فارمولے اور عملی حساب · فائبر حوالہ · فائبر آپٹک لنکس · دستاویزات · CodingBox
CodingBox دستاویزات
لاگ ان سائن اپ

فارمولے اور عملی حساب

فائبر لنک کا حساب ایک صفحے میں سمٹ جاتا ہے: ڈیسی بل، اٹینیوایشن، وہ رہنمائی پیرامیٹرز جو سنگل موڈ یا ملٹی موڈ کا فیصلہ کرتے ہیں، ڈسپرشن، لنک بجٹ، انعکاسات، OTDR کے ذریعے وقت کو فاصلے میں تبدیل کرنا، تاخیر، اور موڑنے اور تناؤ کی میکینکس۔ ہر فارمولے کے ساتھ چیٹ شیٹ کے اعداد پر مبنی حل شدہ مثال دی گئی ہے۔

ڈیسی بل اور پاور

فارمولہمطلب
P [dBm] = 10 · log₁₀ (P [mW] / 1 mW)مطلق پاور؛ 0 dBm = 1 mW
P [mW] = 10^(P [dBm] / 10)ملی واٹ میں واپسی
Loss [dB] = P_in [dBm] − P_out [dBm]ڈیسی بل میں ظاہر کردہ تناسب؛ تناسب = 10^(loss / 10)
P_total [dBm] = 10 · log₁₀ Σ 10^(P_i / 10)پاور ملی واٹ میں جمع ہوتی ہیں، کبھی dBm میں نہیں
3 dB ≈ × 2; 10 dB = × 10; 1 dB ≈ 26 %; 0.1 dB ≈ 2.3 %ذہنی حساب

مثال: −8.2 dBm کا ٹرانسمیٹر 6.2 dB لاس سے گزر کر −14.4 dBm = 0.036 mW تک پہنچتا ہے۔ ہر ایک −3 dBm کے دو DWDM چینلوں کی کل پاور 0 dBm ہے، −6 dBm نہیں۔

اٹینیوایشن

فارمولہمطلب
α [dB/km] = (10 / L) · log₁₀ (P_in / P_out)کٹ بیک یا OTDR پیمائش سے اٹینیوایشن کوایفیشنٹ
α(λ₂) / α(λ₁) ≈ (λ₁ / λ₂)⁴Rayleigh اسکیٹرنگ طول موج کی چوتھی طاقت کے ساتھ کم ہوتی ہے
A_total = α · L + N_c · L_c + N_s · L_s + L_componentsپورے پلانٹ کا لاس: فائبر، کنیکٹر جوڑے، اسپلائس، اسپلٹر اور فلٹر

مثال: (1310 / 1550)⁴ = 0.51، اس لیے 1310 nm پر 0.33 dB/km کی اسکیٹرنگ اٹینیوایشن، 1550 nm پر 0.17 dB/km ہو جاتی ہے؛ جذب باقی حصہ ملا کر حقیقی 0.19 dB/km بناتا ہے (اٹینیوایشن اور ونڈوز)۔

رہنمائی: عددی اپرچر، V نمبر، موڈز، کٹ آف، موڈ فیلڈ

فارمولہمطلب
NA = √(n₁² − n₂²) = n₀ · sin θ_maxکور اور کلیڈنگ کے انڈیکس سے عددی اپرچر
V = 2π · a · NA / λکور رداس a کے لیے نارملائزڈ فریکوئنسی
V < 2.405 پر سنگل موڈاس سے اوپر دوسرا موڈ گروپ پھیلتا ہے
λ_c = 2π · a · NA / 2.405کٹ آف طول موج
N_modes ≈ V² / 2 (اسٹیپ انڈیکس)، ≈ V² / 4 (گریڈڈ انڈیکس)ملٹی موڈ فائبر میں گائیڈڈ موڈز کی تعداد
w / a ≈ 0.65 + 1.619 · V^−1.5 + 2.879 · V^−6Marcuse تخمینہ؛ MFD = 2 · w

