English 
简体中文 
繁體中文 
Русский 
Español 
Deutsch 
Français 
Português 
Italiano 
Türkçe 
Polski 
Nederlands 
日本語 
한국어 
Bahasa Indonesia 
Bahasa Melayu 
العربية 
हिन्दी 
Tiếng Việt 
ภาษาไทย 
বাংলা 
اردو 
Kiswahili 
Oʻzbekcha 
አማርኛ 
فارسی Kỹ thuật quỹ công suất tuyến
Quỹ công suất tuyến là phép tính duy nhất mà mọi liên kết quang đều dựa vào để thiết kế, và mọi liên kết gặp sự cố đều bị đem ra đối chiếu: liệu ánh sáng rời khỏi bộ phát, sau khi trừ đi mọi thứ hạ tầng lấy mất, có còn vượt qua mức bộ thu cần hay không — với đủ chỗ dự trữ cho lão hóa, sửa chữa và một đầu nối bị bẩn? Trang này trình bày phương trình cùng các số hạng của nó, các định mức chuẩn cho từng loại suy hao, các độ phạt không phải là suy hao nhưng vẫn tác động như suy hao, một chính sách về dự trữ, bốn ví dụ tính toán cụ thể, và vấn đề ngược lại: quá nhiều ánh sáng.
Phương trình
Dự trữ còn lại = quỹ công suất − suy hao hạ tầng − độ phạt − lão hóa / sửa chữa, trong đó quỹ công suất = công suất Tx (tối thiểu) − độ nhạy Rx (xấu nhất). Mọi giá trị đều tính bằng dB; mục tiêu là dự trữ tối thiểu 3 dB.
Các số liệu này lấy từ đâu:
| Đại lượng | Nguồn | Giá trị điển hình (10GBASE-LR) |
|---|---|---|
| Công suất Tx tối thiểu | bảng thông số module / điều khoản IEEE (công suất trung bình, tối thiểu) | −8,2 dBm |
| Độ nhạy Rx xấu nhất | bảng thông số tại BER quy định (1e-12; trước FEC với tốc độ 25G trở lên) | −14,4 dBm |
| Quỹ công suất | hiệu số | 6,2 dB |
| Sợi quang | chiều dài × hệ số suy hao (giá trị tối đa dùng để thiết kế) | 10 km × 0,35 = 3,5 dB (Suy hao) |
| Đầu nối | số cặp đấu nối × định mức | 4 × 0,5 = 2,0 dB (theo thiết kế) |
| Mối hàn | số lượng × định mức | 4 × 0,1 = 0,4 dB |
| Độ phạt | quỹ công suất theo IEEE đã tính sẵn cho cự ly chuẩn; cần cộng thêm cho các liên kết không theo chuẩn | 0,5–1,5 dB |
| Lão hóa | công suất laser giảm 1–2 dB trong suốt vòng đời; cộng thêm cho phần sửa chữa | 1 dB |
Định mức theo từng tiêu chuẩn
| Tổ chức / tài liệu | Cặp đầu nối | Mối hàn | Sợi quang (SMF 1310 / 1550) | Sợi quang (MMF 850) |
|---|---|---|---|---|
| TIA-568.3-D | 0,75 dB | 0,3 dB | 0,5 / 0,5 dB/km (trong nhà), 0,4 ngoài trời | 3,5 dB/km |
| ISO/IEC 14763-3 | 0,75 (cấp C) / 0,25 (cấp B) | 0,3 | 0,4 / 0,4 (OS2) | 3,5 |
| Thông số cáp ITU-T G.652.D | — | — | 0,35–0,4 / 0,21–0,3 | — |
| Mô hình liên kết IEEE 802.3 | đã gồm 2 cặp (≈ 1,5 dB với MMF, 2 × 0,5 với SMF) | — | giá trị xấu nhất theo từng điều khoản | theo từng điều khoản |
| Thiết kế thực tế | 0,5 | 0,1 | 0,35 / 0,22 | 3,0 |
Dùng giá trị khắt khe hơn giữa tiêu chuẩn của khách hàng và các số liệu thực tế; ghi rõ đã dùng giá trị nào.
