Методика измерения оптического затухания в классических ВОЛС и активных PON сетях

1. Главная

Затухание (потери) оптического сигнала – это параметр, который показывает насколько уменьшился уровень сигнала на выходе оптической линии в сравнении с уровнем на ее входе.  Измеряется затухание в деци Беллах (дБ). В зависимости от того, в каких единицах измерения выражены входной и выходной уровень сигнала, для вычисления затухания используются различные формулы. Более подробно об этом описано в статье «Взаимозависимость между мощностью и затуханием».

В связи с тем, что чаще всего мощность сигнала измеряется в дБм, затухание определяется по формуле:

Рисунок 1 – Формула для определения затухания оптического сигнала

 

Исходя их формулы,  делаем вывод, что для определения затухания в линии, достаточно и необходимо знать мощность сигнала на входе в линию (Pвх) и мощность сигнала на выходе из нее (Pвых).

Что же такое мощность сигнала на входе в линию и чем она отличается от выходной мощности передатчика? Ответ очень прост.

Выходная мощность передатчика – это действительно паспортная величина, которая указывается в соответствующих документах. Она учитывает мощность используемого лазера (или светодиода) и средние потери на разъеме. Для оценки характеристик прибора – этого вполне достаточно. Однако ввиду того, что обе эти характеристики не постоянны

• потери на разъеме зависят от его качества полировки, чистоты, усилия коммутации и др.
• мощность лазера уменьшается в следствие старения

для измерений паспортное значение выходной мощности использовать нельзя. Именно поэтому, мощность сигнала на входе в линию (Рвх) необходимо измерять. Для этого:

1. Соедините источник и измеритель оптической мощности патч кордом, как показано на рисунке.

Перед соединением следует произвести чистку коннекторов патч корда и адаптеров измерительных приборов при помощи специальных приспособлений.

Рисунок 2 – Определение опорного уровня оптического сигнала

 

2. включите источник и измеритель мощности, установите рабочую длину волны, на которой будут проводится измерения. (850нм, 1300нм, 1310нм, 1490нм, 1550нм, 1625нм)
3. Запишите показания измерителя мощности. Измеренное значение также называют опорной мощностью оптического сигнала. Учитывая то, что потери на коннекторе источника уже учтены в значении опорной мощности, а потери на коннекторе измерителя равны нулю, – можно считать, что измеренное значение – это истинное значение мощности оптического сигнала на входе в оптическую линию.

   

Рисунок 3 – Порты источника (слева) и измерителя (справа) оптической мощности без адаптеров FC, SC, ST, LC

 

На рисунке 3 изображены порты измерительных приборов: источника и измерителя мощности. Порт источника (UCI) выполнен в виде металлической ферулы диаметром 2,5 мм. В этом случае соединение волокон выполняется путем совмещения ферулы измерительного прибора с ферулой коннектора. Естественно, даже небольшая погрешность в совмещении приведет к дополнительным потерям на соединении. Порт измерителя мощности (SOC) представляет собой свето чувствительную площадку, диаметром примерно 2 мм.

При подключении коннектора к измерителю мощности, непосредственного контакта с площадкой не возникает, вместе с тем все излучение без потерь попадает в измеритель мощности. 

4. Отключите патч корд от порта измерителя мощности и подключите его ко входу измеряемой линии. (Во избежание изменения вносимых потерь на соединении патч корда и источника, это соединение нарушать не рекомендуется).
5. Подключите измеритель мощности к выходу линии при помощи дополнительного патч корда, запишите показания мощности на выходе линии – P вых
6. По формуле, приведенной на рисунке 1, рассчитайте потери в оптической линии. Рассчитанное значение будет включать в себя:

• потери на первом и последнем коннекторе (и других имеющихся на линии коннекторах)
• потери на линейных участках ВОЛС
• потери на сварных соединениях

Измерение потерь рекомендуется проводить в направлениях А-Б, Б-А с последующим вычислением среднего значения по формуле

 

Рисунок 4 – Формула определения среднего значения потерь на участке ВОЛС

 

Среднее значение определяется вследствие неравномерности затухания в различных направлениях из-за неоднородности диаметров оптического волокна.

Рисунок 5 – Измерение потерь в направлениях А-Б и Б-А при помощи оптических тестеров

 

Вследствие различных диаметров сердцевин оптического волокна, потери сигнала распространяющегося слева направо будут меньше, чем в обратном направлении. Различие же диаметров волокон обусловлено процессами производства оптического волокна, которые более подробно описаны в статье “Производство оптических волокон”

Для повышения удобства выполнения двусторонних тестов, используют тестеры. Они в одном корпусе совмещают и источник и измеритель мощности, а иногда еще и измеритель ORL. 

Рисунок 6 – Двустороннее измерение потерь в оптической линии при помощи тестеров

 

В случае измерения потерь в работающей PON сети, измерения проводятся на длине волны 1625нм. Кроме того, перед ONT устанавливаются фильтры, отсекающие сигналы на этой длине волны.

 

    

Рисунок 7 – Измерение оптических потерь в активной PON сети

 

Измерение затухания классической оптической линии (видео)

Вебинар на тему “Методики измерения параметров в классических ВОЛС и PON”

Чтобы задать вопрос докладчику вебинара отправьте письмо на адрес: [email protected]

 

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:

• Измерение оптической мощности в FTTx и PON
• Механизмы возникновения потерь и отражений сигнала в оптическом волокне
• Производство оптических волокон. Основные этапы технологического процесса.
• Окна прозрачности оптического волокна

Подписаться на рассылку статей

Характеристики линий связи | Журнал сетевых решений/LAN

Производительность и надежность сети напрямую зависит от характеристик линий связи.

