플라스틱 광섬유는 얼마나 멀리 전송할 수 있습니까?”는 간단한 질문처럼 들리지만, 모든 POF 링크에 적용되는 단일 거리는 없습니다.
플라스틱 광섬유 케이블은 일반적으로 미터당 dB로 표시되는 감쇠 사양을 가지고 있습니다. 이 값은 중요하지만, 거리 계산의 일부일 뿐입니다. 링크의 실제 도달 거리는 송신기가 얼마나 많은 광 출력을 내보내는지, 수신기가 안정적으로 감지할 수 있는 광 출력이 얼마나 적은지, 광섬유와 연결을 통해 얼마나 많은 전력이 손실되는지, 그리고 실제 작동 조건을 위해 얼마나 많은 여유분이 남아 있어야 하는지에 따라 달라집니다.
이것이 동일한 1mm POF가 한 시스템에서는 20미터, 다른 시스템에서는 10미터만 작동할 수 있는 이유입니다. 광섬유는 변하지 않았습니다. 전체 송신기-광섬유-수신기 링크의 광 파워 버짓이 변했습니다.
이를 이해하려면 세 가지 개념이 필요합니다: dBm, dB, 그리고 광 파워 버짓을 보여주는 것입니다.
플라스틱 광섬유의 최대 전송 거리는 수신된 광 출력과 신호 품질을 송신기/수신기 시스템의 지정된 한계 내로 유지하는 가장 긴 링크 길이입니다. 이는 광 파워 버짓, 광섬유 감쇠, 연결 및 굽힘 손실, 온도, 설계 여유, 그리고 일부 시스템에서는 데이터 속도 및 대역폭 제한에 따라 달라집니다.
POF 데이터 링크는 세 가지 주요 요소로 단순화할 수 있습니다:
송신기 → 플라스틱 광섬유 → 수신기
송신기-POF-수신기 광 파워 버짓
송신기는 광 신호를 생성합니다. 광섬유는 이를 전달합니다. 수신기는 데이터를 올바르게 복구하기 위해 여전히 충분한 사용 가능한 광 출력을 받아야 합니다.
따라서 송신기는 시스템에 초기 광 출력 레벨을 제공하고, 광 경로의 모든 부분은 그 출력을 어느 정도 감소시킵니다.
기본 관계는 다음과 같습니다:
수신 광 출력 = 송신 광 출력 - 총 광 손실
수신 광 출력이 수신기의 요구 감도 이하로 떨어지면 링크가 더 이상 올바르게 작동한다고 보장할 수 없습니다.
이는 질문이 단순히 다음과 같지 않다는 것을 의미합니다:
이 POF는 미터당 얼마의 손실이 있습니까?
더 유용한 엔지니어링 질문은 다음과 같습니다:
이 특정 송신기-광섬유-수신기 시스템은 총 얼마의 광 손실을 견딜 수 있습니까?
이 값이 알려진 후에야 광섬유 감쇠가 거리를 추정하는 데 유용해집니다.
많은 단거리 산업용 POF 링크의 경우, 광 파워 버짓은 전송 거리를 이해하는 가장 실용적인 방법 중 하나입니다. 그러나 충분한 수신 전력이 임의의 링크 길이와 데이터 속도가 작동할 것이라고 자동으로 보장하지는 않습니다.
데이터 속도가 증가함에 따라 펄스 모양, 시스템 대역폭, 분산, 송신기 타이밍 및 수신기 동작이 신호 무결성에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 단순한 광 출력 계산이 여전히 허용 가능한 것처럼 보이더라도 링크는 신호 품질 한계에 도달할 수 있습니다.
이러한 이유로 광 파워 버짓은 기본적인 거리 계산으로 취급되어야 하지만, 완전한 송신기/수신기 링크 사양을 대체하는 것은 아닙니다.
