Ejemplos Inictel

Microsoft Word - Calculo de potencias Examen

Ejemplo 1: Analice si un enlace STM-16 es viable teniendo en cuenta:

La distancia del enlace es de 30Km en planta externa.

Todas las fuentes son diodos lser que acoplan -2 dB a la fibra a 1300 nm. Sus tiempos de subida son de 0.1 ns y ancho espectral de 1nm.

Todos los receptores son fotodiodos de avalancha (APD) cuya sensibilidad es -32 dBm @BER 10-9 y tiempo de subida de 0.14 ns a 2.5 Gbps.

Para la planta externa cuenta con fibras monomodo G.655 con Dc = -4 ps/(nm.Km) , DPMD = 0.1 ps.(Km)-(1/2) y = 0.6 dB/Km. (datos a 1300 nm).

0.5 dB de prdidas por empalmes.

Prdida por conectores: 2.4 dB en cada sentido de transmisin.

Cada patch cord entre los equipos SDH y los ODF tiene una atenuacin de 1.5 dB (planta interna).

Margen de sistema de 6 dB

Considerar despreciable la dispersin en los patch cords. Solucion:

Clculo de potencias (atenuaciones)

La prdida total admitida ser PT = PS PR = -2 - (-32) = 30 dB.

Prdida por conectores: 2.4 dB Prdida en empalmes: 0.5 dB

Prdida en patch cords: 2 x 1.5 dB = 3 dB

Atenuacin de la fibra: (0.6 dB/Km) x (30 Km ) = 18 dB Dado que:

PT = (prdidas conectores) + (prdidas por empalmes) + L + margen

30 dB = 2.4 dB + 0.5 dB + (3dB + 18 dB) + margen Margen = 6.1 dB Luego:

El enlace es viable desde el punto de vista de la atenuacin.

Clculo del rise time.

tTX = 0.1 ns tmod = no aplica

tCD = (DC)()L = (-4)(1)(30) = -120 ps = -0.12 ns tPMD = (DPMD)(L)1/2 = (0.1)(30) 1/2 = 0.55 ps = 0.00055 ns tRX= 0.14 ns

En la frmula:

tsys < 0.7 (Tbit)

Luego: tsys = 0.21 ns

Al ser un enlace de 2.5 Gbps, el tiempo del bit es = 0.4 ns SDH posee un cdigo NRZ, la condicin por satisfacer es

tsys =0.21 ns < 0.28ns

El enlace es viable desde el punto de vista del tiempo de subida.

Ejemplo 2: La distancia aumenta a 100 Km: En el clculo de potencias:

La prdida total admitida ser PT = PS PR = -2 - (-32)

= 30 dB.



Atenuacin de la fibra: (0.6 dB/Km) x (100 Km ) = 60 dB


Luego:

30 dB = 2.4 dB + 0.5 dB + (3dB + 60 dB) + margen Margen = - 35.9 dB ! . El margen no puede ser

negativo.

Luego: El enlace es inviable desde el punto de vista de la atenuacin.

En el clculo de dispersiones: tTX = 0.1 ns

tmod = no aplica

tCD = (DC)()L = (-4)(1)(100) = -400 ps = -0.4 ns tPMD = (DPMD)(L)1/2 = (0.1)(100) 1/2 = 1 ps = 0.001 ns

tRX= 0.44 ns

Al ser un enlace de 2.5 Gbps, el tiempo del bit es = 0.4 ns SDH posee un cdigo NRZ, la condicin por satisfacer es tsys < 0.7 (Tbit)

Pero tsys =0.44 ns > 0.28ns El enlace no es viable desde el punto de vista del tiempo de subida. La forma de superar esta limitacin es con el uso de amplificadores y regeneradores.

Amplificadores: El principal parmetro de un amplificador es su ganancia GA.

Extendiendo la frmula de la Prdida Total de potencia admitida por el sistema:

PT = (prdidas conectores) + (prdidas por empalmes) + L + margen GA

donde GA es la ganancia del amplificador en dB.