Характеристики линий связи можно разделить на две группы:

• параметры распространения характеризуют процесс распространения полезного сигнала в зависимости от собственных параметров линии, например погонной индуктивности медного кабеля;
• параметры влияния описывают степень влияния на полезный сигнал других сигналов — внешних помех, наводок от других пар проводников в медном кабеле.

В свою очередь, в каждой из этих групп можно выделить первичные и вторичные параметры. Первичные — характеризуют физическую природу линии связи: например, погонное активное сопротивление, погонную индуктивность, погонную емкость и погонную проводимость изоляции медного кабеля или зависимость коэффициента преломления оптического волокна от расстояния от оптической оси. Вторичные параметры выражают некоторый обобщенный результат процесса распространения сигнала по линии связи и не зависят от ее природы — например, степень ослабления мощности сигнала при прохождении им определенного расстояния вдоль линии связи, так называемое затухание сигнала. Для медных кабелей не менее важен и такой вторичный параметр влияния, как степень ослабления помехи от соседней витой пары.

Вторичные параметры определяются по отклику линии передачи на некоторые эталонные воздействия. Подобный подход позволяет достаточно просто и однотипно определять характеристики линий связи любой природы, не прибегая к сложным теоретическим исследованиям и построению аналитических моделей. Для исследования реакции линий связи чаще всего в качестве эталонных используются синусоидальные сигналы различных частот.

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА ЛИНИЯХ СВЯЗИ

Любой периодический процесс можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различных частот и различных амплитуд (см. Рисунок 1). Каждую составляющую синусоиду называют также гармоникой, а набор всех гармоник — спектральным разложением исходного сигнала. Непериодические сигналы можно представить в виде интеграла синусоидальных сигналов с непрерывным спектром частот.

Рисунок 1. Представление периодического сигнала в виде суммы синусоид.

При передаче по линии связи форма сигнала искажается вследствие неодинаковой деформации синусоид различных частот. Если это аналоговый сигнал, передающий речь, то изменяется тембр голоса вследствие неточного воспроизведения обертонов — боковых частот. При передаче импульсных сигналов, характерных для компьютерных сетей, искажаются низкочастотные и высокочастотные гармоники, в результате фронты импульсов теряют свою прямоугольную форму (см.

Рисунок 2). Поэтому на приемном конце линии сигналы могут плохо распознаваться.

Рисунок 2. Искажение импульсов в линии связи.

При передаче по линии связи сигналы искажаются из-за того, что ее физические параметры отличаются от идеальных. Так, например, медные провода всегда представляют собой некоторую распределенную по длине комбинацию активного сопротивления, емкостной и индуктивной нагрузки. В результате для синусоид различных частот линия будет обладать различным полным сопротивлением, а значит, и передаваться они будут по-разному. Волоконно-оптический кабель также имеет отклонения от идеальной среды для передачи света — вакуума. Если линия связи включает промежуточную аппаратуру, то и она может вносить дополнительные искажения.

Не только неоднородность внутренних физических параметров линии связи становится причиной неточных сигналов, свой вклад в искажение формы сигналов на выходе линии вносят и внешние помехи. Их создают различные электрические двигатели, электронные устройства, атмосферные явления и т. д. Несмотря на защитные меры, предпринимаемые разработчиками кабелей и усилительно-коммутирующей аппаратуры, полностью компенсировать влияние внешних помех не удается. Кроме того, в кабеле существуют и внутренние помехи — так называемые наводки одной пары проводников на другую. В результате сигналы на выходе линии связи обычно имеют сложную форму (как это и показано на Рисунке 2), по которой иногда трудно понять, какая дискретная информация была подана на вход линии.

Качество исходных сигналов (крутизна фронтов, общая форма импульсов) зависит от качества передатчика, генерирующего сигналы в линию связи. Одна из самых важных характеристик передатчика — спектральная, т.е. спектральное разложение генерируемых им сигналов. Для генерации качественных прямоугольных импульсов необходимо, чтобы спектральная характеристика передатчика представляла собой как можно более узкую полосу. Например, лазерные диоды имеют значительно меньшую ширину спектра излучения (1-2 нм) по сравнению со светодиодами (30—50 нм) при генерации импульсов, поэтому частота модуляции лазерных диодов может быть намного выше, чем светодиодов.

ЗАТУХАНИЕ И ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Степень искажения синусоидальных сигналов линиями связи оценивается с помощью таких характеристик, как затухание и полоса пропускания.

Затухание показывает, насколько уменьшается мощность эталонного синусоидального сигнала на выходе линии связи по отношению к мощности сигнала на входе этой линии. Затухание А обычно измеряется в децибелах (дБ) и вычисляется по следующей формуле:

А = 10 lg Рвых/Рвх,

где P_вых — мощность сигнала на выходе линии, а Р_вх — мощность сигнала на ее входе.

При отсутствии промежуточных усилителей мощность выходного сигнала кабеля всегда меньше мощности входного, поэтому затухание кабеля, как правило, имеет отрицательную величину.

