Theoptički prigušivačpostoji kao svojevrsna stručna kontradikcija u telekomunikacijskoj infrastrukturi. Inženjeri provode karijere eliminirajući gubitke u rasponima vlakana-usavršavajući fuzijske spojeve, specificirajući konektore s ultra-niskim-gubicima, odabirući vrhunske kabele-a zatim namjerno umetnu uređaj čija je cijela svrha uništavanje signala. Logika ima smisla nakon što dignete prijemnik u zrak, ali potreban je taj prvi neuspjeh kako bi većina ljudi stvarno shvatila zašto su ove komponente važne.
Kada je vaš signal problem
Osjetljivost prijemnika privlači svu pozornost tijekom rasprava o proračunu veze. Svaki list sa specifikacijama jasno prikazuje minimalni prag od -28dBm ili -24dBm. Maksimalna ulazna snaga tiho stoji na dnu stranice, možda -3dBm za tipični SFP+, čekajući da netko pogriješi.
Pogreška obično uključuje kupnju optike dugog-dosega jer je količinski popust izgledao privlačno. Ili netko zgrabi primopredajnik od 40 km za trčanje od 300-metara među-zgradom jer je to ono što je bilo u ladici. Snaga lansiranja dolazi do fotodetektora negdje oko 0dBm ili više. Link se odbija pojaviti. Dnevnici pokazuju "Rx LOS" ili možda samo "link down" - isti kod pogreške koji biste vidjeli za tamno vlakno.
Ne mogu izbrojati koliko sam sati izgubio gledajući tehničare kako mijenjaju primopredajnike na ovim poslovima. Zamjenski modul pokazuje identično ponašanje jer zapravo ništa nije pokvareno. APD ili PIN dioda je preplavljena fotonima. Zasićeno je. Krugovi automatske kontrole pojačanja ne mogu kompenzirati. Nitko ne misli provjeriti ima li previše svjetla jer smo svi bili uvjetovani da brinemo o nedostatku energije.
Fiksni prigušivač od 12 USD to rješava. Instalirajte 10dB na prijemnom kraju. Snaga pada s +1dBm na -9dBm. Veza se uspostavlja. Kreni dalje.
Multimode: Ovdje nije stvarno relevantno
Ova cijela rasprava odnosi se gotovo isključivo na implementacije jednog-moda.
VCSEL izvori u multimodnim primopredajnicima izlaze možda -4dBm do 0dBm. Pragovi preopterećenja višemodnog prijemnika kreću se oko 0dBm do +2dBm. Matematika rijetko daje scenarije zasićenja čak i u konfiguracijama s minimalnim-gubicima. Izravne patch veze između susjednih priključaka-doslovno najkraći mogući raspon - obično ostaju unutar granica.
Pojedinačni-način je mjesto gdje problemi žive. DFB laseri guraju +5dBm u vlakno dizajnirano za prijenos od 100 km. Postavite tu optiku preko okosnice kampusa na 400 metara i prijemnik neće imati šanse.
Vrijedi spomenuti jer sam vidio ljude kako instaliraju prigušivače u višemodnim vezama "samo da budu sigurni", a zatim provode dane rješavajući probleme s nedovoljnom snagom koju su stvorili. nemoj
Problem-gubitka jaza na koji me nitko nije upozorio
Prigušivači-zračnog raspora su jeftini. Oni rade. Oni također uzrokuju probleme jer njihova cijena od 8 dolara ne reklamira.
Fizika je jednostavna: razdvojite dva kraja vlakana na kontroliranu udaljenost, pustite da se zraka raziđe, uhvatite samo dio u primajuće vlakno. Jednostavno prigušenje postignuto geometrijskim širenjem
Ta sučelja od zračnog-stakla također proizvode Fresnelove refleksije. Možda 4% odbija se natrag prema izvoru na svakoj površini. U prigušivaču-gubitaka praznine imate dva takva sučelja. To je potencijalno 8% povrata ako nemate sreće s tim kako se sve usklađuje.
Za CATV glavu koja izvodi analogni video, povratni-refleksije se manifestiraju kao vidljivi duhovi. Za DFB laser, oni destabiliziraju šupljinu i proizvode skakanje moda. Za EDFA, dovoljna reflektirana snaga može izazvati parazitsko zračenje koje čini pojačalo beskorisnim.