광섬유 링크 설계에서 흔히 혼동되는 것은 dB와 dBm이 비슷하게 보이지만 다른 것을 설명한다는 것입니다.
| 용어 | 무엇을 나타냅니까 | POF 링크에서의 일반적인 사용 | 예 |
|---|---|---|---|
| dBm | 1mW에 대한 절대 광 출력 | 송신기 출력, 수신기 감도, 수신 전력 | -10 dBm |
| dB | 상대 전력 차이, 이득 또는 손실 | 광섬유 감쇠, 커넥터 손실, 여유분 | 4 dB |
| dB/m | 단위 길이당 손실 | 광섬유 감쇠 | 0.20 dB/m |
| 광 파워 버짓 | Tx 및 Rx 전력 한계 간의 총 허용 차이 | 사용 가능한 링크 손실 | 8 dB |
이 구분을 이해하면 링크 예산 계산의 나머지 부분이 훨씬 쉬워집니다.
광 링크에서의 dB 대 dBm
dBm은 절대 전력 레벨입니다.
이는 1밀리와트(mW)에 대한 광 출력을 나타냅니다:
0 dBm = 1 mW
음수 dBm 값은 음수 물리적 전력을 의미하지 않습니다. 단순히 전력 레벨이 1mW 미만임을 의미합니다.
예를 들어, 송신기는 최소 광 출력이 -10 dBm일 수 있고, 수신기는 감도가 -18 dBm일 수 있습니다.
이것들은 두 가지 절대 광 출력 레벨입니다.
dB는 두 전력 레벨 간의 비율 또는 차이를 설명합니다.
광 링크에서 dB는 다음과 같은 손실에 사용됩니다:
광섬유 감쇠,
커넥터 또는 어댑터 손실,
굽힘 관련 손실,
엔지니어링 여유분.
링크의 한 섹션이 2 dB의 손실을 발생시키면, 해당 섹션 이후의 수신 광 출력은 이전보다 2 dB 낮습니다.
이 구분은 중요합니다:
dBm은 광 출력 레벨이 어디에 있는지 알려줍니다.
dB는 얼마나 변하는지 알려줍니다.
dBm은 로그 스케일이므로, 두 dBm 값의 차이는 dB로 표현됩니다.
가정:
송신기 최소 출력 = -10 dBm
그리고:
수신기 감도 = -18 dBm
그러면:
-10 dBm - (-18 dBm) = 8 dB
따라서 시스템은 최소 송신기 출력과 수신기 감도 사이에 8 dB의 광 출력 차이가 있습니다.
이 8 dB는 광섬유 거리가 아닙니다. 이는 전체 광 경로를 위한 손실 예산을 보여주는 것입니다.
POF 링크 예산의 가장 간단한 시작점은 다음과 같습니다:
광 파워 버짓 = 최소 송신기 전력 - 수신기 감도
결과는 dB로 표시됩니다.
보수적인 엔지니어링을 위해, 일반적으로 일반적인 송신기 값보다 최소 보장 송신기 출력이 더 유용합니다. 왜냐하면 목표는 일반적으로 구성 요소 및 환경 조건 전반에 걸쳐 링크가 작동할 수 있는지 여부를 결정하는 것이기 때문입니다.
동일한 원리가 수신기에도 적용됩니다: 관련 감도 값은 요구되는 작동 조건 및 데이터 속도와 일치해야 합니다.
가상 시스템을 고려해 보겠습니다:
최소 송신기 출력: -10 dBm
수신기 감도: -18 dBm
초기 광 파워 버짓은 다음과 같습니다:
-10 - (-18) = 8 dB
따라서 시스템은 해당 수신기 한계에 도달하기 전에 지정된 송신기 출력과 수신기 임계값 사이에 8 dB를 허용할 수 있습니다.
하지만 8 dB 전체를 자동으로 광섬유에 할당해서는 안 됩니다.
다른 손실도 고려해야 합니다.