Độ phạt không phải là suy hao
| Độ phạt | Nguyên nhân | Độ lớn | Khi nào cần quan tâm |
|---|---|---|---|
| Tán sắc (TDP) | xung bị giãn rộng làm khép biểu đồ mắt | 1–3 dB | SMF cự ly dài ở tốc độ 10G trở lên, MMF gần giới hạn cự ly (Tán sắc) |
| Phản xạ / suy hao phản xạ | ánh sáng dội ngược vào laser DFB làm laser mất ổn định; nhiều phản xạ gây giao thoa lẫn nhau | 0,5–1 dB | đầu nối UPC trên liên kết dài; APC cho PON và DWDM |
| Nhiễu mode | mẫu đốm sáng (speckle) thay đổi tại các đầu nối MMF | 0,5–1 dB | đa mode dùng với laser, đầu nối bị lệch tâm |
| Tỷ số tắt | ER thấp = công suất mức “1” thấp hơn với cùng mức công suất trung bình | 0,5–2 dB | DML giá rẻ |
| Xuyên nhiễu (crosstalk) | các kênh WDM liền kề | 0,5–1 dB | bộ ghép kênh CWDM/DWDM |
| Phân cực | PDL/PMD | < 0,5 dB | liên kết coherent cự ly dài |
Quỹ công suất PMD theo IEEE đã bao gồm sẵn các độ phạt cho cự ly chuẩn trên sợi quang chuẩn; chỉ cộng thêm khi dùng các tổ hợp không theo chuẩn.
Chính sách dự trữ
| Dự trữ còn lại | Kết luận |
|---|---|
| ≥ 3 dB | đạt yêu cầu thiết kế |
| 1–3 dB | đạt có điều kiện: đã xác nhận đầu nối sạch, không thêm bộ chia quang về sau, đã bật cảnh báo giám sát |
| 0–1 dB | hoạt động được ở ngày đầu, nhưng hỏng ngay khi gặp đầu nối bẩn đầu tiên hoặc một ngày nắng nóng — cần thiết kế lại (sợi quang tốt hơn, ít đầu nối hơn, module cự ly xa hơn) |
| < 0 | không lên được liên kết; chọn module ER, thêm bộ khuếch đại, hoặc rút ngắn tuyến |
Các ví dụ tính toán
1. 10GBASE-LR trên 10 km SMF, 4 cặp đầu nối, 4 mối hàn
| Hạng mục | dB |
|---|---|
| Quỹ công suất (−8,2 − (−14,4)) | 6,2 |
| Sợi quang 10 × 0,35 | −3,5 |
| Đầu nối 4 × 0,5 | −2,0 |
| Mối hàn 4 × 0,1 | −0,4 |
| Dự trữ | 0,3 — sát ngưỡng theo định mức thiết kế; với đầu nối thực tế điển hình (4 × 0,2) thì dự trữ là 1,5 dB. Kết luận: cần đo kiểm để xác nhận suy hao hạ tầng thực tế ≤ 3,5 dB, hoặc dùng 10GBASE-ER kèm bộ suy hao |
2. 10GBASE-ER trên 35 km SMF ở bước sóng 1550 nm, 6 cặp đầu nối, 20 mối hàn
| Hạng mục | dB |
|---|---|
| Quỹ công suất (−4,7 − (−15,8)) | 11,1 (theo IEEE ER: Tx tối thiểu −4,7, độ nhạy −15,8, quỹ công suất chuẩn là 15 với 40 km ở 0,25 và đã gồm độ phạt) |
| Sợi quang 35 × 0,22 | −7,7 |
| Đầu nối 6 × 0,5 | −3,0 |
| Mối hàn 20 × 0,1 | −2,0 |
| Dự trữ | −1,6 theo định mức → với hạ tầng thực đo (đầu nối 0,2, mối hàn 0,05) thì suy hao là 9,9 → dự trữ 1,2 dB. Kết luận: cần đo kiểm trước khi chốt phương án, hoặc dùng ZR (quỹ công suất ~23 dB) kèm bộ suy hao 5 dB |
3. 100GBASE-SR4 trên 90 m OM4, 2 cặp MPO
| Hạng mục | dB |
|---|---|
| Quỹ công suất (−8,4 OMA Tx tối thiểu − (−10,3) độ nhạy OMA) | 1,9 (định mức suy hao chèn kênh theo IEEE là 1,9 dB cho 100 m, đã gồm 1,5 dB đầu nối) |
| Sợi quang 0,09 × 3,0 | −0,27 |
| MPO 2 × 0,5 | −1,0 |
