Що таке волоконно-оптичний атенюатор? Типи, використання та посібник з вибору

Волоконно-оптичний атенюатор — це пасивний оптичний компонент, який навмисно зменшує потужність сигналу на певну величину, виміряну в децибелах (дБ). Він не перетворює, не посилює та не змінює форму сигналу -, він просто знижує оптичну потужність, що досягає приймача.

Навіщо комусь навмисно послаблювати оптоволоконний сигнал? Оскільки в багатьох реальних-зв’язках сигнал надходить до приймача надто сильний. Коли отримана потужність перевищує максимальний вхідний рівень детектора, результатом є бітові помилки насичення приймача -, спотворення сигналу та погіршення продуктивності зв’язку. Це особливо часто трапляється під час коротких однорежимних-режимів, де втрати на шляху мінімальні, а вихід трансивера легко перевантажує дальній-приймач. Атенюатори вирішують це, повертаючи сигнал у робоче вікно приймача.

Крім захисту приймача, волоконно-оптичні атенюатори широко використовуються в лабораторних тестах, перевірці запасу системи та балансуванні потужності каналів. У цьому посібнику описано, як вони працюють, основні доступні типи та практичний метод вибору, заснований на аналізі бюджету посилання, а не на припущеннях.

Що робить волоконно-оптичний атенюатор?

Кожен оптичний приймач має певний діапазон вхідної потужності. Нижня межа – це чутливість приймача - мінімальна потужність, необхідна для прийнятної частоти бітових помилок (BER). Верхня межа - це максимальна вхідна потужність, яку іноді називають точкою перевантаження або рівнем насичення. Ці значення опубліковані втехнічні характеристики трансивераі залежать від типу модуля, швидкості передачі даних і довжини хвилі.

Якщо отримана оптична потужність падає нижче чутливості, зв’язок падає або створює надмірні помилки. Якщо він перевищує максимальний вхідний рівень, фотодетектор насичується, і приймач більше не може надійно розрізняти одиниці та нулі. Оптичний атенюатор вирішує другу проблему: він додає контрольовану, передбачувану кількість втрат, щоб сигнал, що надходить до приймача, залишався в безпечному робочому діапазоні.

Ця контрольована втрата відрізняється від ненавмисноївнесені втративикликані брудними з’єднувачами, поганими з’єднаннями або вигинами волокна. Атенюатор забезпечує точне повторюване зниження -, яке зазвичай визначається з допуском ±0,5 дБ для значень менше 10 дБ і ±10% для вищих значень відповідно до кваліфікаційних стандартів, таких як Telcordia GR-910-CORE.

Коли вам потрібен волоконно-оптичний атенюатор?

Короткі-сполучення з надлишковою потужністю

Найпоширенішим сценарієм є коротке оптоволокно -, наприклад, 1-кілометровий або 2-кілометровий одномодовий-зв’язок між двома комутаторами в одній будівлі. Передавач запускається при, скажімо, 0 дБм, а загальні втрати на шляху від оптоволокна, з’єднувачів і патч-панелей становлять лише 1–2 дБ. Якщо максимальний вхідний сигнал приймача становить -3 дБм, отримана потужність значно перевищує поріг перевантаження. Стаціонарний аттенюатор на 5 дБ на порту приймача повертає рівень у діапазон. Така ситуація часто виникає в центрах обробки даних, магістральних мережах кампусів і коротких міських з’єднанняходнорежимні-модулі SFPрозгортаються на відстанях, значно нижчих за їх номінальний максимум.

Тестування та перевірка маржі системи

Під час приймального тестування або усунення несправностей інженери використовують змінні оптичні аттенюатори (VOA), щоб розгорнути вхідну потужність приймача в діапазоні та спостерігати, де починаються помилки. Цей процес, який іноді називають тестом на чутливість або маржинальним тестом, показує, скільки резерву має посилання, перш ніж воно вийде з ладу. VOA також використовуються для імітації більш довгих волокон без фізичного додавання волокна, що корисно для кваліфікації зв’язків у лабораторії перед розгортанням у полі. TheКерівництво з бюджету втрат Асоціації волоконно-оптичної мережіпояснюється, як розрахунки бюджету потужності пов’язані з обмеженнями на вході приймача та запасом системи.

Балансування потужності каналу в системах WDM

У мережах із-розподілом довжин хвиль (WDM) різні канали можуть надходити до приймача з неоднаковими рівнями потужності через нахил підсилення підсилювача або різні втрати діапазону. Атенюатори - часто на-канал VOA - використовуються для вирівнювання потужності між каналами, щоб решітка приймача обробляла всі довжини хвилі в узгодженому вікні потужності.