Степень затухания мощности синусоидального сигнала при прохождении им по линии связи обычно зависит от частоты синусоиды, поэтому полную характеристику дает лишь зависимость затухания от частоты во всем диапазоне, используемом на практике (Рисунок 3).

Рисунок 3. Зависимость затухания от частоты.

Затухание представляет собой обобщенную характеристику линии связи, так как позволяет судить не о точной форме сигнала, а о его мощности (интегральной результирующей от формы сигнала). На практике затухание является важным атрибутом описания линий связи: в частности, в стандартах на кабель этот параметр считается одним из основных.

Чаще всего при описании параметров линии связи приводятся значения затухания всего в нескольких точках общей зависимости, при этом каждая из них соответствует определенной частоте, на которой измеряется затухание. Отдельное значение затухания называют коэффициентом затухания. Применение всего нескольких значений вместо полной характеристики связано, с одной стороны, со стремлением упростить измерения при проверке качества линии, а с другой, основная частота передаваемого сигнала часто заранее известна — это та частота, гармоника которой имеет наибольшую амплитуду и мощность. Поэтому достаточно знать уровень затухания на данной частоте, чтобы приблизительно оценить искажения передаваемых по линии сигналов. Более точные оценки возможны при знании затухания на различных частотах, соответствующих нескольким основным гармоникам передаваемого сигнала.

Чем меньше затухание, тем выше качество линии связи или кабеля, по которому она проложена. Обычно затухание определяют для пассивных участков линии связи, состоящих из кабелей и кроссовых секций, без усилителей и регенераторов. Например, кабель с витыми парами Категории 5 для внутренней проводки в зданиях, применяемой практически для всех технологий локальных сетей, характеризуется затуханием не ниже -23,6 дБ для частоты 100 МГц при длине кабеля 100 м.

Частота 100 МГц выбрана потому, что кабель этой категории предназначен для высокоскоростной передачи данных, чьи сигналы имеют значимые гармоники с частотой примерно 100 МГц. Более качественный кабель Категории 6 уже имеет на частоте 100 МГц затухание не ниже -20,6 дБ, т. е. мощность сигнала снижается в меньшей степени. Часто в документации приводятся абсолютные значения затухания, т. е. его знак опускается, так как затухание всегда отрицательно для пассивного, не содержащего усилители и регенераторы, участка линии, например непрерывного кабеля.

Рисунок 4. Окна прозрачности оптического волокна.

Оптический кабель отличается существенно более низкими (по абсолютной величине) размерами затухания, обычно в диапазоне от 0,2 до 3 дБ при длине кабеля в 1000 м. Практически всем оптическим волокнам свойственна сложная зависимость затухания от длины волны, с тремя так называемыми «окнами прозрачности». Характерный пример показан на Рисунке 4. Как можно видеть, область эффективного использования современных волокон ограничена волнами длин 850, 1300 и 1550 нм, при этом окно в 1550 нм обеспечивает наименьшие потери, а значит, максимальную дальность при фиксированной мощности передатчика и фиксированной чувствительности приемника. Выпускаемый многомодовый кабель обладает двумя первыми окнами прозрачности, т. е. 850 и 1300 нм, а одномодовый кабель — двумя окнами прозрачности в диапазонах 1310 и 1550 нм.

Мощность передатчика часто характеризуется абсолютным уровнем мощности сигнала. Уровень мощности, как и затухание, измеряется в децибелах. При этом в качестве базового принимается значение в 1 мВт. Таким образом, уровень мощности p вычисляется по следующей формуле:

p = 10 lg P/1 мВт [дБм],

где P — мощность сигнала в милливаттах, а дБм — единица измерения уровня мощности (дБ на 1 мВт).

Важным вторичным параметром распространения медной линии связи является ее волновое сопротивление. Этот параметр представляет собой полное (комплексное) сопротивление, которое электромагнитная волна определенной частоты встречает при распространении вдоль однородной цепи. Волновое сопротивление измеряется в Омах и зависит от таких первичных параметров линии связи, как активное сопротивление, погонная индуктивность и погонная емкость, а также от частоты самого сигнала. Выходное сопротивление передатчика должно быть согласовано с волновым сопротивлением линии, иначе затухание сигнала будет чрезмерно большим.

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ

Помехоустойчивость линии определяет ее способность уменьшать уровень помех со стороны внешней среды или проводников самого кабеля. Она зависит от типа используемой физической среды, от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают кабельные линии и отличной — волоконно-оптические, малочувствительные к внешнему электромагнитному излучению. Обычно уменьшения помех от внешних электромагнитных полей добиваются экранированием и/или скручиванием проводников. Величины, характеризующие помехоустойчивость, относятся к параметрам влияния линии связи.

Первичные параметры влияния медного кабеля — электрическая и магнитная связи. Электрическая связь определяется отношением наведенного тока в цепи, подверженной влиянию, к напряжению, действующему во влияющей цепи. Магнитная связь — это отношение электродвижущей силы, наведенной в цепи, подверженной влиянию, к току во влияющей цепи. Результатом электрической и магнитной связи будут наведенные сигналы (наводки) в цепи, подверженной влиянию. Устойчивость кабеля к наводкам характеризуется несколькими различными параметрами.

