광섬유 손실을 계산하고 전력 예산을 확인하는 방법

모든 광섬유 링크는 송신기와 수신기 사이의 일부 광 전력을 잃습니다. 손실 -을 계산하고 이를 장비의 전력 예산 -과 비교하는 방법을 아는 것이 안정적으로 작동하는 링크와 실제 조건에서 실패하는 링크를 구분하는 것입니다-. 이 가이드에서는 광케이블 손실 계산 공식,-단계별-작업 예시, 숙련된 엔지니어가 가장 흔히 발생하는 예산 책정 실수를 방지하기 위해 사용하는 실제 점검 방법을 안내합니다.
 

섬유 손실이란 무엇이며 왜 중요한가요?

섬유 손실은 빛이 광섬유 링크를 통해 이동할 때 광 신호 전력이 감소하는 것입니다. 실제로 링크 전체의 총 손실은 광섬유 케이블 자체, 결합된 커넥터 쌍, 스플라이스 및 다음과 같은 수동 구성 요소 등 여러 소스에서 발생합니다.스플리터또는 경로의 커플러.

관련 용어가 약간 다른 방식으로 사용되는 경우가 종종 있습니다.감쇠일반적으로 섬유의 단위 길이당 고유 전력 손실을 나타내며 dB/km로 표시됩니다.삽입 손실모든 구성요소를 포함하여 설치된 링크 전반에 걸쳐 측정된 전체-투-손실을 나타냅니다.링크 손실채널의 모든 수동 손실을 계산하거나 측정한 합계입니다. 이러한 구별은 두 가지를 혼합하면 예산 오류로 이어지기 때문에 중요합니다. - 이 점은 Corning의광섬유 테스트 지침(LAN-1561-AEN)그리고 광섬유 협회의손실 예산 참조. 더 자세한 비교를 보려면 다음 가이드를 참조하세요.삽입 손실 대 반사 손실.

원시 손실 수치 자체로는 거의 알 수 없습니다. 3dB 판독값은 짧은 다중 모드 캠퍼스 링크에서는 완벽하게 허용될 수 있지만 애플리케이션 제한이 엄격한 긴 단일 모드 트렁크에서는 문제가 있습니다. 그렇기 때문에 광케이블 손실은 항상 링크-손실 예산(추정된 총 수동 손실)과 활성 장비의 전력 예산(송신기 출력과 수신기 감도 간의 차이)이라는 두 가지 요소에 대해 평가됩니다.

광 링크에서 광섬유 손실의 원인은 무엇입니까?

네 가지 주요 요인이 일반적인 파이버 채널의 손실에 영향을 미칩니다. 각 항목을 이해하면 추측하는 대신 정확한 예산을 세우는 데 도움이 됩니다.

거리에 따른 광섬유 감쇠

모든 광섬유는 전파되면서 일부 빛을 흡수하고 산란시킵니다. 감쇠 계수는 섬유 유형과 파장에 따라 달라집니다. ANSI/TIA-568.3-D 표준에 따르면 계획 목적으로 허용되는 최대 감쇠 값은 다음과 같습니다.

이는 보수적인 계획 최대값입니다. 제조업체는 정기적으로 생산합니다.싱글모드 광섬유감쇠는 1310nm에서 0.35dB/km 미만이고 1550nm에서 0.25dB/km 미만입니다. 실제 케이블 데이터시트가 있는 경우 더 엄격한 값을 사용하세요. - 표준 허용치는 최선의 추정치가 아닌 최악의-경우의 안전망으로 존재합니다.

커넥터 쌍 손실

손실은 2번마다 발생합니다.광섬유 커넥터함께 짝을 이루고 있습니다. 예산 책정에서는 개별 커넥터 끝이 아니라 결합된 커넥터 쌍을 계산합니다. TIA-568.3-D 표준은 결합된 쌍당 최대 0.75dB를 설정하지만 공장에서 연마된 고품질 커넥터(SC, LC, FC 유형)는 일반적으로 실제로 쌍당 0.3~0.5dB를 달성합니다. 이는 가능할 때마다 최대 표준 허용치 대신 실제 커넥터 사양을 사용하라는 코닝의 권장 사항과 일치합니다.