수신기 사양도 최소 임계값뿐만 아니라 범위로 읽어야 합니다. 장거리 끝에서는 전력 부족이 일반적으로 우려되는 사항입니다. 일부 시스템의 매우 짧은 거리에서는 과도한 광 입력이 수신기의 지정된 범위를 초과할 수도 있습니다. 따라서 더 많은 전력이 항상 자동으로 더 좋은 것은 아닙니다.
실용적인 링크 손실 모델은 다음과 같습니다:
총 링크 손실 = 광섬유 손실 + 추가 인터페이스 손실 + 종단 손실 + 굽힘 관련 손실 + 기타 설치 손실
정확한 범주는 시스템 구성 방식에 따라 달라집니다.
중요한 세부 사항은 모든 명백한 인터페이스가 반드시 다시 추가될 필요는 없다는 것입니다. 일부 송신기 및 수신기 사양에는 이미 정의된 결합 조건이 게시된 광 특성에 포함되어 있습니다.
설계자가 이러한 손실을 다시 추가하면 예산이 불필요하게 비관적이 됩니다.
반대 오류도 마찬가지로 문제가 됩니다: 추가 벌크헤드 어댑터, 인라인 연결 또는 현장 설치 인터페이스가 비용이 들지 않는다고 가정하는 것입니다.
따라서 계산은 구성 요소 또는 링크 사양에 이미 포함된 손실과 실제 설치로 인해 추가된 손실을 구별해야 합니다.
종이 상에서 수신기 감도에 정확히 도달하는 설계는 사실상 남은 광 헤드룸이 없습니다.
실제 시스템은 구성 요소 변동, 노후화, 전원 공급 장치 변동, 설치 변동, 환경 조건 및 추가 수동 손실과 같은 요인에 대한 여유분이 필요할 수 있습니다.
필요한 여유분은 시스템별로 다릅니다. 모든 POF 시스템이 정확히 동일한 양의 데시벨을 예약해야 한다는 보편적인 규칙은 없습니다.
따라서 유용한 엔지니어링 방정식은 다음과 같습니다:
사용 가능한 광섬유 손실 예산 = PTx(최소) - PRx(감도) - 고정 손실 - 필요한 여유분
이러한 공제 후 남은 것은 광섬유에 할당될 수 있습니다.
광섬유 감쇠가 dB/m로 α로 표시되는 경우, 대략적인 전력 제한 길이는 다음과 같이 계산할 수 있습니다:
Lmax ≈ 사용 가능한 광섬유 손실 예산 / αmax
예를 들어, 시스템에 광섬유에 대해 4 dB가 사용 가능하고 설계 감쇠 값이 0.20 dB/m인 경우:
Lmax ≈ 4 dB / 0.20 dB/m = 20 m
이는 0.20 dB/m부터 시작하여 거리를 추측하는 것보다 훨씬 더 의미가 있습니다.
감쇠 값은 사용 가능한 예산이 얼마나 빨리 소모되는지를 알려줍니다. 송신기 및 수신기는 처음에 얼마나 많은 예산이 있는지 알려줍니다.
실제 POF 링크는 일반적으로 단일 메커니즘을 통해 광 출력을 잃지 않습니다.
| 손실 또는 허용량 | 왜 중요한가 |
|---|---|
| 광섬유 감쇠 | 광 출력은 광섬유 길이가 증가함에 따라 감소합니다 |
| 커넥터 및 어댑터 | 추가 광 인터페이스는 삽입 또는 결합 손실을 유발할 수 있습니다 |
| 단면 및 종단 품질 | 부적절한 절단, 연마, 정렬 또는 오염은 결합된 전력을 감소시킬 수 있습니다 |
| 굽힘 | 꽉 굽히면 광 감쇠가 증가할 수 있습니다 |
| 온도 | 광원, 광섬유 동작, 수신기 성능 및 총 여유분에 영향을 미칠 수 있습니다 |
| 구성 요소 변동 및 노후화 | 실제 시스템 성능은 지정된 한계 내에서 시간 및 작동 조건에 따라 변경됩니다 |
| 엔지니어링 여유분 | 정확히 수신기 임계값에서 작동하는 대신 헤드룸을 유지합니다 |
광 파워 버짓은 어디로 가는가
광섬유 감쇠는 POF를 통해 빛이 이동함에 따라 얼마나 많은 광 출력이 손실되는지를 설명합니다.
