Ingenier ía en Telecomunicaciones, Conectividad y Redes
Cálculo lcu loss de d el Ancho An cho de Banda Ba ndaa para para Band Fibra Óptica Profesor: Waldo Mundaca Tello
Cálculos de Fibra Óptica, Regla Nmotécnica. dBm
mW
W
dBW
- 30dB
10
dBm/10
dBm
÷ 1000 mW
10log (mW)
10log (W)
W X 1000
dBW 10
dBW/10
µµ + 30dB
Cálculos de Fibra Óptica, Regla Nmotécnica. Ejemplos: a. Convertir 1 W de potencia en su equivalente en dBW y en dBm. 1 W 10 log (1W) 0 dBW 1 W 1000mW 10 log (1000mW) 30 dBm b. Convertir 0,5 W de potencia en su equivalente en dBW, dBm y mW. 0,5 W 10 log(0,5W) - 3 dBW 0,5 W 10 log (500mW) 26,9 dBm 0,5 W 500 mW c. Considerando de Regla Nmotécnica, calcule lo siguiente: c.1 Potencia expresada en dBm, W y dBW para una señal de 1mW. c.2 Potencia en W y dBW para una señal de -74 dBm. c.3 Potencia en W y dBW para una señal de -90 dBm.
Cálculos de Fibra Óptica, Regla Nmotécnica. Cálculo de Pérdid a de Potencia en dB. Relación entre al Potencia de Salida y Potencia de Entrada: Pérdida = Ps / Pe Si la expresamos en función de dB sería: Pérdida (dB)= 10log Ps -10log Pe Ejemplo: Si la potencia de TX es de 50W, y el receptor capta una señal de 100 µ W, ¿Cuánta es la pérdida de potencia en dBW producida en el medio de propagación? Ps= 100 µW -40 dBW Pe= 50 W 16,9 dBW Pérdida = Ps – Pe = -40 dBW – 16,9 dBW= -56,9 dB Si expresamos las potencias en dBm sería: Ps= 100 µW -10dBm Pe= 50 W 46,9 dBm Pérdida= Ps – Pe = -10 dBm – 46,9 dBm = -56,9dB
Cálculos de Fibra Óptica, Decibel. Ventajas del Uso del DECIBEL (dB)
El decibel aprovecha las propiedades matemáticas de los logaritmos para establecer una relación o magnitud, que entrega las siguientes ventajas: 1. Permitir que cifras muy grandes o muy pequeñas tengan un formato similar. 2. Facilitar los cálculos matemáticos, ya que estos se reducen a sumas y restas. 3. Característica de transferencia similar a la curva de respuesta del oído humano, hace que las variaciones se sonido se noten “lineales” al oído humano.
Cálculos d e Fibra Óptica, Decibel. Tipo d e Decibel
a. Magnitud de Relación. a.1 dB En su forma básica, es la expresión más general. a.2 dBr En este caso “r” indica que el valor del decibel es de referencia o es relativa a una característica propia del sistema o circuito. b. Magnitud de Medida. b.1 dBm La “m” indica valor de potencia de referencia es de 1mW. b.2 dBW Valor referido a una potencia de 1W. b.3 dBK Valor referido a una potencia de 1KW. b.4 dBp Valor referido a una potencia de 1pW. b.5 dBmp Valor referido a una potencia de ruido y medido a través de un filtro psofométrico.
Cálculos de Fibra Óptica, Decibel.
b.6 dBu Valor referido a 0,775V, ampliamente utilizado en telefonía. b.7 dBµ Valor referido a una intensidad de campo de 1µV/m b.8 dBV Valor referido a un nivel de 1 V. b.9 dBmV Valor referido a un nivel de 1mV, y es unidad utilizada en sistema CTV. b.10 dBi. Valor de ganancia de una antena, referido a un radiador isotrópico.
