O. MONOMODO
G.652 F.O. Monomodo estándar y Monomodo LWP (sin peak por iones de agua)
http://orbita.starmedia.com/fortiz/Mediciones/Mediciones_Redes_Metro_02.html
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ELEMENTOS BASICOS
TIPOS DE F.O. MONOMODO
G.653 F.O. Monomodo con Dispersión desplazada G.655 F.O. Monomodo con Dispersión desplazada no cero
http://orbita.starmedia.com/fortiz/Tema07.htm
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ELEMENTOS BASICOS
MUFAS
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ELEMENTOS BASICOS
EMPALMES
EMPALMES MECANICOS
EMPALMES POR FUSION
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ELEMENTOS BASICOS
CAJA DE TERMINACION CABLE F.O.
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ELEMENTOS BASICOS
ODF
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ELEMENTOS BASICOS
CONECTORES
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REGENERADORES OPTICOS
R , Reamplification : Amplificación de la señal
2R , Reamplification & Reshaping : Además de amplificar, se recupera de la forma de la señal.
3R , Reamplification, Reshaping & Reclocking : Además de amplificar y regenerar la señal, la sincroniza
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
El diseño de los sistemas de comunicación de fibra óptica requiere una clara comprensión de las limitaciones impuestas por :
PROBLEMAS
•ATENUACION
•DISPERSION CROMATICA
•EFECTOS NO LINEALES
•PMD
•RUIDO EN EDFA´s
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
LIMITACIONES POR ATENUACION
POTENCIA RECIBIDA
[dBm] = [dBm] B [dB/km] •L[km] B [dB] B [dB] B [dB]
= Potencia recibida. = Potencia de transmisión.= Coef. de atenuación de la F.O.L = Largo de la F.O. Perdidas conectores. = Perdidas empalmes. = perdidas por otras penalidades.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
λ [µm] (LONG. DE ONDA) α [dB/km] (COEF. DE ATENUACIÓN)
0.85 2.5
1.31 0.4
1.55 0.2
Tabla de coeficientes de atenuación para distintas longitudes de ondas:
LIMITACIONES POR ATENUACION
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
•LONGITUD DE ONDA DE OPERACION
•SELECCION DE TRANSMISOR Y RECEPTOR
•TIPO F.O.
•COSTOS vs. DESEMPEÑO
•CONFIABILIDAD vs. RENOVACION
•CALIDAD DE TRANSMISION (BER < 10^-9)
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DISEÑO DE SISTEMAS MONOCANAL
PARA EL DISEÑO DE ENLACES MONOCANAL SE DEBE CUMPLIR CON:
POWER BUDGET
RISE TIME BUDGET
Análisis de Pérdidas de potencia
Análisis de Ancho de Banda
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DISEÑO DE SISTEMAS MONOCANAL
POWER BUDGET
SE DISEÑA CON EL SIGUIENTE CRITERIO:
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DISEÑO DE SISTEMAS MONOCANAL
PERDIDAS EN LA FIBRA OPTICA
POWER BUDGET
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DISEÑO DE SISTEMAS MONOCANAL
POWER PENALTY Grafica para obtener power penalty
POWER BUDGET
D = Dispersión (para monomodo estándar 17-18[])= Anchura espectral
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RISE TIME BUDGET
DISEÑO DE SISTEMAS MONOCANAL
Tiempo durante el cual aumenta la respuesta desde 10 al 90% de su valor final de salida cuando la entrada se cambia abruptamente
Se considera para asegurar un que el sistema opere a un bit-rate determinado
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DISEÑO DE SISTEMAS MONOCANAL
RISE TIME BUDGET
Se diseña para cumplir que:
Δf = B
Tipos de formato de bit
=
Formato RZ (retorno a 0)
=
Formato NRZ (No retorno a 0)
=
B = Bit rate
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DISEÑO DE SISTEMAS MONOCANAL
RISE TIME BUDGET
Rise time para que le sistema dependa del transmisor, receptor y el tipo de F.O.
D = Dispersión (para monomodo estándar 17-18[])= Anchura espectral
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DISEÑO DE SISTEMAS MONOCANAL
EJERCICIOS DE DISEÑO
Tx Rx
Queremos diseñar un enlace óptico punto a punto con una velocidad de transmisión de 622 Mb/s y 2.5Gb/s a una distancia de 100 km.
1) ¿Qué tenemos?.2) Se puede realizar .3) Formas de mejorar nuestro enlace.
