Theoptični dušilnikobstaja kot neke vrste strokovno protislovje v telekomunikacijski infrastrukturi. Inženirji porabijo kariero za odpravljanje izgub v razponih vlaken-izpopolnjevanje fuzijskih spojev, določanje konektorjev z ultra-nizkimi-izgubami, izbiro vrhunskega kabla-nato namerno vstavijo napravo, katere glavni namen je uničiti signal. Logika je smiselna, ko razstreliš sprejemnik, vendar je potrebna ta prva napaka, da večina ljudi resnično ponotranji, zakaj so te komponente pomembne.
Ko je vaš signal problem
Občutljivost sprejemnika pritegne vso pozornost med razpravami o proračunu povezave. Vsak tehnični list vidno prikazuje ta najnižji prag -28dBm ali -24dBm. Največja vhodna moč je tiho navedena na dnu strani, morda -3dBm za tipičen SFP+ in čaka, da se kdo zmoti.
Napaka običajno vključuje nakup optike z velikim-dosegom, ker je bil količinski popust videti privlačen. Ali pa nekdo zgrabi 40-kilometrski oddajnik-sprejemnik za 300-metrsko vožnjo med-gradbami, ker je to tisto, kar je bilo v predalu. Izstrelitvena moč prispe do fotodetektorja nekje okoli 0dBm ali več. Povezava se noče prikazati. Dnevniki prikazujejo »Rx LOS« ali morda le »link down« – ista koda napake, kot bi jo videli pri temnem vlaknu.
Ne morem prešteti, koliko ur sem zapravil, ko sem gledal tehnike, ki so pri teh opravilih zamenjali oddajnike. Nadomestni modul se obnaša enako, ker dejansko ni nič pokvarjeno. APD ali PIN dioda je preplavljena s fotoni. Nasičeno je. Tokokrogi za samodejno krmiljenje ojačanja ne morejo kompenzirati. Nihče ne pomisli, da bi preveril, ali je svetlobe preveč, ker smo bili vsi navajeni skrbeti zaradi nezadostne moči.
To reši fiksni dušilnik za 12 $. Namestite 10 dB na sprejemnem koncu. Moč pade z +1dBm na -9dBm. Povezava se vzpostavi. Naprej.
Multimode: tukaj ni ravno pomembno
Ta celotna razprava se nanaša skoraj izključno na uvedbe-načina.
Viri VCSEL v večmodnih sprejemnikih in oddajnikih oddajajo morda -4dBm do 0dBm. Pragovi preobremenitve večmodnega sprejemnika se gibljejo okoli 0dBm do +2dBm. Matematika redko ustvari scenarije nasičenosti tudi v konfiguracijah z minimalnimi-izgubami. Neposredne povezave med sosednjimi vrati-dobesedno najkrajši možni razpon – običajno ostanejo v mejah.
En{0}}način je tam, kjer živijo težave. Laserji DFB potiskajo +5dBm v vlakno, zasnovano za 100 km prenosa. Razporedite to optiko čez hrbtenico kampusa, ki teče 400 metrov, in sprejemnik ne bo imel nobene možnosti.
Vredno omembe, ker sem videl ljudi nameščati dušilnike v večnačinovne povezave "samo zaradi varnosti" in nato preživeti dneve za odpravljanje težav z nezadostno močjo, ki so jo ustvarili. ne.
Težava-izgube, na katero me nihče ni opozoril
Dušilnik-zračne reže je poceni. Delujejo. Težave povzročajo tudi, ker njihova cena 8 USD ne oglašuje.
Fizika je preprosta: ločite dve končni ploskvi vlaken z nadzorovano razdaljo, pustite, da se žarek razhaja, zajemite le del v sprejemno vlakno. Preprosto dušenje, doseženo z geometrijskim širjenjem
Ti-stekleni vmesniki proizvajajo tudi Fresnelove odseve. Mogoče 4 % se odbije nazaj proti izvoru na vsaki površini. V dušilniku-izgube vrzeli imate dva taka vmesnika. To je potencialno 8-odstotni donos, če nimate sreče s tem, kako se vse uskladi.
Pri glavni postaji CATV, ki predvaja analogni video, se-odsevi od nazaj kažejo kot vidne podobe. Pri laserju DFB destabilizirajo votlino in povzročijo skakanje moda. Za EDFA lahko dovolj odbite moči sproži parazitsko sevanje, zaradi česar je ojačevalnik neuporaben.
