การคำนวณงบประมาณลิงก์

งบประมาณลิงก์คือการคำนวณเพียงหนึ่งเดียวที่ใช้ออกแบบลิงก์ใยแก้วนำแสงทุกลิงก์ และใช้ตัดสินลิงก์ที่ล้มเหลวทุกลิงก์: แสงที่ออกจากตัวส่ง หักลบทุกอย่างที่โครงสร้างพื้นฐานดึงไป ยังคงเกินกว่าที่ตัวรับต้องการอยู่หรือไม่ — โดยมีที่เผื่อไว้สำหรับการเสื่อมสภาพ การซ่อมแซม และตัวเชื่อมต่อที่สกปรก หน้านี้ให้สมการและตัวแปรในสมการ ค่าเผื่อมาตรฐานสำหรับการสูญเสียแต่ละประเภท ค่าปรับที่ไม่ใช่การสูญเสียแต่ส่งผลคล้ายการสูญเสีย นโยบายค่าเผื่อ ตัวอย่างคำนวณสี่ตัวอย่าง และปัญหาตรงข้าม: แสงมากเกินไป

สมการ

สมการงบประมาณลิงก์: งบประมาณกำลังระหว่างกำลังส่ง Tx ต่ำสุดกับความไวรับ Rx ที่แย่ที่สุดครอบคลุมการสูญเสียของโครงสร้างพื้นฐาน ค่าปรับ และค่าเผื่อสำหรับการเสื่อมสภาพ/การซ่อมแซม ส่วนที่เหลือคือค่าเผื่อ เป้าหมาย ≥ 3 dB

ค่าเผื่อที่เหลือ = งบประมาณกำลัง − การสูญเสียของโครงสร้างพื้นฐาน − ค่าปรับ − การเสื่อมสภาพ/การซ่อมแซม โดยที่งบประมาณกำลัง = กำลังส่ง Tx (ต่ำสุด) − ความไวรับ Rx (แย่ที่สุด) ทุกตัวแปรมีหน่วยเป็น dB เป้าหมายคือค่าเผื่ออย่างน้อย 3 dB

ตัวเลขเหล่านี้มาจากไหน:

ตัวแปร	ที่มา	ค่าทั่วไป (10GBASE-LR)
กำลังส่ง Tx ต่ำสุด	สเปกโมดูล/ข้อกำหนด IEEE (กำลังเฉลี่ย ค่าต่ำสุด)	−8.2 dBm
ความไวรับ Rx แย่ที่สุด	สเปกที่ BER ที่กำหนด (1e-12 ก่อน FEC สำหรับ 25G ขึ้นไป)	−14.4 dBm
งบประมาณกำลัง	ผลต่าง	6.2 dB
ใยแก้วนำแสง	ความยาว × สัมประสิทธิ์การลดทอน (ค่าออกแบบสูงสุด)	10 km × 0.35 = 3.5 dB (การลดทอน)
ตัวเชื่อมต่อ	จำนวนคู่ที่เชื่อมต่อ × ค่าเผื่อ	4 × 0.5 = 2.0 dB (ค่าออกแบบ)
จุดเชื่อม	จำนวน × ค่าเผื่อ	4 × 0.1 = 0.4 dB
ค่าปรับ	งบประมาณของ IEEE รวมไว้แล้วสำหรับระยะส่งมาตรฐาน ให้เพิ่มเองสำหรับลิงก์ที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน	0.5–1.5 dB
การเสื่อมสภาพ	กำลังส่งออกของเลเซอร์ลดลง 1–2 dB ตลอดอายุการใช้งาน เพิ่มค่าสำหรับการซ่อมแซมด้วย	1 dB

