광섬유, dB, 감쇠 및 측정 소개

다운로드 옵션

PDF (219.7 KB)
다양한 디바이스에서 Adobe Reader로 보기
ePub (135.9 KB)
iPhone, iPad, Android, Sony Reader 또는 Windows Phone의 다양한 앱에서 보기
Mobi (Kindle) (167.6 KB)
Kindle 디바이스에서 보기 또는 다양한 디바이스의 Kindle 앱에서 보기

업데이트:2005년 4월 20일 (수)

문서 ID:29000

번역에 관하여

이 번역에 관하여

Cisco는 전 세계 사용자에게 다양한 언어로 지원 콘텐츠를 제공하기 위해 기계 번역 기술과 수작업 번역을 병행하여 이 문서를 번역했습니다. 아무리 품질이 높은 기계 번역이라도 전문 번역가의 번역 결과물만큼 정확하지는 않습니다. Cisco Systems, Inc.는 이 같은 번역에 대해 어떠한 책임도 지지 않으며 항상 원본 영문 문서(링크 제공됨)를 참조할 것을 권장합니다.

소개

이 문서는 일부 공식 및 광 기술과 관련된 중요한 정보에 대한 빠른 참조입니다. 이 문서에서는 데시벨(dB), 밀리와트(dBm)당 데시벨, 감쇠 및 측정에 중점을 두고 옵티컬 파이버를 소개합니다.

사전 요구 사항

요구 사항

이 문서에 대한 특정 요건이 없습니다.

사용되는 구성 요소

이 문서는 특정 소프트웨어 및 하드웨어 버전으로 한정되지 않습니다.

이 문서의 정보는 특정 랩 환경의 디바이스를 토대로 작성되었습니다. 이 문서에 사용된 모든 디바이스는 초기화된(기본) 컨피그레이션으로 시작되었습니다. 현재 네트워크가 작동 중인 경우, 모든 명령어의 잠재적인 영향을 미리 숙지하시기 바랍니다.

표기 규칙

문서 규칙에 대한 자세한 내용은 Cisco 기술 팁 표기 규칙을 참고하십시오.

데시벨이란?

dB(데시벨)는 신호 강도의 상대적 차이를 나타내는 데 사용되는 단위입니다. 데시벨은 다음과 같이 두 신호의 전력 비율에 대한 기본 10 로그로 표현됩니다.

dB = 10 x 로그₁₀(P1/P2)

여기서 Log₁₀은 기본 10로그이며 P1과 P2는 비교되는 능력입니다.

참고: Log₁₀은 Neparian Logification(Ln 또는 LN) 기반 e 로그와 다릅니다.

dB에서 신호 진폭을 나타낼 수도 있습니다. 전력은 신호의 진폭 사각형에 비례합니다. 따라서 dB는 다음과 같이 표시됩니다.

dB = 20 x 로그₁₀(V1/V2)

여기서 V1과 V2는 비교될 진폭입니다.

1 종(현재 사용되지 않음) = 로그₁₀(P1/P2)

1데시벨(dB) = 1 벨/10 = 10 * 로그₁₀(P1/P2)

dBr = dB(상대) = dB = 10 * 로그₁₀(P1/P2)

기본 10 로그 규칙

Log₁₀(AxB) = Log₁₀(A) + Log₁₀(B)
로그₁₀(A/B) = 로그₁₀(A) - 로그₁₀(B)
Log₁₀(1/A) = - Log₁₀(A)
Log₁₀(0,01) = - Log₁₀(100) = -2
Log₁₀(0,1) = - Log₁₀(10) = - 1
Log₁₀(1) = 0
Log₁₀(2) = 0,3
Log₁₀(4) = 0,6
Log₁₀(10) = 1
Log₁₀(20) = 1,3

Log₁₀(2 x 10) = Log₁₀(2) + Log₁₀(10) = 1 + 0,3
로그₁₀(100) = 2
Log₁₀(1000) = 3
Log₁₀(10000) = 4

dB

다음 표에는 로그 및 dB(데시벨) 전력 비율이 나열되어 있습니다.