Як працюють волоконно-оптичні атенюатори?

Внутрішній механізм залежить від конструкції атенюатора. Загальні підходи включають леговане поглинання волокна, коли короткий відрізок спеціально обробленого волокна поглинає фіксовану частку світла; контрольоване зсув-повітряного зазору, коли невеликий зазор або бічний зсув між сердечниками волокон знижує ефективність з’єднання; і елементи фільтра нейтральної{2}}щільності, де на оптичному шляху розміщено тонкий поглинаючий скляний елемент.

Специфічний механізм впливає на внесені втрати,повернення втрат, поляризаційні втрати (PDL) і чутливість до довжини хвилі.

Наприклад, леговані-волоконні атенюатори, як правило, мають дуже низьке зворотне відображення, що робить їх придатними для з’єднань, де продуктивність зворотних втрат є критичною -, наприклад для тих, що використовуютьПоліровані конектори APC-. Атенюатори повітряного-зазору, навпаки, можуть виявляти вищий рівень зворотного відбиття, якщо вони спеціально не призначені для його мінімізації.

Галузева кваліфікація волоконно-оптичних атенюаторів зазвичай відповідає Telcordia GR-910-CORE, яка визначає вимоги до точності загасання, екологічної стабільності та механічної міцності. Вимірювання ослаблення та внесених втрат на рівні компонентів описано в IEC 61300-3-4. Ці стандарти гарантують, що аттенюатор із позначкою «5 дБ» фактично забезпечує втрати близько 5 дБ у визначених умовах експлуатації.

Стаціонарні та змінні волоконно-оптичні атенюатори: який з них вибрати?

Дві основні категорії: фіксовані аттенюатори, які забезпечують єдине незмінне значення затухання, і змінні оптичні аттенюатори (VOA), які дозволяють користувачеві регулювати затухання в постійному або ступінчастому діапазоні.

Коли використовувати фіксований атенюатор:Виберіть фіксований, коли бюджет потужності зв’язку добре-зрозумілий і необхідне значення затухання є стабільним. Коротка виробнича ланка, яка стабільно забезпечує на 6 дБ більше потужності, ніж максимальна потужність приймача, є очевидним аргументом для фіксованого аттенюатора на 7 дБ. Стаціонарні атенюатори є стандартним вибором для постійного розгортання в коммутаційних панелях, стійках для обладнання та структурованих кабелях.

Коли використовувати змінний аттенюатор:Виберіть змінну, коли ви все ще характеризуєте зв’язок, виконуєте приймальні випробування або вам потрібен один інструмент, який працює з кількома налаштуваннями. Інженери, які перевіряють чутливість приймача, або технічні спеціалісти, які перевіряють маржу на нещодавно встановлених з’єднаннях, зазвичай спочатку використовують VOA. Після підтвердження необхідного значення аттенюатора багато команд замінюють VOA фіксованим аттенюатором для-тривалого розгортання.

Типи волоконно-оптичних атенюаторів за фізичною формою

Окрім відмінності між фіксованими та змінними, атенюатори мають різні фізичні конфігурації. Правильний форм-фактор залежить від місця розміщення аттенюатора в ланці зв’язку та структури навколишнього кабелю.

Штекерні-стильні аттенюатори (штекер-–-жінка, збірні-вихідні)

Атенюатор-типу або вбудований-атенюатор має штекерний роз’єм на одному кінці та гніздопорт адаптераз іншого. Ви підключаєте його безпосередньо до порту трансивера або патч-панелі, а потім підключаєтепатч-кордна сторону адаптера атенюатора. Це найпоширеніший форм-фактор для постійних стаціонарних установок. Він компактний, не потребує додаткового обладнання та залишається на місці після встановлення.

Атенюатори перегородки або перехідного-типу (гніздо-–-гніздо)

Атенюатор у стилі адаптера- працює як стандартний волоконно-оптичний адаптер - з гніздовим портом з кожного боку -, але створює певне загасання між двома з’єднаними волокнами. Це корисно в середовищах патч-панелей, де потрібно додати затухання без зміни схеми кабелю.

Вбудовані або патч{0}}кабельні-атенюатори

Деякі атенюатори вбудовані в кабельну збірку з роз’ємами на обох кінцях і ослаблюючим елементом посередині. Вбудовані змінні атенюатори поширені в лабораторіях і стендових-випробувальних середовищах, де вони служать зручною точкою регулювання оптичного шляху.