Proveo sam veći dio subote rješavajući slučajne BER šiljke na metro DWDM prstenu. Netko je instalirao prigušivač-gubitaka razmaka na patch panelu bez provjere specifikacije povratnih gubitaka. Prigušivač je izmjerio povratni gubitak od 15 dB, što zvuči u redu dok ne shvatite da je to 3% signala koji se odbija natrag u laser koji je stvarno preferirao stabilnost. Zamijenio sam ga za dopirani-prigušivač vlakana s povratnim gubitkom od 55 dB. Problem je nestao.
Za sve što radi s koherentnom modulacijom ili visokim brzinama simbola-100G i više posebno - potreban vam je minimalni povratni gubitak od 45dB. Po mogućnosti 55dB ili bolje. Ovo je važnije od dobivanja točne vrijednosti prigušenja.
Fiksno u odnosu na varijabilno: Ekonomija ne funkcionira kao što mislite
Fiksni atenuatori koštaju 5-20 USD. Varijabilni prigušivači počinju oko 40 USD za ručne vrste i eskaliraju od tamo. Instinkt je očit: izračunajte potrebno prigušenje, kupite fiksnu jedinicu koja odgovara toj vrijednosti, uštedite novac.
Osim što si krivo izračunao. Ili su specifikacije primopredajnika bile optimistične. Ili je netko preusmjerio vlakno tijekom perioda održavanja, a dokumentacija nikada nije ažurirana. Ili patch panel doprinosi različitim gubicima od pretpostavljenih.
Zatim gledam kako tehničari kaskadiraju fiksne prigušivače-slažući 5dB i 3dB zajedno pokušavajući približno odrediti što veza zapravo treba. Višestruki uređaji-za zračni raspor koji otežavaju gore opisani problem povratnog gubitka. Dvije jeftine komponente imaju lošiju izvedbu nego što bi to imala jedna ispravna varijabilna jedinica.
Za puštanje u rad i testiranje, varijabilni prigušivači zarađuju svoju cijenu. Odaberite točno ono što veza zahtijeva, provjerite performanse u cijelom radnom rasponu, a zatim po želji zamijenite fiksnom jedinicom koja odgovara toj izmjerenoj vrijednosti ako želite. Za proizvodne instalacije gdje je proračun snage dobro-okarakteriziran i stabilan, fiksni prigušivači rade dobro. Za sve ostalo potrošite dodatnih trideset dolara.
Što je MEMS zapravo promijenio
Tradicionalni varijabilni prigušivači oslanjali su se na mehaničko kretanje-rotirajući filtri neutralne gustoće, podesive zračne raspore, blokirajuće elemente koji se pomiču kroz putanju zrake. Oni su radili. Također su se mijenjali tijekom vremena, istrošili, zahtijevali povremenu ponovnu kalibraciju i sporo su reagirali na kontrolne ulaze.
MEMS varijabilni optički prigušivači zamijenili su većinu te složenosti elektrostatički pokretanim mikrozrcalom. Vrijeme odziva ispod-milisekunde. Nema mehaničkih habajućih površina. Zanemariva polarizacijska ovisnost. Tehnologija je brzo sazrijevala tijekom izgradnje DWDM-a kasnih-90-ih kada su dobavljači opreme trebali upravljanje napajanjem po kanalu u lancima pojačala.
Aplikacija unutar EDFA nije zaštita prijamnika. To je kompenzacija nagiba pojačanja. Spektar pojačanja erbija nije ravan u C-pojasu-kanali na 1530 nm prirodno su jači od kanala na 1560 nm. Bez korekcije, kanali akumuliraju SNR disparitete dok prolaze kroz više stupnjeva pojačala. Četrdeset ili osamdeset MEMS VOA, jedan po valnoj duljini, kontinuirano se prilagođavajući kako se opterećenje kanala mijenja.
Alternativa su bili fiksni pojačani-filtri za izravnavanje-pasivni uređaji s profilima prigušenja koji odgovaraju obrnutom obliku očekivanog pojačanja. Prekrasno radi kada je učitavanje kanala statično. Kada korisnici dinamički dodaju i ispuštaju valne duljine, dobiju promjene oblika, a fiksni filtri to ne mogu kompenzirati.