مثالیں: n₁ = 1.4675، n₂ = 1.4625 → NA = √(2.1536 − 2.1389) = 0.121۔ a = 4.1 µm اور NA = 0.12 کے ساتھ کٹ آف λ_c = 2π · 4.1 · 0.12 / 2.405 = 1.285 µm ہے — 1310 nm اور اس سے اوپر سنگل موڈ۔ 1310 nm پر V = 2.36 اور w / a = 1.113 ہے، لہٰذا MFD 9.1 µm ہے۔ 850 nm پر NA 0.20 والی 50 µm ملٹی موڈ فائبر کا V = 37 اور تقریباً 340 گائیڈڈ موڈز ہیں (روشنی کیسے پھیلتی ہے)۔

ڈسپرشن

فارمولہمطلب
Δτ = D · L · Δλکرومیٹک پلس پھیلاؤ، جس میں D کو مطلق قدر کے طور پر لیا جاتا ہے: D ps/(nm·km) میں، L km میں، ماخذ کی چوڑائی Δλ nm میں
L_max = CD_tolerance / Dٹرانسیور کی برداشت سے ڈسپرشن-محدود رینج (D بطور مطلق قدر)
D(λ) = (S₀ / 4) · (λ − λ₀⁴ / λ³)صفر ڈسپرشن طول موج λ₀ اور سلوپ S₀ سے G.652 فائبر کی ڈسپرشن
DGD_mean = PMD_coef · √Lپولرائزیشن موڈ ڈسپرشن لمبائی کے مربع جذر کے ساتھ بڑھتی ہے
DGD_max ≈ 3 · DGD_meanنایاب بدترین صورت جسے نظام کے لیے برداشت کرنا لازمی ہے
BW_link = EMB / Lفائبر کی MHz·km ریٹنگ سے ملٹی موڈ لنک کی موڈل بینڈوڈتھ

مثالیں: G.652 کے 80 km پر Δλ = 0.1 nm والا DFB لیزر (D = 17) 136 ps تک پھیلتا ہے — 10G کے لیے قابل قبول؛ Δλ = 1 nm والا Fabry-Pérot لیزر 1 360 ps تک پھیلتا ہے اور اس فاصلے پر 10G نہیں لے جا سکتا۔ 1 600 ps/nm برداشت کرنے والا 10G ماڈیول G.652 پر 1 600 / 17 = 94 km تک پہنچتا ہے۔ λ₀ = 1310 nm اور S₀ = 0.086 ps/(nm²·km) کے ساتھ: D(1550) = 0.0215 · (1550 − 790.8) = 16.3 ps/(nm·km)۔ 400 km پر 0.1 ps/√km والی فائبر کا DGD_mean = 2 ps ہے؛ 10G کے لیے 10 ps حد کے ساتھ رینج (10 / 0.1)² = 10 000 km ہے، لیکن 1 ps/√km کی 1980 کی دہائی کی فائبر صرف (10 / 1)² = 100 km کی اجازت دیتی ہے۔ 300 m پر OM3 (2 000 MHz·km) 6.7 GHz موڈل بینڈوڈتھ دیتا ہے (ڈسپرشن اور بینڈوڈتھ)۔

لنک بجٹ

فارمولہمطلب
PB = P_tx,min − P_rx,sensitivityٹرانسیور جوڑے کا پاور بجٹ
Loss = α · L + N_c · L_c + N_s · L_s + L_components + پنالٹیزوہ سب کچھ جو پلانٹ اور طبیعیات لے لیتی ہے
Margin = PB − Loss ≥ 3 dBڈیزائن قاعدہ؛ مختصر، اچھی طرح دستاویزی لنکس پر کم از کم 2 dB
P_rx,max = P_tx,max − Loss_min ≤ P_overloadمختصر لنکس پر اوورلوڈ کی جانچ
L_splitter = 10 · log₁₀ N + اضافی (0.5–1.5 dB)مثالی اسپلٹر لاس اور اضافی لاس

