การจัดการสัญญาณออปติคอลในโรงงานระดับไฮเปอร์สเกลสมัยใหม่ถือเป็นความท้าทายที่มักไม่มีใครสังเกตเห็นจนกว่าอุปกรณ์จะล้มเหลว ที่ตัวลดทอนใยแก้วนำแสง-ส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่ออกแบบมาเพื่อลดกำลังแสงในลักษณะควบคุม- ทำหน้าที่เป็นตัวช่วยที่ไม่ซับซ้อนซึ่งป้องกันความอิ่มตัวของตัวรับ อัตราความผิดพลาดบิตลดลง และความเหนื่อยหน่ายของตัวรับส่งสัญญาณก่อนเวลาอันควร แม้ว่าแอมพลิฟายเออร์และมัลติเพล็กเซอร์จะได้รับความสนใจทางวิศวกรรมอย่างไม่สมส่วน ตัวลดทอนยังคงเป็นตัวตัดสินเงียบๆ ในการปฏิบัติตามงบประมาณด้านพลังงานในการเชื่อมต่อ-การเข้าถึงระยะสั้น

ปัญหาที่ไม่มีใครพูดถึง

นี่คือสิ่งที่ทำให้แม้แต่วิศวกรที่มีประสบการณ์ยังไม่ทันระวังตัว คุณระบุลิงก์ 100G ที่สวยงาม ติดตั้ง-ตัวรับส่งสัญญาณ QSFP28 ใหม่ ใช้ไฟเบอร์ OM4 ที่บริสุทธิ์บนแพตช์ 15- เมตร และทันใดนั้นคุณก็พบข้อผิดพลาด มีไม่มากแต่ก็เพียงพอ ลิงค์กระตุกเป็นบางครั้ง บันทึกแสดงความล้มเหลวของ CRC ที่พุ่งสูงขึ้นในช่วงที่มีการรับส่งข้อมูลสูงสุด

ผู้กระทำผิด? แสงมากเกินไป

เครื่องรับส่งสัญญาณสมัยใหม่-โดยเฉพาะอย่างยิ่ง SR4 และโมดูลคลื่น-แบบสั้น-จะจ่ายพลังงานแสงที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับระยะทางที่กำหนดสูงสุด เมื่อตัวรับส่งสัญญาณขนาด 100- เมตรนั้นต้องการระยะเพียง 8 เมตร โฟโตไดโอดที่รับจะถูกทุบด้วยโฟตอนมากกว่าที่จะสามารถประมวลผลเชิงเส้นได้ เครื่องตรวจจับอิ่มตัว ความสมบูรณ์ของสัญญาณพังทลายลง และเนื่องจาก "สัญญาณมากเกินไป" ไม่ใช่สิ่งที่ผังงานการแก้ปัญหาส่วนใหญ่พิจารณา ทีมจึงเสียเวลาหลายชั่วโมงในการไล่ตามข้อบกพร่องของสายเคเบิล Phantom

สิ่งที่ตัวลดทอนสัญญาณทำได้จริง

กลไกมีความตรงไปตรงมา ตัวลดทอนสัญญาณจะแนะนำปริมาณการสูญเสียทางแสงที่ปรับเทียบแล้ว-ซึ่งวัดเป็นเดซิเบล- เพื่อนำพลังงานที่ได้รับเข้าสู่หน้าต่างความไวที่ระบุของตัวรับส่งสัญญาณ คิดว่าเป็นแว่นกันแดดสำหรับไฟเบอร์ ฟิสิกส์พื้นฐานแตกต่างกันไปตามการออกแบบ: บางส่วนใช้ช่องว่างอากาศที่ทำให้เกิดการสูญเสียการสะท้อนของเฟรส บางส่วนใช้กระจกเจือแบบดูดซับ และบางส่วนอาศัยการวางแนวของเส้นใยที่แม่นยำในปลอกโลหะ