ค่าเผื่อตามมาตรฐาน

หน่วยงาน/เอกสาร	คู่ตัวเชื่อมต่อ	จุดเชื่อม	ใยแก้วนำแสง (SMF 1310 / 1550)	ใยแก้วนำแสง (MMF 850)
TIA-568.3-D	0.75 dB	0.3 dB	0.5 / 0.5 dB/km (ภายในอาคาร), 0.4 ภายนอกอาคาร	3.5 dB/km
ISO/IEC 14763-3	0.75 (เกรด C) / 0.25 (เกรด B)	0.3	0.4 / 0.4 (OS2)	3.5
สเปกสายเคเบิล ITU-T G.652.D	—	—	0.35–0.4 / 0.21–0.3	—
โมเดลลิงก์ IEEE 802.3	รวม 2 คู่ไว้แล้ว (≈ 1.5 dB สำหรับ MMF, 2 × 0.5 สำหรับ SMF)	—	ค่าแย่ที่สุดตามข้อกำหนด	ตามข้อกำหนด
การออกแบบเชิงปฏิบัติ	0.5	0.1	0.35 / 0.22	3.0

ใช้ค่าที่เข้มงวดกว่าระหว่างมาตรฐานของลูกค้ากับตัวเลขเชิงปฏิบัติ และบันทึกไว้ว่าใช้ค่าใด

ค่าปรับที่ไม่ใช่การสูญเสีย

ค่าปรับ	สาเหตุ	ขนาด	มีผลเมื่อใด
ดิสเพอร์ชัน (TDP)	การกระจายของพัลส์ทำให้อายไดอะแกรมแคบลง	1–3 dB	SMF ระยะไกลที่ 10G ขึ้นไป, MMF ใกล้ขีดจำกัดระยะส่ง (ดิสเพอร์ชัน)
การสะท้อนแสง/การสูญเสียย้อนกลับ	แสงที่สะท้อนกลับเข้าเลเซอร์ DFB ทำให้ไม่เสถียร การสะท้อนหลายจุดรบกวนกันเอง	0.5–1 dB	ตัวเชื่อมต่อ UPC บนลิงก์ระยะไกล APC สำหรับ PON และ DWDM
สัญญาณรบกวนโหมด	รูปแบบสเปกเคิลเปลี่ยนที่ตัวเชื่อมต่อ MMF	0.5–1 dB	มัลติโหมดที่ใช้เลเซอร์ ตัวเชื่อมต่อที่มีการเยื้องศูนย์
อัตราส่วนการดับแสง	ER ต่ำ = กำลังของบิต “1” น้อยลงที่ค่าเฉลี่ยเท่าเดิม	0.5–2 dB	DML ราคาถูก
ครอสทอล์ก	ช่องสัญญาณ WDM ที่อยู่ติดกัน	0.5–1 dB	มัลติเพล็กเซอร์ CWDM/DWDM
โพลาไรเซชัน	PDL/PMD	< 0.5 dB	ลิงก์โคฮีเรนต์ระยะไกล

งบประมาณ PMD ของ IEEE มีค่าปรับสำหรับระยะส่งมาตรฐานบนใยแก้วนำแสงมาตรฐานรวมอยู่แล้ว ให้เพิ่มค่าปรับเองเฉพาะเมื่อเป็นการผสมผสานที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน

นโยบายค่าเผื่อ

ค่าเผื่อที่เหลือ	ผลสรุป
≥ 3 dB	ผ่านตามการออกแบบ
1–3 dB	ผ่านแบบมีเงื่อนไข: ตรวจสอบความสะอาดของตัวเชื่อมต่อแล้ว ไม่มีการเพิ่มสปลิตเตอร์ในอนาคต เปิดการแจ้งเตือนจากการตรวจติดตาม
0–1 dB	ใช้งานได้ในวันแรก แต่ล้มเหลวทันทีที่เจอตัวเชื่อมต่อสกปรกหรือวันที่อากาศร้อน — ต้องออกแบบใหม่ (ใยแก้วนำแสงคุณภาพดีขึ้น ตัวเชื่อมต่อน้อยลง โมดูลระยะส่งไกลขึ้น)
< 0	ลิงก์ไม่ขึ้น — เลือกโมดูล ER เพิ่มตัวขยายสัญญาณ หรือย่นระยะทางให้สั้นลง

