光ファイバー通信の世界では、光は髪の毛よりも細いガラスの繊維を通り、長距離にわたって大量のデータを運んでいる。しかし、パイプを流れる水のように、すべての光が完璧に目的地に到達するわけではない。途中で、一部は漏れ出し、一部は間違った方向に跳ね返る。光ファイバーでは、この2つの影響を次のように呼んでいます。 挿入損失 そして 反射減衰量.

光ファイバーの性能を理解しようとする初心者にとって、IL と RL は威圧的な専門用語のように思えるかもしれません。しかし、一度、実世界に例えたり、簡単な数学で分解してみると、非常に理解しやすくなります。なぜなら、IL と RL は、光ファイバー・リンクの性能、インターネット接続の信頼性、さらにはネットワーク・エンジニアが通信システムを設計およびテストする方法に直接影響するからです。

今日は、IL(挿入損失)とRL(リターンロス)についてお話します:IL(挿入損失)とRL(リターンロス)

sc 光ファイバーコネクター クローズアップ

目次

挿入損失(IL)とは?

挿入損失とは、光がファイバーコンポーネントを通過する際の光パワーの減少のことです。コネクタ、スプライス、あるいは試験装置など、光路に何かを挿入するたびに、信号のごく一部が失われます。この減少は デシベル数字が小さいほど良い。挿入損失がゼロであることが理想ですが、現実の世界では、どの部品も少しずつ損失を発生させます。

挿入損失は、パイプから水が漏れるようなものだと考えてください。2本のパイプをくっつけた場合、接合部は完全に密閉されているわけではないので、少量の水が漏れる可能性があります。同様に、2つのファイバー端が接合されている場合、最も注意深く研磨されたコネクターであっても、光のほんの一部が漏れてしまう可能性があります。

挿入損失の代表的な値は部品によって異なる:

  • よくできたコネクターは、ILがおよそ1.5である。 0.2-0.5 dB.
  • 融着接続は、繊維を溶融して接続するため、その接続部の強度は次のように低くなる。 0.05 dB.
  • メカニカル・スプライスや品質の悪いコネクターは、IL が高くなり、最大で 0.75 dB以上.

数学的な観点から、挿入損失は次のように計算される:

IL (dB) = 10 × log₁₀ (P_in / P_out)

どこ P_イン は部品に投入される電力で P_アウト は相手側で受信した電力である。

例えば、レーザーが-3dBmのパワーを発振し、コネクターとファイバーを通過した後に検出器が-5.5dBmを測定した場合、挿入損失は次のようになります。 2.5 dB.このわずかな差でさえも重要である。なぜなら、ネットワーク全体でILが過剰になると、信号強度が許容範囲以下に低下する可能性があるからだ。

リターンロス(RL)とは?

挿入損失が逃げる光について説明するのに対し、戻り損失は間違った方向に跳ね返る光について説明します。光ファイバーでは、光がある境界(コネクターと空気の境界や、わずかにずれたファイバーコアなど)にぶつかると、その一部が光源に向かって反射します。この反射光は、リターンロスとして測定されます。

ここで少し混乱することがある: リターンロス値は高い方が良い。 なぜか?リターンロスは、元の信号が反射された信号に比べてどれだけ強いかを表す正の数で表されるからです。リターンロスが60dBの場合は反射が極めて小さいことを意味し、リターンロスが20dBの場合は反射がかなり強いことを意味します。

計算式はこうだ:

RL (dB) = -10 × log₁₀ (P_reflected / P_in)

負符号は結果を正にするためにあるのだが、実際にはRLを単に正のdB値で語る。

例えるなら、峡谷に向かって大声を出すようなものだ。強い反響が聞こえると、元のメッセージに集中することが難しくなる。エコーが微弱であるか、存在しない場合、通信ははるかに明瞭になります。光ファイバーでは、反射がレーザー光源を妨害し、信号を歪め、エラー率を増加させます。そのため、物理的接触に角度をつけたコネクター(APCコネクター)が広く使用されています。角度をつけた表面は反射光を遠ざけ、通常、-60 dB以上のリターンロス値を達成します。

IL対RL - 同じ物語の表と裏

挿入損失とリターンロスは異なる効果を測定しますが、密接に関連しています。どちらも、光が光ファイバーリンクをどれだけ効率よく通過するかを決定します。

  • 挿入損失(IL): 伝送中に信号がどれだけ失われるか。低い方が良い。
  • リターンロス(RL): 信号がどれだけ跳ね返るか。高ければ高いほど良い。

これを明確にするために、簡単に比較してみよう:

アスペクト 挿入損失(IL) リターンロス (RL)
何を測定するか
前方への光が失われる
後方に反射する光
理想的な価値
可能な限り0 dBに近づける
可能な限り高い(>40~60 dB)
インパクト
受信信号電力を低減
ノイズと潜在的なエラーが加わる
類似性
パイプからの水漏れ
叫ぶと跳ね返ってくるエコー

このバランスを理解することは、ネットワーク設計者や設置者が光ファイバーの性能を評価するのに役立ちます。優れたコネクタまたはスプライスは 低IL そして ハイRL信号が強くきれいに届くことを保証する。

光ファイバー・ネットワークでILとRLが重要な理由

一見すると、ここで0.5dB、あそこで0.75dBのパワーを失っても大したことはないように思えるかもしれません。しかし、大規模なパッシブ光ネットワーク(PON)や数百の接続を持つデータセンターでは、このような小さな損失はすぐに積み重なります。リンクの総挿入損失がネットワークの リンク予算 - 信頼性の高い運用のために許容される最大限の損失が発生した場合、ユーザーはインターネット速度の低下や接続の切断、あるいは完全な機能停止に見舞われる可能性があります。

リターンロスも同様に重要です。特に10G、40G、100Gイーサネットのような高速システムでは、反射光が多すぎるとレーザー光源が不安定になる。また、反射はノイズを増加させ、長距離ファイバー伝送における非線形効果を引き起こす可能性があります。つまり、リターンロスの値が悪いと、ネットワーク全体の安定性が損なわれます。

TIA/EIAやIECのような業界標準が制限を定めているのはこのためです。例えば、コネクタはILが0.75dB未満、RLが40dB以上であることが要求されることがよくあります。高性能のAPCコネクタは、RL値が60 dB以上に達することがあり、要求の厳しいアプリケーションで優れた性能を発揮します。

ILとRLの測定方法

FTTHスプリッター・キャビネット内の光ファイバー・ケーブルをチェックするエンジニア

実際には、IL と RL は単なる理論上の概念ではありません。ネットワーク・エンジニアや技術者は、ファイバー・リンクが仕様の範囲内であることを確認するため、設置やメンテナンスの際に日常的にこれらのテストを行っています。

について 挿入損失最も一般的なテストは ロステスト.リンクの一方の端に安定した光源を接続し、もう一方の端で光パワーメータが出力を測定する。入力と出力のパワーを比較することで、技術者はリンク全体のILを計算する。

について 反射減衰量反射の測定が含まれるため、テストは少し複雑になる。以下のような特殊な装置が必要です。 光リターン・ロス・メーター または OTDR (光時間領域反射率計) が使用されます。特に OTDR は、全体的なリターン・ロスを測定するだけでなく、ファイバーに沿った反射の正確な位置も示すため、非常に便利です。コネクタが汚れていたり、スプライスの位置がずれている場合、OTDRのトレースによってスパイクが明らかになるため、トラブルシューティングが非常に容易になります。

これらの測定は、何百もの接続をテストしなければならないデータセンターや、サービス開始前に何マイルものファイバーが厳しい基準を満たさなければならない電気通信ネットワークなどの分野で極めて重要である。

ILが高くRLが悪い一般的な原因

高品質のファイバー・コンポーネントは、損失と反射を最小限に抑えるように設計されていますが、それでも現場で問題が発生することがあります。一般的な原因には、次のようなものがあります:

  • コネクタの汚れや傷:端面のほこりや指紋は、ILとRLを著しく増加させる。
  • スプライシング技術不足:ファイバーの位置がずれていたり、融着が不適切だったりすると、光が散乱する。
  • 過度の屈曲:ファイバーケーブルのきつい屈曲は、微小屈曲損失と反射を引き起こす。
  • 低品質部品:安価なコネクターやアダプターは、国際規格に適合していないことが多い。
  • 不適切な設置:保護クロージャやストレインリリーフを使用しないと、時間の経過とともにファイバーが損傷する可能性があります。

幸いなことに、こうした問題の多くは、適切な洗浄、正しい取り扱い、信頼性の高い部品の使用といった適切な慣行によって防ぐことができる。

実世界でのILとRL

odfのMpoケーブル接続

ILとRLがなぜ重要なのかを理解するために、いくつかの実際的なシナリオを見てみよう:

  1. ファイバー・ツー・ザ・ホーム(FTTH)/パッシブ光ネットワーク(PON)
    PONシステムでは、1台のOLTがパッシブ・スプリッターを介して何十、何百もの顧客にサービスを提供する。各スプリッターは独自の挿入損失を発生させるため、エンジニアは合計の挿入損失を慎重に計算する必要があります。 損失予算 を使用して、最も遠い顧客でも十分な信号を受信できるようにします。反射が共有光源を不安定にする可能性があるため、リターンロスも重要です。
  2. データセンター
    最新のデータセンターでは、複数のパッチパネル、MPO/MTP コネクタ、クロスコネクトを使用した高密度ファイバー・ケーブルが使用されています。接続ごとの余分なILが少量でもすぐに積み重なり、40Gや100Gイーサネットなどの高速リンクを危険にさらす可能性があります。反射信号は高感度トランシーバーを劣化させる可能性があるため、リターンロスも重要です。
  3. 長距離およびメトロネットワーク
    数百キロメートルの距離では、過剰な増幅を避けるため、累積ILを厳しい制限内に保たなければならない。一方、高度な長距離伝送で使用されるコヒーレント検出システムとの干渉を防ぐため、リターンロスを最小限に抑える必要がある。

これらすべてのケースにおいて、ILとRLの制御は、単に技術仕様を満たすことではなく、安定した信頼性の高い、将来性のある通信を確保することである。

メーカーがILとRLの管理に貢献する方法

すべてのファイバー・ネットワークの背後には、コネクター、アダプター、スプリッター、パッチ・コード、クロージャー、パネルなど、何千ものコンポーネントがあります。各コンポーネントは、全体の挿入損失とリターン・ロスにわずかながら寄与しています。これが、コンポーネントの品質が非常に重要である理由です。

インフェン・コミュニケーション私達は光ファイバーの付属品をとの作り出すことを専門にします 低いILと高いRL性能GR-326をはじめとする国際規格に適合、またはそれを上回るものです。当社のポートフォリオには以下が含まれます:

  • 精密研磨による光ファイバーコネクターとアダプター
  • 最小限の挿入損失で設計されたパッチコードとピッグテール
  • 安定した性能のために設計されたスプリッターとクロージャー
  • 構造化された低損失ケーブル用パッチパネル(ODF)

ネットワーク事業者、ISP、システムインテグレーターにとって、信頼性の高いコンポーネントを選択することは、効率的で安定したネットワークを構築するための基礎となる。

よくある質問挿入損失とリターンロス

良い挿入損失値とは?

一般的に、挿入損失はコネクターあたり0.75dB以下であるべきである。融着接続の場合、0.1dB以下になることが多い。

シングルモードファイバーコネクターの場合、RLは≥40 dBが許容範囲です。高性能のAPCコネクターは≥60 dBに達することができ、これは優れている。

慣例により、RLは正のdB値として報告される。RLが高いほど反射が低いことを意味し、解釈が簡単になる。

はい。汚れやほこりは、高い挿入損失や低いリターンロスの主な原因の一つです。そのため、設置時にはコネクタのクリーニングが標準的な作業となります。

高速になると、エラーのマージンは小さくなる。少量の余分なILでさえリンクバジェットを限界以上に押し上げ、反射は高度なトランシーバーを不安定にします。このため、正確なIL/RL制御がこれまで以上に重要になります。

まとめ

挿入損失と反射損失は、光ファイバーにおける最も基本的な性能パラメータの 2 つです。IL は、光がコンポーネントを通過する際にどの程度信号が失われるかを示し、RL は、光が光源に向かってどの程度反射されるかを示します。この2つのパラメータが合わさることで、ファイバー・リンクが強く、クリーンで、信頼できるかどうかが決まります。

初心者は、ILをパイプから漏れる水、RLを渓谷で大声を出したときに跳ね返ってくるエコーと考えるとよい。どちらの場合も、これらの影響を最小限に抑えることで、よりスムーズなコミュニケーションが可能になる。

ファイバー・ネットワークが家庭、企業、データ・センターへと拡大するにつれ、ILとRLを理解することがかつてないほど重要になっています。そして、信頼性の高いネットワークの背後には、それを可能にするコンポーネントがあります。で インフェン・コミュニケーション私たちは、挿入損失を低く、リターンロスを高く、ネットワークを最高の状態に保つコネクター、アダプター、パッチコード、分配製品を提供できることを誇りに思っています。

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