짧은 링크에서 - 500미터 미만이라고 가정하면 - 커넥터 손실은 종종 광섬유 감쇠보다 전체 예산을 더 많이 차지합니다. 이것이 커넥터 품질과커넥터 유형 선택구내 케이블링에서는 매우 중요합니다.

접속 손실

융합 접속과 기계적 접속 모두 손실을 추가합니다. TIA-568.3-D 최대값은 스플라이스당 0.3dB입니다. 적절한 코어 정렬을 갖춘 융합 접합은 일반적으로 0.1dB 미만을 달성하는 반면, 기계적 접합은 0.2~0.5dB 범위에 속하는 경향이 있습니다. 여러 접합 지점이 있는 외부 플랜트 경로에 대한 예산을 책정하는 경우 이러한 작은 값은 장기적으로 빠르게 합산됩니다.

굴곡, 오염 및 기타 요인

Macrobend와 Microbend는 케이블의 정격 사양 이상으로 감쇠를 증가시킵니다. 커넥터 끝면의 오염은 현장에서 예상치 못한 손실의 가장 일반적인 원인 중 하나입니다. - FOA는 더러운 커넥터를 테스트 실패의 주요 원인으로 식별합니다. 촘촘한 케이블 라우팅, 열악한 케이블 관리, 환경적 스트레스 등으로 인해 측정된 손실이 계산된 추정치보다 높아질 수 있습니다.

일부 링크에는 광 감쇠기, WDM 커플러와 같은 수동 구성 요소도 포함됩니다.PLC 스플리터. 이들 각각에는 예산에 추가해야 하는 고유한 삽입 손실이 있습니다.

섬유 손실 계산 공식

총 링크 손실을 추정하는 핵심 공식은 간단합니다.

총 링크 손실(dB)=(감쇠 계수 × 광케이블 길이) + (커넥터 쌍 수 × 쌍당 손실) + (스플라이스 수 × 스플라이스당 손실) + 기타 수동 부품 손실

이는 코닝에서 사용된 것과 동일한 구조이다.링크 손실 예산 계산기그리고 FOA의 예산 책정 방법론에 있습니다. 그런 다음 해당 합계를 활성 장비의 전력 예산과 비교합니다.

전력 예산(dB)=송신기 출력 전력(dBm) − 수신기 감도(dBm)

운영 마진(dB)=전력 예산 − 총 링크 손실

긍정적인 운영 마진은 링크가 작동해야 함을 의미합니다. 약 3dB 미만의 마진은 장기적인 신뢰성에 위험한 것으로 간주됩니다. 왜냐하면 송신기가 노후화되고 커넥터가 오염을 축적하며 케이블을 취급하거나 경로를 변경할 경우 스플라이스가 저하될 수 있기 때문입니다. FOA는 이러한 실제 요인을 고려하여 최소 3dB의 마진을 유지할 것을 권장합니다.-

한 가지 중요한 참고 사항:데시벨는 상대적 단위(비율을 나타냄)이고,dBm절대 전력 수준(1mW 기준)입니다. 이 둘을 혼동하는 것은 손실 추정 자체가 올바른 경우에도 전체 전력-예산 계산을 무효화하는 놀랍도록 일반적인 오류입니다.
 

광섬유 손실을 단계별로 어떻게 계산합니까?

1단계: 실제 링크 구성요소 문서화

계산기를 열기 전에 광섬유 유형, 작동 파장, 총 경로 길이(지도 거리뿐만 아니라 - 수직 연결, 여유 루프 및 라우팅 우회도 포함), 결합된 커넥터 쌍 수, 스플라이스 수 및 모든 수동 장치 등 채널의 모든 항목을 나열하십시오. 대부분의 예산 오류는 불완전한 구성 요소 수로 인해 시작됩니다.