MEMS VOA su učinile rekonfigurabilne optičke mreže komercijalno isplativim. To nije hiperbola. Bez dinamičke kontrole snage po-kanalu, ROADM arhitekture bi proizvele neupravljive varijacije OSNR-a preko duljina puta-ovisnih o valnoj duljini. Tehnologija je bila bitna, a ne inkrementalna.
Tekući kristal: skoro, ali ne sasvim
Promjenjivi prigušivači s tekućim kristalima pojavili su se kao konkurentska tehnologija. Bez pokretnih dijelova-slabljenje u potpunosti kontrolirano naponom{2}}promjenama dvoloma u LC materijalu. Brži odgovor od mehaničkih pristupa. Nema mehanizama za habanje. Pouzdanost-u čvrstom stanju.
Nikada nisu istisnuli MEMS u mainstream telekomu.
Osjetljivost na temperaturu uništila je održivost primjene na terenu. Svojstva LC materijala mijenjaju se s temperaturom, zahtijevajući kompenzacijske krugove i čestu ponovnu kalibraciju u okruženjima bez kontrole klime. Podatkovnim centrom koji drži 22 stupnja može se upravljati. Vanjski kabinet za biljke koji ima -30 stupnjeva zimi i +45 stupnjeva ljeti nije.
Uneseni gubitak je također bio veći. Pola dB ovdje, 0,7 dB tamo. Akumulira se u sustavima gdje svaka desetina dB utječe na margine OSNR-a.
LC atenuatori pronašli su laboratorijske niše. Specijalizirane primjene instrumentacije gdje se temperatura kontrolira i veći gubitak je prihvatljiv. Ali glavno tržište je prešlo na MEMS i ostalo tamo.
Položaj je zapravo bitan
Prigušivači pripadaju kraju prijemnika. Ne kod odašiljača. Ne slučajno negdje u sredini.
Ovo nije proizvoljna preferencija. Postavljanje na-strani prijemnika služi u dvije svrhe osim očite prevencije zasićenja: refleksije s vlastitih sučelja prigušivača bivaju prigušene na njihovom povratnom putu do izvora, a mjerenje snage na prijemniku ostaje jednostavno-mjeriti prije prigušivača, mjeriti nakon, gotovo.
Instalirajte prigušivač na kraju odašiljača i niste postigli ništa za upravljanje povratnim gubicima. Svaki konektor i spoj nizvodno doprinose refleksiji koja se širi natrag do izvora punom amplitudom. Prigušivač blokira struju prema naprijed, ali ne čini ništa u vezi s-putujućom svjetlošću unatrag koja nikada nije bila prigušena.
Susreo sam se s instalacijama gdje je netko smjestio prigušivače odmah iza odašiljača "kako bi zaštitio vlakno" od pretjerane snage. Staklena vlakna ne trebaju zaštitu od nekoliko milivata. Prijemnici trebaju zaštitu. Postavljanje nije imalo nikakvog optičkog smisla, ali se održalo kroz višestruke cikluse održavanja jer je netko to dokumentirao, a nitko nije dovodio u pitanje dokumentaciju.
Tolerancije i kalibracija
Na paketu piše 10dB. Stvarno prigušenje može biti 9,6 dB ili 10,5 dB ili 11,1 dB ovisno o valnoj duljini, temperaturi i kontroli kvalitete proizvodnje.
Za većinu instalacija, ovo područje tolerancije je irelevantno. Potrebno vam je približno 10 dB prigušenja kako biste snagu prijemnika doveli u prihvatljiv raspon. Postizanje 9,5 dB ili 10,5 dB ne utječe na rad veze.
Za precizne primjene-karakterizacija osjetljivosti prijemnika, OSNR mjerenja, kvalifikacija pojačala-točnost je značajno važna. Laboratorijski-programabilni prigušivači od dobavljača ispitne opreme uključuju tisuće kalibracijskih točaka koje preslikavaju stvarnu atenuaciju na postavke brojčanika na više valnih duljina i razina snage. Instrumenti koštaju u skladu s tim. Koristio sam jedinicu od 12.000 USD koja je specificirala točnost od ±0,05 dB u C-pojasu s rezolucijom od 0,01 dB. Neophodno kada mjerite je li osjetljivost prijemnika -27,8dBm naspram -28,1dBm. Apsurdno pretjerano za upravljanje napajanjem proizvodne veze.
