Ituattenuator optikada sebagai semacam kontradiksi profesional dalam infrastruktur telekomunikasi. Insinyur menghabiskan karir mereka untuk menghilangkan kehilangan dari bentang serat-menyempurnakan sambungan fusi, menentukan konektor kerugian ultra-rendah-, memilih kabel premium-lalu dengan sengaja memasukkan perangkat yang seluruh tujuannya menghancurkan sinyal. Logikanya masuk akal setelah Anda meledakkan receiver, namun dibutuhkan kegagalan pertama bagi kebanyakan orang untuk benar-benar memahami mengapa komponen ini penting.
Ketika Sinyal Anda Menjadi Masalah
Sensitivitas penerima mendapat semua perhatian selama diskusi link budget. Setiap lembar spesifikasi dengan jelas menampilkan ambang batas minimum -28dBm atau -24dBm. Daya input maksimum berada di bagian bawah halaman, mungkin -3dBm untuk SFP+ biasa, menunggu seseorang melakukan kesalahan.
Kesalahannya biasanya melibatkan pengadaan pembelian-optik jangka panjang karena diskon volume tampak menarik. Atau seseorang mengambil transceiver sepanjang 40 km untuk berlari sejauh 300-antar-gedung karena itulah yang ada di lacinya. Kekuatan peluncuran tiba di fotodetektor sekitar 0dBm atau lebih tinggi. Tautannya menolak untuk muncul. Log menunjukkan "Rx LOS" atau mungkin hanya "link down" -kode kesalahan yang sama dengan yang Anda lihat untuk dark fiber.
Saya tidak dapat menghitung berapa jam yang saya habiskan untuk menyaksikan teknisi menukar transceiver dalam pekerjaan ini. Modul pengganti menunjukkan perilaku yang sama karena tidak ada yang rusak. Dioda APD atau PIN dibanjiri foton. Itu sudah jenuh. Sirkuit kontrol penguatan otomatis tidak dapat memberikan kompensasi. Tidak ada yang berpikir untuk memeriksa apakah ada terlalu banyak cahaya karena kita semua dikondisikan untuk khawatir akan kekurangan daya.
Attenuator tetap seharga $12 menyelesaikannya. Instal 10dB di sisi penerima. Daya turun dari +1dBm menjadi -9dBm. Tautan terbentuk. Pindah.
Multimode: Tidak Terlalu Relevan Di Sini
Keseluruhan diskusi ini berlaku hampir secara eksklusif untuk penerapan mode{0}tunggal.
Sumber VCSEL dalam keluaran transceiver multimode mungkin -4dBm hingga 0dBm. Ambang batas beban berlebih penerima multimode berkisar antara 0dBm hingga +2dBm. Perhitungan matematika jarang menghasilkan skenario saturasi bahkan dalam konfigurasi-kerugian minimal. Koneksi patch langsung antar port yang berdekatan-secara harfiah merupakan rentang terpendek yang mungkin dilakukan-biasanya tetap dalam batas.
Mode-tunggal adalah tempat munculnya masalah. Laser DFB mendorong +5dBm ke dalam serat yang dirancang untuk transmisi sejauh 100 km. Sebarkan optik itu melintasi tulang punggung kampus yang berjarak 400 meter dan penerima tidak akan mempunyai peluang.
Layak disebutkan karena saya telah melihat orang memasang attenuator di tautan multimode "hanya untuk aman" dan kemudian menghabiskan waktu berhari-hari untuk memecahkan masalah kekurangan daya yang mereka hasilkan. Jangan.
Kesenjangan-Masalah Kerugian Tidak Ada yang Memperingatkan Saya
Attenuator-celah udara murah. Mereka bekerja. Mereka juga menyebabkan masalah karena label harga $8 mereka tidak diiklankan.
Fisikanya mudah: pisahkan dua permukaan ujung serat dengan jarak yang terkendali, biarkan berkasnya menyimpang, tangkap hanya sebagian saja ke dalam serat penerima. Redaman sederhana dicapai melalui penyebaran geometris
Antarmuka kaca-udara tersebut juga menghasilkan pantulan Fresnel. Mungkin 4% memantul kembali ke sumbernya di setiap permukaan. Dalam attenuator gap-loss Anda memiliki dua antarmuka seperti itu. Itu berpotensi menghasilkan keuntungan 8% jika Anda kurang beruntung dengan bagaimana semuanya selaras.