แนวทางที่อิงตามช่องว่าง- (บางครั้งเรียกว่า "อินไลน์" หรือ "รูปแบบปลั๊ก-") มีอิทธิพลเหนือการใช้งานศูนย์ข้อมูล ช่องว่างอากาศเล็กๆ ระหว่างปลายตัวเชื่อมต่อ-ทำให้สูญเสียที่คาดการณ์ได้-โดยทั่วไปคือ 3dB ถึง 10dB สำหรับตัวลดทอนแบบคงที่ ตัวลดทอนแสงแบบแปรผัน (VOA) เสนอการลดทอนที่ปรับได้ผ่านกลไกทางกลหรือ MEMS- แม้ว่าความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นและการจำกัดต้นทุนจะถูกนำมาใช้กับแอปพลิเคชันเฉพาะทาง เช่น การปรับสมดุลช่องสัญญาณ DWDM

วิศวกรส่วนใหญ่ที่ฉันเคยทำงานโดยใช้ตัวลดทอนสัญญาณเริ่มต้นที่ 5dB- ไม่ใช่ตัวเลือกที่ถูกต้องเสมอไป แต่ก็ไม่ค่อยจะผิดร้ายแรงนัก

ตัวเลขมีความสำคัญ

ทบทวนงบประมาณด้านพลังงานแสงอย่างรวดเร็ว เนื่องจากนี่คือจุดที่การคำนวณผิดพลาดเกิดขึ้น เอกสารข้อมูลตัวรับส่งสัญญาณทุกแผ่นระบุช่วงกำลังส่ง (เช่น -1 ถึง +2 dBm) และหน้าต่างความไวของตัวรับ (บางที -11.5 ถึง +2.4 dBm สำหรับอุปกรณ์ 25G SR) ความแตกต่างระหว่างกำลังส่งจริงและความไวของตัวรับสัญญาณขั้นต่ำถือเป็นงบประมาณลิงก์ของคุณ การสูญเสียตัวเชื่อมต่อ การลดทอนสายเคเบิล การสูญเสียรอยต่อ - ทั้งหมดนี้ลบออกจากระยะขอบนี้

แต่อินพุตตัวรับสัญญาณสูงสุด-ซึ่ง +2.4 เพดาน dBm- มีความสำคัญเท่าเทียมกัน เกินกว่านั้นและคุณกำลังขับรถเกินเครื่องตรวจจับ เอกสารข้อมูลจำเพาะส่วนใหญ่จะระบุเกณฑ์ "โอเวอร์โหลด" ที่ใดที่หนึ่งเกินกว่าความไวสูงสุด แต่การทำงานในโซนสีเทานั้นอาจทำให้เกิดปัญหาได้ นี่คือจุดที่ตัวลดทอนสัญญาณได้รับการดูแล

สมมติว่าคุณกำลังวัด +1 dBm ที่เครื่องรับด้วยสายแพทช์ 3- เมตร ช่วงที่เหมาะสมที่สุดของเครื่องรับของคุณอยู่ที่ +1 dBm สำหรับการดำเนินการเชิงเส้น แต่คุณพบข้อผิดพลาดบิตไม่ต่อเนื่อง การเพิ่มตัวลดทอนสัญญาณ 3dB ทำให้ได้รับพลังงานถึง -2 dBm ได้อย่างสบายๆ ภายในข้อมูลจำเพาะ แก้ไขปัญหาได้แล้ว และคุณอาจใช้จ่ายไปแล้วประมาณ 8 ดอลลาร์

สถานการณ์การใช้งานจริง

ศูนย์ข้อมูลไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ห้องพบปะของฉัน-ของผู้ให้บริการโคโลเคชั่นทำงานภายใต้ข้อจำกัดที่แตกต่างจากโครงสร้างกระดูกสันหลัง-ของไฮเปอร์สเกลเลอร์ กรณีการใช้ตัวลดทอนสัญญาณจะแตกต่างกันไปตามนั้น