Transmisor óptico Receptor óptico (nodo)
Tx Rx
Primer Caso 622 Mb/s de velocidad de transmisión
Definir algunos parámetro de transmisión. =1550[nm]
Información del Transmisor para =1550[nm]
Potencia de Transmisión ( Ancho espectral de la fuente ()Rise Time ()
Información del Receptor para =1550[nm]
Umbral de recepción o potencia de recepción ()Rise Time ()
Datasheet Transmisor 40 Gb/s optical very short reach transmitter and receiver
WDT - RTXM298 http://www.wtd.com.cn
Datasheet Receptor
WDT - RTXM298 http://www.wtd.com.cn
Rise Time
WDT - RTXM298
http://www.wtd.com.cn
Tx Rx
Primer Caso 622 Mb/s de velocidad de transmisión
Definir algunos parámetro de transmisión. =1550nm
Información del Transmisor para =1550[nm]
Potencia de Transmisión ( = 0 [dBm]Ancho espectral de la fuente () = 0.1 [nm]Rise Time () = 50 [ps]
Información del Receptor para =1550[nm]
Umbral de recepción o potencia de recepción () = -26[dBm]Rise Time () = 50 [ps]
Tx Rx
Análisis de perdidas de potencia o Power Budget
[dBm] [dBm] 4- [dB] 4- [dB]
= Umbral del recepción. = -26 [dBm]
= Potencia promedio de transmisión. = 0 [dBm]
= Pérdidas en la F.O. = ??
= Margen de seguridad. = 2 [dB]
Tx Rx
[dB]=[dB/km] •L[km] + [dB] +[dB] + [dB]
= Coeficiente de atenuación de la F.O.
= Pérdidas de conectores.
= Pérdidas de empalmes.
= Power penalti (para dispersión cromática).
= Coeficiente de atenuación de la F.O.
=1550nm =0.2[dB/km]
L = Largo de la F.O.
Carrete de fibra = 5 [km]
= 20 Carretes
Pérdidas de conectores.
http://www.fibra-optica.org/productos-fibra-optica/fibra-optica-estandard/conectores-fc-pc.asp
http://www.fibra-optica.org/productos-fibra-optica/fibra-optica-estandard/conectores-mu.asp
Pérdidas de empalmesFMS-900
http://www.mts-test-systems.com
Power penalty
= Ancho espectral de la fuente [RMS]
[dB] = – 5 log [1 – 4·B·L·D ·]
[dB]= – 5 log [1 – 4·622··100· 17··]
[dB] = 0.02 [dB]
Tx Rx
= Pérdidas conectores 0.3 [dB] c/u 0.3 [dB] x 2 = 0.6 [dB]
= Pérdidas de empalmes 0.02 [dB] c/u 0.02 [dB] x 19 = 0.38 [dB]
= 0.2[dB/km]
distancia de 100 [km]
= Power penalty = 0.02 [dB]
Tx Rx
= *L + ++
= 0.2[dB/Km] · 100[km] + 0.6[dB]+ 0.38[dB] + 0.02[dB]
= 21[dB]
-26 [dBm] [dBm] 21[dB] 2 [dB]
- 26 [dBm]-23 [dBm] Cumple con POWER BUDGET
ANÁLISIS ANCHO DE BANDA (RISE TIME BUDGET)
Formato RZ (Retorno a 0)
Se Diseña para cumplir
Formato NRZ (No retorno a 0)
B = 622 Mb/s
El Rise Time depende del receptor , tipo de fibra y del transmisor
= + +
= +
= 0=
= |D|·L·D = Dispersión (para monomodo estándar 17-18[])
= Ancho espectral = 0.1 [nm]
= 17[] ·100 [km] · 0.1[nm]
= 170 [ps]
Rise Time () = 50 [ps]
=
=
= 0.184 [ns]
Si se desea Transmitir B = 622 MB/s
Formato NRZ (No centrado en 0)
0.184 [ns] 1.13 [ns]
Para el caso de NRZ el análisis de ancho de banda SI satisface la condición
EL SISTEMA ES REALIZABLE PARA EL BIT RATE ESCOGIDO Y AMBOS FORMATOS
Formato RZ (Centrado en 0)
0.184 [ns] 0.56 [ns]
Para el caso de RZ el análisis de ancho de bando SI satisface la condición
Segundo Caso
Tx Rx
Segundo Caso 2.5 Gb/s de velocidad de transmisión
Definir algunos parámetro de transmisión. =1550nm
Información del Transmisor para =1550[nm]
Potencia de Transmisión ( = 0 [dBm]Ancho espectral de la fuente () = 0.1 [nm]Rise Time () = 50 [ps]
Información del Receptor para =1550[nm]
Umbral de recepción o potencia de recepción () = -26[dBm]Rise Time () = 50 [ps]
Tx Rx
Análisis de perdidas de potencia o Power Budget
[dBm] [dBm] 4- [dB] 4- [dB]
= Umbral del recepción. = -26 [dBm]
= Potencia promedio de transmisión. = 0 [dBm]
= Pérdidas en la F.O. = ??