Типи волоконно-оптичних атенюаторів за роз’ємом, поліруванням і режимом оптоволокна

Атенюатори не є взаємозамінними для різних типів роз’ємів, стилів полірування або режимів оптоволокна. Невідповідність будь-якого з цих параметрів є однією з найпоширеніших помилок замовлення.

Роз’єми волоконного атенюатора LC, SC, FC і ST

Атенюатори доступні з усіма стандартамитипи волоконно-оптичних роз’ємів. Найпоширенішими сьогодні єLC атенюатори(домінуючий у сучасних центрах обробки даних і обладнанні підприємств) іАтенюатори SC(поширений у телекомунікаційних, PON та старих корпоративних мережах).FCіSTатенюатори все ще зустрічаються в застарілих установках і деяких спеціалізованих тестових середовищах. Завжди підбирайте роз’єм аттенюатора до порту або патч-панелі, з якою він буде з’єднаний.

Атенюатори UPC проти APC

Тип полірування роз’єму має значення. Атенюатори UPC (Ultra Physical Contact) мають плоский-полірований торець і забезпечують типові зворотні втрати близько −50 дБ. Атенюатори APC (Angled Physical Contact) мають торцеву поверхню під кутом 8- градусів, яка спрямовує відбите світло всередину оболонки, досягаючи зворотних втрат близько –60 дБ або більше. Атенюатори APC потрібні в системах, чутливих до зворотного відбиття, включаючи мережі FTTx, PON і WDM. Роз’єми UPC і APC фізично несумісні, і їх ніколи не можна з’єднувати разом – це пошкоджує обидва торці та спричиняє серйозну втрату сигналу.

Одномодові-атенюатори проти багатомодових

Атенюатори призначені для будь-якогоодномодове-волокно(зазвичай 9/125 мкм, працює на 1310 нм або 1550 нм) абобагатомодове волокно(50/125 мкм або 62,5/125 мкм, що працює при 850 нм або 1300 нм). Розмір серцевини волокна, числова апертура та робоча довжина хвилі відрізняються між ними, тому аттенюатор, розроблений для одного-режиму, не працюватиме належним чином у багатомодовому з’єднанні, і навпаки. Перевірте трансивер і тип волокна, перш ніж вибрати специфікацію волокна атенюатора.

Як вибрати правильний волоконно-оптичний атенюатор: покроковий метод-за-

Правильний вибір аттенюатора є проблемою бюджету посилання. Мета полягає в тому, щоб обчислити отриману потужність і порівняти її з робочим діапазоном приймача. Ось практичний робочий процес:

Крок 1: Знайдіть вихідну потужність передавача.Відкрийте таблицю даних трансивера та знайдіть мінімальну та максимальну вихідну потужність передачі (Tx). Наприклад, модуль 10GBASE-LR SFP+ може вказати вихід Tx від –8,2 дБм до +0.5 дБм.

Крок 2: Оцініть загальну втрату зв’язку.Складіть усі джерела втрат на шляху: затухання у волокні (дБ/км × відстань), втрати з’єднувача (зазвичай 0,2–0,5 дБ на сполучену пару), втрати на з’єднанні, якщо є, та будь-які інші пасивні компоненти.Посібник з бюджету потужності Juniperнадає робочий приклад цього розрахунку.

Крок 3: Розрахуйте приблизну потужність прийому.Відніміть загальну втрату зв’язку з вихідного сигналу передавача: оцінена потужність Rx=вихідний сигнал Tx − загальна втрата зв’язку.

Крок 4: Порівняйте з вхідним діапазоном приймача.Перевірте таблицю даних трансивера щодо чутливості приймача (мінімальна потужність Rx) і максимальної вхідної потужності Rx (рівень перевантаження). Якщо розрахункова потужність прийому перевищує максимальну вхідну потужність, вам потрібно ослаблення.

Крок 5: Визначте необхідне значення затухання.Атенюатор має знизити отриману потужність до безпечного рівня в межах діапазону приймача - не лише трохи нижче точки перевантаження, але з запасом 1–3 дБ. Наприклад, якщо оцінена потужність Rx становить +1 дБм, а максимум приймача становить −3 дБм, вам потрібно щонайменше 4 дБ загасання. Атенюатор на 5 дБ забезпечує прийнятний запас.

Крок 6. Перевірте інші параметри.Переконайтеся, що атенюатор відповідає типу роз’єму, поліруванню (UPC або APC), режиму оптоволокна (одномодовому або багатомодовому) і робочій довжині хвилі з’єднання.