일반적으로 dB/m을 보여주는 것입니다.
일부 산업용 1mm 스텝 인덱스 POF 등급의 경우, 게시된 감쇠 값은 미터당 수십 분의 1 데시벨 정도입니다. 케이블 등급, 파장, 온도 및 테스트 조건에 따라 일반적인 값은 약 0.19~0.22 dB/m입니다.
이 수치는 POF 감쇠의 규모를 이해하는 데 유용하지만, 보편적인 상수로 취급해서는 안 됩니다.
설계는 실제 광섬유 및 작동 조건에 적합한 감쇠 사양을 사용해야 합니다.
또한 일반적인 감쇠 값과 최대 지정 감쇠 값사이에는 중요한 구분이 있습니다. 일반적인 값은 대표적인 성능을 설명할 수 있지만, 보수적인 최악의 경우 링크 설계는 일반적으로 보장된 사양과 일치하는 값을 필요로 합니다.
광 경로가 추가 인터페이스를 통과할 때마다 일부 전력이 손실될 수 있습니다.
이는 인라인 커플러, 벌크헤드 어댑터, 분리형 연결 또는 송신기 및 수신기 사이에 추가된 기타 인터페이스를 포함할 수 있습니다.
짧은 산업용 POF 시스템에서는 총 사용 가능한 전력 예산이 몇 데시벨에 불과할 수 있으므로, 상대적으로 작은 고정 손실도 중요할 수 있습니다.
링크에 필요한 시스템 여유분을 예약한 후 5 dB가 사용 가능하다고 가정해 보겠습니다. 추가 인터페이스가 1 dB를 소비하면, 광섬유에는 4 dB만 남습니다.
0.20 dB/m에서, 이 추가 1 데시벨은 약 5미터의 광섬유 손실 예산에 해당합니다.
이는 모든 커넥터가 항상 1 dB를 차지한다는 의미는 아닙니다. 이는 고정 손실을 거리를 추정할 때 무시할 수 없는 이유를 보여줍니다.
POF는 비교적 쉽게 종단할 수 있다는 점에서 매력적이지만, 종단 품질은 광학적으로 여전히 중요합니다.
광섬유 단면은 송신기에서 광섬유로, 그리고 광섬유에서 수신기로 빛을 효율적으로 전달해야 합니다. 부적절한 절단, 불충분한 연마, 오염, 기계적 손상 또는 잘못된 정렬은 산란을 증가시키거나 광 결합을 감소시킬 수 있습니다.
모든 POF 단면이 X dB를 추가한다는 유용한 보편적인 규칙은 없습니다. 결과는 종단 방법과 인터페이스에 따라 달라집니다.
엔지니어링 계산의 경우, 사용 가능한 경우 관련 커넥터 또는 종단 사양을 사용하십시오. 현장 설치 링크의 경우, 종단 품질은 설치 관행이 실제 측정 성능에 영향을 미칠 수 있는 이유 중 하나이기도 합니다.
광섬유가 끊어지지 않아도 광 출력을 잃을 수 있습니다.
POF를 너무 꽉 구부리면 안내되는 광 에너지의 일부가 빠져나가 감쇠가 증가할 수 있습니다. 실제 손실은 광섬유 구조, 굽힘 반경, 굽힘 각도 및 케이블의 기계적 상태에 따라 달라집니다.
이것이 케이블 데이터시트가 일반적으로 굽힘 요구 사항을 지정하는 이유입니다.
임의의 보편적인 굽힘 손실 값을 추가하는 대신, 케이블을 지정된 기계적 한계 내에서 라우팅하고 비정상적으로 꽉 굽히거나 반복적인 굽힘을 추가적인 광 손실의 가능한 원인으로 취급하는 것이 더 나은 접근 방식입니다.
