광 감쇠기신호 성능을 저하시키도록 특별히 설계된 광섬유 인프라{0}}장치에서 독특한 위치를 차지합니다. 손실 최소화에 집착하는 업계에서는 기본 전제가 직관에 어긋나는 것 같습니다. 엔지니어가 수십 년에 걸쳐 감쇠의 모든 부분 데시벨을 제거하는 전송 경로에 의도적으로 삽입 손실을 도입하는 것입니다. 그러나 수신기 포화는 지속적인 작동 현실로 남아 있으며, 특히 고출력 레이저 소스가 일상적으로 광검출기 입력 임계값을 초과하여 민감한 APD 요소를 완전히 파괴하는 단일{3}}모드 배포에서 특히 그렇습니다.
아무도 이야기하지 않는 포화 문제
광 트랜시버의 사양 시트에는 최소 감도와 함께 최대 수신 전력이 나열되어 있습니다. 링크 예산을 계산할 때 최소값이 가장 중요합니다. 최대 수신 전력은 일반적으로 일반적인 10G SFP+ 모듈의 경우 -3dBm ~ -1dBm 정도이며 누군가가 2km 범위에 40km 광학 장치를 설치할 때 문제가 발생할 수 있습니다.
나는 지난 18개월 동안 이와 똑같은 시나리오를 세 번이나 보았습니다. 데이터 센터 운영자는 조달 시 대량 할인을 받았기 때문에 장거리- 도달 범위 트랜시버를 주문합니다. 기술자는 500미터도 안 되는 건물 간 링크에 설치합니다.{3}} 발사 전력은 +2dBm에서 수신기에 도달합니다. 링크 설정을 거부합니다. 모두가 트랜시버에 결함이 있다고 가정합니다.
불량이 아닙니다. 포토다이오드가 차단되었습니다.
오류 코드는 거의 도움이 되지 않습니다. 대부분의 스위치 펌웨어는 수신기에 빛이 너무 적든 너무 많든 상관없이 "신호 없음" 또는 "링크 다운"을 동일하게 보고합니다. 숙련된 기술자는 두 가지 조건을 모두 확인하는 방법을 배웁니다. 누군가 실수로 적절한 도달 모듈을 잡을 때까지 다른 모든 사람들은 트랜시버를 교체합니다.
감쇠기가 이 문제를 해결합니다. 수신 측의 10dB 고정 감쇠기는 작동 범위 내에서 안전하게 +2dBm에서 -8dBm으로 떨어집니다. 링크가 설정됩니다. 문제가 사라집니다. 솔루션 비용은 아마도 15달러 정도입니다.
다중 모드는 상관하지 않습니다
명시적으로 언급할 가치가 있는 점은 다중 모드 인프라에는 감쇠기가 거의 필요하지 않다는 것입니다.
다중 모드 트랜시버의 VCSEL 소스는 -3dBm ~ 0dBm에서 시작됩니다. 다중 모드 수신기는 -1dBm 최대 입력을 편안하게 처리합니다. 수학은 정상적인 조건에서 과포화 시나리오를 생성하지 않습니다. 인접한 포트 간의 직접적인 패치 연결(절대 최소 손실 구성)도 허용 가능한 범위 내에 유지됩니다.
단일{0}}모드는 문제가 있는 곳입니다. DFB 레이저는 80km 전송 거리를 위해 설계된 광섬유에 +3dBm 발사 출력을 제공합니다. 50-미터 교차 연결에 광학 장치를 배포하면 수신기가 위험에 빠지지 않습니다.
반사 손실 트랩
갭-감쇠기는 가격이 저렴합니다. 또한 가격이 반영되지 않는다는 점에서도 문제가 있습니다.
작동 원리는 우아합니다. 광섬유 끝면 사이에 에어 갭을 만들고, 빔이 발산되도록 하고, 발산된 빛의 일부만 수신 광섬유로 수집합니다. 감쇠가 달성되었습니다. 간단한 물리학.
물리학은 또한 공기{0}}인터페이스에서 프레넬 반사를 생성합니다. 빛은 광원을 향해 다시 반사됩니다. 아날로그 비디오를 실행하는 CATV 헤드엔드에서 이러한 반사는 고스팅으로 나타납니다. DFB 레이저 캐비티에서는 모드 호핑과 선폭 저하가 발생합니다. EDFA에서는 반사 전력이 충분하면 기생 레이저를 유발할 수 있습니다.
