현대적인 하이퍼스케일 시설의 광 신호 관리는 장비가 고장날 때까지 종종 눈에 띄지 않는 문제를 제시합니다. 그만큼광섬유 감쇠기-제어된 방식으로 광 전력을 줄이도록 설계된 수동 구성요소-는 수신기 포화, 비트 오류율 저하 및 조기 트랜시버 소진을 방지하는 간단한 장치 역할을 합니다. 증폭기와 멀티플렉서는 엔지니어링 측면에서 과도한 관심을 받는 반면, 감쇠기는 단거리 상호 연결 전반에 걸쳐 전력 예산 준수를 조용히 중재하는 역할을 합니다.-

아무도 이야기하지 않는 문제

숙련된 엔지니어라도 당황하게 만드는 점이 있습니다. 아름다운 100G 링크를 지정하고, 새로운-QSFP28 트랜시버를 설치하고, 15-미터 패치에 깨끗한 OM4 광섬유를 실행했는데 갑자기 오류가 발생했습니다. 많지는 않지만 충분합니다. 링크가 가끔씩 펄럭입니다. 로그에는 피크 트래픽 중에 급증하는 CRC 오류가 표시됩니다.

범인은? 빛이 너무 많습니다.

최신 트랜시버-특히 SR4 및 단{2}}파 모듈-은 최대 정격 거리에 최적화된 광 출력을 제공합니다. 100-미터 등급의 트랜시버가 8미터에 도달하면 수신 포토다이오드는 선형적으로 처리할 수 있는 것보다 더 많은 광자를 받게 됩니다. 검출기가 포화되었습니다. 신호 무결성이 붕괴됩니다. 그리고 "신호가 너무 많다"는 것은 대부분의 문제 해결 순서도에서 고려하는 사항이 아니기 때문에 팀은 팬텀 케이블 결함을 추적하는 데 시간을 낭비합니다.

감쇠기가 실제로 하는 일

메커니즘은 간단합니다. 감쇠기는 수신된 전력을 트랜시버의 지정된 감도 창에 가져오기 위해-데시벨로 측정된- 보정된 광 손실량을 도입합니다. 섬유용 선글라스라고 생각하세요. 기본 물리학은 설계에 따라 다릅니다. 일부는 프레넬 반사 손실을 생성하는 에어 갭을 사용하고, 다른 일부는 흡수성 도핑 유리를 사용하고, 일부는 페룰의 정확한 섬유 오정렬에 의존합니다.

격차-기반 접근 방식('인라인' 또는 '플러그{1}}스타일'이라고도 함)이 데이터 센터 배포를 지배합니다. 커넥터 끝-사이의 작은 공극으로 인해 예측 가능한 손실이 발생합니다-고정 감쇠기의 경우 일반적으로 3dB~10dB입니다. 가변 광 감쇠기(VOA)는 기계식 또는 MEMS{8}} 기반 메커니즘을 통해 조정 가능한 감쇠를 제공하지만 DWDM 채널 이퀄라이제이션과 같은 특수 애플리케이션에 대한 채택이 복잡해지고 비용이 제한됩니다.

제가 작업한 대부분의 엔지니어들은 기본적으로 5dB 감쇠기를 선택했습니다.- 항상 옳은 선택은 아니지만, 치명적으로 잘못된 선택은 거의 없습니다.

숫자가 중요하다

여기서 잘못된 계산이 발생하기 때문에 광 전력 예산에 대해 다시 한 번 복습해 보겠습니다. 모든 트랜시버 데이터시트는 전송 전력 범위(예: -1 ~ +2 dBm)와 수신기 감도 창(25G SR 장치의 경우 -11.5 ~ +2.4 dBm)을 지정합니다. 실제 전송 전력과 최소 수신기 감도 간의 차이가 링크 예산을 구성합니다. 커넥터 손실, 케이블 감쇠, 접속 손실 등 모두 이 마진에서 뺍니다.

하지만 +2.4dBm 상한선-인 최대 수신기 입력-도 똑같이 중요합니다. 그것을 초과하면 탐지기를 과도하게 구동하게 됩니다. 대부분의 사양 시트에는 최대 감도를 넘어서는 "과부하" 임계값이 나열되어 있지만 해당 회색 영역에서 작동하면 문제가 발생합니다. 감쇠기가 유지되는 곳이 바로 여기입니다.