온도는 '고온에서 X dB 추가'와 같은 단순한 규칙으로 취급해서는 안 됩니다.
이는 동시에 광 링크의 여러 부분에 영향을 미칠 수 있습니다.
송신기의 광 출력이 변할 수 있습니다. LED 파장이 이동할 수 있습니다. 광섬유 감쇠는 부분적으로 파장과 환경 조건에 따라 달라집니다. 수신기 감도도 작동 범위에 따라 달라질 수 있습니다.
결과적인 링크 여유분은 따라서 시스템 수준의 효과입니다.
넓은 온도 범위에서 작동할 것으로 예상되는 산업 장비의 경우, 상온 일반 값만으로는 최악의 경우 거리 설계에 충분하지 않습니다. 송신기, 수신기, 케이블 및 전체 링크 조건은 필요한 작동 범위에 걸쳐 평가되어야 합니다.
광 링크는 생산 라인을 떠나는 순간만을 위해 설계되지 않습니다.
구성 요소 특성은 단위마다 다르며 작동 조건 및 시간에 따라 변경될 수 있습니다. 공급 허용 오차 및 설치 변동도 실제 링크에 영향을 미칠 수 있습니다.
이것이 설계 여유분의 목적입니다.
여유분은 사용되지 않거나 낭비된 전력이 아닙니다. 예측된 작동 지점과 실패 경계 사이의 의도적인 헤드룸입니다.
올바른 여유분은 구성 요소 사양, 자격 방법, 필요한 수명, 환경 및 시스템의 신뢰성 목표에 따라 달라집니다.
이것이 광 파워 버짓이 특히 유용해지는 부분입니다.
동일한 POF를 사용하고 설계 감쇠가 0.20 dB/m로 동일한 두 시스템을 상상해 보겠습니다.
광섬유는 동일합니다. 변하는 것은 남은 광 예산입니다.
동일한 POF, 다른 도달 거리: 20m 대 10m
| 매개변수 | 시스템 A | 시스템 B |
|---|---|---|
| 계산에 사용된 POF 감쇠 | 0.20 dB/m | 0.20 dB/m |
| 광섬유에 사용 가능한 남은 예산 | 4 dB | 2 dB |
| 대략적인 전력 제한 광섬유 길이 | 20 m | 10 m |
시스템 A의 경우:
4 dB / 0.20 dB/m = 20 m
시스템 B의 경우:
2 dB / 0.20 dB/m = 10 m
이것들은 의도적으로 단순화된 가상 숫자입니다. 보편적인 POF 사양이 아닙니다.
그 목적은 동일한 감쇠가 사용 가능한 광 예산이 다를 때 동일한 도달 거리를 생성하지 않는다는 것을 보여주는 것입니다.
더 강력한 송신기는 다른 모든 조건이 비슷하게 유지된다고 가정할 때 링크에 더 많은 광 출력을 시작 지점에서 제공합니다.
한 송신기가 다른 송신기보다 더 나은 보장된 최소 발사 전력을 가지고 있다면, 수신기 한계에 도달하기 전에 더 많은 총 손실을 지원할 수 있습니다.
이 추가 손실 허용량은 더 많은 광섬유, 더 많은 수동 인터페이스, 더 많은 여유분 또는 이들의 조합에 사용될 수 있습니다.
수신기도 마찬가지로 중요합니다.
더 낮은 광 입력을 안정적으로 감지할 수 있는 수신기는 호환되는 작동 조건을 가정할 때 덜 민감한 수신기보다 시스템에 더 큰 잠재적 손실 예산을 제공합니다.
이는 송신기 및 광섬유가 변경되지 않은 경우에도 수신기만 교체해도 가능한 링크 도달 거리가 변경될 수 있음을 의미합니다.
두 시스템 모두 송신기/수신기 전력 차이로 시작한 다음, 필요한 고정 손실과 설계 여유분을 뺀다고 가정해 보겠습니다.