Переходное затухание на ближнем конце (Near End Cross Talk, NEXT) определяет устойчивость кабеля в том случае, когда наводка образуется в результате действия сигнала, генерируемого передатчиком, подключенным к одной из соседних пар на том же конце кабеля, на котором работает подключенный к подверженной влиянию паре приемник. Показатель NEXT, выраженный в децибелах, равен 10 lg Pвых/Pнав, где Pвых — мощность выходного сигнала, Pнав — мощность наведенного сигнала. Чем меньше значение NEXT, тем лучше кабель. Так, для витой пары Категории 5 показатель NEXT должен быть лучше -27 дБ на частоте 100 МГц.

Переходное затухание на дальнем конце (Far End Cross Talk, FEXT) описывает устойчивость кабеля к наводкам для случая, когда передатчик и приемник подключены к разным концам кабеля. Очевидно, что этот показатель должен быть лучше, чем NEXT, так как до дальнего конца кабеля сигнал приходит ослабленный вследствие затухания в каждой паре.

Показатели NEXT и FEXT обычно используются применительно к кабелю, состоящему из нескольких витых пар, когда взаимные наводки одной пары на другую могут достигать значительных величин. Для одинарного коаксиального кабеля (т. е. состоящего из одной экранированной жилы) подобный показатель не имеет смысла, не применяется он и для двойного коаксиального кабеля вследствие высокой степени защищенности каждой жилы. Оптические волокна также не создают сколько-нибудь заметных помех друг для друга.

В связи с тем, что в некоторых новых технологиях передача данных осуществляется одновременно по нескольким витым парам, в последнее время стали применяться суммарные показатели (PowerSUM, PS) — PS NEXT и PS FEXT. Они отражают устойчивость кабеля к суммарной мощности перекрестных наводок на одну из пар кабеля от всех остальных передающих пар.

Весьма важной характеристикой передающей среды является показатель защищенности кабеля (ACR), представляющий собой разность между уровнями полезного сигнала и помех. Чем больше это значение, тем с потенциально более высокой скоростью можно передавать данные по указанному кабелю.

ДОСТОВЕРНОСТЬ

Достоверность передачи данных характеризует вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных. Иногда этот же показатель называют интенсивностью битовых ошибок (Bit Error Rate, BER). Величина BER для каналов связи без дополнительных средств защиты от ошибок (например, самокорректирующихся кодов или протоколов с повторной передачей искаженных кадров) составляет, как правило, 10-4—10-6, а в волоконно-оптических линиях связи — 10-9. Значение достоверности передачи данных, например в 10-4, говорит о том, что в среднем из 10000 бит неправильно интерпретируется значение одного бита.

Битовые ошибки происходят как из-за наличия помех на линии, так и по причине искажений формы сигнала вследствие ограниченной полосы пропускания линии. Поэтому для повышения достоверности передаваемых данных нужно повышать степень помехозащищенности линии, снижать уровень перекрестных наводок в кабеле, а также использовать линии связи с более широкой полосой рабочих частот.

ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ

Полоса пропускания — еще одна вторичная характеристика. С одной стороны, она непосредственно зависит от затухания, а с другой — прямо влияет на такой важнейший показатель линии связи, как максимально возможная скорость передачи информации.

Полоса пропускания (bandwidth) — это непрерывный диапазон частот, для которого затухание не превышает заранее заданный определенный предел. Иными словами, полоса пропускания определяет диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается по линии связи без значительных искажений (часто за граничные принимаются частоты, где мощность выходного сигнала уменьшается в два раза по отношению к входному, что соответствует затуханию в -3 дБ). Как мы увидим ниже, ширина полосы пропускания в наибольшей степени влияет на максимально возможную скорость передачи информации по линии связи.

Таким образом, амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и затухание являются универсальными характеристиками, и их знание позволяет сделать вывод о том, как через линию связи будут передаваться сигналы любой формы.

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ

Пропускная способность (количество бит информации, передаваемых в единицу времени) и достоверность передачи данных (вероятность доставки неискаженного бита или же вероятность его искажения) интересуют разработчиков компьютерной сети в первую очередь, поскольку эти характеристики прямо влияют на производительность и надежность создаваемой сети.

Пропускная способность и достоверность передачи данных зависят как от характеристик физической среды, так и от способа передачи данных. Следовательно, нельзя говорить о пропускной способности линии связи до определения протокола физического уровня. Пропускная способность (throughput) линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Она измеряется в битах в секунду (бит/c), а также в производных единицах — килобит в секунду (Кбит/c), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с) и т. д.

Пропускная способность линий связи и коммуникационного сетевого оборудования традиционно измеряется в битах в секунду, а не в байтах в секунду. Это связано с тем, что данные в сетях передаются последовательно, т. е. побитно, а не параллельно, байтами, как это происходит между устройствами внутри компьютера. Такие единицы измерения, как килобит, мегабит или гигабит, в сетевых технологиях строго соответствуют степеням 10 (т. е. килобит — это 1000 бит, а мегабит — это 1000000 бит), как это принято во всех отраслях науки и техники, а не близким к этим числам степеням 2, как это принято в программировании, где приставка «кило» равна 210 = 1024, а «мега» — 220 = 1 048 576.

Пропускная способность линии связи зависит не только от ее характеристик, например от затухания и полосы пропускания, но и от спектра передаваемых сигналов. Если значимые гармоники сигнала (т. е. те гармоники, амплитуды которых вносят основной вклад в результирующий сигнал) не выходят за полосу пропускания линии, такой сигнал будет хорошо передаваться, и приемник сможет правильно распознать информацию, отправленную по линии передатчиком. Если же значимые гармоники выходят за границы полосы пропускания линии связи, то сигнал станет значительно искажаться, приемник — ошибаться при распознавании информации, а сама информация в конечном итоге не сможет передаваться с заданной пропускной способностью.

СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Выбор способа представления дискретной информации в виде подаваемых на линию связи сигналов называется физическим, или линейным, кодированием.

От выбранного способа кодирования зависят спектр сигналов и пропускная способность линии. Итак, разным способам кодирования может соответствовать разная пропускная способность. Например, витая пара Категории 3 способна передавать данные с пропускной способностью 10 Мбит/c при способе кодирования стандарта физического уровня 10BaseT и 33 Мбит/с при способе кодирования стандарта 100BaseT4.

Согласно теории информации, информацию несет лишь различимое и непредсказуемое изменение принимаемого сигнала. Таким образом, прием синусоиды, у которой амплитуда, фаза и частота остаются неизменными, информации не несет, так как изменение сигнала хотя и происходит, но легко предсказуемо. Аналогично, импульсы на тактовой шине компьютера не несут в себе информации, так как их изменения постоянны во времени. А вот импульсы на шине данных предсказать заранее нельзя, поэтому они переносят информацию между отдельными блоками или устройствами компьютера.

Большинство способов кодирования использует изменение какого-либо параметра периодического сигнала — частоты, амплитуды и фазы синусоиды или же знак потенциала последовательности импульсов. Периодический сигнал, параметры которого изменяются, называют несущим сигналом или несущей частотой, если в качестве такого сигнала применяется синусоида.

Если сигнал изменяется так, что различаются только два его состояния, то любое его изменение будет соответствовать наименьшей единице информации — биту. Если же сигнал может иметь более двух различимых состояний, то любое его изменение содержит несколько бит информации.

Количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду измеряется в бодах (baud). Период времени между соседними изменениями информационного сигнала называется тактом работы передатчика.

Пропускная способность линии в битах в секунду в общем случае не совпадает с числом бод. Она может быть как выше, так и ниже числа бод, и это соотношение зависит от способа кодирования.

Когда у сигнала более двух различимых состояний, пропускная способность в битах в секунду окажется выше, чем число бод. Например, если информационными параметрами являются фаза и амплитуда синусоиды (причем различаются четыре состояния фазы — в 00, 900, 1800 и 2700 и два значения амплитуды сигнала), то информационный сигнал может иметь восемь различимых состояний. В этом случае модем, работающий со скоростью 2400 бод (с тактовой частотой 2400 Гц), передает информацию со скоростью 7200 бит/с, так как при одном изменении сигнала передается три бита информации.

При использовании сигналов с двумя различимыми состояниями возможна обратная картина. Это часто происходит потому, что для надежного распознавания приемником пользовательской информации каждый бит в последовательности кодируется с помощью нескольких изменений информационного параметра несущего сигнала. Например, при кодировании единичного значения бит импульсом положительной полярности, а нулевого значения бит — импульсом отрицательной полярности физический сигнал дважды изменяет свое состояние при передаче каждого бит. При таком кодировании пропускная способность линии в два раза ниже, чем число бод, передаваемое по линии.

На пропускную способность линии оказывает влияние не только физическое, но и логическое кодирование. Выполняемое до физического кодирования, оно подразумевает замену бит исходной информации новой последовательностью бит, несущей ту же информацию, но обладающей, кроме этого, дополнительными свойствами, в частности возможностью для приемной стороны обнаруживать ошибки в принятых данных. Сопровождение каждого байта исходной информации одним битом четности — очень часто применяемый способ логического кодирования при передаче данных с помощью модемов. Другим примером логического кодирования может служить шифрация данных, обеспечивающая их конфиденциальность при передаче через общедоступные каналы связи. При логическом кодировании чаще всего исходная последовательность бит заменяется более длинной последовательностью, поэтому пропускная способность канала по отношению к полезной информации при этом уменьшается.

Наталья Олифер — обозреватель «Журнала сетевых решений/LAN». С ней можно связаться по адресу: [email protected]. Виктор Олифер — главный специалист «Корпорации Юни». С ним можно связаться по адресу: [email protected].

Что такое затухание? — Определение из WhatIs.com

По

• Линда Розенкранс

Затухание – это общий термин, обозначающий любое снижение уровня сигнала. Затухание происходит с любым типом сигнала, будь то цифровой или аналоговый. Затухание, иногда называемое потерями , является естественным следствием передачи сигнала на большие расстояния.

В обычных и волоконно-оптических кабелях затухание указывается в децибелах на фут, 1000 футов, километр или милю. Чем меньше затухание на единицу расстояния, тем эффективнее кабель.

При необходимости передачи сигналов на большие расстояния по кабелю можно установить один или несколько повторителей по длине кабеля. Повторители повышают мощность сигнала для преодоления затухания. Это значительно увеличивает максимально достижимую дальность связи.

Затухание в сети

Затухание в компьютерных сетях — это потеря мощности сигнала связи, измеряемая в децибелах (дБ). По мере увеличения скорости затухания передача, такая как электронное письмо, которое пользователь пытается отправить, или телефонный звонок, становится более искаженной.