전력 비율	dB = 10 x 로그₁₀(전력 비율)
axB	x dB = 10 x Log₁₀(A) + 10 x Log₁₀(B)
A/B	x dB = 10 x Log₁₀(A) - 10 x Log₁₀(B)
1/A	x dB = + 10 x 로그₁₀(1/A) = - 10 x 로그₁₀(A)
0,01	- 20dB = - 10 x 로그₁₀(100)
0,1	- 10dB = 10 x 로그₁₀(1)
1	0dB = 10 x 로그₁₀(1)
2	3dB = 10 x 로그₁₀(2)
4	6dB = 10 x 로그₁₀(4)
10	10dB = 10 x 로그₁₀(10)
20	13dB = 10 x (Log₁₀(10) + Log₁₀(2))
100	20dB = 10 x 로그₁₀(100)
1000	30dB = 10 x 로그₁₀(1000)
10000	40dB = 10 x 로그₁₀(10000)

dBm(밀리와트) 데시벨

dBm = dB 밀리와트 = 10 x 로그₁₀(mW 전원/1mW)

전원	비율	dBm = 10 x Log₁₀(mW 전원/1mW)
1밀리와트	1mW/1mW=1	0dBm = 10 x 로그₁₀(1)
2밀리와트	2mW/1mW=2	3dBm = 10 x 로그₁₀(2)
4밀리와트	4mW/1mW=4	6dBm = 10 x 로그₁₀(4)
10밀리와트	10mW/1mW=10	10dBm = 10 x 로그₁₀(10)
0,1와트	100mW/1mW=100	20dBm = 10 x 로그₁₀(100)
1W	1000mW/1mW=1000	30dBm = 10 x 로그₁₀(1000)
10와트	10000mW/1mW=10000	40dBm = 10 x 로그₁₀(10000)

1와트(dBW)를 참조하는 데시벨

dBW = dB 와트 = 10 x Log10(W/1W 전원)

전원	비율	dBm = 10 x Log₁₀(mW 전원/1mW)
1W	1W / 1W = 1	0dBW = 10 x 로그₁₀(1)
2W	2W/1W = 2	3dBW = 10 x 로그₁₀(2)
4W	4W/1W = 4	6dBW = 10 x 로그₁₀(4)
10와트	10W/1W = 10	10dBW = 10 x 로그₁₀(10)
100밀리와트	0,1W/1W = 0,1	-10dBW = -10 x 로그₁₀(10)
10밀리와트	0,01 W / 1W = 1/100	-20dBW = -10 x 로그₁₀(100)
1밀리와트	0,001W/1W=1/1000	-30dBW = -10 x 로그₁₀(1000)

전력/전압 향상

이 표에서는 전력 및 전압 이득을 비교합니다.

dB	전력 비율	전압 비율	dB	전력 비율	전압 비율
0	1,00	1,00	10	10,00	3,16
1	1,26	1,12	11	12,59	3,55
2	1,58	1,26	12	15,85	3,98
3	2,00	1,41	13	19,95	4,47
4	2,51	1,58	14	25,12	5,01
5	3,16	1,78	15	31,62	5,62
6	3,98	2,00	16	39,81	6,31
7	5,01	2,24	17	50,12	7,08
8	6,31	2,51	18	63,10	7,94
9	7,94	2,82	19	79,43	8,91
10	10,00	3,16	20	100,00	10,00

이 정보를 사용하여 감시에 대한 공식을 정의하고 다음을 얻을 수 있습니다.

감쇠(dB) = 10 x Log₁₀(P in/P out) = 20xLog₁₀(V in/V out)

게인(dB) = 10 x Log₁₀(P out/P in) = 20 x Log₁₀(V out/V in)

광 섬유 구조

광섬유는 정보를 전달하는 매체입니다. 광섬유는 실리카 기반 유리로 만들어졌고, 클로딩으로 둘러싸인 코어로 이루어져 있습니다. 파이버의 중앙 부분인 core는 굴절 지수 N1을 가지고 있습니다. 코어를 둘러싸고 있는 클러스터는 낮은 굴절 지수 N2를 가지고 있습니다. 광원 입자가 광섬유 코어로 광원을 제한하고 광원은 코어와 클래딩 경계 사이의 내부 반사를 통해 파이버를 아래로 이동합니다.