Untuk headend CATV yang menjalankan video analog, pantulan{0}}belakang bermanifestasi sebagai bayangan yang terlihat. Untuk laser DFB, mereka mengganggu kestabilan rongga dan menghasilkan mode hopping. Untuk EDFA, daya pantulan yang cukup dapat memicu penguat parasit yang membuat amplifier tidak berguna.
Saya menghabiskan sebagian besar hari Sabtu untuk memecahkan masalah lonjakan BER acak di ring metro DWDM. Seseorang telah memasang gap-attenuator kerugian di panel patch tanpa memeriksa spesifikasi return loss. Attenuator mengukur return loss 15dB, yang kedengarannya oke sampai Anda menyadari bahwa 3% sinyal dipantulkan kembali ke laser yang sangat mengutamakan stabilitas. Menukarnya dengan attenuator serat yang didoping dengan return loss 55dB. Masalah hilang.
Untuk apa pun yang menjalankan modulasi koheren atau kecepatan simbol tinggi-khususnya 100G ke atas-Anda memerlukan return loss minimal 45dB. Lebih disukai 55dB atau lebih baik. Ini lebih penting daripada mendapatkan nilai atenuasi yang tepat.
Tetap Versus Variabel: Perekonomian Tidak Berjalan Seperti yang Anda Pikirkan
Attenuator tetap berharga $5-20. Attenuator variabel mulai sekitar $40 untuk tipe manual dan meningkat dari sana. Nalurinya jelas: hitung redaman yang diperlukan, beli unit tetap yang sesuai dengan nilai tersebut, hemat uang.
Kecuali Anda salah menghitung. Atau spesifikasi transceivernya optimis. Atau seseorang merutekan ulang fiber selama masa pemeliharaan dan dokumentasinya tidak pernah diperbarui. Atau panel patch memberikan kontribusi kerugian yang berbeda dari yang diasumsikan.
Lalu saya melihat teknisi mengalirkan attenuator tetap-menumpuk 5dB dan 3dB bersama-sama untuk mencoba memperkirakan apa yang sebenarnya dibutuhkan tautan tersebut. Beberapa perangkat celah-udara memperparah masalah return loss yang dijelaskan di atas. Dua komponen murah mempunyai kinerja lebih buruk daripada satu unit variabel yang tepat.
Untuk commissioning dan pengujian, attenuator variabel memperoleh biayanya. Hubungi sesuai dengan kebutuhan tautan, verifikasi kinerja di seluruh rentang pengoperasian, lalu ganti secara opsional dengan unit tetap yang cocok dengan nilai terukur jika Anda mau. Untuk instalasi produksi yang anggaran dayanya-ditandai dengan baik dan stabil, attenuator tetap berfungsi dengan baik. Untuk yang lainnya, belanjakan ekstra tiga puluh dolar.
Apa yang Sebenarnya MEMS Berubah
Attenuator variabel tradisional mengandalkan gerakan mekanis-filter kepadatan netral yang berputar, celah udara yang dapat disesuaikan, elemen pemblokiran yang bergeser melalui jalur pancaran. Mereka bekerja. Mereka juga menyimpang seiring berjalannya waktu, menjadi usang, memerlukan kalibrasi ulang secara berkala, dan merespons input kontrol dengan lambat.
Attenuator optik variabel MEMS menggantikan sebagian besar kompleksitas tersebut dengan cermin mikro yang digerakkan secara elektrostatis. Waktu respons sub-milidetik. Tidak ada permukaan keausan mekanis. Ketergantungan polarisasi dapat diabaikan. Teknologi ini berkembang pesat pada akhir-pembangunan DWDM tahun 90an ketika vendor peralatan memerlukan manajemen daya per saluran dalam rantai amplifier.
Aplikasi di dalam EDFA bukanlah perlindungan penerima. Ini mendapatkan kompensasi kemiringan. Spektrum penguatan Erbium tidak datar di seluruh saluran C-band-pada 1530nm secara alami muncul lebih kuat daripada saluran pada 1560nm. Tanpa koreksi, saluran mengakumulasi disparitas SNR saat melintasi beberapa tahap penguat. Empat puluh atau delapan puluh MEMS VOA, satu per panjang gelombang, terus disesuaikan seiring perubahan pemuatan saluran.
Alternatifnya adalah penguatan tetap-filter perataan-perangkat pasif dengan profil atenuasi yang cocok dengan kebalikan dari bentuk penguatan yang diharapkan. Berfungsi dengan baik saat pemuatan saluran statis. Ketika pelanggan secara dinamis menambah dan mengurangi panjang gelombang, mendapatkan perubahan bentuk, dan filter tetap tidak dapat mengimbanginya.
