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Orçamento de Potência óptica: Planeje sua rede GPON e evite problemas!

Durante a elaboração de uma rede FTTx é fundamental conhecer o orçamento de potência (Power Budget) disponibilizado pelos equipamentos a serem utilizados no projeto.


O sinal que a OLT transmite sofre atenuação ao longo do link em função das perdas que os elementos passivos inserem no enlace, como por exemplo: Splitters, conectores, emendas, atenuação da fibra ótica em função da distância, entre outros.

Grande parte dos acionamentos feitos no suporte técnico DATACOM correspondem à problemas de infraestrutura.  Dentro deste universo percebemos que algumas redes óticas são construídas sem o devido planejamento do orçamento de potência.

Abaixo seguem os principais pontos de atenção e um exemplo de como calcular os requisitos de potência ótica da sua rede.

Conceitos:

O orçamento de potência (OP) em um enlace de transmissão, nada mais é que a diferença entre a potência do sinal emitido pelo transmissor (Ptx) e a sensibilidade do receptor (Srx).

OP = Ptx – Srx

No diagrama abaixo é possível verificar que, o sinal que sai do SFP da OLT (Tx) vai perdendo potência até chegar no Rx do módulo ótico da ONU:

 



O orçamento de potência corresponde à quantidade de energia que este sinal pode perder ao longo do enlace sem comprometer a percepção do mesmo pelo módulo de recepção, ou seja, a soma de todas as perdas do enlace não deve ser maior que o orçamento.



Matematicamente, iniciamos pelo cálculo do orçamento de potência através da equação: OP = Ptx – Srx.

Posteriormente calculamos a Margem de Potência (MP), que é o quanto de potência vai sobrar depois de descontar todas as perdas do enlace.

Vamos chamar estas perdas de LL, do inglês Link Loss. 

O cálculo da Margem de Potência (MP) é feito através da seguinte fórmula:

MP = OP – LL

Se MP for maior que zero, teremos potência suficiente para funcionamento do link.

MP > 0        

Antes de apresentar um exemplo prático é importante destacar que os valores utilizados no cálculo abaixo estão em Decibel (dB) e decibel por MiliWatt (dBm), que são unidades muito utilizadas no mundo de telecomunicações.

Decibel representa uma comparação entre duas medidas.

A unidade Decibel por MiliWatt, o dBm, é a unidade de medida para potência e sensibilidade ótica e indica quantos dB temos em relação a 1mW. A unidade dBm está em escala logarítimica, e nessa escala a cada 3dB temos o dobro da potência. Abaixo temos alguns valores de dBm x mW:

0dBm = 1mW

1dBm= 1,26mW

2dBm = 1,58mW

3dBm = 2mW

6dBm = 4mW

9dBm = 8mW

Resumindo temos as seguintes unidades:

Potência e Sensibilidade = dBm

Perdas, atenuação, margem = dB

Na prática, com dB e dBm, vamos conseguir expressar valores altos ou extremamente pequenos de uma forma curta, o que facilita nosso cálculo.

Exemplo Prático

Vamos imaginar que você foi designado para projetar um enlace óptico para atendimento de uma rede GPON de acordo com as características e topologia abaixo:





Orçamento de Potência (OP)

A primeira coisa que devemos fazer é conhecer o nosso orçamento de potência (OP) e para isso é necessário verificar na documentação do nosso módulo C+ qual é a potência de transmissão dele.

Para isso, é preciso consultar o datasheet do módulo ótico GPON. Caso você não tenha, basta solicitar para o nosso suporte técnico clicando aqui. Segue os dados:  

O que nos interessa é a potência de transmissão que está em Optical Transmitter Power. Percebam que temos duas colunas, uma com o valor mínimo e a outra com o valor máximo.



Devemos considerar o valor mínimo, ele que vai nos garantir uma maior segurança no cálculo. Com isso temos o valor de 4dBm para Ptx .

OP = 4dBm – Srx

O próximo passo é verificar no datasheet da nossa ONU qual o valor da sensibilidade de recepção da mesma. No datasheet da ONU Datacom DM984 – 100B encontramos o valor de sensibilidade de recepção de -30dBm para Srx:



Substituímos na equação, teremos:

OP = 4dBm – (-30dBm)

Com isso concluímos que o nosso orçamento de potência, ou seja, o valor que nosso sinal poderá ser atenuado ao longo do enlace é de:

OP = 34dB

Margem de Potência (MP)

Agora vamos calcular a Margem de potência:

Lembrando que a margem é o que vai nos dizer se nosso link vai funcionar de acordo com as especificações. A margem deve ser maior que zero de acordo com a equação abaixo, que representa o orçamento menos as perdas no enlace:

MP = OP – LL

Já sabemos o orçamento, agora vamos achar o valor das perdas. Na tabela abaixo temos os itens com valores típicos:  

Na tabela encontramos valores para: Fibra, emendas, conectores e spliter.

Abaixo a contabilização das perdas de acordo com a tabela e o cenário apresentado:

Perda na fibra ótica: 15km * 0,25dB /km;

Perda no splitter 1/2: 3,7dB;

Perda no splitter 1/16: 13,7dB;

Perda em emendas: 8x 0,1dB;

Perda em conectores: 4x 0,5dB

Margem de Segurança: 3dB.

A equação fica assim:

LL = (15km*0,25dB/km) + (1* 3,7dB) + (1*13,7dB) + (8*0,1dB) + (4*0,5dB) + 3dB

Somando todas essas perdas mais a margem de segurança, teremos o LL igual a 26.95dB

LL = 3,75dB + 3,7dB + 13,7dB + 0,8dB + 2dB + 3dB = 26.95dB

Voltando na equação da Margem de Potência (MP), temos o seguinte:

MP = 34dB – 26.95dB = 7,05dB

É possível perceber que temos uma margem de 7,05 dB > 0, ou seja, o nosso link teórico irá funcionar.

Conclusão

A ideia deste exemplo é dar uma visão geral sobre orçamento de potência. Isso que fizemos é o passo inicial para um projeto bem elaborado.

Devemos sempre fazer esta verificação teórica colocando margem de segurança adequada, antes de sair construindo redes, isso porque a rede GPON passa por constantes modificações de ampliação e manutenção.

A Datacom conta com uma estrutura completa em sua matriz onde oferecemos treinamentos presenciais. Recebendo o treinamento de tecnologia GPON da Datacom, você poderá explorar o tema de orçamento de potência de forma mais aprofundada.

No treinamento vai poder manipular os equipamentos, fará medidas de potência com o power meter para comparar com os valores teóricos. Verá com nossos profissionais uma série de boas práticas que ajudarão muito na operação de sua rede.

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Fonte: Datacom