그림 1 - 옵티컬 파이버 구조

파이버 유형

SM(Singlemode) 및 MM(Multimode) 섬유는 오늘날 제조되어 출시되는 주류 섬유입니다. 그림 2는 이러한 두 파이버 유형에 대한 정보를 제공합니다.

그림 2 - SM 및 MM 섬유

파장

광섬유에 소량의 빛이 주입된다. 이것은 전자기 스펙트럼에서 가시적 파장(400nm에서 700nm)과 근적외선 파장(700nm에서 1700nm)에 해당합니다(그림 3 참조).

그림 3 - 전자기 스펙트럼

광 손실 레벨이 낮은 광섬유 전송에 사용할 수 있는 4개의 특수 파장은 다음 표와 같습니다.

윈도우	파장	손실
1^번째 파장	850나노미터	킬로미터당 3dB
2^번째 파장	1310나노미터	킬로미터당 0.4dB
3^번째 파장	1550nm(C 밴드)	킬로미터당 0.2dB
4^번째 파장	1625nm(L 밴드)	킬로미터당 0.2dB

옵티컬 전원

광학 손실을 측정하기 위해 dBm과 dB라는 두 개의 단위를 사용할 수 있습니다. dBm은 밀리와트 단위로 표시되는 실제 전력 레벨이지만 dB(데시벨)는 전원 간의 차이입니다.

그림 4 - 옵티컬 전원 측정 방법

옵티컬 입력 전력이 P1(dBm)이고 옵티컬 출력 전력이 P2(dBm)인 경우 전력 손실은 P1 - P2 dB입니다. 입력과 출력 사이에 손실된 전력을 확인하려면 다음 전원 변환 테이블의 dB 값을 참조하십시오.

dB	전력 공급량의 %로 전력 공급	전력 손실 비율(%)	설명
1	79%	21%	-
2	63%	37%	-
3	50%	50%	1/2 전원
4	40%	60%	-
5	32%	68%	-
6	25%	75%	1/4 전원
7	20%	80%	1/5 전원
8	16%	84%	1/6 전원
9	12%	88%	1/8 전원
10	10%	90%	1/10 전원
11	8%	92%	1/12 전원
12	6.3%	93.7%	1/16 전원
13	5%	95%	1/20 전원
14	4%	96%	1/25 전원
15	3.2%	96.8%	1/30 전원

예를 들어, 파이버에 대한 LD(Direct Line) 옵티컬 입력이 0dBm이고 출력 전력이 -15dBm인 경우 파이버에 대한 광 손실이 다음과 같이 계산됩니다.

Input   Output    Optical Loss 
0dBm -  (-15dBm)  =15dB

전원 변환 테이블에서 옵티컬 손실 시 15dB는 옵티컬 전원 손실 시 96.8%입니다. 따라서 광섬유를 통해서도 3.2%의 광출력 전력을 계속 사용할 수 있습니다.

삽입 손실 이해

모든 광섬유 상호 연결에서 약간의 손실이 발생합니다. 커넥터나 스플라이스에 대한 삽입 손실은 시스템에 장치를 삽입할 때 나타나는 전원 차이에 해당합니다. 예를 들어, 광섬유 길이를 선택하고 광원을 통해 광원을 측정합니다. 읽기를 확인합니다(P1). 이제 파이버를 반으로 자른 다음 파이버를 종료하고 연결하고 다시 전원을 측정합니다. 두 번째 읽기(P2)를 확인합니다. 첫 번째 읽기(P1)와 두 번째(P2)의 차이점은 선에 커넥터를 삽입할 때 발생하는 옵티컬 전원 손실 또는 삽입 손실입니다. 이 값은 다음과 같이 측정됩니다.

IL(dB) = 10 로그₁₀(P2 / P1)

삽입 손실에 대한 두 가지 중요한 사항을 이해해야 합니다.

지정된 삽입 손실은 동일한 파이버에 사용됩니다.