MEMS VOA menjadikan jaringan optik yang dapat dikonfigurasi ulang layak secara komersial. Itu bukan hiperbola. Tanpa kontrol daya dinamis per-saluran, arsitektur ROADM akan menghasilkan variasi OSNR yang tidak dapat dikelola di seluruh panjang jalur yang bergantung pada panjang gelombang-. Teknologi itu penting, bukan tambahan.
Kristal Cair: Hampir Tapi Tidak Cukup
Attenuator variabel kristal cair muncul sebagai teknologi pesaing. Tidak ada bagian yang bergerak-atenuasi dikontrol sepenuhnya melalui tegangan-perubahan birefringence yang diinduksi pada material LC. Respons lebih cepat dibandingkan pendekatan mekanis. Tidak ada mekanisme keausan. Keandalan-kondisi solid.
Mereka tidak pernah menggantikan MEMS dalam telekomunikasi arus utama.
Sensitivitas suhu mematikan kelayakan penyebaran di lapangan. Sifat material LC berubah seiring suhu, sehingga memerlukan sirkuit kompensasi dan kalibrasi ulang yang sering di lingkungan tanpa kontrol iklim. Pusat data yang memiliki 22 derajat dapat dikelola. Lemari tanaman luar mengalami musim dingin -30 derajat dan musim panas +45 derajat tidak.
Kerugian penyisipan juga lebih tinggi. Setengah dB di sini, 0,7dB di sana. Terakumulasi dalam sistem yang setiap sepersepuluh dB memengaruhi margin OSNR.
Attenuator LC menemukan ceruk laboratorium. Aplikasi instrumentasi khusus dimana suhu dikontrol dan kerugian yang lebih tinggi dapat diterima. Namun pasar arus utama beralih ke MEMS dan bertahan di sana.
Penempatan Sebenarnya Penting
Attenuator berada di ujung penerima. Bukan di pemancar. Tidak secara acak berada di tengah-tengah.
Ini bukanlah preferensi yang sewenang-wenang. Penempatan-sisi penerima memiliki dua tujuan selain pencegahan saturasi: pantulan dari antarmuka attenuator itu sendiri dilemahkan pada jalur kembalinya ke sumber, dan pengukuran daya pada penerima tetap sederhana-pengukuran sebelum attenuator, pengukuran setelah, selesai.
Pasang attenuator di ujung pemancar dan Anda tidak mencapai apa pun dalam manajemen kehilangan pengembalian. Setiap konektor dan sambungan di bagian hilir menyumbangkan refleksi yang merambat kembali ke sumber dengan amplitudo penuh. Attenuator memblokir daya maju namun tidak melakukan apa pun terhadap gerak mundur-cahaya yang tidak pernah dilemahkan.
Saya pernah menemukan instalasi di mana seseorang menempatkan attenuator tepat setelah pemancar "untuk melindungi serat" dari daya yang berlebihan. Serat kaca tidak memerlukan perlindungan dari beberapa miliwatt. Penerima memerlukan perlindungan. Penempatannya sama sekali tidak masuk akal, tetapi tetap bertahan melalui beberapa siklus pemeliharaan karena seseorang mendokumentasikannya dan tidak ada yang mempertanyakan dokumentasinya.
Toleransi dan Kalibrasi
Paketnya mengatakan 10dB. Redaman sebenarnya mungkin 9,6dB atau 10,5dB atau 11,1dB tergantung pada panjang gelombang, suhu, dan kontrol kualitas manufaktur.
Untuk sebagian besar instalasi, batas toleransi ini tidak relevan. Anda memerlukan redaman sekitar 10dB untuk membawa daya receiver ke kisaran yang dapat diterima. Apakah Anda mencapai 9,5dB atau 10,5dB tidak memengaruhi pengoperasian tautan.
Untuk aplikasi presisi-karakterisasi sensitivitas penerima, pengukuran OSNR, kualifikasi amplifier-akurasi sangat penting. Attenuator yang dapat diprogram tingkat laboratorium-dari vendor peralatan pengujian mencakup ribuan titik kalibrasi yang memetakan redaman aktual ke pengaturan dial pada berbagai panjang gelombang dan tingkat daya. Harga instrumennya pun sesuai. Saya telah menggunakan unit seharga $12.000 yang menetapkan akurasi ±0,05dB di seluruh pita C-dengan resolusi 0,01dB. Diperlukan saat Anda mengukur apakah sensitivitas penerima adalah -27,8dBm versus -28,1dBm. Upaya berlebihan yang tidak masuk akal untuk manajemen daya tautan produksi.