2단계: 손실 값 선택

가능한 경우 부품 제조업체의 사양을 사용하십시오. 실제 사양을 알 수 없는 경우에만 TIA-568.3-D 최대값으로 대체합니다. Fluke Networks가 지적했듯이손실예산 산정 가이드, 표준은 최소 허용 성능을 제공합니다. - 실제 구성 요소는 일반적으로 더 우수하며 제조업체 데이터를 사용하면 더 정확한 추정치가 생성됩니다.

3단계: 각 손실 구성요소 계산

감쇠 계수에 섬유 길이를 곱합니다. 커넥터 쌍 수에 쌍당 손실을 곱합니다. 스플라이스 수에 스플라이스당 손실을 곱합니다. 수동 구성요소 손실을 추가합니다. 총 예상 링크 손실에 대한 모든 것을 합산합니다.

4단계: 전력 예산과 비교

트랜시버 데이터시트에서 송신기 출력 전력과 수신기 감도를 찾아보세요. 이 두 숫자는 일반적으로 dBm으로 표시됩니다. 차이점은 전력 예산입니다. 운영 마진을 얻으려면 전력 예산에서 총 링크 손실을 뺍니다. 트랜시버 사양에 대한 자세한 내용은 다음 비교를 참조하세요.싱글모드 SFP와 멀티모드 SFP.

5단계: 마진이 적절한지 확인

양의 마진이 필요하지만 항상 충분하지는 않습니다. 마진이 3dB 미만인 경우 링크는 노화된 구성 요소, 더러워진 끝면, 향후 수리로 인한 추가 접합 또는 온도-관련 감쇠 변화로 인한 성능 저하에 취약합니다. 실제 배포에서 엣지에서 바로 설계하는 엔지니어는 1~2년 이내에 문제 해결에 실패하는 경우가 많습니다.

실제 예: 1310nm에서 10km 싱글모드 링크

2개의 결합 커넥터 쌍과 1개의 융착 접속을 사용하여 1310nm에서 10km를 실행하는 외부{0}}플랜트 단일 모드 링크를 생각해 보세요. 외부 플랜트 싱글모드 케이블에 대한 TIA-568.3-D 계획 값 사용:

이제 트랜시버 데이터시트에 −15dBm의 송신기 출력과 −28dBm의 수신기 감도가 표시되어 있다고 가정해 보겠습니다.

전력 예산=−15 − (−28) =13dB

영업이익률=13 − 6.8 =6.2dB

6.2dB의 마진으로 이 링크는 편안하게 통과합니다. 장기적인 성능 저하를 위해 3dB를 예약한 후에도-신뢰성 임계값 아래로 떨어지지 않고 향후 스플라이스 수리 또는 일부 커넥터 노화를 흡수할 수 있을 만큼 충분한 3dB 이상의 헤드룸-이 있습니다.

실제 케이블 사양(예: 0.35dB/km)과 일반적인 커넥터 손실(예: 0.5dB/쌍)을 사용한 경우 총계는 약 4.8dB로 떨어지므로 마진이 훨씬 더 커집니다. 그렇기 때문에 실제 구성 요소 데이터를 사용하는 것이 중요합니다. - 표준 계획 값은 설계상 보수적입니다.
 

계산된 손실과 측정된 손실: 언제 각각 충분합니까?

계산된 손실은 추정치입니다. 이는 설계, 견적, 경로 비교 및 ​​설치 전 검증에 유용합니다.- 하지만 현장인증과는 다릅니다.

설치된 링크의 경우 업계 표준 접근 방식은 보정된 광원과 파워 미터를 사용하여 링크의 총 삽입 손실을 직접 측정하는 OLTS(광 손실 테스트 세트)를 사용한 Tier 1 테스트입니다. TIA-568.3-D 표준과 Corning의 테스트 지침 모두 OLTS 테스트가 설치된 광케이블 링크 성능의 가장 정확한 특성 분석임을 확인합니다. 특정 결함 -, 불량 스플라이스, 손상된 커넥터 또는 빡빡한 굴곡을 찾아야 하는 경우 OTDR(광시간 영역 반사계)은 OLTS가 제공할 수 없는 이벤트 수준의 세부 정보를 제공합니다. Fluke Networks는 OTDR 테스트를 다음과 같이 설명합니다.Tier 2 인증, 완전한 테스트 전략을 위해 OLTS와 함께 권장됩니다.

