Orçamento de perda em fibra óptica: um enlace de 18 km

1. Dois números que não podem se confundir

O projeto de um enlace óptico compara duas grandezas.

• Perda do enlace (dB): quanto de potência a luz perde entre um transceptor e o outro. Depende do cabo, das emendas e dos conectores.
• Orçamento de potência do equipamento (dB): quanto de perda o par de transceptores tolera. É a potência de saída do transmissor menos a sensibilidade do receptor, os dois em dBm.

O enlace funciona com folga quando a perda, já com uma margem de segurança, fica abaixo do orçamento do equipamento. A calculadora de perda em fibra óptica faz as duas contas e mostra a diferença.

Como os valores estão em decibéis, a conta é só de somar e subtrair. Esse é o motivo de o setor trabalhar com dB e dBm: multiplicações de potência viram somas.

dB e dBm em um minuto

dBm é potência absoluta, comparada com 1 mW: P(dBm) = 10 × log₁₀(P em mW). dB é uma razão entre duas potências. Por isso a potência do transmissor e a sensibilidade do receptor vêm em dBm, e a perda vem em dB.

No exemplo, −3 dBm equivalem a 0,501 mW e −23 dBm a 0,005 mW. O receptor ainda funciona com uma potência 100 vezes menor que a enviada, e esse fator é exatamente 20 dB. Cada 3 dB a mais de perda corta a potência quase pela metade (0,501 da anterior); cada 10 dB, para um décimo.

2. As quatro parcelas da perda

Fibra. A atenuação é dada em dB por quilômetro e depende do comprimento de onda. A calculadora usa valores típicos de fibra monomodo: 0,35 dB/km em 1310 nm e 0,25 dB/km em 1550 nm. A fibra monomodo padrão é a descrita pela recomendação ITU-T G.652, que trabalha nas duas janelas.

Conectores. Cada par de conectores acoplados (um cordão ligado ao DIO, por exemplo) perde um pouco. A norma TIA-568 aceita até 0,75 dB por par. É um teto, não o valor de um conector bem feito, mas é o número seguro para projeto.

Emendas. A mesma norma aceita até 0,3 dB por emenda. Emendas por fusão bem feitas costumam ficar bem abaixo disso, mas o projeto usa o limite.

Margem de segurança. Cabos envelhecem, conectores sujam e alguém ainda vai abrir uma emenda para reparo. Usamos 3 dB, o mesmo valor padrão da ferramenta.

3. A conta do enlace de 18 km em 1310 nm

O número de emendas merece atenção. Com lances de 4 km, um trecho de 18 km precisa de 5 lances e, portanto, de 4 emendas entre eles. Somando as 2 emendas dos pigtails nas pontas, são 6. Esquecer as emendas das pontas é um erro comum; cada uma pesa o mesmo que as do meio.

4. Comparando com o transceptor

O orçamento do óptico de exemplo é −3 − (−23) = 20 dB. A margem que sobra é 20 − 12,6 = 7,4 dB, além dos 3 dB já reservados.

O nível esperado na entrada do receptor é a potência de saída menos a perda: −3 − 12,6 = −15,6 dBm. Como a perda inclui a margem de segurança, o nível real no dia da instalação deve ficar acima desse valor.

Os números −3 dBm e −23 dBm são um exemplo. Use sempre os da ficha técnica do seu módulo. Para mostrar a diferença, veja um óptico hipotético com saída de −8 dBm e sensibilidade de −20 dBm. O orçamento cai para 12 dB e a margem fica em −0,6 dB: o mesmo cabo deixa de fechar com segurança.

5. 1310 nm ou 1550 nm

Na janela de 1550 nm a fibra atenua menos. Com o mesmo cabo, conectores e emendas:

A distância máxima sai da mesma conta, invertida: (orçamento − conectores − emendas − margem) ÷ atenuação. Ela supõe o mesmo número de emendas; em um cabo mais longo haverá mais emendas, e a distância real será menor.

A escolha do comprimento de onda normalmente vem junto com o transceptor. Para 18 km, os dois fecham com folga neste exemplo.

6. O pior caso da norma

Os 0,35 dB/km da ferramenta são um valor típico. A TIA-568 aceita até 0,5 dB/km para fibra monomodo de planta externa, em 1310 e em 1550 nm. Refazendo a conta com esse teto:

Se o enlace fecha no pior caso, o projeto está seguro. Se só fecha com o valor típico, peça a medição do cabo antes de comprar os ópticos.

Outro detalhe que muda a conta: patch panels intermediários. Se o cabo passar por um distribuidor no meio do caminho, são mais 2 pares de conectores. Com 4 pares no total, a perda sobe para 14,1 dB e a margem cai para 5,9 dB.

7. Tabela rápida por distância

Mesmo cenário (6 emendas, 2 pares de conectores, 3 dB de margem e o óptico de exemplo), variando só o comprimento:

Margem negativa quer dizer que, com a reserva de 3 dB, o enlace não fecha. Também há respostas prontas por distância, como a de perda em 20 km.

8. Depois da instalação: medir e comparar

O orçamento é uma previsão. Depois de lançar o cabo, meça a perda real com fonte de luz e medidor de potência, nos dois sentidos, e compare com a tabela da seção 3 sem a margem de segurança (9,6 dB em 1310 nm). Uma medição muito acima do previsto aponta conector sujo, emenda ruim ou curvatura excessiva.

Guarde o valor medido na documentação do enlace. Na próxima manutenção, ele é a referência para saber se algo piorou.

9. Erros comuns no orçamento

• Esquecer as emendas das pontas. O pigtail do DIO é emendado ao cabo; são duas emendas a mais por enlace.
• Contar conectores por unidade. A perda de projeto é por par acoplado: um cordão ligado a um adaptador do DIO é um par.
• Usar o alcance do óptico como garantia. O alcance nominal de um módulo supõe um certo cabo e certas perdas. A conta com o seu cabo é que diz se ele serve.
• Ignorar patch panels no caminho. Cada passagem por distribuidor intermediário soma pares de conectores.
• Trocar dB por dBm. Sensibilidade e potência são dBm; perdas e margens são dB.

Perguntas frequentes

Por que usar 0,75 dB por conector se um conector bom perde menos?

Porque 0,75 dB é o máximo aceito pela TIA-568 para um par acoplado. Projetar com o teto garante que o enlace funciona mesmo com conectores no limite da norma. Se você tiver o valor medido do seu cabeamento, informe na ferramenta no campo de perda por conector.

Margem de 3 dB não é exagero?

É uma reserva para envelhecimento, reparos e sujeira. Em enlaces curtos com orçamento folgado ela não pesa. Em enlaces longos, é ela que evita que uma emenda de reparo derrube o link.

Posso usar a mesma conta para multimodo?

Pode. A ferramenta tem multimodo em 850 nm (3 dB/km) e 1300 nm (1 dB/km), valores típicos abaixo dos máximos da TIA-568 (3,5 e 1,5 dB/km). Em multimodo, além da perda, a largura de banda modal limita a distância; confira o alcance do padrão Ethernet no datasheet do óptico.

Onde faço a conta com os meus números?

Na calculadora de perda em fibra óptica. Informe comprimento, tipo de fibra, pares de conectores, emendas, potência do transmissor e sensibilidade do receptor. Se você tiver a atenuação medida do cabo, preencha o campo de atenuação própria.