3-미터 패치 코드를 사용하여 수신기에서 +1dBm을 측정한다고 가정해 보겠습니다. 선형 작동의 경우 수신기의 최적 범위는 +1dBm에 달하지만 간헐적으로 비트 오류가 발생합니다. 3dB 감쇠기를 추가하면 수신 전력이 사양 내에서 편안하게 -2dBm으로 떨어집니다. 문제가 해결되었으며 아마도 8달러를 지출했을 것입니다.

실제 배포 시나리오

데이터 센터는 동질적이지 않습니다. 코로케이션 제공업체의 회의실은 하이퍼스케일러의 리프{2}}스파인 패브릭과 다른 제약 조건에 따라 운영됩니다. 감쇠기 사용 사례는 그에 따라 다릅니다.

내부-랙 연결.이것이 빵과-그리고-버터 시나리오입니다. 1-미터 또는 2{13}}미터 DAC 케이블을 통해-랙 스위치 상단-에 연결하는 서버에는 일반적으로 감쇠기가 필요하지 않습니다. 케이블 자체가 적절한 손실을 제공합니다. 그러나 광섬유가 구리를 대체하면(100G+ 속도와 구조화된 케이블링을 향한 추진으로 인해 점점 더 보편화됨) 5미터 미만의 실행이 문제가 됩니다. 인접한 포트에 직접 전력을 공급하는 고전력 SR 트랜시버는 앞에서 설명한 포화 문제를 발생시킵니다.

단계적 장비 테스트.프로덕션 배포 전에 운영 팀은 벤치 설정에서 스위치와 라우터를 검증합니다. 이러한 테스트 구성은 종종 수신기 과부하를 보장하는 손실 경로가 없는-직접-투백 광섬유 연결을 사용합니다.-실질적으로 제로-손실 경로입니다. 감쇠기를 사용하면 엔지니어는 실험실 전체에 300미터의 광섬유를 연결하지 않고도 생산 링크 손실을 시뮬레이션할 수 있습니다.

저는 12개 연구실의 작업대에 감쇠기 덕트-를 테이프로 붙인 것을 본 적이 있습니다. 예쁘지는 않지만 기능적입니다.

레거시 장비 통합.브라운필드 데이터 센터에는 필연적으로 여러 세대의 장비가 포함됩니다. 10년 전에 설계된 10G SFP+ 수신기는 최신 25G 트랜시버보다 동적 범위가 더 좁을 수 있습니다. 이러한 구형 수신기가 최신-전력 송신기에 연결되면 감쇠기는 트랜시버를 교체할 필요 없이 간격을 메웁니다.

CWDM/DWDM 시스템.파장-분할 다중화 아키텍처에는 엄격한 채널 전력 균형이 필요합니다. 인접 채널 간의 3dB 변동은 OSNR을 저하시키고 EDFA에 스트레스를 줍니다. -채널별 VOA-또는 시운전 중 고정 감쇠기가-평등한 경쟁의 장을 만듭니다. 이는 단순한 플러그 앤 플레이 감쇠기 사용을 넘어서는 영역이지만 원리는 동일합니다.

커넥터 유형에 대한 한마디

LC는 최신 데이터 센터 광학 장치를 지배합니다. SC는 기존 설치 및 특정 통신업체 장비에 여전히 나타납니다. FC는 테스트 설정에서 가끔 나타납니다. MTP/MPO 커넥터는 병렬 광학 장치-40G SR4, 100G SR4 및 그 후속 제품-을 제공하지만 다중 광섬유 연결을 약화시키면 복잡성이 추가됩니다. 일반적으로 개별 광섬유가 아닌 카세트 수준에서 사용되는 MTP 감쇠기를 볼 수 있습니다. 감쇠기 커넥터를 인프라에 연결하십시오. 당연해 보이지만 일치하지 않는 어댑터는 전력 예산 계산을 복잡하게 만드는 삽입 손실 변형을 생성합니다.

무엇이 잘못됐나요?

감쇠기는 복잡한 장치는 아니지만 오용하기가 매우 쉽습니다.

과도한-감쇠가 첫 번째 순위입니다. 엔지니어가 수신기 오류를 확인하고 포화 상태를 가정하고 10dB 감쇠기를 설치했는데{3}}이제 신호가 너무 약해졌습니다. 링크는 여전히 작동하지 않지만 지금은 반대의 이유가 있습니다. 감쇠 값을 선택하기 전에 항상 실제 수신 전력을 측정하십시오.

