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فارسی Ingegneria del bilancio di potenza
Il bilancio di potenza è l’unico calcolo con cui si progetta ogni collegamento in fibra e con cui si giudica ogni collegamento che fallisce: la luce che lascia il trasmettitore, meno tutto ciò che l’impianto sottrae, supera ancora ciò di cui il ricevitore ha bisogno — con margine sufficiente per invecchiamento, riparazioni e un connettore sporco? Questa pagina fornisce l’equazione e i suoi termini, le tolleranze standard per ciascuna perdita, le penalità che non sono perdite ma si comportano come tali, una politica di margine, quattro esempi svolti, e il problema opposto: troppa luce.
L’equazione
Margine residuo = bilancio di potenza − perdita di impianto − penalità − invecchiamento / riparazione, dove bilancio di potenza = potenza Tx (min) − sensibilità Rx (peggiore). Tutti i termini sono in dB; l’obiettivo è un margine di almeno 3 dB.
Da dove vengono i numeri:
| Termine | Fonte | Tipico (10GBASE-LR) |
|---|---|---|
| Potenza Tx min | scheda tecnica del modulo / clausola IEEE (potenza media, min) | −8,2 dBm |
| Sensibilità Rx peggiore | scheda tecnica al BER specificato (1e-12; pre-FEC per 25G+) | −14,4 dBm |
| Bilancio di potenza | differenza | 6,2 dB |
| Fibra | lunghezza × coefficiente di attenuazione (max di progetto) | 10 km × 0,35 = 3,5 dB (Attenuazione) |
| Connettori | numero di coppie accoppiate × tolleranza | 4 × 0,5 = 2,0 dB (di progetto) |
| Giunzioni | numero × tolleranza | 4 × 0,1 = 0,4 dB |
| Penalità | il bilancio IEEE le include già per la portata standard; aggiungerle per collegamenti non standard | 0,5–1,5 dB |
| Invecchiamento | la potenza del laser scende di 1–2 dB nel corso della vita; aggiungere per le riparazioni | 1 dB |
Tolleranze per standard
| Ente / documento | Coppia di connettori | Giunzione | Fibra (SMF 1310 / 1550) | Fibra (MMF 850) |
|---|---|---|---|---|
| TIA-568.3-D | 0,75 dB | 0,3 dB | 0,5 / 0,5 dB/km (interni), 0,4 esterni | 3,5 dB/km |
| ISO/IEC 14763-3 | 0,75 (grado C) / 0,25 (grado B) | 0,3 | 0,4 / 0,4 (OS2) | 3,5 |
| Specifica cavo ITU-T G.652.D | — | — | 0,35–0,4 / 0,21–0,3 | — |
| Modello di collegamento IEEE 802.3 | 2 coppie incluse (≈ 1,5 dB MMF, 2 × 0,5 SMF) | — | caso peggiore per clausola | per clausola |
| Progettazione pratica | 0,5 | 0,1 | 0,35 / 0,22 | 3,0 |
Usare il più severo tra lo standard del cliente e i numeri pratici; documentare quale.
Penalità che non sono perdite
| Penalità | Causa | Entità | Quando conta |
|---|---|---|---|
| Dispersione (TDP) | l’allargamento dell’impulso chiude l’occhio | 1–3 dB | SMF lunga a 10G+, MMF vicino alla sua portata (Dispersione) |
| Riflessioni / perdita di ritorno | la luce riflessa in un laser DFB lo destabilizza; riflessioni multiple interferiscono | 0,5–1 dB | connettori UPC su collegamenti lunghi; APC per PON e DWDM |
| Rumore modale | il pattern di speckle cambia ai connettori MMF | 0,5–1 dB | multimodale con laser, connettori disallineati |
| Rapporto di estinzione | ER basso = meno potenza sull’«1» per la stessa media | 0,5–2 dB | DML economici |
| Diafonia | canali WDM adiacenti | 0,5–1 dB | multiplexer CWDM/DWDM |
| Polarizzazione | PDL/PMD | < 0,5 dB | collegamenti coerenti lunghi |
I bilanci PMD IEEE contengono già le penalità per la portata standard su fibra standard; aggiungerne di proprie solo per combinazioni non standard.