ตัวอย่างการคำนวณ

1. 10GBASE-LR ระยะ 10 km บน SMF ตัวเชื่อมต่อ 4 คู่ จุดเชื่อม 4 จุด

รายการ	dB
งบประมาณ (−8.2 − (−14.4))	6.2
ใยแก้วนำแสง 10 × 0.35	−3.5
ตัวเชื่อมต่อ 4 × 0.5	−2.0
จุดเชื่อม 4 × 0.1	−0.4
ค่าเผื่อ	0.3 — ค่อนข้างเสี่ยงตามค่าเผื่อจากการออกแบบ หากใช้ตัวเชื่อมต่อทั่วไป (4 × 0.2) ค่าเผื่อจะเป็น 1.5 dB ผลสรุป: ตรวจวัดการสูญเสียจริงของโครงสร้างพื้นฐานให้ ≤ 3.5 dB หรือใช้ 10GBASE-ER พร้อมตัวลดทอนสัญญาณ

2. 10GBASE-ER ระยะ 35 km บน SMF ที่ 1550 nm ตัวเชื่อมต่อ 6 คู่ จุดเชื่อม 20 จุด

รายการ	dB
งบประมาณ (−4.7 − (−15.8))	11.1 (IEEE ER: Tx ต่ำสุด −4.7, ความไวรับ −15.8, งบประมาณ 15 ที่ระยะ 40 km ที่ 0.25 รวมค่าปรับ)
ใยแก้วนำแสง 35 × 0.22	−7.7
ตัวเชื่อมต่อ 6 × 0.5	−3.0
จุดเชื่อม 20 × 0.1	−2.0
ค่าเผื่อ	−1.6 ตามค่าเผื่อมาตรฐาน → เมื่อวัดโครงสร้างพื้นฐานจริง (ตัวเชื่อมต่อ 0.2, จุดเชื่อม 0.05) การสูญเสียอยู่ที่ 9.9 → ค่าเผื่อ 1.2 dB ผลสรุป: วัดค่าจริงก่อนตัดสินใจ หรือใช้ ZR (งบประมาณ ~23 dB) พร้อมตัวลดทอนสัญญาณ 5 dB

3. 100GBASE-SR4 ระยะ 90 m บน OM4 ตัวเชื่อมต่อ MPO 2 คู่

รายการ	dB
งบประมาณ (Tx ต่ำสุด OMA −8.4 − ความไวรับ OMA (−10.3))	1.9 (ค่าเผื่อการสูญเสียจากการแทรกของช่องสัญญาณตาม IEEE 1.9 dB สำหรับระยะ 100 m รวมตัวเชื่อมต่อ 1.5 dB)
ใยแก้วนำแสง 0.09 × 3.0	−0.27
MPO 2 × 0.5	−1.0
ค่าเผื่อ	0.6 — อยู่ในโมเดลของ IEEE ขีดจำกัดจริงคือแบนด์วิดท์โหมด ไม่ใช่กำลังแสง (ตารางระยะส่ง)

4. GPON คลาส B+ ระยะ 18 km อัตราส่วนการแยก 1:32 ตัวเชื่อมต่อ 5 คู่ จุดเชื่อม 8 จุด

รายการ	dB
งบประมาณคลาส B+ (ต่ำสุด 13, สูงสุด 28 dB)	28
ใยแก้วนำแสง 18 × 0.35 (1310 ขาขึ้นแย่ที่สุด)	−6.3
สปลิตเตอร์ 1:32	−17.5
ตัวเชื่อมต่อ 5 × 0.5	−2.5
จุดเชื่อม 8 × 0.1	−0.8
ค่าเผื่อ	0.9 — ตึงมาก แนะนำให้ใช้คลาส C+ (32 dB) หรืออัตราส่วนการแยก 1:16 (คลาสและงบประมาณ ODN)