مثالیں: 10GBASE-LR، کم از کم لانچ −8.2 dBm، حساسیت −14.4 dBm → PB = 6.2 dB۔ 4 کنیکٹر جوڑوں اور 4 اسپلائس کے ساتھ 10 km لنک: 10 · 0.35 + 4 · 0.3 + 4 · 0.05 + 0.5 پنالٹی = 5.4 dB → مارجن 0.8 dB، بہت کم؛ پلانٹ کی پیمائش کریں یا ER استعمال کریں۔ 1.5 dB لاس والے 2 km لنک پر +4 dBm کا 10GBASE-ER ماڈیول، −1 dBm اوورلوڈ ریٹنگ والے ریسیور کو +2.5 dBm دیتا ہے — 5 dB اٹینیوایٹر درکار ہے۔ 1:32 اسپلٹر 15.05 + 1.5 = 16.5 dB کھوتا ہے (لنک بجٹ)۔

انعکاسات

فارمولہمطلب
R = ((n₁ − n₂) / (n₁ + n₂))²ضریبِ انعطاف میں اچانک تبدیلی پر Fresnel انعکاس
Reflectance [dB] = 10 · log₁₀ R1 سے کم کسر کے لیے منفی
R_event = K_τ + 10 · log₁₀ (10^(H/5) − 1)بیک اسکیٹر کے اوپر اسپائک اونچائی H اور بیک اسکیٹر کوایفیشنٹ K_τ سے OTDR ریفلیکٹنس
K_τ = K_1ns + 10 · log₁₀ (τ / 1 ns)استعمال کردہ پلس چوڑائی کے لیے بیک اسکیٹر کوایفیشنٹ
ORL [dB] = −10 · log₁₀ Σ 10^(R_i / 10)ایونٹس کی ریفلیکٹنس اور Rayleigh فلور سے لنک کا ریٹرن لاس

مثالیں: شیشے سے ہوا، n = 1.468 → R = 0.0359 → −14.4 dB۔ 1550 nm پر K_1ns = −82 dB؛ 1 µs پلس کے ساتھ K = −52 dB؛ H = 3 dB کا اسپائک R = −52 + 10 · log₁₀(2.98) = −47.3 dB دیتا ہے۔ −50 اور −35 dB کے ایونٹس اور −32 dB Rayleigh فلور والا لنک 10⁻⁵ + 3.2 · 10⁻⁴ + 6.3 · 10⁻⁴ = 9.6 · 10⁻⁴ لوٹاتا ہے → ORL = 30.2 dB (انعکاسات اور ریٹرن لاس)۔

OTDR

فارمولہمطلب
d = c · t / (2 · n)گروپ انڈیکس n کے ساتھ رفت و برگشت وقت سے فاصلہ
Δd / d = Δn / nانڈیکس غلطی سے فاصلے کی غلطی
ریزولوشن ≈ c · τ / (2 · n) ≈ پلس کے ہر ns پر 0.1 mپلس کی مکانی لمبائی، ایونٹ ڈیڈ زون کی نچلی حد
L_reach ≈ (DR − 6 dB − Σ ایونٹ لاسز) / αڈائنامک رینج سے قابل استعمال رینج
L_fibre = L_cable · (1 + EFL) + Σ فائبر ڈھیلا پنکیبل اور روٹ کی لمبائی کے مقابلے میں فائبر کی لمبائی

مثالیں: n = 1.468 کے ساتھ 100 µs بعد کی واپسی 10.22 km دور ہے؛ 0.0015 کی انڈیکس غلطی اسے 0.1 % (10 m) منتقل کرتی ہے۔ 100 ns پلس فائبر میں 10 m لمبی ہے۔ 3 dB ایونٹ لاس والے لنک پر 40 dB ڈائنامک رینج کا OTDR، 1550 nm پر (40 − 6 − 3) / 0.2 = 155 km تک پہنچتا ہے۔ 0.3 % اضافی فائبر لمبائی اور 20 m رکھنے والے آٹھ کلوزرز کے ساتھ 10 km کیبل میں 10.19 km فائبر ہے (OTDR ٹریس پڑھنا)۔