Крок 7: фіксований чи змінний?Якщо зв’язок постійний і необхідне значення чітке, розгорніть фіксований аттенюатор. Якщо ви все ще перевіряєте зв’язок або очікуєте зміни умов, використовуйте змінний аттенюатор під час тестування, а потім перейдіть на фіксований для виробництва.

Скільки дБ загасання вам потрібно?

Це питання, яке викликає найбільше помилок у замовленні. Правильна відповідь завжди залежить від бюджету посилання -, а не від «найпопулярнішого» значення за умовчанням.

Поширеною помилкою є вибір вище-ніж-необхідного значення «для безпеки». Атенюатор на 10 дБ на каналі зв’язку, якому потрібно лише 3 дБ, штовхає сигнал нижче чутливості приймача, створюючи протилежну проблему. Недо{6}}ослаблення також ризиковано: аттенюатор на 3 дБ на каналі зв’язку, який потребує 7 дБ, все одно залишає приймач у стані перевантаження.

Якщо у вас ще немає точних цифр, скористайтеся найгіршим-виходом передавача (максимальний Tx) і найкращим-випадком втрати зв’язку (мінімальна втрата), щоб оцінити найвищу можливу отриману потужність. Це дає вам консервативну відправну точку. Якщо невизначеність залишається, спочатку перевірте зі змінним аттенюатором, виміряйте отриману потужність за допомогою оптичного вимірювача потужності та запишіть фактичне значення, необхідне перед замовленням фіксованих аттенюаторів у кількості.

Поширені помилки при виборі волоконно-оптичних атенюаторів

Впорядкування лише за значенням дБ.Значення ослаблення є лише одним параметром. SC/UPC одномодовий-атенюатор 5 дБ не підходить для порту LC/APC, навіть якщо значення дБ може бути правильним. Завжди перевіряйте тип роз’єму, полірування, режим волокна та довжину хвилі.

Змішування UPC і APC.Підключення аттенюатора UPC до порту APC (або навпаки) спричиняє високі внесені втрати, слабкі зворотні втрати та потенційне фізичне пошкодження торців роз’єму. Кольорове кодування допомагає - роз’єми UPC зазвичай блакитні, роз’єми APC зелені -, але завжди перевіряйте маркування.

Ігнорування бюджету посилання.Вибір «популярного» значення, наприклад 5 дБ або 10 дБ без перевірки таблиці даних трансивера, є припущенням, а не дизайнерським рішенням. Результатом є або залишкове перевантаження, або непотрібна втрата сигналу.

Постійне використання змінного аттенюатора там, де достатньо фіксованого.VOA є цінними інструментами тестування, але вони коштують дорожче, можуть дрейфувати та додавати непотрібної складності постійному зв’язку. Після підтвердження необхідного затухання замініть VOA на фіксований блок.

Забуваючи, що причиною є коротке посилання.Атенюатор усуває симптом (надлишкову потужність), але основною причиною зазвичай є передавач, розроблений для значно більшої дії, ніж фактичне з’єднання. У деяких випадках використання приймально-передавального модуля з меншим радіусом дії-або регулювання потужності передачі (якщо модуль це підтримує) може бути кращим довгостроковим-рішенням, ніж додавання пасивного ослаблення.

Коли атенюатор може бути не правильним рішенням

Не кожну проблему,-пов’язану з живленням, найкраще вирішити за допомогою атенюатора. Якщо в каналі зв’язку виникають періодичні помилки, які неочевидно спричинені перевантаженням приймача, проблема може полягати в забрудненні роз’ємів, надмірних внесених втратах, розриві волокна або невідповідності довжини хвилі. Додавання затухання до зв’язку, яке вже-не живиться, лише погіршить ситуацію. Завжди перевіряйте - в ідеалі за допомогою оптичного вимірювача потужності -, що отримана потужність справді перевищує максимум приймача перед встановленням атенюатора.

Подібним чином, у зв’язках, де трансивер підтримує настроювану вихідну потужність, регулювання рівня Tx електронним способом може бути простішим і зручнішим у обслуговуванні, ніж додавання фізичного атенюатора в тракт.

Часті запитання

Яка різниця між фіксованим і змінним волоконно-оптичним атенюатором?

Фіксований атенюатор забезпечує єдине постійне значення ослаблення (наприклад, 3 дБ, 5 дБ або 10 дБ), яке не можна регулювати. Змінний оптичний аттенюатор (VOA) дозволяє налаштовувати різні рівні гасіння в безперервному діапазоні. Стаціонарні атенюатори використовуються для постійних установок з відомими рівнями потужності; VOA є кращим для тестування, перевірки маржі та ситуацій, коли необхідне значення затухання не було остаточно визначено.