Večino sobote sem porabil za odpravljanje težav z naključnimi konicami BER na metro DWDM obroču. Nekdo je namestil atenuator-izgub vrzeli na povezovalno ploščo, ne da bi preveril specifikacijo povratne izgube. Atenuator je izmeril 15 dB povratne izgube, kar zveni v redu, dokler ne ugotovite, da je to 3 % signala, ki se odbija nazaj v laser, ki je resnično želel stabilnost. Zamenjal sem ga z dopiranim-dušilnikom vlaken s povratno izgubo 55 dB. Težava je izginila.
Za vse, kar izvaja koherentno modulacijo ali visoke simbolne hitrosti-100G in več, zlasti potrebujete najmanj 45dB povratne izgube. Po možnosti 55 dB ali več. To je pomembnejše od pravilne natančne vrednosti slabljenja.
Fiksno v primerjavi s spremenljivo: ekonomija ne deluje tako, kot si mislite
Fiksni atenuatorji stanejo 5-20 $. Spremenljivi atenuatorji se začnejo okoli 40 $ za ročne vrste in se od tam stopnjujejo. Instinkt je očiten: izračunajte zahtevano dušenje, kupite fiksno enoto, ki ustreza tej vrednosti, prihranite denar.
Le da si narobe izračunal. Ali pa so bile specifikacije oddajnika optimistične. Ali pa je nekdo med vzdrževalnim obdobjem preusmeril optična vlakna in dokumentacija ni bila nikoli posodobljena. Ali pa povezovalna plošča prispeva drugačno izgubo od predvidene.
Nato opazujem tehnike, ki kaskadno zlagajo fiksne dušilnike-in zlagajo 5 dB in 3 dB skupaj in poskušajo približati, kaj povezava dejansko potrebuje. Več naprav z zračno-režo otežuje zgoraj opisan problem povratne izgube. Dve poceni komponenti delujeta slabše kot bi imela ena ustrezna spremenljiva enota.
Pri zagonu in testiranju si variabilni dušilniki zaslužijo svoje stroške. Vnesite natančno tisto, kar zahteva povezava, preverite delovanje v celotnem območju delovanja, nato pa po želji zamenjajte s fiksno enoto, ki ustreza tej izmerjeni vrednosti, če želite. Za proizvodne naprave, kjer je proračun moči dobro-okarakteriziran in stabilen, fiksni dušilniki delujejo dobro. Za vse ostalo porabite dodatnih trideset dolarjev.
Kaj je MEMS dejansko spremenil
Tradicionalni spremenljivi dušilniki so temeljili na mehanskem gibanju-rotacijskih filtrih nevtralne gostote, nastavljivih zračnih režah, blokirnih elementih, ki se premikajo skozi pot žarka. Delali so. Prav tako so se sčasoma premikali, obrabljali, zahtevali občasno ponovno kalibracijo in se počasi odzivali na krmilne vnose.
Spremenljivi optični dušilci MEMS so nadomestili večino te zapletenosti z elektrostatično aktiviranim mikrozrcalom. Pod-milisekundni odzivni čas. Brez mehanskih obrabnih površin. Zanemarljiva polarizacijska odvisnost. Tehnologija je hitro dozorela v poznih-90. letih prejšnjega stoletja z razvojem DWDM, ko so prodajalci opreme potrebovali upravljanje porabe po kanalih v verigah ojačevalnikov.
Aplikacija znotraj EDFA ni zaščita sprejemnika. To je kompenzacija nagiba pridobitve. Erbijev spekter ojačanja ni raven v C-pasu-. Kanali pri 1530 nm so seveda močnejši od kanalov pri 1560 nm. Brez korekcije kanali kopičijo razlike v SNR, ko prečkajo več stopenj ojačevalnika. Štirideset ali osemdeset MEMS VOA, enega na valovno dolžino, ki se nenehno prilagajajo, ko se spreminja obremenitev kanala.
Alternativa so bili filtri-sploščitve s fiksnim ojačanjem-pasivne naprave s profili dušenja, ki se ujemajo z inverzno obliko pričakovanega ojačanja. Deluje čudovito, ko je nalaganje kanala statično. Ko stranke dinamično dodajajo in spuščajo valovne dolžine, pridobijo spremembe oblike in fiksni filtri tega ne morejo nadomestiti.