تاخیر اور لمبائی

فارمولہمطلب
t = L · n / c = 4.9 µs فی kmفائبر میں یک طرفہ پھیلاؤ کی تاخیر
RTT = 2 · tرفت و برگشت
Δt_PTP ≈ ΔL · 2.45 ns فی mجوڑے کی دو فائبرز کے درمیان لمبائی عدم توازن ΔL سے ٹائمنگ غلطی (یک طرفہ تاخیر کے فرق کا نصف)

مثالیں: 100 km ایک طرف 490 µs اور رفت و برگشت 0.98 ms ہے؛ جوڑے کی فائبرز میں 10 m لمبائی کا فرق PTP وقت کو تقریباً 25 ns منتقل کرتا ہے (فائبر خصوصیات کی پیمائش)۔

میکینکس

فارمولہمطلب
ε_bend = r / Rموڑ کے بیرونی حصے پر اسٹرین: شیشے کا رداس r = 62.5 µm، موڑ رداس R
ε = F / (E · A)تناؤ سے اسٹرین: E = 72 GPa، A = π · (62.5 µm)² = 1.23 · 10⁻⁸ m²
sag ≈ w · S² / (8 · T)فضائی اسپین کا پیرابولک سیگ: فی میٹر وزن w، اسپین S، تناؤ T

مثالیں: R = 15 mm سے 0.42 % اسٹرین ملتی ہے، R = 30 mm سے 0.21 % — یعنی پروف ٹیسٹ کی اسٹرین کے 20 % والا قاعدہ۔ 1 % اسٹرین کا پروف ٹیسٹ ننگی فائبر پر 8.8 N کے برابر ہے، اسی لیے کیبلز تناؤ اٹھاتی ہیں، فائبرز نہیں۔ 2 000 N تناؤ پر 1.5 N/m کیبل کا 100 m اسپین 0.94 m جھکتا ہے (قابل اعتمادیت اور عمر بڑھنا، انسٹالیشن)۔

منصوبہ بندی کی تعدادیں

فارمولہمطلب
N_fibres = (سرکٹس · فی سرکٹ فائبرز · گروتھ فیکٹر) کو 12 کے اگلے مضرب تک گول کریںکیبل کی فائبر تعداد
N_splice points ≈ L / ریل لمبائی − 1 + داخلےریل لمبائیوں اور عمارت داخلوں سے درمیانی اسپلائس
اضافی فائبرز = N_fibres − استعمال میں ≥ 25 %اضافی فائبرز کے لیے عمومی قاعدہ

مثالیں: 2 کے گروتھ فیکٹر والے 20 ڈوپلیکس سرکٹس کو 80 فائبرز درکار ہیں → 96 فائبر کیبل۔ 4 km ریلوں پر 30 km روٹ کو 7 درمیانی اسپلائس پوائنٹس اور دو عمارت داخلے درکار ہیں (فائبر نیٹ ورک ٹوپولوجیز)۔

CodingBox میں

ہر بجٹ حساب کے دو اِن پٹ ماڈیول کی میموری سے آتے ہیں: اس کی کم سے کم اور زیادہ سے زیادہ ٹرانسمٹ پاور اور ریسیور حساسیت اور اوورلوڈ، نیز لنک چلنے کے بعد حقیقی Tx اور Rx قدریں۔ CodingBox انہیں پڑھتا ہے، اس لیے اوپر کے فارمولے عام ڈیٹا شیٹ کے بجائے ہاتھ میں موجود ماڈیول سے شروع ہوتے ہیں (Check transceiver، ایپ میں DDM، اکائیاں اور تبدیلیاں)۔

اگر آپ کو اس مضمون میں کوئی غلطی یا عدم درستی ملے تو متعلقہ حصہ منتخب کریں اور Ctrl+Enter دبا کر ۔