Затухание в компьютерных сетях происходит из-за:

• Диапазон – на больших расстояниях как проводная, так и беспроводная передача постепенно теряет силу
• Помехи — радиопомехи или физические препятствия, такие как стены, ослабляют сигналы связи в беспроводных сетях
• Размер провода — более тонкие провода имеют большее затухание, чем более толстые провода в проводных сетях

Затухание линии в сети цифровых абонентских линий (DSL) измеряет потерю сигнала, например, между точкой доступа провайдера DSL и домом. Затухание имеет решающее значение в сетях DSL, потому что, если значения затухания в линии слишком велики, скорость передачи данных, которую может получить домохозяйство, может быть ограничена. Значения затухания в линии при соединении DSL обычно составляют от 5 дБ до 50 дБ — чем ниже значения, тем лучше.

Wi-Fi поддерживает так называемое динамическое масштабирование скорости, которое увеличивает расстояние, на котором беспроводные устройства могут подключаться друг к другу, в обмен на более низкую производительность сети на больших расстояниях. В зависимости от качества передачи по линии, динамическое масштабирование скорости автоматически регулирует максимальную скорость передачи данных соединения вверх или вниз с фиксированным приращением.

Затухание в других контекстах

Слово «затухание» также используется в контексте, отличном от компьютерных сетей. Например, звукорежиссеры и аудиофилы могут использовать методы затухания для управления уровнями звука, когда они смешивают вместе разные аудиозаписи.

Затухание также часто используется в радиологии для обсуждения характеристик анатомической структуры, представленной на рентгеновском снимке.

В пивоварении под аттенюацией понимается процесс превращения сахаров в спирт и углекислый газ путем ферментации. Чем больше аттенюация, тем больше сахара превратилось в спирт. Если пиво более выброженное, то оно более сухое и более алкогольное, чем менее выброженное пиво.

Важность затухания

Затухание важно в телекоммуникациях и ультразвуковых приложениях, потому что оно имеет решающее значение для определения уровня сигнала в зависимости от расстояния. Сведение к минимуму потерь на затухание важно в микроволновых, беспроводных и сотовых приложениях, поскольку для правильной работы оптической линии передачи данных требуется модулированный свет, достигающий приемника с мощностью, достаточной для корректной демодуляции. Эта мощность уменьшается за счет затухания, что приводит к потере передаваемого светового сигнала.

Как измерить затухание

Степень затухания обычно выражается в единицах, называемых децибелами (дБ).

Если P _s  является мощностью сигнала на передающем конце (источнике) канала связи, а P _d  является мощностью сигнала на приемном конце (назначении), то P _s  > P _d . Затухание мощности A _p  в децибелах определяется по формуле:

A _p  = 10 log ₁₀ (P _с /P _d )

Затухание также может быть выражено через напряжение. Если A _v  – затухание напряжения в децибелах, V _s  – напряжение сигнала источника, а V _d  – напряжение сигнала назначения, тогда:

A _v  = 20 log ₁₀ (V _s /V _d )

Как увеличить мощность сигнала, чтобы предотвратить затухание

Одним из методов, который можно использовать для увеличения мощности сигнала для предотвращения затухания, является усиление.

Усиление сигнала, электрически увеличивающее мощность линейного сигнала одним из нескольких технических методов. Как правило, в компьютерных сетях усиление включает в себя логику подавления шума, чтобы предотвратить повреждение базовых данных сообщения в процессе.

Сетевой повторитель интегрирует в свою схему усилитель сигнала, действующий как посредник между двумя конечными точками сообщений. Ретранслятор получает данные от исходного отправителя (или другого восходящего ретранслятора), обрабатывает их через усилитель, а затем передает более сильный сигнал в конечный пункт назначения. В дополнение к повторителям, направленные антенны и другие модификации антенн также хорошо работают для усиления сигналов.

Последнее обновление: июнь 2019 г.

Продолжить чтение О затухании

• Спектр миллиметровых волн играет ключевую роль в беспроводной связи стандарта 802.11ay

• Формула для определения полосы пропускания через стены

• Будущие сети миллиметрового диапазона будут обеспечивать лучшие характеристики высоких и низких частот

• Краткий глоссарий типов поставщиков сетевых услуг

Копать глубже в сетевой инфраструктуре

• Категории кабельных систем с витой парой

  Автор: Рахул Авати

• оптоволокно (оптическое волокно)

  Автор: Дженнифер Инглиш

• отношение сигнал/шум (S/N или SNR)

  Автор: Роберт Шелдон

• отношение несущей к шуму

  Автор: Эндрю Фрелих

ПоискЕдиные Коммуникации

• Как подойти к интеграции Webex-Teams и заставить ее работать

  Cisco и Microsoft наконец устраняют барьеры взаимодействия между приложениями Webex и Teams. Компании смогут …

• Услуги Carrier UCaaS расширяют преимущества облачной связи

  UCaaS становится все более популярным, поскольку операторы связи предоставляют пользователям более сложные и интегрированные пакеты. Узнайте, почему это может сделать …

• Видео Zoom, предложения UCaaS приближаются к Teams, Webex

  Компания Zoom представила множество функций для своей платформы UCaaS на Zoomtopia, включая службы почты и календаря, а также неформальный …

SearchMobileComputing

• Вопросы и ответы Jamf: как упрощенная регистрация BYOD помогает ИТ-специалистам и пользователям

  Руководители Jamf на JNUC 2022 делятся своим видением будущего с упрощенной регистрацией BYOD и ролью iPhone в …