MEMS VOA so rekonfigurabilna optična omrežja naredila komercialno uspešna. To ni hiperbola. Brez dinamičnega-nadzora moči na kanal bi arhitekture ROADM povzročile neobvladljive variacije OSNR po dolžinah poti,-odvisnih od valovne dolžine. Tehnologija je bila bistvena, ne postopna.
Tekoči kristal: skoraj, a ne povsem
Spremenljivi atenuatorji s tekočimi kristali so se pojavili kot konkurenčna tehnologija. Brez gibljivih delov-slabljenje, ki je v celoti nadzorovano s-napetostno povzročenimi dvolomnimi spremembami v materialu LC. Hitrejši odziv kot mehanski pristopi. Brez obrabnih mehanizmov. Polprevodni-zanesljivost.
Nikoli niso izpodrinili MEMS v mainstream telekomunikacijah.
Temperaturna občutljivost je onemogočila sposobnost preživetja uporabe na terenu. Lastnosti materiala LC se spreminjajo s temperaturo, kar zahteva kompenzacijske tokokroge in pogosto ponovno kalibracijo v okoljih brez nadzora klime. Podatkovni center, ki drži 22 stopinj, je obvladljiv. Zunanja rastlinska omara, ki ima pozimi -30 stopinj in +45 stopinj poleti, ni.
Večja je bila tudi vstavljena izguba. Pol dB tukaj, 0,7 dB tam. Kopiči se v sistemih, kjer vsaka desetinka dB vpliva na meje OSNR.
LC dušilniki so našli laboratorijske niše. Posebne aplikacije instrumentov, kjer je temperatura nadzorovana in je večja izguba sprejemljiva. Toda glavni trg je prešel na MEMS in tam ostal.
Umestitev je dejansko pomembna
Dušilniki so na koncu sprejemnika. Ne pri oddajniku. Ne naključno nekje na sredini.
To ni poljubna izbira. Postavitev na strani-sprejemnika služi dvema namenoma poleg očitnega preprečevanja nasičenosti: odboji lastnih vmesnikov dušilnika so oslabljeni na njihovi povratni poti do vira, merjenje moči na sprejemniku pa ostane preprosto-merjenje pred dušilnikom, merjenje po, končano.
Namestite dušilnik na koncu oddajnika in niste dosegli ničesar za upravljanje povratnih izgub. Vsak priključek in spoj v smeri toka prispeva odboje, ki se širijo nazaj do vira s polno amplitudo. Dušilnik blokira moč naprej, vendar ne naredi nič glede-potujoče svetlobe nazaj, ki ni bila nikoli oslabljena.
Srečal sem se z inštalacijami, kjer je nekdo takoj za oddajnikom namestil dušilnike, da "zaščitijo vlakno" pred preveliko močjo. Steklena vlakna ne potrebujejo zaščite pred nekaj milivati. Sprejemniki potrebujejo zaščito. Umestitev ni imela nobenega optičnega smisla, vendar je vztrajala skozi več ciklov vzdrževanja, ker jo je nekdo dokumentiral in nihče ni dvomil o dokumentaciji.
Tolerance in kalibracija
Na paketu piše 10dB. Dejansko dušenje je lahko 9,6 dB ali 10,5 dB ali 11,1 dB, odvisno od valovne dolžine, temperature in nadzora kakovosti izdelave.
Za večino instalacij ta tolerančni pas ni pomemben. Potrebujete približno 10 dB dušenja, da spravite moč sprejemnika v sprejemljivo območje. Ne glede na to, ali dosežete 9,5 dB ali 10,5 dB, to ne vpliva na delovanje povezave.
Pri natančnih aplikacijah je-karakterizacija občutljivosti sprejemnika, meritve OSNR, kvalifikacija ojačevalnika-natančnost zelo pomembna. Laboratorijski-programirljivi atenuatorji proizvajalcev preskusne opreme vključujejo na tisoče kalibracijskih točk, ki preslikajo dejansko dušenje v nastavitve številčnice za več valovnih dolžin in ravni moči. Temu primerno stanejo instrumenti. Uporabil sem enoto v vrednosti 12.000 $, ki je določala natančnost ±0,05 dB v pasu C- z ločljivostjo 0,01 dB. Potreben, ko merite, ali je občutljivost sprejemnika -27,8 dBm v primerjavi z -28,1 dBm. Absurdno pretirano za upravljanje napajanja proizvodne povezave.