การเชื่อมต่อภายใน-ชั้นวางนี่คือสถานการณ์จำลองของขนมปัง-และ-เนย เซิร์ฟเวอร์ที่เชื่อมต่อกับสวิตช์ระดับบนสุด-ของ-แร็คผ่านสายเคเบิล DAC ยาว 1- เมตรหรือ 2- เมตร มักไม่จำเป็นต้องใช้ตัวลดทอนสัญญาณ เนื่องจากตัวสายเคเบิลเองก็มีการสูญเสียที่เพียงพอ แต่เมื่อไฟเบอร์เข้ามาแทนที่ทองแดง (ซึ่งพบเห็นได้ทั่วไปมากขึ้นด้วยความเร็ว 100G+ และการดันไปสู่สายเคเบิลที่มีโครงสร้าง) การวิ่งที่ระยะต่ำกว่า 5 เมตรเหล่านั้นจะกลายเป็นปัญหา ตัวรับส่งสัญญาณ SR กำลังสูงที่ป้อนโดยตรงไปยังพอร์ตที่อยู่ติดกันทำให้เกิดปัญหาความอิ่มตัวที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

การทดสอบอุปกรณ์ตามฉากก่อนการใช้งานจริง ทีมปฏิบัติการจะตรวจสอบสวิตช์และเราเตอร์บนการตั้งค่าแบบตั้งโต๊ะ การกำหนดค่าการทดสอบเหล่านี้มักจะใช้การเชื่อมต่อไฟเบอร์แบบย้อนกลับ-ถึง-กลับ-อย่างมีประสิทธิภาพเป็นศูนย์-เส้นทางการสูญเสียที่รับประกันโอเวอร์โหลดของตัวรับ ตัวลดทอนสัญญาณช่วยให้วิศวกรจำลองการสูญเสียลิงค์การผลิตโดยไม่ต้องต่อสายไฟเบอร์ยาว 300 เมตรทั่วทั้งห้องปฏิบัติการ

ฉันเคยเห็นอุปกรณ์ลดทอนสัญญาณ-ติดเทปไว้กับโต๊ะทำงานในห้องทดลองหลายสิบแห่ง ไม่สวย แต่ใช้งานได้ดี

การบูรณาการอุปกรณ์แบบเดิมศูนย์ข้อมูล Brownfield มีอุปกรณ์จากหลายรุ่นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ตัวรับ 10G SFP+ ที่ออกแบบเมื่อสิบปีที่แล้วอาจมีช่วงไดนามิกที่แคบกว่าตัวรับส่งสัญญาณ 25G ในปัจจุบัน เมื่อเครื่องรับรุ่นเก่าเหล่านี้เชื่อมต่อกับเครื่องส่งกำลังสูง-ที่ทันสมัย ​​ตัวลดทอนสัญญาณจะเชื่อมช่องว่างโดยไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องรับส่งสัญญาณ

ระบบ CWDM/DWDMสถาปัตยกรรมมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น-ต้องการสมดุลพลังงานของช่องสัญญาณที่แคบ ความแปรผัน 3dB ระหว่างช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันจะทำให้ OSNR ลดลง และเน้น EDFA ต่อ-VOA ของช่องสัญญาณ-หรือตัวลดทอนคงที่ระหว่างการทดสอบ-ปรับระดับสนามแข่งขัน สิ่งนี้มีขอบเขตเกินกว่าการใช้ตัวลดทอนแบบปลั๊ก{8}}และ-แบบธรรมดา แต่หลักการยังคงเหมือนเดิม

คำเกี่ยวกับประเภทตัวเชื่อมต่อ

LC ครองระบบออปติกศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่ SC ยังคงปรากฏในการติดตั้งแบบเดิมและอุปกรณ์ขนส่งบางอย่าง FC ปรากฏขึ้นเป็นครั้งคราวในการตั้งค่าการทดสอบ ตัวเชื่อมต่อ MTP/MPO ให้บริการออปติกแบบขนาน-40G SR4, 100G SR4 และรุ่นต่อๆ ไป-แต่การลดทอนการเชื่อมต่อแบบมัลติไฟเบอร์จะเพิ่มความซับซ้อน โดยทั่วไปคุณจะเห็นตัวลดทอน MTP ที่ใช้ที่ระดับคาสเซ็ตต์แทนที่จะเป็นเส้นใยเดี่ยว จับคู่ตัวเชื่อมต่อตัวลดทอนสัญญาณกับโครงสร้างพื้นฐานของคุณ ดูเหมือนชัดเจน แต่อะแดปเตอร์ที่ไม่ตรงกันจะสร้างรูปแบบการสูญเสียการแทรกที่ทำให้การคำนวณงบประมาณด้านพลังงานยุ่งยาก