저는 누군가 반사 손실 사양을 확인하지 않고 갭-손실 감쇠기를 설치한 DWDM 범위에서 간헐적인 BER 스파이크 문제를 해결하는 데 오후 시간을 보냈습니다. 감쇠기 자체는 미세한-적절한 삽입 손실, 정확한 감쇠 값, 기계적으로 건전함을 측정했습니다. 그러나 반사 손실은 14dB였습니다. 송신기의 레이저는 매 펄스마다 공동으로 다시 반사되는 출력의 약 4%에 만족하지 않았습니다.
도핑된-섬유 감쇠기로 교체했습니다. 문제가 사라졌습니다.
단일{0}}모드 애플리케이션의 경우-특히 일관된 변조 또는 높은 기호 속도를 실행하는 모든 애플리케이션의 경우-반사 손실 사양은 하우징에 인쇄된 감쇠 값보다 더 중요합니다. 심각한 배포의 경우 최소 45dB 반사 손실. 55dB이고 100G 이상을 실행하는 경우 그 이상입니다.
고정 대 가변: 거짓 경제
고정 감쇠기의 가격은 커넥터 유형과 품질에 따라 5~20달러입니다. 가변 감쇠기는 수동 조정 유형의 경우 약 50달러부터 시작하고 거기에서 빠르게 상승합니다.
본능은 계산된 요구 사항에 맞는 고정 값을 구매하는 것입니다. 7dB 고정 감쇠기는 가변 장치보다 비용이 저렴합니다. 필요하지 않은 조정 기능에 대해 추가 비용을 지불하는 이유는 무엇입니까?
계산을 잘못했기 때문입니다.
아니면 트랜시버 사양이 낙관적이었기 때문일 수도 있습니다. 또는 패치 패널이 예상치 못한 손실을 추가하기 때문입니다. 또는 누군가가 유지 관리 기간 동안 광섬유 경로를 교환했는데 아무도 문서를 업데이트하지 않았기 때문입니다. 또는 원래 링크 예산에서는 실제로 설치되지 않은 커넥터를 가정했기 때문입니다.
저는 기술자들이 링크에 실제로 필요한 감쇠를 대략적으로 계산하기 위해 고정 감쇠기-5dB와 3dB를 함께 결합{3}}하는 것을 보았습니다. 여러 에어{5}}장치에서 계단식으로 반사되는 반사는 위에서 설명한 반사 손실 문제를 더욱 악화시킵니다. 두 개의 값싼 감쇠기는 하나의 적절한 가변 장치보다 성능이 나쁩니다.
가변 감쇠기는 테스트 및 시운전에 적합합니다. 필요한 감쇠를 정확하게 조정하고 링크 성능을 확인한 다음 선택적으로 측정된 값과 일치하는 고정 장치로 교체합니다. 광전력 예산이 잘 특성화되고 안정적인 영구 설치의 경우-고정 감쇠기가 좋습니다. 그 밖의 모든 경우에는 가변 단위가 운영 유연성을 통해 비용 프리미엄을 얻습니다.
MEMS가 모든 것을 변화시킨 곳
기존의 가변 감쇠기는 기계적 메커니즘-중성 밀도 필터 회전, 조정 가능한 에어 갭, 빔 경로로 이동된 차단 요소를 사용했습니다. 이것들은 효과가 있었습니다. 또한 표류하고, 마모되고, 재보정이 필요하고, 조정 명령에 느리게 반응했습니다.
MEMS- 기반 가변 광 감쇠기는 모든 복잡성을 마이크로미러로 대체했습니다. 정전기로 작동되고, -밀리초 미만의 응답 시간, 기계적 마모 표면이 없고 극성 의존성을 무시할 수 있습니다. 이 기술은 장비 공급업체가 광 증폭기 체인에서 채널별 전력 균등화를 필요로 했던 DWDM 구축 시대를 통해 빠르게 발전했습니다.
EDFA 내부의 MEMS VOA는 수신기 포화를 방지하기 위해 존재하지 않습니다. 이는 에르븀 이득 스펙트럼이 평평하지 않기 때문에{1}1530nm의 채널이 1560nm의 채널보다 3dB 더 강한 증폭기에서 나오지 않도록 이득 기울기를 평탄화하기 위한 것입니다. 파장당 하나씩, 40~80개의 이러한 장치가 채널 로딩 변화에 따라 지속적으로 조정됩니다.
대안은 게인-필터 평탄화였습니다. 수동, 파장-선택적, 고정 감쇠 프로필은 예상 이득 형태의 역과 일치합니다. 이는 채널 로딩이 정적일 때 훌륭하게 작동합니다. 고객이 파장을 동적으로 추가하거나 삭제하면 이득 모양이 변경되고 고정 필터는 보상할 수 없습니다.