Politica di margine
| Margine residuo | Verdetto |
|---|---|
| ≥ 3 dB | progetto conforme |
| 1–3 dB | conforme con condizioni: connettori puliti verificati, nessuno splitter futuro, allarmi di monitoraggio attivi |
| 0–1 dB | funziona il primo giorno, si guasta al primo connettore sporco o alla prima giornata calda — riprogettare (fibra migliore, meno connettori, modulo a portata maggiore) |
| < 0 | non si aggancia; scegliere un modulo ER, aggiungere un amplificatore o accorciare il percorso |
Esempi svolti
1. 10GBASE-LR su 10 km SMF, 4 coppie di connettori, 4 giunzioni
| Voce | dB |
|---|---|
| Bilancio (−8,2 − (−14,4)) | 6,2 |
| Fibra 10 × 0,35 | −3,5 |
| Connettori 4 × 0,5 | −2,0 |
| Giunzioni 4 × 0,1 | −0,4 |
| Margine | 0,3 — marginale secondo le tolleranze di progetto; con connettori tipici (4 × 0,2) il margine è 1,5 dB. Verdetto: verificare che la perdita di impianto misurata sia ≤ 3,5 dB oppure usare 10GBASE-ER con un attenuatore |
2. 10GBASE-ER su 35 km SMF a 1550 nm, 6 coppie, 20 giunzioni
| Voce | dB |
|---|---|
| Bilancio (−4,7 − (−15,8)) | 11,1 (IEEE ER: −4,7 min Tx, −15,8 sensibilità, bilancio 15 con 40 km a 0,25 e penalità) |
| Fibra 35 × 0,22 | −7,7 |
| Connettori 6 × 0,5 | −3,0 |
| Giunzioni 20 × 0,1 | −2,0 |
| Margine | −1,6 secondo le tolleranze → con impianto misurato (connettori 0,2, giunzioni 0,05) la perdita è 9,9 → margine 1,2 dB. Verdetto: misurare prima di impegnarsi, oppure usare ZR (bilancio ~23 dB) con un attenuatore da 5 dB |
3. 100GBASE-SR4 su 90 m OM4, 2 coppie MPO
| Voce | dB |
|---|---|
| Bilancio (−8,4 OMA min Tx − (−10,3) sensibilità OMA) | 1,9 (tolleranza IEEE di perdita di inserzione del canale 1,9 dB per 100 m incl. 1,5 dB di connettori) |
| Fibra 0,09 × 3,0 | −0,27 |
| MPO 2 × 0,5 | −1,0 |
| Margine | 0,6 — entro il modello IEEE; il limite reale è la larghezza di banda modale, non la potenza (Tabelle di portata) |
4. GPON classe B+ su 18 km, split 1:32, 5 coppie, 8 giunzioni
| Voce | dB |
|---|---|
| Bilancio classe B+ (min 13, max 28 dB) | 28 |
| Fibra 18 × 0,35 (1310 upstream è il caso peggiore) | −6,3 |
| Splitter 1:32 | −17,5 |
| Connettori 5 × 0,5 | −2,5 |
| Giunzioni 8 × 0,1 | −0,8 |
| Margine | 0,9 — risicato; consigliata classe C+ (32 dB) o split 1:16 (Classi ODN e bilancio) |
Troppa luce: sovraccarico e attenuatori
I ricevitori hanno un ingresso massimo (sovraccarico, −1 … +3 dBm per PIN, più basso per APD). Un modulo ER da 40 km su un collegamento da 2 km consegna −5 dBm a un ricevitore tarato a +1 — va bene; un modulo ZR con Tx a +4 dBm su una bretella consegna +3,5 dBm a un APD tarato a −7 — errori o danni.
| Situazione | Soluzione |
|---|---|
| Modulo a lunga portata su un collegamento corto | attenuatore fisso 5–15 dB all’estremità del ricevitore, scelto in modo che Rx sia a metà finestra |
| Uscita DWDM/EDFA in un modulo | VOA impostato durante il collaudo |
| ONU PON vicina all’OLT | dipende dalla classe; di norma entro il range grazie allo splitter |
| Entrambe le direzioni | attenuare ogni direzione separatamente; gli attenuatori sono per fibra |
Entrambe le estremità devono essere verificate: i bilanci sono per direzione e i moduli delle due estremità possono differire (Potenza Rx e bilancio).
Dal progetto al collaudo
- Progettare con le tolleranze → margine ≥ 3 dB.
- Installare; misurare la perdita di inserzione con LSPM alle lunghezze d’onda di esercizio (Test).
- Confrontare la perdita misurata con la perdita di progetto; indagare qualsiasi connettore > 0,5 dB.
- Accendere il collegamento; registrare il DDM di Tx e Rx a entrambe le estremità — il passaporto del link (Monitoraggio).
- Margine = potenza Rx − sensibilità; allarme se scende di 2 dB rispetto al passaporto.
In CodingBox
Il passo 4 inizia sul banco: leggere la potenza Tx e le soglie di ogni modulo prima dell’installazione, e dopo l’installazione leggere i valori Rx sullo switch — la coppia di numeri è il bilancio misurato. CodingBox memorizza i valori del modulo con il suo numero di serie così il passaporto sopravvive alle sostituzioni di modulo (DDM nell’app, Code database).
I numeri in un’unica pagina — attenuazione, tolleranze, riflettanza, geometria, dispersione, bilanci delle interfacce comuni: Valori tipici; le formule con esempi svolti: Formule e calcoli; il lato modulo del bilancio — potenza di lancio, sensibilità, sovraccarico, FEC: Ricetrasmettitori nel collegamento; quando il bilancio si esaurisce — amplificatori, OSNR e rigenerazione: Amplificatori e rigenerazione.