เกิดอะไรขึ้น

ตัวลดทอนสัญญาณไม่ใช่อุปกรณ์ที่ซับซ้อน แต่ใช้งานในทางที่ผิดได้ง่ายมาก

การลดทอน-จะมาก่อน วิศวกรมองเห็นข้อผิดพลาดของตัวรับสัญญาณ ยอมรับความอิ่มตัว ติดตั้งตัวลดทอน 10dB- และตอนนี้สัญญาณอ่อนเกินไป ลิงก์ยังคงใช้งานไม่ได้ แต่ตอนนี้ด้วยเหตุผลตรงกันข้าม วัดกำลังรับจริงก่อนเลือกค่าการลดทอนเสมอ

ขั้วต่อสกปรกเป็นอีกโหมดความล้มเหลวแบบคลาสสิก ตัวลดทอนจะเพิ่มอินเทอร์เฟซของตัวเชื่อมต่อให้กับลิงก์ แต่ละอินเทอร์เฟซเป็นโอกาสในการปนเปื้อน อนุภาคฝุ่นขนาดเล็กมากบนปลายปลอกโลหะของ APC- ทำให้เกิดการสูญเสียที่คาดเดาไม่ได้ซึ่งจะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิและการสั่นสะเทือน ทำความสะอาดขั้วต่อทุกอัน ทุกครั้ง. ไม่มีข้อยกเว้น

ฉันจะพูดถึงอีกอย่างหนึ่ง: การลืมตัวลดทอนสัญญาณอยู่ที่นั่น เอกสารประกอบล้มเหลว ลิงก์ประสบปัญหาในปีต่อมา และไม่มีใครจำได้ว่ามีตัวลดทอนสัญญาณ 7dB ฝังอยู่ในแผงแพทช์ ทันใดนั้นการอัพเกรดที่การเปลี่ยนแปลงส่งผ่านอำนาจ "อย่างลึกลับ" ทำลายการเชื่อมโยงที่ใช้งานได้นานถึงห้าปี ติดป้ายกำกับทุกอย่าง

ความเป็นจริงในการจัดซื้อจัดจ้าง

ตัวลดทอนสัญญาณคงที่แทบไม่มีราคาเลย-$5 ถึง $15 สำหรับหน่วย LC พื้นฐานจากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียง ซื้อพวกมันเป็นกลุ่ม เก็บลิ้นชักให้เต็มไว้ในห้องปฏิบัติการระบบเครือข่าย ค่า 1dB, 3dB, 5dB, 7dB และ 10dB ครอบคลุม 95% ของสถานการณ์ ตัวลดทอนแบบแปรผันมีค่าใช้จ่าย $50 ถึง $300+ ขึ้นอยู่กับความละเอียดและประเภทของตัวเชื่อมต่อ สงวนสิ่งเหล่านี้ไว้สำหรับการสอบเทียบหรือการใช้งานที่ปรับได้

แบรนด์มีความสำคัญน้อยกว่าที่คุณคิด ฟิสิกส์ของช่องว่างอากาศที่ควบคุมหรือองค์ประกอบดูดซับไม่ได้แตกต่างกันอย่างมากระหว่างผู้จำหน่าย ดังที่กล่าวไปแล้ว ให้หลีกเลี่ยง-ผู้ขายที่ไม่ระบุชื่อบนไซต์ตลาดกลาง-ค่าเผื่อการลดทอนที่ไม่สอดคล้องกันและข้อกำหนดการสูญเสียคืนสินค้าที่ไม่ดีจะทำให้เกิดอาการปวดหัว Corning, Thorlabs และ FS.com ผลิตผลิตภัณฑ์ที่เชื่อถือได้ อุปกรณ์เสริมไฟเบอร์ของ CommScope ทำงานได้ดีหากคุณอยู่ในระบบนิเวศอยู่แล้ว

