هندسة ميزانية الوصلة

ميزانية الوصلة هي الحساب الوحيد الذي تُصمَّم بحسبه كل وصلة ألياف وتُحكَم بحسبه كل وصلة فاشلة: هل الضوء الخارج من المرسل، مطروحًا منه كل ما تأخذه المنشأة، يبقى أعلى مما يحتاجه المستقبل — مع هامش يكفي للتقادم والإصلاحات وموصل متّسخ؟ تقدّم هذه الصفحة المعادلة ومكوناتها، والمخصصات القياسية لكل نوع فقد، والعقوبات التي ليست فقدًا لكنها تتصرف مثله، وسياسة الهامش، وأربعة أمثلة محلولة، والمشكلة المعاكسة: ضوء زائد عن الحاجة.

المعادلة

معادلة ميزانية الوصلة: ميزانية القدرة بين الحد الأدنى لقدرة Tx وأسوأ حساسية Rx تغطي فقد المنشأة والعقوبات واحتياطي التقادم والإصلاح؛ وما يتبقى هو الهامش، والهدف ≥ 3 dB

الهامش المتبقي = ميزانية القدرة − فقد المنشأة − العقوبات − التقادم / الإصلاح، حيث ميزانية القدرة = قدرة Tx (الدنيا) − حساسية Rx (الأسوأ). جميع الحدود بوحدة dB، والهدف هامش لا يقل عن 3 dB.

من أين تأتي الأرقام:

المصطلح	المصدر	نمطي (10GBASE-LR)
قدرة Tx الدنيا	صحيفة بيانات الوحدة / بند IEEE (متوسط القدرة، الحد الأدنى)	−8.2 dBm
حساسية Rx الأسوأ	صحيفة البيانات عند معدل الخطأ المحدد BER (1e-12؛ قبل FEC لسرعات 25G فأعلى)	−14.4 dBm
ميزانية القدرة	الفرق	6.2 dB
الليف	الطول × معامل التوهين (الحد الأقصى للتصميم)	10 km × 0.35 = 3.5 dB (التوهين)
الموصلات	عدد الأزواج المتصلة × المخصص	4 × 0.5 = 2.0 dB (تصميم)
اللحامات	العدد × المخصص	4 × 0.1 = 0.4 dB
العقوبات	ميزانية IEEE تتضمنها مسبقًا للمدى القياسي؛ تُضاف للوصلات غير القياسية	0.5–1.5 dB
التقادم	يهبط خرج الليزر 1–2 dB خلال عمره؛ يُضاف من أجل الإصلاحات	1 dB

المخصصات حسب المعيار

الهيئة / الوثيقة	زوج الموصلات	اللحام	الليف (SMF 1310 / 1550)	الليف (MMF 850)
TIA-568.3-D	0.75 dB	0.3 dB	0.5 / 0.5 dB/km (داخلي)، 0.4 خارجي	3.5 dB/km
ISO/IEC 14763-3	0.75 (الدرجة C) / 0.25 (الدرجة B)	0.3	0.4 / 0.4 (OS2)	3.5
مواصفة كبل ITU-T G.652.D	—	—	0.35–0.4 / 0.21–0.3	—
نموذج وصلة IEEE 802.3	زوجان مُضمَّنان (≈ 1.5 dB لـMMF، 2 × 0.5 لـSMF)	—	أسوأ حالة حسب البند	حسب البند
التصميم العملي	0.5	0.1	0.35 / 0.22	3.0

استخدم الأشد صرامة بين معيار العميل والأرقام العملية؛ ووثِّق أيهما استُخدم.

العقوبات التي ليست فقدًا

العقوبة	السبب	الحجم	متى تكون مهمة
التشتت (TDP)	تمدد النبضة يُغلق العين (eye)	1–3 dB	SMF الطويل عند 10G فأعلى، MMF قرب حدود مداه (التشتت)
الانعكاسات / فقد الانعكاس	الضوء المرتد إلى ليزر DFB يزعزع استقراره؛ الانعكاسات المتعددة تتداخل	0.5–1 dB	موصلات UPC على الوصلات الطويلة؛ APC لـPON وDWDM
الضجيج النمطي	تغيّر نمط التبقّع (speckle) عند موصلات MMF	0.5–1 dB	متعدد الأنماط مع الليزرات، الموصلات غير المتمركزة
نسبة الإطفاء	نسبة إطفاء منخفضة = قدرة أقل لـ"1" عند المتوسط نفسه	0.5–2 dB	ليزرات DML الرخيصة
التداخل	القنوات المتجاورة في WDM	0.5–1 dB	مضمّمات CWDM/DWDM
الاستقطاب	PDL/PMD	< 0.5 dB	الوصلات المتماسكة الطويلة

ميزانيات PMD الخاصة بـIEEE تحتوي مسبقًا على العقوبات للمدى القياسي على الليف القياسي؛ أضف عقوباتك الخاصة فقط للتوليفات غير القياسية.