더티 커넥터는 또 다른 전형적인 실패 모드입니다. 감쇠기는 링크에 커넥터 인터페이스를 추가합니다. 각 인터페이스는 오염의 기회입니다. APC 페룰 끝-면의 미세한 먼지 입자는 온도와 진동에 따라 변화하는 예측할 수 없는 손실을 생성합니다. 모든 커넥터를 청소하십시오. 매번. 예외는 없습니다.

한 가지 더 언급하겠습니다. 감쇠기가 있다는 사실을 잊어버리세요. 문서화가 실패하고 몇 년 후 링크에 문제가 발생하며 패치 패널에 7dB 감쇠기가 묻혀 있다는 사실을 아무도 기억하지 못합니다. 갑자기 송신 전력을 변경하는 업그레이드로 인해 5년 동안 작동했던 링크가 끊어졌습니다. 모든 것에 라벨을 붙입니다.

조달 현실

고정 감쇠기는 유명 제조업체의 기본 LC 장치의 경우{0}}$5~$15의 비용이 거의 들지 않습니다. 대량으로 구매하세요. 네트워킹 연구실의 서랍을 가득 채우세요. 1dB, 3dB, 5dB, 7dB 및 10dB 값은 시나리오의 95%를 포괄합니다. 가변 감쇠기는 해상도 및 커넥터 유형에 따라 $50 ~ $300+까지 실행됩니다. 교정 또는 조정 가능한 응용 프로그램용으로 예약해 두십시오.

브랜드는 생각보다 중요하지 않습니다. 제어된 공극 또는 흡수 요소의 물리적 특성은 공급업체 간에 크게 다르지 않습니다. 즉, -마켓 사이트의 유명 판매자-일관되지 않은 감쇠 허용 오차와 열악한 반사 손실 사양으로 인해 골치 아픈 일이 발생하지 않도록 하세요. Corning, Thorlabs 및 FS.com은 신뢰할 수 있는 제품을 생산합니다. CommScope의 광섬유 액세서리는 이미 CommScope의 에코시스템에 있는 경우 잘 작동합니다.

숨겨진 이점: 표준화

다음은 대부분의 기술적인 논의에 포함되지 않는 사항입니다. 감쇠기는 대규모 표준화를 가능하게 합니다.

대규모 사업자는 수만 개의 트랜시버를 구매합니다. 서로 다른 링크 거리({3}}10m 대 300m-)에 대해 여러 트랜시버 SKU를 관리하면 조달 복잡성, 재고 문제 및 악몽을 피할 수 있습니다. 대신, 최대 거리에 맞는 단일 고전력 트랜시버로 표준화한 다음 필요에 따라 더 짧은 링크를 감쇠하십시오. 감쇠기 비용은 균일한 트랜시버 함대에서 얻은 운영 효율성에 비해 사소합니다.

이 접근 방식을 사용하면 문제 해결도 단순화됩니다. 모든 트랜시버는 동일하게 동작합니다. 전력 예산은 예측 가능해집니다. 정전 중에는 포트를 다른 포트로 교체하십시오. 네트워크 규모에 따라 우아함도 더해집니다.

파장 고려 사항

대부분의 감쇠기는 850nm, 1310nm, 1550nm 또는 일부 조합에서 작동하도록 지정합니다. 다중 모드 배포에서는 일반적으로 850nm(SR 광학 장치)를 사용합니다. 단일-모드는 1310nm(중간 도달 범위, LR)와 1550nm(확장 도달 범위, ER 및 DWDM)로 분할됩니다. 감쇠 값은 흡수성{10}}유형 장치의 경우 파장에 따라 약간씩 다릅니다.{11}1310nm에서 5dB 감쇠기는 1550nm에서 5.3dB를 측정할 수 있습니다. 중요한 애플리케이션의 경우 사양이 작동 파장과 일치하는지 확인하십시오.

마무리 생각

광섬유 감쇠기는 데이터 센터에 혁명을 일으키지 않습니다. 그들은 흥미롭지 않습니다. 벤더 프레젠테이션이나 아키텍처 다이어그램에는 표시되지 않습니다. 그러나 그들은 실제 문제인{3}}단거리{4}}도달 링크의 수신기 포화-를 저렴하고 안정적으로 해결합니다. 이는 규모에 따라 운영 오버헤드를 줄이는 트랜시버 표준화 전략을 가능하게 합니다. 장비 테스트를 실용적으로 만듭니다.

공통된 가치를 저장하세요. 설치하기 전에 측정하십시오. 배포한 내용을 문서화하세요. 커넥터를 청소하십시오. 그게 전부입니다.

때로는 가장 단순한 구성 요소가 가장 중요할 때도 있습니다.