ประโยชน์ที่ซ่อนอยู่: การทำให้เป็นมาตรฐาน

นี่คือสิ่งที่ไม่ถือเป็นการอภิปรายทางเทคนิคส่วนใหญ่ ตัวลดทอนสัญญาณทำให้เกิดมาตรฐานในวงกว้าง

ผู้ปฏิบัติงานระดับไฮเปอร์สเกลซื้อเครื่องรับส่งสัญญาณเป็นจำนวนนับหมื่น การจัดการ SKU ของตัวรับส่งสัญญาณหลายตัวสำหรับระยะการเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน-10 ม. กับ 300 ม. กล่าวว่า-สร้างความซับซ้อนในการจัดซื้อ การปวดหัวเรื่องสินค้าคงคลัง และฝันร้ายที่ประหยัด ให้สร้างมาตรฐานให้กับตัวรับส่งสัญญาณกำลังสูงตัวเดียวที่มีพิกัดระยะทางสูงสุด จากนั้นลดทอนลิงก์ที่สั้นลงตามความจำเป็น ค่าใช้จ่ายของตัวลดทอนสัญญาณนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับประสิทธิภาพการดำเนินงานที่ได้รับจากกลุ่มตัวรับส่งสัญญาณที่สม่ำเสมอ

วิธีการนี้ยังช่วยลดความยุ่งยากในการแก้ไขปัญหาอีกด้วย ตัวรับส่งสัญญาณทุกตัวมีพฤติกรรมเหมือนกัน งบประมาณด้านพลังงานสามารถคาดเดาได้ สลับพอร์ตใด ๆ กับพอร์ตอื่น ๆ ในระหว่างที่ไฟดับ ความสง่างามประกอบเป็นขนาดเครือข่าย

การพิจารณาความยาวคลื่น

ตัวลดทอนสัญญาณส่วนใหญ่จะระบุการทำงานที่ 850 นาโนเมตร, 1310 นาโนเมตร, 1550 นาโนเมตร หรือบางค่ารวมกัน โดยทั่วไปการใช้งานมัลติโหมดจะใช้ 850 นาโนเมตร (ออปติก SR) โหมดเดี่ยว-แยกระหว่าง 1310nm (การเข้าถึงระดับกลาง, LR) และ 1550nm (การเข้าถึงแบบขยาย, ER และ DWDM) ค่าการลดทอนจะแตกต่างกันไปเล็กน้อยตามความยาวคลื่นสำหรับอุปกรณ์ประเภท-ดูดซับ- ตัวลดทอน 5dB ที่ 1310 นาโนเมตรอาจวัดได้ 5.3dB ที่ 1550 นาโนเมตร สำหรับการใช้งานที่สำคัญ ให้ตรวจสอบข้อมูลจำเพาะที่ตรงกับความยาวคลื่นในการทำงานของคุณ

ปิดความคิด

ตัวลดทอนสัญญาณไฟเบอร์ออปติกจะไม่ปฏิวัติศูนย์ข้อมูลของคุณ พวกเขาไม่น่าตื่นเต้น สิ่งเหล่านี้จะไม่แสดงในการนำเสนอข้อมูลของผู้ขายหรือไดอะแกรมสถาปัตยกรรม แต่พวกเขาสามารถแก้ปัญหาได้อย่างแท้จริง-ความอิ่มตัวของตัวรับโดย-ลิงก์ในการเข้าถึง-ในราคาถูกและเชื่อถือได้ ช่วยให้ใช้กลยุทธ์การกำหนดมาตรฐานตัวรับส่งสัญญาณที่ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานในวงกว้าง พวกเขาทำให้การทดสอบอุปกรณ์ใช้งานได้จริง

เก็บหุ้นที่มีมูลค่าร่วมกัน วัดขนาดก่อนติดตั้ง. บันทึกสิ่งที่คุณปรับใช้ ทำความสะอาดขั้วต่อของคุณ นั่นคือทั้งหมดที่มีให้

บางครั้งส่วนประกอบที่ง่ายที่สุดก็มีความสำคัญมากที่สุด