سياسة الهامش

الهامش المتبقي	الحكم
≥ 3 dB	تصميم ناجح
1–3 dB	ناجح بشروط: التحقق من نظافة الموصلات، بلا مقسمات مستقبلية، تفعيل تنبيهات المراقبة
0–1 dB	يعمل في اليوم الأول، ويفشل عند أول موصل متّسخ أو يوم حار — أعد التصميم (ليف أفضل، موصلات أقل، وحدة أبعد مدى)
< 0	لا تعمل الوصلة؛ اختر وحدة ER، أضف مضخمًا أو قصّر المسار

أمثلة محلولة

1. 10GBASE-LR على مسافة 10 km من SMF، 4 أزواج موصلات، 4 لحامات

العنصر	dB
الميزانية (−8.2 − (−14.4))	6.2
الليف 10 × 0.35	−3.5
الموصلات 4 × 0.5	−2.0
اللحامات 4 × 0.1	−0.4
الهامش	0.3 — هامشي وفق مخصصات التصميم؛ مع موصلات نمطية (4 × 0.2) يصبح الهامش 1.5 dB. الحكم: تحقّق من أن فقد المنشأة المقاس ≤ 3.5 dB أو استخدم 10GBASE-ER مع مخفِّف

2. 10GBASE-ER على مسافة 35 km من SMF عند 1550 nm، 6 أزواج، 20 لحامًا

العنصر	dB
الميزانية (−4.7 − (−15.8))	11.1 (وفق IEEE لـER: −4.7 حد أدنى لـTx، −15.8 حساسية، ميزانية 15 مع 40 km عند 0.25 والعقوبات)
الليف 35 × 0.22	−7.7
الموصلات 6 × 0.5	−3.0
اللحامات 20 × 0.1	−2.0
الهامش	−1.6 وفق المخصصات → مع منشأة مقاسة (موصلات 0.2، لحامات 0.05) يصبح الفقد 9.9 → الهامش 1.2 dB. الحكم: قِس قبل الالتزام، أو استخدم ZR (ميزانية ~23 dB) مع مخفِّف 5 dB

3. 100GBASE-SR4 على مسافة 90 m من OM4، زوجا MPO

العنصر	dB
الميزانية (−8.4 حد أدنى لـTx بمقياس OMA − (−10.3) حساسية OMA)	1.9 (مخصص فقد إدخال القناة وفق IEEE 1.9 dB لمسافة 100 m شاملاً 1.5 dB للموصلات)
الليف 0.09 × 3.0	−0.27
MPO 2 × 0.5	−1.0
الهامش	0.6 — ضمن نموذج IEEE؛ الحد الحقيقي هو عرض النطاق النمطي، لا القدرة (جداول المدى)

4. GPON من الفئة B+ على مسافة 18 km، تقسيم 1:32، 5 أزواج، 8 لحامات

العنصر	dB
ميزانية الفئة B+ (الحد الأدنى 13، الحد الأقصى 28 dB)	28
الليف 18 × 0.35 (1310 صاعد هو الأسوأ)	−6.3
المقسم 1:32	−17.5
الموصلات 5 × 0.5	−2.5
اللحامات 8 × 0.1	−0.8
الهامش	0.9 — ضيق؛ يُوصى بالفئة C+ (32 dB) أو تقسيم 1:16 (فئات ODN والميزانية)

ضوء زائد عن الحاجة: التشبع والمخفِّفات

للمستقبلات حد أقصى للإدخال (التشبع، −1 … +3 dBm لـPIN، أقل لـAPD). وحدة ER بمدى 40 km على وصلة 2 km تُسلِّم −5 dBm إلى مستقبل مصنَّف حتى +1 — وهذا مقبول؛ أما وحدة ZR بقدرة إرسال +4 dBm على كبل توصيل فتُسلِّم +3.5 dBm إلى APD مصنَّف حتى −7 — ما يسبب أخطاء أو تلفًا.

الحالة	الحل
وحدة بعيدة المدى على وصلة قصيرة	مخفِّف ثابت 5–15 dB عند طرف المستقبل، يُختار بحيث تقع قيمة Rx في منتصف النافذة
خرج DWDM/EDFA إلى وحدة	مخفِّف متغير VOA يُضبط أثناء التشغيل
ONU من نوع PON قريب من OLT	يعتمد على الفئة؛ عادة ضمن النطاق بفضل المقسم
كلا الاتجاهين	خفِّف كل اتجاه على حدة؛ المخفِّفات لكل ليف على حدة

يجب فحص الطرفين معًا: الميزانيات لكل اتجاه على حدة، وقد تختلف وحدتا الطرفين (قدرة Rx والميزانية).

من التصميم إلى القبول

صمِّم بالمخصصات → هامش ≥ 3 dB.
رَكِّب؛ قِس فقد الإدخال بجهاز LSPM عند أطوال موجية التشغيل (الاختبار).
قارِن الفقد المقاس بفقد التصميم؛ تحقّق من أي موصل يتجاوز 0.5 dB.
أضئ الوصلة؛ سجِّل قيم DDM لـTx وRx عند الطرفين — وهذا هو جواز الوصلة (المراقبة).
الهامش = قدرة Rx − الحساسية؛ فعِّل تنبيهًا إذا انخفض بمقدار 2 dB عن قيمة الجواز.

في CodingBox

الخطوة 4 تبدأ على منصة الاختبار: اقرأ قدرة Tx وعتبات كل وحدة قبل التركيب، وبعد التركيب اقرأ قيم Rx على المبدّل — هذا الزوج من الأرقام هو الميزانية المقاسة. يحفظ CodingBox قيم الوحدة مع رقمها التسلسلي بحيث يبقى الجواز صالحًا بعد استبدال الوحدات (DDM في التطبيق، Code database).

كل الأرقام في صفحة واحدة — التوهين، المخصصات، معامل الانعكاس، الهندسة، التشتت، ميزانيات الواجهات الشائعة: القيم النمطية؛ الصيغ مع أمثلة محلولة: الصيغ والحسابات؛ جانب الوحدة من الميزانية — قدرة الإرسال، الحساسية، التشبع، FEC: وحدات الإرسال والاستقبال في الوصلة؛ عندما تنفد الميزانية — المضخمات وOSNR وإعادة التوليد: المضخمات وإعادة التوليد.

إذا وجدت معلومة غير دقيقة أو خطأً في هذه المادة، فحدِّد المقطع المعني واضغط Ctrl+Enter .