Як дізнатися, на скільки дБ має бути мій атенюатор?

Розрахуйте бюджет посилань. Знайдіть вихідну потужність передавача та максимальну вхідну потужність приймача з таблиці даних трансивера, оцініть загальні втрати зв’язку та визначте, чи перевищує отримана потужність рівень перевантаження приймача. Значення аттенюатора має зменшити отриману потужність до безпечного діапазону приймача з запасом 1–3 дБ.

Чи можна використовувати одномодовий-аттенюатор у багатомодовому каналі зв’язку?

Ні. Одно-модові та багатомодові атенюатори відрізняються розміром серцевини, числовою апертурою та робочою довжиною хвилі. Одномодовий-атенюатор, розроблений для 9/125 мкм волокна на 1310 нм, не забезпечить правильного ослаблення на 50/125 мкм багатомодовому каналі на 850 нм. Завжди підбирайте аттенюатор відповідно до типу волокна та довжини хвилі, що використовується в з’єднанні.

Чи безпечно поєднувати аттенюатор UPC з портом APC?

Ні. Кінцеві поверхні UPC і APC фізично несумісні. З’єднувачі UPC мають плоский-полірований радіус; Роз'єми APC мають кут 8 градусів. Їх поєднання разом спричиняє високі внесені втрати, погіршення зворотних втрат і може остаточно пошкодити торці обох роз’ємів. Завжди відповідайте UPC

UPC і APC до APC.

Які типи роз’ємів доступні для волоконно-оптичних атенюаторів?

Атенюатори виготовляються для всіх стандартних типів волоконно-оптичних роз’ємів, включаючи LC, SC, FC і ST. Атенюатори LC є найпоширенішими в поточному розгортанні центрів обробки даних і підприємств. Атенюатори SC широко використовуються в телекомунікаційних і PON додатках. Зіставте роз’єм аттенюатора з портом, у якому він буде встановлений.

Чи впливають волоконно-оптичні атенюатори на зворотні або внесені втрати?

так Кожен аттенюатор вносить невелику кількість додаткових внесених втрат понад номінальне значення загасання, і його ефективність зворотних втрат залежить від внутрішньої конструкції та полірування торцевої поверхні. Високоякісні-фіксовані атенюатори, які використовують леговане{3}}поглинання волокон, зазвичай досягають зворотних втрат, вищих за −50 дБ (UPC) або −60 дБ (APC). Точність загасання, зворотні втрати та екологічна стабільність охоплюються галузевими стандартами, зокрема Telcordia GR-910-CORE та IEC 61300-3-4.

Де я повинен фізично встановити атенюатор у ланці?

У більшості випадків аттенюатор встановлюється на кінці каналу приймача або поблизу нього - або підключається безпосередньо до порту приймача, або розміщується на патч-панелі, найближчій до приймача. Це забезпечує зменшення сигналу до того, як він досягне фотодетектора. Розміщення аттенюатора на кінці передавача забезпечує таке саме чисте загасання, але більш поширеною практикою є розміщення-на стороні приймача.

Чи можу я об’єднати кілька атенюаторів, щоб досягти вищого значення дБ?

Технічно, так - два послідовні атенюатори на 5 дБ забезпечують приблизно 10 дБ загального ослаблення. Однак кожна додаткова пара роз’ємів додає внесені втрати та потенційну точку відбиття. За можливості використовуйте один аттенюатор із правильним значенням замість того, щоб складати кілька блоків. Якщо точні значення недоступні, тимчасовий захід прийнятний укладання в стеки, але він не ідеальний для постійного встановлення.

Резюме

Волоконно-оптичні атенюатори є простими компонентами, але вибір правильного вимагає уваги до кількох параметрів, окрім значення дБ. Установіть відповідність між типом волокна, роз’ємом, поліруванням і довжиною хвилі. Встановіть значення затухання на основі розрахунку бюджету посилання, а не на припущеннях. Використовуйте змінний аттенюатор під час тестування, якщо необхідне значення невизначено, а потім розгорніть фіксований блок для виробництва. А якщо сумніваєтеся, виміряйте отриману потужність за допомогою оптичного вимірювача потужності до та після встановлення атенюатора -, що один крок перевірки усуває більшість помилок вибору.

Якщо ви купуєте волоконно-оптичні атенюатори або відповідні пасивні компоненти, ознайомтеся з нашим повним асортиментомволоконно-оптичні з'єднувачі, адаптери, іпатч-кордищоб забезпечити сумісність між установками.