Cocokkan instrumen dengan aplikasi.
Peretasan Bungkus Mandrel
Membungkus serat di sekitar pena atau mandrel untuk menginduksi redaman tikungan muncul dalam panduan pemecahan masalah sebagai teknik lapangan sementara ketika attenuator yang tepat tidak tersedia.
Ini berhasil, semacam itu. Kerugian yang disebabkan oleh tikungan-adalah fisika nyata. Radius yang sempit memaksa cahaya masuk ke dalam cladding, sehingga mengurangi daya yang ditransmisikan.
Sebenarnya jangan lakukan ini.
Atenuasinya tidak dapat diprediksi-bergantung pada radius tikungan, jumlah putaran, jenis serat, panjang gelombang, dan mungkin kelembapan pada hari itu. Tidak stabil-serat mengendur, redaman bergeser. Ini berpotensi merusak-kelelahan akibat stres yang berulang-ulang dapat memecahkan kaca. Ini memperkenalkan efek kopling mode dalam serat multimode yang mengacaukan kondisi peluncuran sehingga mempengaruhi akurasi pengukuran.
Jika seseorang melilitkan serat pada pensil agar sambungannya berfungsi, itu adalah sinyal untuk berhenti dan mendapatkan perlengkapan yang tepat. Keputusasaan disalahartikan sebagai teknik.
Dimana Hal Ini Terjadi pada 400G dan Lebih Jauhnya
Nilai simbol yang lebih tinggi meningkatkan sensitivitas terhadap pengembalian kerugian. Kebisingan fase dari belakang-pantulan daya lebih penting pada 64-QAM dibandingkan dengan penguncian on-off sederhana. Spesifikasi return loss attenuator yang dapat diterima untuk 10G menjadi bermasalah pada 400G.
Penerima DSP yang koheren memiliki rentang dinamis yang lebih luas dibandingkan-penerima deteksi langsung, sehingga mengurangi beberapa kekhawatiran tentang saturasi. Pemrosesan sinyal optik yang memungkinkan deteksi koheren memberikan toleransi lebih besar terhadap variasi daya. Hal ini tidak menghilangkan persyaratan attenuator-hal ini menggeser profil aplikasi.
Menariknya lagi, integrasi fotonik silikon menempatkan fungsi VOA pada-chip dalam desain transceiver. Modul 400G ZR+ modern mencakup attenuator variabel terintegrasi dan daya pancar yang dapat disetel. Beberapa transceiver kini dilengkapi dengan EDFA mini bawaan untuk peningkatan daya keluaran hingga +3dBm atau lebih tinggi. Jika transceiver itu sendiri menyesuaikan daya peluncuran agar sesuai dengan persyaratan tautan, redaman eksternal menjadi tidak diperlukan untuk skenario penerapan tertentu.
Integrasi tersebut tidak akan mematikan pasar attenuator eksternal. Peralatan lama tidak memiliki kontrol daya terintegrasi. Aplikasi pengujian memerlukan redaman eksternal yang dikalibrasi. Instalasi retrofit memerlukan solusi yang tidak memerlukan penggantian transceiver. Namun keseimbangan pasar bergeser seiring dengan meningkatnya kecerdasan transceiver.
Penilaian Jujur
Attenuator bukanlah perangkat yang rumit. Mereka mengurangi kekuatan optik. Fisika itu mudah. Opsi penerapannya sudah matang dan-dipahami dengan baik.
Komplikasi muncul dari konteks penerapan: memilih nilai atenuasi tanpa pengukuran daya yang memadai, memilih teknologi yang tidak sesuai dengan persyaratan aplikasi, menempatkan perangkat pada posisi yang tidak mengatasi masalah sebenarnya, menerima spesifikasi return loss yang menciptakan masalah baru sekaligus memecahkan masalah lama.
Setiap pemasangan attenuator pada dasarnya merupakan pengakuan bahwa ada hal lain dalam desain tautan yang tidak sesuai dengan kenyataan operasional. Penerima terlalu sensitif terhadap daya pemancar. Rentangnya terlalu pendek untuk spesifikasi optik. Pemuatan saluran berbeda dari asumsi awal. Pengadaan membeli apa pun yang termurah.
Attenuator memperbaiki ketidakcocokan ini. Mereka melakukannya dengan andal, murah, dan efektif bila dipilih dan diposisikan dengan tepat. Itu bukanlah solusi yang elegan. Mereka adalah orang-orang yang pragmatis.
Dalam jaringan produksi, solusi pragmatis yang berhasil mengalahkan solusi elegan yang tidak berhasil.