• Jamf приобретет ZecOps для повышения безопасности iOS

  Jamf заплатит нераскрытую сумму за ZecOps, который регистрирует активность на устройствах iOS для выявления потенциальных атак. Компании ожидают …

• Apple преследует растущий премиальный рынок с iPhone 14

  Apple переключила свое внимание на смартфоны премиум-класса в новейшей линейке iPhone 14 с такими функциями, как режим блокировки, который IT …

SearchDataCenter

• Недорогие суперкомпьютеры HPE нацелены на рынок искусственного интеллекта

  HPE выпускает недорогие суперкомпьютеры, предназначенные для обработки сложных рабочих нагрузок на основе ИИ. Dell надеется встретиться со своим давним конкурентом в …

• Серверы Dell PowerEdge следующего поколения предназначены для рабочих нагрузок HPC

  Последнее поколение серверов Dell PowerEdge на базе процессора AMD EPYC в два раза быстрее, чем предыдущее поколение, с …

• Включите VXLAN в центры обработки данных для повышения скорости сети Сети

  VXLAN обеспечивают изоляцию сети и позволяют организациям более эффективно масштабировать сети центров обработки данных. Рассмотрите VXLAN для расширения…

SearchITChannel

• Партнерская экосистема VMware задействована для ускорения облачных проектов

  VMware расширяет связи с глобальными системными интеграторами и другими партнерами, поскольку она ищет ресурсы, чтобы помочь клиентам повысить …

• Облачная экономика остывает, но сделки с ИТ-услугами продолжаются

  Осторожные расходы клиентов замедляют рост более широкого рынка облачных вычислений. Но поставщики ИТ-услуг продолжают заниматься слияниями и поглощениями для…

• Отчет Capital One по машинному обучению указывает на партнерство

  Исследование лиц, принимающих решения в области управления данными, предполагает, что совместная работа будет играть важную роль в развитии корпоративных машин …

Типы, значение и измерение

В сетевых кабелях потеря мощности сигнала называется затуханием. Таким образом, когда сигнал проходит через канал, интенсивность сигнала будет уменьшаться с расстоянием. В идеальных материалах; амплитуда сигнала может быть уменьшена за счет дисперсии волн, тогда как в природных материалах они создают эффект ослабления сигнала. Кроме того, этот ослабленный сигнал приведет к поглощению и рассеянию.

Преобразование энергии сигнала из одной формы в другую путем приема из канала называется поглощением. Рассеяние — это отражение сигнала в пределах направлений, за исключением его уникального пути распространения. Таким образом, комбинированный эффект рассеяния и поглощения известен как затухание. В этой статье обсуждается обзор затухания и его типов.

Затухание — это снижение мощности сигнала, происходящее при любом типе сигнала, будь то аналоговый или цифровой. Иногда это также называют потерями, и это нормальный эффект передачи сигнала на большие расстояния. В волоконно-оптических и обычных кабелях это может быть указано в децибелах на каждый фут, милю, километр, 1000 футов. Затухание низкое для каждой единицы расстояния, и тогда эффективность кабеля больше.

Когда требуется передавать сигналы на большие расстояния по кабелю, можно разместить один или несколько повторителей с длиной кабеля. Здесь ретрансляторы играют ключевую роль в повышении мощности сигнала для преодоления затухания. Это увеличивает максимально достижимую дальность связи.

Затухание

Единицей затухания является децибел или d B и составляет 1/10 бела, что было разработано инженерами Bell Telephone Laboratories. Децибел — это логарифмическая единица, которая объясняет отношение двух измерений. Фундаментальное уравнение, объясняющее разницу в дБ между двумя измерениями, может быть выражено как

ΔX (дБ) = 10 log (X2/X1)

В приведенном выше уравнении ΔX — это несоответствие в некоторой мере, выраженное в дБ

X1 и X2 — два разных измеренных значения «X» по основанию 10.

Основная цель единиц измерения дБ состоит в том, чтобы позволить объяснить отношения различных размеров, чтобы их можно было легко использовать с помощью чисел.

Различные типы

различных типов затухания являются преднамеренными, автоматическими и экологическими.

• Преднамеренный тип в основном встречается там, где требуется регулировка громкости для снижения уровня звука в электронных устройствах.
• Автоматический тип является общей характеристикой телевизоров, а также других аудиоустройств, чтобы избежать искажения звука за счет автоматического уровня обнаружения, который активирует цепи.
• Тип окружающей среды связан с потерей мощности сигнала из-за канала передачи; будь то медный провод, оптоволоконный или беспроводной.

Значение

Затухание имеет большое значение в ультразвуковых и телекоммуникационных приложениях, потому что очень важно сделать вывод о зависимости мощности сигнала от расстояния. Под затуханием понимается потеря мощности сигнала, иначе амплитуда, вызванная его передачей по конкретному каналу.

Уменьшение потерь на затухание очень важно для правильной работы беспроводных, сотовых и микроволновых приложений. Оптическая линия передачи данных в основном зависит от модулированного света, который передает приемнику достаточную мощность для правильной демодуляции. Эта мощность может быть уменьшена при затухании, что приводит к потере передаваемого светового сигнала.

Измерение затухания в электрической системе

Измерение затухания может быть выполнено в дБ для каждой единицы длины канала, например, дБ/см, дБ/км, и может быть обозначено коэффициентом затухания канала. В электрической системе затухание — это уменьшение или потеря в пределах амплитуды или силы сигнала, поскольку он передается по всей его длине.