= Margen de seguridad. = 2 [dB]
Tx Rx
[dB]=[dB/km] •L[km] + [dB] +[dB] + [dB]
= Coeficiente de atenuación de la F.O.
= Pérdidas de conectores.
= Pérdidas de empalmes.
= Power penalti (para dispersión cromática).
Power penalty
= Ancho espectral de la fuente [RMS]
[dB] = – 5 log [1 – 4·B·L·D ·]
[dB]= – 5 log [1 – 4·2.5··100· 17··0.1]
[dB] = 0.43[dB]
Tx Rx
= Pérdidas conectores 0.3 [dB] c/u 0.3 [dB] x 2 = 0.6 [dB]
= Pérdidas de empalmes 0.02 [dB] c/u 0.02 [dB] x 19 = 0.38 [dB]
= 0.2[dB/km]
distancia de 100 [km]
= Power penalty 0.43 [dB]
Tx Rx
= L + ++
= 0.2[dB/km] * 100[km] + 0.6[dB]+ 0.38[dB] + 0.43[dB]
= 21.41[dB]
-26 [dBm] [dBm] 21.42[dB] 2 [dB]
- 26 [dBm]-23.41 [dBm] Cumple con POWER BUDGET
ANÁLISIS ANCHO DE BANDA (RISE TIME BUDGET)
Formato RZ (Centrado en 0)
Formato NRZ (No centrado en 0)
B = Bit rate
Se Diseña para cumplir
El Rise Time depende del receptor , tipo de fibra y del transmisor
= + +
= +
= 0=
= |D| · L ·
D = Dispersión (para monomodo estándar 17-18[])
= Ancho espectral = 0.1 [nm]
= 17[] · 100 [km] · 0.1[nm]
= 170 [ps]
Rise Time () = 50 [ps]
=
=
= 0.184 [ns]
Si se desea Transmitir B = 2.5 GB/s
Formato RZ (Centrado en 0)
0.184 [ns] 0.14 [ns]
Para el caso de RZ el análisis de ancho de bando NO satisface la condición
Formato NRZ (No centrado en 0)
0.184 [ns] 0.28 [ns]
Para el caso de NRZ el análisis de ancho de banda SI satisface la condición
EL SISTEMA ES REALIZABLE PARA EL BIT RATE ESCOGIDO EN EL FORMATO NRZ
Mejoras
Casos 2
Tx Rx
USO DE REGENERADOR 3R para modo RZ 2.5 Gb/s de velocidad de transmisión
Distancia de transmisión 50 [km]
Información del regeneración 3r para =1550[nm]
Potencia de salida ()= 3 [dBm]Ancho espectral de la fuente () = 0.1 [nm]Rise Time () = 30 [ps]Umbral de recepción o potencia de recepción () = -24[dBm]Rise Time () = 30 [ps]
3R
Definir algunos parámetro de transmisión. =1550nm
Datasheet regenerador 3R
http://www.jdsu.com/ProductLiterature/wsh600dx_ds_cms_ae_121206.pdf
Información del Transmisor para =1550[nm]
Potencia de Transmisión ( = 0 [dBm]Ancho espectral de la fuente () = 0.1 [nm]Rise Time () = 50 [ps]
Análisis de perdidas de potencia o Power Budget
[dBm] [dBm] 4- [dB] 4- [dB]
= Umbral del recepción. = -24 [dBm]
= Potencia promedio de transmisión. = 0 [dBm]
= Pérdidas en la F.O. = ??