Regeneradores: Dispositivos que convierten la seal ptica en elctrica para su procesamiento por medios electrnicos.

Importante: Los regeneradores cuentan con sus propios emisores y receptores, que deben ser tomados en cuenta al realizar el diseo. En general, cuando diseamos enlaces pticos: Los amplificadores nos ayudan a mejorar las potencias (atenuaciones) Los regeneradores nos ayudan a mejorar los tiempos de subida (dispersin)

Amplificador:


Ejemplo 3: Retomamos el enlace de 100 Km del ejemplo 2 para disearlo con amplificadores y regeneradores con las siguientes consideraciones:

Los amplificadores a utilizar no introducen mayor dispersin en la seal ptica. Contamos con

amplificadores de 8 dB, 12 dB y 20 dB.

Las prdidas en los sitios de regeneracin (intermedios) son las mismas que en los puntos extremos (conectores y patch cords).

Los regeneradores usan los mismos emisores y detectores especificados anteriormente:

Todas las fuentes que acoplan -2 dB a la fibra a 1300 nm. Sus tiempos de subida son de 0.1 ns y ancho espectral de 1nm.

Todos los receptores son fotodiodos de avalancha (APD) cuya sensibilidad es -32 dBm @ 10-9 y tiempo de subida de 0.14 ns a 2.5 Gbps

SOLUCION

Empezamos por el clculo de dispersin. Hallemos la mxima distancia para la cual se cumple que

tsys < 0.7 T = 0.28ns


tCD = (DC)()L = (-4)(1)(L) = -4L (ps) = -0.004 L (ns) tPMD = (DPMD)(L)1/2 = (0.1)(L) 1/2 = 1 (L) 1/2 ps = 0.001 (L) 1/2

(ns)

tRX= 0.14 ns

(0.28)2 = (0.1) 2 + (0.004L) 2 + (0.001 (L) 1/2 ) 2 + (0.14) 2

Lmx = 55.2 Km

Al ser un enlace de 100 Km, utilizaremos dos secciones de 50 Km. Es decir, un regenerador a 50 Km de ambos extremos

Ahora el clculo de atenuacin.

La prdida total admitida en cada seccin de regeneracin es: PT = PS PR = -2 - (-32) = 30 dB.

Primero realicemos el clculo sin amplificadores.



Atenuacin de la fibra: (0.6 dB/Km) x (50 Km ) = 30 dB Dado que


30 dB = 2.4 dB + 0.5 dB + (3dB + 30 dB) + margen Margen = - 5.9 dB ! . El margen no puede ser

negativo.

Luego: El enlace an es inviable desde el punto de vista de la atenuacin.

Introducimos amplificadores para llegar al margen solicitado. El clculo se realiza por cada seccin de regeneracin.


Prdida por conectores: 2.4 dB

Prdida en empalmes: 0.5 dB Prdida en patch cords: 2 x

1.5 dB = 3 dB

Atenuacin de la fibra: (0.6 dB/Km) x (50 Km ) = 30 dB Reemplazando: 30 dB = 2.4 dB + 0.5 dB + (3dB + 30 dB) + 6dB - GA

GA = 11.9 dB

Luego: El enlace es viable con un amplificador de 12 dB en cada seccin de regeneracin.

Solucin final con un regenerador y 2 amplificadores (uno en cada seccin de regeneracin)

Ejemplo 4: Realizar una interconexin WDM a 100 Gbps considerando:

Cuenta con equipos WDM unidireccionales, con transponders de 2.5G, 10G y 40G en modulacin OOK-NRZ.

El recorrido de fibra ptica es de 20 Km.

Todos los transponders utilizan diodos lser que acoplan -2 dBm en tercera ventana. Sus tiempos de subida son de 0.03 ns y tienen ancho espectral de 0.5 nm para todas las tasas de bit.