| Dự trữ | 0,6 — nằm trong mô hình IEEE; giới hạn thực sự là băng thông mode, không phải công suất (Bảng cự ly) |
4. GPON lớp B+ trên 18 km, tỷ lệ chia 1:32, 5 cặp đầu nối, 8 mối hàn
| Hạng mục | dB |
|---|---|
| Quỹ công suất lớp B+ (tối thiểu 13, tối đa 28 dB) | 28 |
| Sợi quang 18 × 0,35 (1310 hướng lên là trường hợp xấu nhất) | −6,3 |
| Bộ chia 1:32 | −17,5 |
| Đầu nối 5 × 0,5 | −2,5 |
| Mối hàn 8 × 0,1 | −0,8 |
| Dự trữ | 0,9 — khá sít sao; khuyến nghị dùng lớp C+ (32 dB) hoặc tỷ lệ chia 1:16 (Lớp ODN và quỹ công suất) |
Quá nhiều ánh sáng: quá tải và bộ suy hao
Bộ thu có một mức công suất đầu vào tối đa (quá tải, −1 … +3 dBm với PIN, thấp hơn với APD). Một module ER cự ly 40 km dùng trên liên kết 2 km sẽ đưa tới bộ thu mức −5 dBm trong khi bộ thu chịu được tới +1 — vẫn ổn; còn một module ZR có công suất Tx +4 dBm đấu qua một dây nhảy quang sẽ đưa tới một APD chịu được tới −7 mức +3,5 dBm — gây lỗi hoặc hư hỏng.
| Tình huống | Cách khắc phục |
|---|---|
| Module cự ly xa dùng trên liên kết ngắn | dùng bộ suy hao cố định 5–15 dB ở đầu thu, chọn sao cho Rx nằm giữa dải cho phép |
| Đầu ra DWDM/EDFA đưa vào một module | đặt VOA trong quá trình đưa vào vận hành |
| ONU của PON ở gần OLT | tùy thuộc vào lớp; thường vẫn nằm trong dải cho phép nhờ có bộ chia |
| Cả hai chiều | suy hao từng chiều riêng biệt; bộ suy hao gắn theo từng sợi |
Phải kiểm tra cả hai đầu: quỹ công suất tính theo từng chiều, và module ở hai đầu có thể khác nhau (Công suất Rx và quỹ công suất tuyến).
Từ thiết kế đến nghiệm thu
- Thiết kế theo định mức → dự trữ ≥ 3 dB.
- Thi công lắp đặt; đo suy hao chèn bằng LSPM ở các bước sóng làm việc (Đo kiểm).
- So sánh suy hao đo được với suy hao thiết kế; kiểm tra kỹ mọi đầu nối có suy hao > 0,5 dB.
- Đưa ánh sáng vào liên kết; ghi lại DDM của Tx và Rx ở cả hai đầu — đây chính là hộ chiếu liên kết (Giám sát).
- Dự trữ = công suất Rx − độ nhạy; cảnh báo nếu giá trị này giảm 2 dB so với hộ chiếu liên kết.
Trong CodingBox
Bước 4 bắt đầu ngay trên bàn thử: đọc công suất Tx và các ngưỡng của từng module trước khi lắp đặt, rồi sau khi lắp đặt đọc giá trị Rx trên switch — cặp số liệu này chính là quỹ công suất đo được trong thực tế. CodingBox lưu các giá trị của module kèm theo số sê-ri, nhờ đó hộ chiếu liên kết vẫn còn giá trị ngay cả khi module được thay thế (DDM trong ứng dụng, Code database).
Toàn bộ số liệu trên một trang — suy hao, định mức, hệ số phản xạ, hình học, tán sắc, quỹ công suất của các giao diện thường gặp: Giá trị điển hình; các công thức kèm ví dụ tính toán: Công thức và tính toán; phía module trong quỹ công suất — công suất phát, độ nhạy, quá tải, FEC: Transceiver trong liên kết; khi quỹ công suất không còn đủ — bộ khuếch đại, OSNR và tái tạo tín hiệu: Bộ khuếch đại và tái tạo tín hiệu.