모든 공제 후:
시스템 A는 광섬유에 4 dB가 남습니다.
시스템 B는 광섬유에 2 dB가 남습니다.
따라서 동일한 0.20 dB/m POF가 매우 다른 계산된 거리를 생성합니다.
현재 산업용 구성 요소 선택 가이드는 이 점을 명확하게 보여줍니다: 다른 650nm POF 송신기/수신기 조합은 다른 작동 데이터 속도에서 약 10m, 20m, 45m, 50m, 58m의 링크 거리에 대해 지정됩니다.
전송 매체는 여전히 1mm POF일 수 있지만, 완전한 광 시스템은 다릅니다.
송신기/수신기 조합은 특정 범위의 신호 속도 및 작동 조건에 대해 설계됩니다.
데이터 속도를 변경하면 수신기 대역폭, 감도, 노이즈 동작, 펄스 왜곡 및 기타 신호 무결성 요인이 연결되어 있기 때문에 사용 가능한 링크 성능이 변경될 수 있습니다.
따라서 비교적 낮은 데이터 속도를 위해 의도된 시스템은 유사한 POF를 모두 사용하는 더 빠른 시스템과 다른 도달 거리를 달성할 수 있습니다.
이것이 감쇠만으로 케이블을 선택하는 것이 충분하지 않은 또 다른 이유입니다. 광섬유와 광전자 부품은 하나의 링크로 간주되어야 합니다.
광섬유 데이터시트를 읽을 때 '이론적 거리'라는 문구가 종종 너무 느슨하게 사용됩니다.
게시된 링크 거리는 전혀 이론적 최대치가 아닐 수 있습니다. 구성 요소에 따라 정의된 송신기, 수신기, 케이블, 회로, 온도 및 여유분 조건 하에서의 지정되거나 보장된 도달 거리일 수 있습니다.
따라서 첫 번째 단계는 해당 숫자가 실제로 무엇을 나타내는지 이해하는 것입니다.
상온에서 측정된 일반적인 송신기 출력은 최악의 경우 설계를 위해 사용해야 하는 송신기 출력이 아닐 수 있습니다.
마찬가지로, 일반적인 수신기 감도 또는 일반적인 광섬유 감쇠는 보장된 한계보다 더 낙관적인 결과를 줄 수 있습니다.
이는 두 가지 다른 계산을 생성할 수 있습니다:
일반적인 계산:대표적인 성능을 이해하는 데 유용합니다.
최악의 경우 계산:구성 요소 및 환경 변동 전반에 걸쳐 요구되는 성능이 사양 내에 유지되는지 여부를 결정하는 데 유용합니다.
두 거리를 혼동해서는 안 됩니다.
일부 링크 사양은 개별 원시 구성 요소 값이 아닌 완전한 송신기/수신기 조합을 기반으로 합니다.
예를 들어, 게시된 링크 성능은 이미 정의된 결합 조건, 광섬유 감쇠, 모드 효과, 온도 변동 또는 광 파워 여유분을 고려했을 수 있습니다.
이 경우, 모든 가정된 손실을 개별적으로 다시 빼면 실제 지정된 도달 거리를 과소평가할 수 있습니다.
추가 예산을 구축하기 전에 이미 포함된 것이 무엇인지 항상 확인하십시오.
이것은 흔한 링크 예산 오류입니다.
송신기 출력 사양이 이미 정의된 결합 광섬유 조건 하에서의 광 출력을 나타낸다고 가정해 보겠습니다. 가정된 송신기 결합 손실을 다시 추가하면 동일한 메커니즘이 두 번 계산됩니다.
동일한 원리가 수신기에도 적용됩니다.
반대로, 설치된 시스템이 게시된 링크 사양에 포함되지 않은 벌크헤드 커넥터, 추가 어댑터 또는 추가 현장 종단을 추가하는 경우, 해당 새로운 손실은 여전히 고려해야 합니다.