Todos los transponders poseen fotodiodos con sensibilidad de -20 dBm @BER 10-9 y tiempo de subida de 0.04 ns para todas las tasas de bits.

Para la planta externa cuenta con fibras monomodo con Dc =

-3 ps/(nm.Km) , DPMD = 0.4 ps.(Km)-(1/2) y = 0.4 dB/Km (datos a tercera ventana).

Se considera una prdida total por empalmes de 2 dB en todos los casos.

Prdida total por conectores de 3 dB en todas las lambdas.

Prdida total por patch cords de 3 dB en todas las lambdas.

Prdida total en multiplexores de 3.5 dB en todas las lambdas.

Prdida total en demultiplexores de 3.5 dB en todas las lambdas.

Margen de sistema de 8 dB

Considerar despreciable la dispersin en los patch cords.

No se considera sitios de regeneracin, pero es posible aadir amplificadores que amplifiquen 15 dB en cada canal, tanto en la transmisin como en la recepcin de la seal multiplexada.

Con los datos indicados, disee una solucin WDM utilizando la menor cantidad posible de canales en previsin de futuras ampliaciones. El diseo debe indicar el nmero de canales WDM, su tasa de bit y los amplificadores a utilizar (de ser necesarios).

SOLUCION:

Red objetivo: Siendo DWDM unidireccional, consideramos uno de los sentidos, donde cada lambda puede ser de 40 Gbps, 10 Gbps, 2.5 Gbps.

Clculo de dispersin


tCD = (DC)()L = (-3)(0.5)(20) = -30 ps = -0.03 ns tPMD = (DPMD)(L)1/2 = (0.4)(20) 1/2 = 1.8 ps = 0.0018 ns

tRX= 0.04 ns

En la frmula: Luego: tsys = 0.058 ns

Sabemos que tsys = 0.058 ns . Ahora escojamos la tasa de bit que utilizaremos.

Clculo de dispersin

Si consideramos una tasa de 40 Gbps, el tiempo de bit es

0.025 ns

Cada transpondedor posee un cdigo NRZ, la condicin por satisfacer es tsys < 0.7 (Tbit) = 0.0175

Luego, nuestro enlace es inviable para un canal de 40 Gbps.

Si consideramos una tasa de 10 Gbps, el tiempo del bit es = 0.1 ns

Cada transpondedor posee un cdigo NRZ, la condicin por satisfacer es tsys < 0.7 (Tbit) = 0.07

Luego, nuestro enlace s es viable para canales de 10 Gbps. Finalmente, nuestro sistema funcionar con 10 canales DWDM de 10 Gbps.

Clculo de atenuaciones. La prdida total admitida ser PT = PS PR = -2 - (-20) = 18 dB.

PT = (prdidas conectores) + (prdidas en Mux/Demux)

+(prdidas por empalmes) + (prdidas en fibras) + margen Prdida por conectores:

3 dB Prdida en patch cords: 3 dB Prdida en multiplexor: 3.5 dB Prdida en demultiplexor: 3.5 dB Prdida en empalmes: 2 dB

Atenuacin de la fibra: (0.4 dB/Km) x (20 Km ) = 8 dB

18 dB = 3 dB + (3.5dB + 3.5dB) + 2 dB + (3dB + 8 dB) + margen De donde se obtiene que:

Margen = -5 dB. Hace falta amplificadores.

Clculo de atenuaciones.

Introducimos en la frmula la ganancia necesaria del amplificador

18 dB = 3 dB + (3.5dB + 3.5dB) + 2 dB + (3dB + 8 dB) + 8dB - GA

Despejando:

GA = 13 dB

Como disponemos de amplificadores de 15 dB, con un amplificador es suficiente.

Se puede calcular el nuevo margen de sistema, que estar en 10 Db

Respuesta final:

El sistema funcionar con 1O canales de 1O Gbps y con un amplificador de 15 dB.

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