После передачи сигнала по медному проводнику часть сигналов будет поглощена. Затухание является следствием сопротивления внутри проводника и связанных с ним диэлектрических потерь, которые усиливаются из-за больших длин проводов и высокочастотных сигналов.

За счет улучшения диэлектрических свойств изоляции и увеличения размера проводника затухание уменьшается, и его можно выразить в дБ (децибелах). Если это связано с мощностью сигнала, то формула может быть выражена как

AP = 10 log10 (Ps/Pd)

Здесь «Ps» — мощность в источнике, а «Pd» — мощность в месте назначения. . Если оно выражается как напряжение, формула затухания принимает вид:

Av = 20 log10 (Vs/Vd)

Здесь «Vs» — это напряжение в источнике, тогда как «Vd» — это напряжение в месте назначения.

Как повысить мощность сигнала, чтобы избежать затухания?

Такой метод, как усиление, используется для повышения мощности сигнала для предотвращения затухания. Таким образом, электрическое усиление сигнала увеличивает силу линейного сигнала одним из нескольких технических способов. Обычно в компьютерных сетях усиление включает в себя логику для уменьшения шума, чтобы предотвратить искажение основного сообщения данных в ходе процедуры.

Сетевое устройство, такое как повторитель, включает в свою схему усилитель сигнала, поэтому оно работает как посредник между двумя конечными точками сообщения. Устройство-ретранслятор получает информацию от исходного отправителя и обрабатывает ее с помощью усилителя, после чего передает более сильный сигнал вперед в конечный пункт назначения. В дополнение к повторителям сигналы могут быть усилены с помощью направленных антенн, а также других модификаций антенн.

Затухание в сети

В компьютерных сетях потеря силы сигнала связи рассчитывается в децибелах. Когда коэффициент затухания увеличивается, передача по электронной почте, когда пользователь пытается передать, становится более искаженной. Затухание в компьютерных сетях в основном происходит по следующим причинам.

Диапазон: Как проводная, так и беспроводная передача медленно рассеиваются в пределах силы на большие расстояния

Помехи: Помехи, такие как радио или физические препятствия в беспроводных сетях

Размер провода: По сравнению с более толстыми проводами, более тонкие провода испытывают большее затухание в проводных сетях.

Затухание в линии в сети DSL (цифровая абонентская линия) вычисляет потерю сигнала между точкой доступа и домом провайдера DSL. . В сетях DSL это опасно из-за очень больших значений затухания в линии, которые колеблются от 5 дБ до 50 дБ. В зависимости от качества передачи по линии, динамическое масштабирование скорости изменит максимальную скорость передачи данных на увеличение или уменьшение с фиксированным приращением.

Затухание в оптическом волокне

Потери оптической мощности возникают при прохождении света по волокну и называются затуханием в оптическом волокне, которое может быть вызвано потерями на поглощение, рассеяние и изгиб. Затухание сигнала можно определить как отношение Pi (входная оптическая мощность) к Po (выходная оптическая мощность). Затухание сигнала можно выразить как

α = (10/л) log10 (Pi/Po)

Затухание в оптическом волокне может быть вызвано следующими факторами.

• Поглощение Потери
• Потери на рассеяние
• Микроизгиб Потеря
• Потери связи режима

Потери на поглощение

Потери на поглощение связаны с составом материала, а также с методом изготовления оптического волокна. Такого рода потери могут вызвать рассеивание оптической мощности оптоволоконного кабеля. Несмотря на то, что стекловолокно очень чистое, некоторые загрязнения все же остаются в виде отложений после очистки. Величина поглощения через эти загрязнения в основном зависит от их поглощения, а также от длины волны света.

Потери на рассеяние

Потери на рассеяние могут быть вызваны взаимодействием света с флуктуациями плотности в оптоволоконном кабеле.

Потери на микроизгибах

Эти типы потерь представляют собой крошечные микроскопические изгибы оси волокна, которые происходят в основном после того, как волокно проложено кабелем. Эти повороты происходят из-за внешних сил, а не из-за ровного покрытия и процедур неправильной прокладки кабелей. Макробидные потери включают в себя большой радиус кривой, аналогичный диаметру волокна.

Потери на связь мод

В волоконной оптике потери на связь — это не что иное, как потери мощности, возникающие при передаче света из одного канала в другой

Коэффициент затухания

Коэффициент затухания характеризует, насколько просто материал может пройти через световой пучок. Большой коэффициент есть не что иное, как то, что световой луч быстро затухает, когда он проходит по всему каналу, тогда как малый коэффициент есть не что иное, как то, что канал достаточно прозрачен для светового луча.

Коэффициент затухания Единица СИ представляет собой обратный метр (м−1).

Слово «затухание» также используется в контекстах, отличных от компьютерных сетей. Например, звукорежиссеры и аудиофилы могут использовать методы затухания для управления уровнями звука при смешивании различных аудиозаписей.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о MCQ антенны и модуляции. Вопросы и ответы.

Таким образом, речь идет об обзоре затухания в оптических волокнах, электрических системах и т. д. Обычно он используется в области радиологии для преобразования особенностей анатомического расположения, отображаемых на рентгеновском снимке. В производстве пива этот процесс используется для замены сахарного спирта и углекислого газа посредством ферментации.