광섬유 케이블의 감쇠를 계산하는 방법은?

작성자 Yana

날짜 12/24/2021

광케이블을 포설하기 전에 엔지니어는 광섬유 신호의 상세한 전송 방안을 설계합니다. 광섬유의 실제 손실과 신호 대 잡음비를 계산하고 측정하는 것은 설계의 핵심 사항입니다. 이 글에서는 광케이블의 이론적 감쇠를 계산하는 방법을 설명하고 신호 대 잡음비의 개념을 간략히 설명합니다.

광섬유 손실 유형

광섬유 손실은 광섬유 감쇠라고도 하며, 전송 중 광 신호의 감쇠를 측정할 수 있습니다. 광섬유의 감쇠는 빛 흡수, 케이블 굽힘, 커넥터 손실 등 여러 요인으로 인해 발생합니다. 광 신호는 광섬유 내부의 광섬유 재료에 의해 흡수됩니다. 따라서 광섬유 내의 빛 흡수는 재료 흡수라고도 합니다. 파장 불순물로 인해 빛 에너지는 흡수되어 열과 같은 다른 형태의 에너지로 변환됩니다.

일반적으로 광섬유의 손실은 광섬유 자체의 고유 손실과 외부 손실이라는 두 가지 주요 분류로 나눕니다. The 광섬유 손실의 유형 광섬유의 고유 특성 또는 외부 요인에 따라 구분됩니다. 광섬유의 고유 감쇠에는 색 분산 손실과 전송 전력 손실이 포함됩니다. 외부 손실에는 접속 손실, 커넥터 손실, 광섬유 케이블의 굽힘 손실 등이 포함됩니다. 감쇠를 계산할 때는 두 가지의 영향을 동시에 고려해야 합니다. 광섬유의 고유 손실은 전송 거리가 증가함에 따라 증가합니다. 아래에서 고유 손실의 감쇠 기준을 살펴보겠습니다.

광섬유 케이블 고유 감쇠에 대한 산업 표준

ITU-T 권고안의 G.65x 시리즈는 광 케이블의 성능 및 전송 요구 사항을 규정합니다. 이는 광섬유 업계에서 널리 인정되고 사용됩니다. 장거리 광 케이블 링크에서는 전송 전력 손실을 정확하게 계산해야 하며, 감쇠 계수는 dB/km로 표시됩니다. 이는 광섬유 손실 측정에서 가장 중요한 매개변수입니다. 현재 가장 널리 사용되는 광 케이블 유형은 G.652 시리즈 광 케이블입니다. ITU-T G652 표준에 따르면, G.652 시리즈 광 케이블의 최대 감쇠는 다음 표에 나와 있습니다:

설명	IEC 60793-2 B1.1, B1.3 SMF, ITUT G.6652, G.652 SMF				단위
공칭 파장	1270	1310	1550	1577	nm
케이블 감쇠(max)	0.44	0.4	0.35	0.35	dB/km
영분산 파장	1300≤λ≤1324				nm
분산 기울기（max）	0.093				pcs/nm²·km

위 표의 영분산 파장은 1300~1324 대역에서 분산이 0임을 의미합니다. 분산은 전송에서 고려해야 할 지표이기도 합니다. G.652D의 분산 계수는 일반적으로 17ps/(nm*km)입니다. 분산에 대한 지식을 알고 싶으시면 다음 글에서 자세히 설명하겠습니다.

광섬유의 전력 손실 계산 방법

총 링크 손실 = 광섬유 감쇠 손실 + 커넥터 손실 + 접속 손실 + 장비 삽입 손실

광섬유 감쇠 손실 = 최대 감쇠 계수 x 전송 거리

커넥터 손실 = 커넥터 지점 수 x 커넥터의 최대 삽입 손실

융착 손실 = 융착 지점 수 x 융착 지점 손실은 일반적으로 0.1dB/per로 계산됩니다.

