工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中多模光纖線路損耗的預(yù)算

　　工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中多模光纖線路損耗的預(yù)算
　　光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，必須定義足夠的鏈路損耗預(yù)算，以便保證各種信道可以正常工作。影響損耗預(yù)算的主要是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的速率。本文主要討論多模的工業(yè)自動化光纖網(wǎng)絡(luò)（單模網(wǎng)絡(luò)的討論另見后續(xù)文章）。
　　
　　隨著工業(yè)系統(tǒng)速率的飆升，損耗預(yù)算也快速減小：
　　 上世紀(jì)八十年代，光纖以太網(wǎng)系統(tǒng)多工作在多模光纖10Mbps的速率、850nm波長，通常標(biāo)準(zhǔn)的2公里光鏈路損耗預(yù)算是12.5dB
　　 不久，以太網(wǎng)速率增加到100Mbps、應(yīng)用1300nm多模收發(fā)器時，損耗預(yù)算還可以保持在相對高的11dB
　　 十年后，Gbps以太網(wǎng)多模光纖標(biāo)準(zhǔn)選用了低成本的850nm收發(fā)器，損耗預(yù)算顯著降低到了只有3.9dB
　　 現(xiàn)在的10Gbps，在標(biāo)準(zhǔn)的50/125微米多模光纖鏈路上損耗預(yù)算被進一步降低到1.8dB
　　
　　除了高速率的網(wǎng)絡(luò)考驗，鏈路損耗預(yù)算也會在很大程度上受到光纖質(zhì)量和連接器插入損耗的影響：
　　 針對激光器優(yōu)化的多模光纖可以有效的向鏈路的預(yù)算余量妥協(xié)。2002年9月，ISO/IEC 11801正式頒布了新的多模光纖標(biāo)準(zhǔn)，將多模光纖分為OM1、OM2和OM3三類：
　　 OM1指目前傳統(tǒng)62.5/125微米多模光纖
　　 OM2指目前傳統(tǒng)50/125微米模光纖
　　 OM3是新增的萬兆光纖
　　 低成本850nm垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的出現(xiàn)為降低鏈路損耗提供了可能。通過采用OM3光纖，一部分損耗代價可以被歸還到信道總損耗預(yù)算（即光纜和連接器的損耗預(yù)算之和）當(dāng)中，從而兼顧了鏈路長度和傳輸速率的要求
　　
　　不同的光纖系統(tǒng)，會帶來不同的設(shè)計要求和結(jié)果。以下對于50/125微米的多模光纖系統(tǒng)進行分析：
　　 普通多模系統(tǒng)：
　　 在一個傳統(tǒng)的長228m的50/125微米OM2級多模光纖（500MHz•km）、線纜衰減是3.5dB/km的10Gbit工業(yè)系統(tǒng)中，光纖信道通常采用ST、SC、FC或LC連接。通常，這幾類連接器的最大損耗是0.50dB/對。
　　 當(dāng)鏈路上的兩對連接器安裝就位，則光纖的開銷是0.7dB、連接器的開銷是1.0dB、整個鏈路的開銷是1.798dB，而標(biāo)準(zhǔn)的10Gbps網(wǎng)絡(luò)的開銷預(yù)算是1.8dB。
　　 因此，沒有激光器優(yōu)化、滿注入、傳統(tǒng)的50/125微米OM2級多模光纖（500MHz•km）光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)計可以接受228m的鏈路長度。
　　 OM2系統(tǒng)：50微米的OM2光纖擁有2000MHz•km或者更高的有效模式帶寬，配以合適的連接器開銷，可以支持500m的距離。
　　 OM3系統(tǒng)：而當(dāng)使用VCSEL技術(shù)時，OM3階躍光纖可以支持1G以太網(wǎng)業(yè)務(wù)傳輸1000米，10G業(yè)務(wù)可以傳輸300米。OM3光纜在300米的長度上相應(yīng)的損耗預(yù)算保守計算在850nm上是2.6dB。
　　
　　鏈路損耗開銷預(yù)算總結(jié)如下：可以用這如下步驟來規(guī)劃光纖系統(tǒng)的功率開銷、判斷他們的光纖是否滿足工作要求：
　　 下面四步的結(jié)果相加，計算出無源光纜系統(tǒng)的總損耗α。
　　 計算光纖損耗。
　　 計算連接器損耗。
　　 計算熔接損耗。
　　 計算其他器件的損耗（比如旁路交換機、耦合器、分路器）。
　　 用下面系統(tǒng)增益減去功率開銷得到鏈路損耗預(yù)算B。
　　 計算系統(tǒng)增益。
　　 確定功率開銷。
　　 用鏈路損耗預(yù)算B減去無源光纜系統(tǒng)的損耗α：
　　 如果結(jié)果是個負數(shù)，則系統(tǒng)不能正常工作。
　　 如果結(jié)果是個正數(shù)，則系統(tǒng)可以正常工作
　　 如果[(B-α)/B]100%>10%，則系統(tǒng)會有一個較充裕的預(yù)算冗余。