Cálculos de Fibra Óptica BT = ( Bm-2 + BCr -2 )-1/2 , Ecuación de Ancho de Banda T2Fibra(ns) = T2Modal(ns) + T2Cromática(ns) , Ecuación de los Tiempos de Subida. Para determinar el Ancho de Banda y si el tipo de Fibra Óptica es el adecuado, se procede de la siguiente forma: 1.- Se debe determinar el Ancho de Banda Eléctrico del sistema, es decir, la velocidad de transmisión de datos requerida en Mbps, lo cual dependerá del método de modulación. BSist.Electr.(MHz) = RRZ(Mbps) BSist.Electr.(MHz) = RManchester(Mbps) BSist.Electr.(MHz) = FAnalog(MHz) BSist.Electr.(MHz) = RNRZ(Mbps)/2 2.- Para calcular los parámetros desconocidos se utilizará la ecuación del tiempo de subida. T2Modal(ns) + T2Cromática(ns) = T2Sistema(ns) – T2Generador(ns) – T2Detector(ns)
Cálculos de Fibra Óptica 3.- Determinando el valor de TFibra(ns) , obtenemos el valor de B Fibra Total(GHz) y con el valor de TEquipos(ns) podemos establecer la siguiente relación: TFibra(ns) <= TEquipo(ns) Si esta relación de cumple, la F.O es adecuada para la velocidad de transmisión requerida. 4.- Según el tipo de Fibra, el TFibra(ns) será: Multimodo: T2Fibra(ns) = T2Modal(ns) + T2Cromática(ns) Monomodo: T2Fibra(ns) = T2Cromática(ns)
Cálculos de Fibra Óptica 5.- A continuación se debe calcular el tiempo atribuible a los parámetros del equipo: T2Equipo(ns) = T2Sistema(ns) – T2Generador(ns) – T2Detector(ns) Donde: TSistema(ns) = 0,35/ BSist.Electr.(GHz) TGenerador(ns) y TDetector(ns) , datos entregados por fabricante de la F.O. 6.- Ahora se debe calcular el tiempo de subida total de la fibra: Donde:
T2Fibra(ns) = T2Modal(ns) + T2Cromática(ns) TCromática(ns) = DCromática(ns/(nm x km)) x WEspectral(nm) x dInstal.(km)
El valor de TModal(ns), se obtiene al calcular el Ancho de Banda Modal total, para todo el tramo de la fibra, y se pueden dar tres casos:
Cálculos de Fibra Óptica Caso 1: dInstal.(km) = dFábrica(km) En este caso: BModal.Instal.(MHz) = BModal(MHz xkm) / dInstal.(km) Caso 2: dInstal.(km) < dFábrica(km) En este caso: Se utilizará el factor gamma (ɤ) que proporcionará un parámetro de corrección para el cambio de longitud (gamma de recorte) BModal.Instal.(MHz) = (BModal(MHz xkm) / dFábrica.(km)) x (dFábrica.(km) / dInstal.(km) )ɤ Caso 3: dInstal.(km) > dFábrica(km) En esta caso: Se utiliza un factor gamma de concatenación ( ɤ) BModal.Instal.(MHz) = [ ΣNro.Fibras (BModal(MHz xkm) / dFábrica(km) )-1/ɤ ]-ɤ
Cálculos de Fibra Óptica 7.- Luego el BModal.Instal.(MHz) se convierte en BModal.Eléctrico(MHz) BModal.Eléctrico(MHz) = 0,71 x BModal.Instal.(MHz) TModal(ns) = 0,35 / BModal.Eléctrico(GHz) 8.- Finalmente T2Fibra(ns) = T2Modal(ns) + T2Cromática(ns) BFibra.Total(GHz) = 0,35 / TFibra(ns) Se comparan TFibra(ns) y TEquipo(ns)
Cálculos de Fibra Óptica 9.- Para Fibras Monomodo sería: T2Equipo(ns) = T2Sistema(ns) – T2Generador(ns) – T2Detector(ns) TSistema(ns) = 0,35/ BSist.Electr.(GHz) T2Fibra(ns) = T2Cromática(ns) TCromática(ns) = DCromática(ns/(nm x km)) x WEspectral(nm) x dInstal.(km) DCromática(ns/(nm x km)) = DMaterial(ns/(nm x km)) + DGuíaOnda(ns/(nm x km)) BFibra.Total(GHz) = 0,35 / TFibra(ns) Se comparan TFibra(ns) y TEquipo(ns)
Referencia Bibliográfica: INSTALACIONES DE FIBRA ÓPTICA Fundamentos , técnicas y aplicaciones. Autor: Bob Chomycs Editorial: McGraw-Hill