MEMS VOA는 재구성 가능한 광 네트워크를 상업적으로 실행 가능하게 만들었습니다. 그것은 과장된 표현이 아닙니다. 동적-채널당 전력 제어가 없으면 ROADM 아키텍처는 경로 길이에 따라 달라지는 파장-에 걸쳐 관리하기 어려운 광 신호-대-잡음 비율 차이를 생성합니다.
액정: 가지 않은 길
액정 가변 감쇠기는 MEMS에 대한 경쟁 기술로 등장했습니다. 움직이는 부품이 전혀 없습니다.-전압에 의해 제어되는 감쇠-LC 재료의 복굴절 변화. 기계적 접근 방식보다 응답 속도가 빠르고, 마모 메커니즘이 없으며, 솔리드 스테이트 신뢰성이-있습니다.
그들은 틈새 시장을 찾았습니다. 실험실 장비. 특정 특수 응용 프로그램. 그들은 주류 통신 배포에서 MEMS를 대체하지 않았습니다.
온도 민감도는 현장 적용에 적합하지 않습니다. LC 재료 특성은 온도에 따라 변하므로 기후 제어가 없는 환경에서는 보상 회로와 빈번한 재보정이 필요합니다. 데이터 센터 상태는 관리 가능합니다. 겨울은 -40도, 여름은 +50도인 외부 식물 인클로저는 그렇지 않습니다.
삽입 손실도 MEMS 대안보다 높았습니다. 여기서는 0.5dB, 저기에서는 3/4dB-가 OSNR에 중요한 10분의 1dB마다 시스템에 축적됩니다.
사양보다 배치가 더 중요합니다
감쇠기는 링크의 수신기 끝에 속합니다. 송신기 끝이 아닙니다. 중간 어딘가가 아닙니다.
이것은 임의적이지 않습니다. 수신기에 감쇠를 배치하면 명백한 포화 방지 이상의 두 가지 목적이 있습니다. 감쇠기 자체 인터페이스의 모든 반사는 소스로의 반환 경로에서 감쇠되고 수신기의 전력 측정은 간단하게 유지됩니다.- 감쇠기 전, 감쇠기 후에 측정합니다.
감쇠기를 송신기 끝에 놓으면 반사 손실 관리를 위해 아무것도 달성하지 못했습니다. 모든 커넥터와 스플라이스 다운스트림은 전체 진폭에서 소스에 도달하는 반사에 기여합니다. 감쇠기는 순방향 전력을 차단하지만 결코 감쇠되지 않은 역방향-전파 광에 대해서는 아무 작업도 수행하지 않습니다.
과도한 전력으로부터 "광섬유를 보호"하기 위해 누군가가 송신기 바로 뒤에 감쇠기를 배치한 설치를 본 적이 있습니다. 광섬유는 몇 밀리와트의 보호가 필요하지 않습니다. 수신기에는 보호가 필요합니다. 배치는 시각적으로 의미가 없지만 문서화되었고 문서화된 관행에 대해 아무도 의문을 제기하지 않았기 때문에 여러 유지 관리 주기를 통해 지속되었습니다.
교정 현실
감쇠기 패키지에는 10dB라고 나와 있습니다. 실제 감쇠는 9.7dB일 수 있습니다. 또는 10.4dB. 또는 파장, 온도 및 제조업체가 사양 준수에 얼마나 신경을 썼는지에 따라 11.2dB입니다.
대부분의 응용 분야에서 이 공차 범위는 관련이 없습니다. 수신기 전력을 범위 내로 가져오려면 약 10dB의 감쇠가 필요합니다. 9.5dB를 달성하든 10.5dB를 달성하든 링크 실행 가능성에는 영향을 미치지 않습니다.
정밀 애플리케이션의 경우{0}}인수 테스트, OSNR 측정, 증폭기 특성화-감쇠기 정확도가 매우 중요합니다. 테스트 장비 공급업체의 고급-가변 감쇠기에는 실제 감쇠를 여러 파장 및 전력 수준에 걸쳐 다이얼 설정에 매핑하는 수천 개의 교정 지점이 포함되어 있습니다. 그에 따라 악기 비용이 발생합니다.
나는 수신기 감도를 특성화하기 위해 $15,000짜리 프로그래밍 가능 감쇠기를 사용했습니다. 감쇠 정확도는 0.01dB 분해능으로 C- 대역 전체에서 ±0.05dB였습니다. 수신기의 감도가 -28.0dBm인지 -28.3dBm인지를 측정할 때 이러한 정밀도가 필요합니다. 생산 링크의 포화를 방지하기 위한 터무니없는 과잉입니다.