= Margen de seguridad. = 2 [dB]
ANALISIS PRIMERA SECCIÓN, DESDE TRANSMISOR A REGENERADOR
Power penalty
= Ancho espectral de la fuente [RMS]
[dB] = – 5 log [1 – 4·B·L·D ·]
[dB]= – 5 log [1 – 4·2.5··50· 17··0.1]
[dB] = 0.1[dB]
Tx 3R
= Pérdidas conectores 0.3 [dB] c/u 0.3 [dB] x 2 = 0.6 [dB]
= Pérdidas de empalmes 0.02 [dB] c/u 0.02 [dB] x 9 = 0.18 [dB]
= 0.2[dB/km]
distancia de 50 [km]
= Power penalty 0.1 [dB]
Tx 3R
= L + ++
= 0.2[dB/km] · 50[km] + 0.6[dB]+ 0.18[dB] + 0.1[dB]
= 10.88[dB]
Cumple con POWER BUDGET
-24 [dBm] [dBm] 10.88 [dB] 2 [dB]
- 24 [dBm]-12.88 [dBm]
ANÁLISIS ANCHO DE BANDA (RISE TIME BUDGET)
Formato RZ (Centrado en 0)
Formato NRZ (No centrado en 0)
B = Bit rate
Se Diseña para cumplir
El Rise Time depende del receptor , tipo de fibra y del transmisor
= + +
= +
= 0=
= |D| · L ·
D = Dispersión (para monomodo estándar 17-18[])
= Ancho espectral = 0.1 [nm]
= 17[] · 50 [km] · 0.1[nm]
= 85 [ps]
Rise Time () = 50 [ps], 30 [ps]
=
=
= 0.103 [ns]
Si se desea Transmitir B = 2.5 GB/s
Formato RZ (Centrado en 0)
0.103 [ns] 0.14 [ns]
Para el caso de RZ el análisis de ancho de bando SI satisface la condición
Formato NRZ (No centrado en 0)
0.103 [ns] 0.28 [ns]
Para el caso de NRZ el análisis de ancho de banda SI satisface la condición
EL SISTEMA ES REALIZABLE PARA EL BIT RATE ESCOGIDO Y PARA AMBOS FORMATOS
Análisis de perdidas de potencia o Power Budget
[dBm] [dBm] 4- [dB] 4- [dB]
= Umbral del recepción. = -26 [dBm]
= Potencia promedio de transmisión. = 3 [dBm]
= Pérdidas en la F.O. = ??
= Margen de seguridad. = 2 [dB]
ANALISIS PRIMERA SECCIÓN, DESDE TRANSMISOR A REGENERADOR
Información del Receptor para =1550[nm]
Umbral de recepción o potencia de recepción () = -26[dBm]Rise Time () = 50 [ps]
Power penalty
= Ancho espectral de la fuente [RMS]
[dB] = – 5 log [1 – 4·B·L·D ·]
[dB]= – 5 log [1 – 4·2.5··50· 17··0.1]
[dB] = 0.1[dB]
3R Rx
= Pérdidas conectores 0.3 [dB] c/u 0.3 [dB] x 2 = 0.6 [dB]
= Pérdidas de empalmes 0.02 [dB] c/u 0.02 [dB] x 9 = 0.18 [dB]
= 0.2[dB/km]
distancia de 50 [km]
= Power penalty 0.1 [dB]
3R Rx
= L + ++
= 0.2[dB/km] · 50[km] + 0.6[dB]+ 0.18[dB] + 0.1[dB]
= 10.88[dB]
Cumple con POWER BUDGET
-26 [dBm] [dBm] 10.88 [dB] 2 [dB]
- 26 [dBm]-9.88[dBm]
ANÁLISIS ANCHO DE BANDA (RISE TIME BUDGET)
Formato RZ (Centrado en 0)
Formato NRZ (No centrado en 0)
B = Bit rate
Se Diseña para cumplir
El Rise Time depende del receptor , tipo de fibra y del transmisor
= + +
= +
= 0=
= |D|·L·
D = Dispersión (para monomodo estándar 17-18[])
= Ancho espectral = 0.1 [nm]
= |D|·L·
= 17[] ·50 [km] · 0.1[nm]
= 85 [ps]
Rise Time () = 50 [ps], 30 [ps]
=
=
= 0.103 [ns]
Si se desea Transmitir B = 2.5 GB/s
Formato RZ (Centrado en 0)
0.103 [ns] 0.14 [ns]
Para el caso de RZ el análisis de ancho de bando SI satisface la condición
Formato NRZ (No centrado en 0)
0.103 [ns] 0.28 [ns]
Para el caso de NRZ el análisis de ancho de banda SI satisface la condición
EL SISTEMA ES REALIZABLE PARA EL BIT RATE ESCOGIDO Y PARA AMBOS FORMATOS
Sist
emas
de
Tele
com
unic
ació
n
EIE
543
FIN