다음과 같은 경우 계산을 사용합니다.새 경로를 설계하거나, 링크 옵션을 비교하거나, 설치 전에 장비 전력 예산이 충분한지 확인하는 경우입니다.

다음과 같은 경우에 측정을 사용하세요.승인을 위해 설치된 링크를 인증하거나, 예상치 못한 성능 문제를 해결하거나, 측정된 손실이 계산된 예산에 속하는지 확인하는 것입니다.

실제로 측정된 손실은 계산된 추정치와 약간 다른 경우가 많습니다. 측정된 손실이 예산보다 훨씬 높은 경우 가장 먼저 확인해야 할 사항은 커넥터 끝-면 오염, 잘못된 커넥터 쌍 수, 경로에 따른 예상치 못한 구부러짐 또는 케이블 손상입니다.
 

허용 가능한 섬유 손실은 무엇입니까?

하나의 보편적인 답변은 없습니다. - 허용 가능한 손실은 특정 링크와 해당 링크에서 작동하는 장비에 따라 다릅니다. 그러나 실용적인 지침은 다음과 같습니다.

측정된 총 삽입 손실이 특정 링크에 대해 계산된 예산 이하인 경우 링크는 손실 예산 테스트를 통과합니다. 장비의 전력 예산에서 총 손실을 뺀 후에도 여전히 긍정적인 운영 마진이 있는 경우 링크는 전력 예산 테스트를 통과합니다. 장기적인-신뢰성을 위해 최소 수신기 감도보다 최소 3dB 높은 작동 마진을 권장합니다.

빠른 참조를 위해 TIA-568.3-D 표준의 일반적인 계획 감쇠 값은 다음과 같습니다. 850nm의 다중 모드 광섬유는 3.5dB/km를 초과해서는 안 됩니다. 1310nm의 싱글모드 실외 케이블은 0.5dB/km를 초과해서는 안 됩니다. 커넥터 쌍은 각각 0.75dB를 초과해서는 안 됩니다. 구성 요소당 측정된 값이 이러한 제한 내에 있고 총 링크 손실이 적절한 여유가 있는 전력 예산 미만인 경우 링크는 일반적으로 허용됩니다.

트랜시버 데이터시트에서 Tx 전력 및 Rx 감도를 찾을 수 있는 위치

전력 예산 계산에 필요한 두 숫자 - 송신기 출력 전력(Tx) 및 수신기 감도(Rx) -는 트랜시버 모듈의 데이터시트에 나열되어 있으며 일반적으로 "광학 특성" 또는 "송신기/수신기 매개변수"라는 레이블이 붙은 표에 나와 있습니다. 다음을 찾으세요:

• 송신기 출력 전력(최소/최대):dBm 단위로 제공됩니다. 최악의-예산을 위해서는 최소값을 사용하세요.
• 수신기 감도:dBm 단위로 제공됩니다. 이는 필요한 비트 오류율을 유지하면서 수신기가 감지할 수 있는 가장 약한 신호입니다.
• 수신기 과부하(또는 최대 입력 전력):수신기가 오류 없이 처리할 수 있는 가장 강한 신호입니다. 이는 손실이 최소화되는 매우 짧은 링크에서 중요합니다.

전력 예산은 최소 Tx 출력과 Rx 감도 간의 차이입니다. 데이터시트에 최소 Tx −8.2dBm 및 Rx 감도 −14.4dBm이 나열되어 있는 경우 전력 예산은 6.2dB이므로 - 예산이 13dB인 장거리- 도달 범위 모듈보다 링크 손실이 발생할 여지가 훨씬 적습니다. 링크 거리에 적합한 트랜시버를 선택하는 것이 실행 가능한 예산을 위한 첫 번째 단계입니다. 더 넓은 관점을 보려면 다음 기사를 참조하세요.트랜시버 대 트랜스폰더.