위의 모든 손실 계산은 이론적 결과임에 유의해야 합니다. 광케이블의 굽힘으로 인한 굽힘 손실과 기타 환경 요인으로 인한 손실은 무시됩니다. 일반적으로 실제 손실은 이론적 계산 결과와 다를 수 있습니다. 전송이 영향을 받지 않도록 하기 위해 계산 시 시스템 마진을 확보합니다. 시스템 마진으로 3dB의 마진을 확보합니다. 이는 링크의 총 감쇠가 10dB인 경우, 설계 시 최소 13dB 기준에 따라 계산하는 것과 같습니다.

계산 단계를 설명하기 위해 실제 사례를 소개하겠습니다. G.652 광케이블이 두 데이터 센터 사이에 설치되어 있습니다. 광케이블의 길이는 45km이고, 전송 파장은 1550nm입니다. 링크 사이에는 융착 지점 3개와 LC UPC 어댑터 패널 2개가 있습니다.

dci 45km

광섬유 감쇠 손실을 계산합니다. 위 표에 따르면 감쇠 계수는 0.35dB/km일 수 있습니다.

광섬유의 감쇠 손실=0.35dB/km x 45km=15.75dB

LC UPC의 최대 삽입 손실은 일반적으로 0.3dB입니다. 양쪽 끝의 커넥터와 어댑터 패널에는 총 4개의 커넥터 지점이 있습니다.

커넥터 손실 = 4 x 0.3dB = 1.2dB

스플라이스 손실 = 3 X 0.1dB = 0.3dB

총 링크 손실=15.75dB+1.2dB+0.3dB=17.25dB

시스템 마진은 3dB입니다. 그러면 20.25dB의 광섬유 손실에 따라 이 링크를 설계할 수 있습니다. 위의 모든 계산은 이론적 값임에 유의하십시오. 정확한 실제 손실을 얻으려면 OTDR을 사용하여 측정할 수 있습니다.

광섬유 케이블에서 파워 버짓을 계산하는 방법은 무엇입니까?

파워 버짓은 전체 시스템이 허용할 수 있는 최대 전력 감쇠를 평가하는 데 사용됩니다. 파워 버짓(P Budget)의 계산 결과는 수신기의 감도(P Receive)와 송신기에서 광섬유로 출력되는 전력(P Transmit ) 간의 차이입니다.

SFP+ 10G 80KM DWDM 모듈을 예로 들어 보겠습니다. 이 모듈의 TX 출력 범위는 0~4dBm이며, 수신 감도는 -23dBm입니다. 이 모듈의 파워 버짓은 0dBm-(-23dBm)=23dBm입니다. 따라서 이 모듈이 정상적으로 전송하려면 광케이블과 시스템 마진을 포함한 총 링크 손실이 23dB보다 작아야 합니다.

OSNR이란 무엇인가요?

OSNR은 광 채널이 광 네트워크를 통과한 후 신호 전력과 잡음 전력의 비율입니다. OSNR(Optical Signal-to-Noise Ratio)은 장거리 광섬유 시스템에서 신호 품질을 나타내는 핵심 척도입니다. 이는 잡음 전력이 신호 전력에 미치는 영향의 추정치를 제공합니다. 일반적으로 OSNR이 높을수록 전체 시스템에 더 좋습니다.

OSNR을 계산하는 일반적인 공식은 다음과 같습니다: OSNR=10*log(S/N)

공식에서 대문자 S는 신호 전력을 나타내고, N은 잡음 전력을 나타내며, 이들의 단위는 모두 와트 또는 밀리와트로 표시됩니다. OSNR 값은 수신기 측에서 가장 중요하며, 낮은 OSNR 값은 수신기가 신호를 감지하지 못함을 의미합니다. 일반적으로 수신단의 OSNR은 15 dB에서 18 dB보다 커야 하며, 이 값은 데이터 속도, 필요한 BER 등 여러 요인에 따라 달라집니다. OSNR 측정 방법은 IEC 61282-12 / b-IEC 61280-2 -9 표준에 정의되어 있습니다.