Uskladite instrument s aplikacijom.
Mandrel Wrap Hack
Omotavanje vlakana oko olovke ili trna za induciranje prigušenja savijanjem pojavljuje se u vodičima za rješavanje problema kao privremena terenska tehnika kada odgovarajući prigušivači nisu dostupni.
Djeluje, na neki način. Gubitak uzrokovan-savijanjem prava je fizika. Mali radijus tjera svjetlost u oblogu, smanjujući snagu prijenosa.
Nemoj to zapravo raditi.
Prigušenje je nepredvidivo-ovisi o polumjeru savijanja, broju zavoja, vrsti vlakna, valnoj duljini i vjerojatno o vlažnosti tog dana. Nestabilno je-vlakno se opušta, atenuacija se pomiče. Potencijalno je destruktivno-ponovljeni zamor od stresa može slomiti staklo. Uvodi efekte spajanja modova u višemodnim vlaknima koji se miješaju s uvjetima lansiranja na načine koji utječu na točnost mjerenja.
Ako netko omota vlakna oko olovke kako bi poveznica radila, to je znak da prestanete i nabavite odgovarajuću opremu. To je očaj koji se pogrešno smatra tehnikom.
Gdje ovo ide na 400G i više
Veće brzine simbola povećavaju osjetljivost na povratni gubitak. Fazni šum od stražnje-reflektirane snage važniji je kod 64-QAM nego kod jednostavnog uključenja-isključivanja. Specifikacije povratnog gubitka atenuatora prihvatljive za 10G postaju problematične na 400G.
Koherentni DSP prijamnici imaju širi dinamički raspon od prijamnika s izravnim-detektiranjem, što smanjuje neke brige oko zasićenja. Optička obrada signala koja omogućuje koherentnu detekciju pruža veću toleranciju za varijacije snage. Ovo ne eliminira zahtjeve za prigušivače-već mijenja profil primjene.
Što je još zanimljivije, integracija silicijske fotonike stavlja funkciju VOA na-čip u dizajnu primopredajnika. Moderni 400G ZR+ moduli uključuju integrirane varijabilne prigušivače i podesivu snagu prijenosa. Neki primopredajnici sada se isporučuju s ugrađenim mini EDFA za povećanje izlazne snage na +3dBm ili više. Ako primopredajnik sam prilagodi snagu lansiranja kako bi odgovarao zahtjevima veze, vanjsko prigušenje postaje nepotrebno za određene scenarije postavljanja.
Ta integracija neće uništiti tržište vanjskih prigušivača. Staroj opremi nedostaje integrirana kontrola snage. Testne aplikacije zahtijevaju kalibrirano vanjsko prigušenje. Naknadne instalacije trebaju rješenja koja ne zahtijevaju zamjenu primopredajnika. Ali tržišna ravnoteža se mijenja kako se povećava inteligencija primopredajnika.
Iskrena procjena
Prigušivači nisu komplicirani uređaji. Smanjuju optičku snagu. Fizika je jednostavna. Mogućnosti implementacije su zrele i dobro-shvaćene.
Komplikacije proizlaze iz konteksta implementacije: odabir vrijednosti prigušenja bez odgovarajućih mjerenja snage, odabir tehnologija koje nisu usklađene sa zahtjevima aplikacije, postavljanje uređaja na položaje koji ne rješavaju stvarne probleme, prihvaćanje specifikacija povratnih gubitaka koje stvaraju nove probleme dok rješavaju stare.
Svaka instalacija prigušivača u osnovi je priznanje da nešto drugo u dizajnu veze nije odgovaralo operativnoj stvarnosti. Prijemnik je preosjetljiv za snagu odašiljača. Raspon je prekratak za optičku specifikaciju. Učitavanje kanala razlikuje se od izvornih pretpostavki. Nabava je kupovala sve što je bilo najjeftinije.
Prigušivači zakrpaju ta neslaganja. Oni to čine pouzdano, jeftino i učinkovito kada su pravilno odabrani i postavljeni. Nisu elegantna rješenja. Oni su pragmatični.
U proizvodnim mrežama pragmatična rješenja koja funkcioniraju pobjeđuju elegantna rješenja koja ne funkcioniraju.