일반적인 섬유 손실 계산 실수

커넥터 쌍 대신 커넥터 계산

예산 책정 방법은 개별 끝이 아닌 결합된 커넥터 쌍 - 함께 결합된 두 개의 커넥터 -를 계산합니다. 느슨한 커넥터 끝을 모두 계산하면 단위당 값을 적용하는 방법에 따라 손실이 과대평가되거나 과소평가됩니다.- 코닝의 테스트 지침은 이 점에 대해 명시적입니다.

dB와 dBm의 혼동

dB는 상대 비율입니다. dBm은 절대 전력 수준입니다. dB 값에서 dBm 값을 빼거나 직접 비교하면 전력 예산 결과는 의미가 없습니다. 손실 값(dB)과 전력 수준(dBm)을 유지하고 올바른 공식을 통해서만 결합하십시오.

실제 사양을 사용할 수 있는 경우 표준 최대값 사용

TIA 계획 값은 일반적인 값이 아닌 최악의 경우에 대한 허용치입니다-. 제조업체의 케이블 및 커넥터 사양이 있는 경우 더 엄격한 숫자를 사용하세요. 표준 최대값에 지나치게-의존하면 과도한-엔지니어링(필요하지 않은 고성능-트랜시버 주문)으로 이어질 수 있으며, 더 나쁜 경우에는 넉넉한 허용량으로 인해 예산이 "괜찮아" 보이기 때문에 실제 문제를 가릴 수 있습니다.

채널에 누락된 구성 요소

패치 패널, 광 감쇠기, 커플러, WDM 필터 및 추가 필드 종단은 모두 손실에 영향을 미칩니다. 패치 패널 연결 지점이나 수신기 과부하를 방지하기 위해 추가된 감쇠기를 잊어버리기 쉽습니다. 경로를 따라 걸으며-완성된 도면을 확인하고 모든 것을 세어보세요.

최종-얼굴 오염 무시

더러운 커넥터 끝면은 측정된 손실이 계산된 예산을 초과하는 가장 일반적인 이유 중 하나입니다. 미세한 먼지 입자는 삽입 손실과 역반사를 극적으로 증가시킬 수 있습니다. FOA, Corning 및 Fluke Networks는 모두 손실 측정 전 전제 조건으로 커넥터 검사 및 청소를 강조합니다. 많은 실제{3}}문제 해결 사례에서 종단면을 청소하면 재접합이나 케이블 교체 없이 문제가 해결됩니다.-

계산된 예산은 통과했지만 측정된 손실은 실패했습니다. - 이제 무엇을 해야 할까요?

수학적으로는 링크가 작동해야 한다고 말하지만 OLTS에서는 그렇지 않다고 말하는 경우 가장 가능성이 높은 원인은 오염된 커넥터, 예산에 포함된 잘못된 커넥터 쌍 수, 설명되지 않은 스플라이스 또는 패치 패널, 과도한 케이블 굽힘 또는 설치 중에 눈에 보이지 않는 케이블 손상입니다. 커넥터 검사부터 시작한 다음 구성 요소 수를 확인하고 청소로 간격이 해결되지 않으면 OTDR을 사용하여 특정 손실 이벤트를 찾습니다.

싱글모드와 멀티모드: 손실 예산 책정의 주요 차이점

싱글모드와 멀티모드 광섬유는 서로 다른 감쇠 특성, 서로 다른 작동 파장, 서로 다른 일반적인 링크 거리를 갖고 있습니다. - 이 모든 것이 예산 책정에 영향을 미칩니다.

다중 모드 광섬유(OM1–OM5)킬로미터당 더 높은 감쇠로 850nm 및 1300nm에서 작동하지만 일반적으로 건물과 캠퍼스 내부의 더 짧은 링크에 사용됩니다. 고속-멀티 모드 애플리케이션(예: 10GBASE-SR)에 대한 전력 예산은 매우 빠듯한 - 경우에 따라 2~3dB에 불과할 수 있습니다. - 이는 추가 커넥터나 더러운 종단면을 위한 공간이 거의 없음을 의미합니다.