장비를 용도에 맞게 선택하세요. 패치 패널에 실험실-등급 감쇠기를 배포하지 마세요. 저렴한 감쇠기로 DWDM 시스템의 문제를 해결하지 마십시오.
연필 랩
Wikipedia에서는 임시 감쇠 방법으로 연필 주위에 섬유를 감싸는 것을 언급합니다. 이는 적절한 감쇠기를 사용할 수 없는 경우 현장 문제 해결 시 가끔 나타납니다.
그것은 일종의 작동합니다. 벤드-로 인한 감쇠는 실제 물리학입니다. 세게 구부리면 빛이 클래딩 안으로 들어가게 되어 투과되는 전력이 줄어듭니다.
이러지 마세요.
감쇠는 -굴곡 반경, 랩 수, 섬유 유형 및 파장에 따라 예측할 수 없습니다. 불안정합니다.-섬유가 이완되고 감쇠가 변경됩니다. 이는 파괴적입니다.-반복적인 응력으로 인해 유리가 파손됩니다. 이는 다중 모드 광섬유에 모드 결합을 도입하여 측정 정확도에 영향을 미치는 방식으로 실행 조건을 조작합니다.
누군가가 링크를 작동시키기 위해 연필 주위에 섬유를 감싼다면 이는 중단하고 적절한 장비를 확보하라는 신호입니다. 그것은 해결책이 아닙니다. 기술로 기록된 절박함이다.
400G 이상에서는 어떤 변화가 있나요?
기호 속도가 높을수록 반사 손실에 대한 민감도가 높아집니다. 후면 반사 전력의 위상 잡음은 OOK보다 64-QAM에서 더 중요합니다. 10G에서 허용되었던 감쇠기 반사 손실 사양은 400G에서는 문제가 됩니다.
코히어런트 DSP 수신기는 직접 감지 수신기보다 동적 범위가 더 넓어서-포화 문제가 줄어듭니다. 일관된 감지를 가능하게 하는 광 신호 처리는 전력 변화에 대한 더 많은 허용 오차도 제공합니다. 이는 감쇠기의 필요성을 제거하지 않으며{3}}애플리케이션 프로필을 이동시킵니다.
실리콘 포토닉스 통합은 트랜시버 설계의 칩에 VOA 기능을 추가하는 것입니다.- 송신기에 통합 가변 감쇠기가 포함된 경우 일부 배포 시나리오에서는 외부 감쇠가 필요하지 않습니다. 트랜시버 자체는 링크 요구 사항에 맞게 실행 전력을 조정합니다.
이러한 통합으로 인해 외부 감쇠기 시장이 사라지지는 않습니다. 기존 장비에는 통합 전원 제어 기능이 없습니다. 테스트 애플리케이션에는 교정된 외부 감쇠가 필요합니다. 개조 설치에는 트랜시버 교체가 필요하지 않은 솔루션이 필요합니다.
그러나 균형이 변합니다. 특수 목적-감쇠기 모듈은 여전히 필요합니다. 트랜시버 인텔리전스가 증가함에 따라 시장 침투율이 변경됩니다.
정직한 평가
감쇠기는 복잡한 장치가 아닙니다. 그들은 광전력을 감소시킵니다. 물리학은 간단합니다. 구현 옵션이 잘 이해되었습니다-.
적절한 전력 측정 없이 적절한 감쇠 값 선택, 애플리케이션 요구 사항과 일치하지 않는 감쇠기 기술 선택, 실제 문제를 해결하지 않는 위치에 장치 배치, 오래된 문제를 해결하면서 새로운 문제를 일으키는 반사 손실 사양 수용 등 배포 상황에서 복잡성이 발생합니다.
모든 감쇠기 설치는 링크 설계의 다른 부분이 작동 현실과 일치하지 않는다는 사실을 인정하는 것입니다. 수신기는 송신기 전력에 비해 너무 민감합니다. 광학 사양에 비해 스팬이 너무 짧습니다. 채널 로딩은 원래 설계 가정과 다릅니다.
감쇠기는 이러한 불일치를 패치합니다. 적절하게 선택하면 효과적이고 저렴하며 안정적으로 수행됩니다. 우아하지 않아요. 그들은 실용적입니다.
프로덕션 광 네트워크에서는 작동하는 실용적인 솔루션이 작동하지 않는 우아한 솔루션을 능가합니다. 감쇠기가 작동합니다.