แสงมากเกินไป: โอเวอร์โหลดและตัวลดทอนสัญญาณ

ตัวรับมีกำลังแสงเข้าสูงสุดที่รับได้ (โอเวอร์โหลด, −1 … +3 dBm สำหรับ PIN ต่ำกว่านั้นสำหรับ APD) โมดูล ER ระยะ 40 km บนลิงก์ยาว 2 km จะส่งกำลังแสง −5 dBm เข้าตัวรับที่รองรับได้ถึง +1 — ไม่มีปัญหา ส่วนโมดูล ZR ที่มีกำลังส่ง Tx +4 dBm บนสายแพตช์คอร์ดจะส่งกำลังแสง +3.5 dBm เข้า APD ที่รองรับได้ถึง −7 — เกิดข้อผิดพลาดหรือความเสียหาย

สถานการณ์	วิธีแก้
โมดูลระยะส่งไกลใช้บนลิงก์สั้น	ใส่ตัวลดทอนสัญญาณคงที่ 5–15 dB ที่ฝั่งตัวรับ เลือกค่าให้ Rx อยู่กึ่งกลางช่วงที่รับได้
เอาต์พุตจาก DWDM/EDFA เข้าโมดูล	ตั้งค่า VOA ตอนเริ่มใช้งาน
ONU ของ PON อยู่ใกล้ OLT	ขึ้นกับคลาส โดยทั่วไปอยู่ในช่วงที่รับได้เพราะมีสปลิตเตอร์ช่วยลดทอน
ทั้งสองทิศทาง	ลดทอนแต่ละทิศทางแยกกัน ตัวลดทอนสัญญาณติดตั้งต่อเส้นใย

ต้องตรวจสอบทั้งสองปลาย: งบประมาณคำนวณแยกตามทิศทาง และโมดูลของปลายทั้งสองฝั่งอาจต่างกัน (กำลังรับ Rx และงบประมาณ)

จากการออกแบบสู่การตรวจรับ

ออกแบบด้วยค่าเผื่อ → ค่าเผื่อ ≥ 3 dB
ติดตั้ง แล้ว วัดการสูญเสียจากการแทรก ด้วย LSPM ที่ความยาวคลื่นใช้งานจริง (การทดสอบ)
เทียบการสูญเสียที่วัดได้กับการสูญเสียตามการออกแบบ ตรวจสอบตัวเชื่อมต่อใดก็ตามที่เกิน 0.5 dB
จุดสัญญาณให้ลิงก์ใช้งาน บันทึกค่า DDM ของ Tx และ Rx ที่ปลายทั้งสองข้าง — คือ พาสปอร์ตลิงก์ (การตรวจติดตาม)
ค่าเผื่อ = กำลังรับ Rx − ความไวรับ แจ้งเตือนหากลดลง 2 dB จากค่าในพาสปอร์ต

ใน CodingBox

ขั้นตอนที่ 4 เริ่มต้นที่โต๊ะทดสอบ: อ่านกำลังส่ง Tx และค่าเกณฑ์ของแต่ละโมดูลก่อนติดตั้ง และหลังติดตั้งให้อ่านค่า Rx บนสวิตช์ — ตัวเลขคู่นี้คืองบประมาณที่วัดได้จริง CodingBox เก็บค่าของโมดูลไว้พร้อมหมายเลขซีเรียล เพื่อให้พาสปอร์ตยังใช้ได้แม้เปลี่ยนโมดูล (DDM ในแอป, Code database)

ตัวเลขทั้งหมดในหน้าเดียว — การลดทอน ค่าเผื่อ การสะท้อนแสง เรขาคณิต ดิสเพอร์ชัน งบประมาณของอินเทอร์เฟซทั่วไป: ค่าทั่วไป สูตรคำนวณพร้อมตัวอย่าง: สูตรและการคำนวณ ฝั่งโมดูลของงบประมาณ — กำลังส่งออก ความไวรับ โอเวอร์โหลด FEC: ทรานซีฟเวอร์ในลิงก์ เมื่องบประมาณหมด — ตัวขยายสัญญาณ OSNR และการฟื้นฟูสัญญาณ: ตัวขยายสัญญาณและการฟื้นฟูสัญญาณ

หากพบข้อมูลที่ไม่ถูกต้องหรือข้อผิดพลาดในบทความนี้ ให้เลือกข้อความส่วนนั้นแล้วกด Ctrl+Enter เพื่อ