싱글모드 파이버(OS1/OS2)감쇠가 훨씬 낮은 1310nm 및 1550nm에서 작동하므로 캠퍼스 백본, 메트로 네트워크 및 장거리{2}}링크에 대한 표준 선택입니다. 전력 예산은 일반적으로 더 크지만, 거리가 길어질수록 전체 광섬유 감쇠가 늘어나고 스플라이스가 늘어나는 경우가 많으므로 확장된 경로에서는 예산이 여전히 부족할 수 있습니다.

항상 감쇠 계수를 올바른 광섬유 유형 및 파장과 일치시키십시오. 단일 모드 예산에서 다중 모드 값을 사용하거나 그 반대의 경우는 프로젝트 간 전환 시 놀라울 정도로 쉽게 발생하는 오류입니다.

자주 묻는 질문

광섬유 링크 손실은 어떻게 계산합니까?

광섬유 감쇠(dB/km × 길이), 커넥터 쌍(개수 × 쌍당 손실), 스플라이스(개수 × 스플라이스당 손실) 및 기타 수동 구성 요소의 손실을 합산합니다. 합계는 예상되는 총 링크 손실입니다. 링크가 작동해야 하는지 여부를 결정하려면 장비의 전력 예산과 비교하십시오.

파이버 링크 예산이란 무엇입니까?

광섬유 링크 예산(또는 링크-손실 예산)은 광섬유 링크 전반에 걸친 총 수동 손실의 계산된 추정치입니다. 여기에는 모든 손실 기여자 - 광섬유, 커넥터, 스플라이스 및 수동 장치가 포함됩니다. FOA는 이를 링크의 실행 가능성을 확인하기 위해 장비의 전력 예산과 비교하고 적절한 설치를 확인하기 위해 테스트 결과와 비교하는 추정치라고 설명합니다.

삽입 손실과 감쇠의 차이점은 무엇입니까?

감쇠는 특히 유리의 흡수 및 산란으로 인해 섬유 1km당 손실되는 광전력을 의미합니다. 삽입 손실은 광케이블 감쇠와 모든 커넥터, 스플라이스 및 구성 요소 손실을 포함하여 설치된 링크 전반에 걸쳐 총 손실을 측정하는 보다 광범위한 엔드{1}}투{2}}입니다. 자세한 내용은 다음 기사를 참조하세요.광섬유 네트워크의 삽입 손실.

커넥터당 허용되는 광섬유 손실은 얼마입니까?

ANSI/TIA-568.3-D 표준은 결합된 커넥터 쌍당 최대 0.75dB를 허용합니다. 그러나 잘 만들어진 공장 광택 커넥터는 일반적으로 0.3~0.5dB를 달성합니다. 최대 표준 허용량보다 실제 커넥터 사양을 사용하면 보다 현실적인 예산이 생성됩니다.

파이버 링크에는 어느 정도의 마진이 있어야 합니까?

최소 3dB의 운영 마진은 널리 따르는 업계 지침입니다. 이는 송신기 노후화, 시간 경과에 따른 커넥터 오염, 향후 스플라이스 수리 가능성 및 온도-관련 감쇠 변화를 설명합니다. 3dB 미만의 여유로 설계된 링크는 유지 관리가 필요하거나 조기에 실패할 가능성이 높습니다.

섬유 손실을 측정하는 데 어떤 도구가 사용됩니까?

보정된 광원과 전력계로 구성된 OLTS(광 손실 테스트 세트)는 총 링크 손실에 대한 Tier 1 인증을 위한 표준 장비입니다. OTDR은 Tier 2 테스트에 사용됩니다. - 이는 광섬유를 따라 각 개별 이벤트(커넥터, 스플라이스, 벤드)의 손실을 보여주는 거리- 매핑 추적을 제공합니다.

참고자료 및 추가 자료

• 광섬유 협회 - 광섬유 손실 예산 계산 중
• Corning - 권장 광섬유 테스트 지침(LAN-1561-AEN)
• Corning - 링크 손실 예산 계산기
• Fluke Networks - 광섬유 링크 손실 예산 계산
• Fluke Networks - OLTS + OTDR: 완벽한 광섬유 테스트 전략
• ANSI/TIA-568.3-D - 광섬유 케이블링 및 구성 요소 표준(다음에서 사용 가능)티아)