Uskladite instrument z aplikacijo.
The Mandrel Wrap Hack
Ovijanje vlaken okoli peresa ali trna, da se povzroči dušenje zaradi upogiba, se v vodnikih za odpravljanje težav pojavlja kot začasna terenska tehnika, ko ustrezni dušilniki niso na voljo.
Nekako deluje. Izguba zaradi upogiba-je prava fizika. Tesen polmer potiska svetlobo v oblogo, kar zmanjšuje oddano moč.
Pravzaprav ne počni tega.
Slabljenje je nepredvidljivo-odvisno od radija upogiba, števila zavojev, vrste vlakna, valovne dolžine in verjetno vlažnosti tisti dan. Je nestabilno-vlakna se sprostijo, oslabitev se premakne. Je potencialno uničujoč-ponavljajoča se utrujenost zaradi stresa lahko poči steklo. Uvaja učinke sklopitve načinov v večmodnih vlaknih, ki vplivajo na pogoje zagona na načine, ki vplivajo na natančnost merjenja.
Če nekdo ovije vlakna okoli svinčnika, da bi povezava delovala, je to znak, da se ustavite in nabavite ustrezno opremo. To je obup, ki ga zamenjamo za tehniko.
Kam gre to pri 400G in več
Višje hitrosti simbolov povečajo občutljivost na povratne izgube. Fazni šum iz povratne-odbite moči je pomembnejši pri 64-QAM kot pri preprostem vklop-izklopu. Specifikacije povratne izgube atenuatorja, sprejemljive za 10G, postanejo problematične pri 400G.
Koherentni sprejemniki DSP imajo širši dinamični razpon kot sprejemniki z neposrednim{0}}zaznavanjem, kar zmanjša nekatere pomisleke glede nasičenosti. Optična obdelava signala, ki omogoča koherentno zaznavanje, zagotavlja večjo toleranco za variacijo moči. To ne odpravi zahtev za dušilnik-premakne profil aplikacije.
Še bolj zanimivo je, da integracija silicijeve fotonike postavlja funkcionalnost VOA na-čip v zasnovah oddajnikov. Sodobni moduli 400G ZR+ vključujejo integrirane spremenljive dušilke in nastavljivo oddajno moč. Nekateri sprejemniki in oddajniki so zdaj dobavljeni z vgrajenimi mini EDFA za povečanje izhodne moči na +3dBm ali več. Če sprejemno-sprejemna enota sama prilagodi izstrelitveno moč, da ustreza zahtevam povezave, zunanje dušenje postane nepotrebno za določene scenarije uvajanja.
Ta integracija ne bo uničila trga zunanjih dušilnikov. Starejši opremi manjka integriran nadzor moči. Testne aplikacije zahtevajo kalibrirano zunanje dušenje. Za naknadno vgradnjo so potrebne rešitve, ki ne zahtevajo zamenjave oddajnika-sprejemnika. Toda tržno ravnovesje se premakne, ko se poveča inteligenca oddajnika.
Poštena ocena
Dušilniki niso zapletene naprave. Zmanjšajo optično moč. Fizika je enostavna. Možnosti implementacije so zrele in dobro-razumljene.
Zapleti izhajajo iz konteksta uvajanja: izbiranje vrednosti dušenja brez ustreznih meritev moči, izbira tehnologij, ki se ne ujemajo z zahtevami aplikacije, namestitev naprav na položaje, ki ne obravnavajo dejanskih težav, sprejemanje specifikacij povratne izgube, ki ustvarjajo nove težave, medtem ko rešujejo stare.
Vsaka namestitev dušilnika je v bistvu priznanje, da nekaj drugega v zasnovi povezave ni ustrezalo operativni realnosti. Sprejemnik je preobčutljiv za moč oddajnika. Razpon je prekratek za optično specifikacijo. Nalaganje kanala se razlikuje od prvotnih predpostavk. Nabava je kupila vse, kar je bilo najcenejše.
Atenuatorji popravijo ta neskladja. To storijo zanesljivo, poceni in učinkovito, če so pravilno izbrani in nameščeni. Niso elegantne rešitve. Oni so pragmatični.
V proizvodnih omrežjih pragmatične rešitve, ki delujejo, premagajo elegantne rešitve, ki ne delujejo.