데이터를 전송하는 면의 코어 지름(또는 NA)이 데이터를 수신하는 파이버의 NA보다 크면 추가 손실이 발생합니다.

Dia = 10 로그₁₀(거리/초)²

LAN = 10 로그₁₀(NAr/NAt)²

위치:
- 미디어 = 손실 지름
- 지름 = 지름 수신
- diat = 지름 전송
- LAN = 광 파이버에서 손실
Fresnel 반사에서 추가 손실이 발생할 수 있습니다. 이러한 현상은 두 개의 섬유가 분리되어 굴절 인덱스에 불연속성이 존재할 때 발생합니다. 공기로 분리된 두 개의 유리 섬유의 경우 Fresnel 반사는 0.32dB입니다.
이번 패배는 발사 결과에 따라 좌우된다.

삽입 손실은 시작 부분에 따라 달라지며, 연결된 두 파이버에서 조건을 받습니다. 짧은 출시에서는 클래딩 및 코어에서 모두 전달되는 광 에너지로 파이버를 가득 채울 수 있습니다. 거리에 따라 파이버가 EMD(Peality Mode Distribution)라는 조건에 도달할 때까지 이 초과 에너지가 손실됩니다. 긴 출시 기간 동안 파이버가 이미 EMD에 도달했으므로 초과 에너지가 이미 제거되어 커넥터에 없습니다.

상호 연결의 파이버-파이버 연결 교차점을 교차하는 빛은 다시 과도한 복제 모드로 파이버를 채울 수 있습니다. 빨리 분실됩니다. 이것이 짧은 수신 조건입니다. 짧은 수신 파이버의 전력 출력을 측정하면 추가 에너지를 확인할 수 있습니다. 하지만, 여분의 에너지는 멀리 전파되지 않습니다. 따라서 잘못된 읽기입니다. 마찬가지로 수신 파이버의 길이가 EMD에 도달할 만큼 길면 삽입 손실 읽기는 더 높지만 실제 애플리케이션 조건을 반영합니다.

EMD(긴 시작 및 수신)를 쉽게 시뮬레이션할 수 있습니다. 이를 위해서는 파이버를 5번 감아야 합니다. 이렇게 하면 복제 모드가 제거됩니다.

전력 예산 계산

링크 전력 예산을 대략적으로 추정할 수 있습니다. 이를 위해 각 파이버-파이버 연결에 대해 0.75dB를 허용해야 하며 파이버 연결 길이와 파이버 손실이 비례한다고 가정합니다.

3.5dB/km의 손실이 있는 패치 패널 3개와 62.5/125 파이버를 사용하는 100m의 경우, 다음과 같이 총 손실은 2.6dB입니다.

파이버: 3.5dB/km = 100m의 경우 0.35dB

패치 패널 1 = 0.75dB

패치 패널 2 = 0.75dB

패치 패널 3 = 0.75dB

합계 = 2.6dB

측정된 손실은 보통 덜 발생한다. 예를 들어 AMP SC 커넥터의 평균 삽입 손실은 0.3dB입니다. 이 경우 링크 손실은 1.4dB에 불과합니다. 10Mbps에서 이더넷을 실행하든 155Mbps에서 ATM을 실행하든 상관없이 손실은 동일합니다.

광 OTDR(Time-Domain Reflectometry)은 광섬유 시스템에 널리 사용되는 인증 방법입니다. OTDR은 광섬유로 조명을 삽입한 다음, 감지된 백반사 광원의 결과를 그래픽으로 표시합니다. OTDR은 반사된 빛의 경과 전송 시간을 측정하여 다른 이벤트로의 거리를 계산합니다. 시각적 디스플레이를 통해 단위 길이당 손실 결정, 스플라이스 및 커넥터 평가, 결함 위치를 확인할 수 있습니다. OTDR은 링크 일부분을 클로즈업하여 특정 위치로 확대합니다.

많은 링크 인증 및 평가에 전력 측정기 및 신호 주입기를 사용할 수 있지만, OTDR은 링크를 종합적으로 파악할 수 있는 강력한 진단 도구를 제공합니다. 그러나 OTDR은 화면을 해석하기 위해 더 많은 교육과 기술을 필요로 합니다.