유용한 규칙은 다음과 같습니다:
물리적으로 존재하기 때문에 손실을 계산하지 마십시오. 사용 중인 사양에 이미 포함되지 않았기 때문에 계산하십시오.
링크 예산 계산은 엔지니어링 모델입니다.
완성된 시스템에는 실제 케이블 라우팅, 종단, 커넥터, 구성 요소 허용 오차, 온도 조건 및 전기 인터페이스가 여전히 있습니다.
링크 신뢰성이 중요한 응용 프로그램의 경우, 계산된 예산은 완전한 송신기 및 수신기 사양과 비교하여 확인하고 요구되는 시스템 조건 하에서 검증해야 합니다.
계산의 목적은 검증을 대체하는 것이 아닙니다. 검증이 시작되기 전에 설계를 이해 가능하게 만드는 것입니다.
데이터시트 사양에서 실제 POF 링크 거리까지
요구되는 조건 하에서 실제 송신기 및 최소 광 출력을 식별합니다.
수신기 감도 및 유효 광 입력 범위를 식별합니다.
초기 송신기-수신기 광 파워 버짓을 계산합니다.
해당 사양에 이미 포함된 결합 또는 인터페이스 손실을 식별합니다.
이미 포함되지 않은 외부 커넥터, 어댑터, 종단, 굽힘 및 설치 손실을 추가합니다.
시스템 설계에 필요한 광 여유분을 예약합니다.
광섬유 감쇠에 사용 가능한 남은 예산을 결정합니다.
적절한 최악의 경우 광섬유 감쇠 사양을 사용하여 전력 제한 길이를 추정합니다.
송신기/수신기 쌍의 데이터 속도 및 링크 거리 사양을 별도로 확인합니다.
조립된 링크를 요구되는 작동 조건 하에서 검증합니다.
이 프로세스는 질문을 다음과 같이 변경합니다:
'이 POF 케이블은 몇 미터를 전송할 수 있습니까?'
에서:
'이 완전한 광 링크가 요구되는 거리 및 설치로 인해 발생하는 손실을 견딜 수 있습니까?'
이것은 산업 설계에 훨씬 더 유용한 질문입니다.
POF 전송 거리는 단일 감쇠 숫자로 정의되지 않으며 케이블의 고유한 고정 속성으로 취급해서는 안 됩니다.
광섬유 감쇠는 거리가 증가함에 따라 광 출력이 얼마나 빨리 소모되는지를 결정합니다. 송신기는 시스템에 얼마나 많은 광 출력이 들어가는지를 결정합니다. 수신기는 반대쪽 끝에 얼마나 적은 사용 가능한 광 출력이 남아 있을 수 있는지를 결정합니다. 커넥터, 종단 품질, 굽힘, 환경 조건 및 여유분은 모두 남은 예산을 소모하거나 영향을 미칩니다.
이 관계는 다음과 같이 요약될 수 있습니다:
송신기 전력 → 사용 가능한 광 예산 → 링크 손실 → 남은 여유분 → 실제 도달 거리
이것이 동일한 POF를 사용하는 두 링크가 매우 다른 지정 거리를 가질 수 있는 이유입니다.
엔지니어링 선택을 위해 송신기 및 수신기부터 시작하여 광 파워 버짓을 계산하고, 완전한 광 경로를 고려한 다음, 광섬유 감쇠를 사용하여 거리를 추정하십시오.
dB/m부터 시작하여 답이 이미 케이블에 포함되어 있다고 가정하지 마십시오.
플라스틱 광섬유에 대한 보편적인 최대 전송 거리는 없습니다. 도달 거리는 송신기 출력, 수신기 감도, 광섬유 감쇠, 커넥터 및 설치 손실, 작동 조건, 설계 여유분, 그리고 완전한 링크의 데이터 속도 요구 사항에 따라 달라집니다. 따라서 다른 산업용 POF 송신기/수신기 시스템은 유사한 1mm POF를 사용하면서 매우 다른 거리를 지정할 수 있습니다.
dBm은 1mW에 대한 절대 광 출력 레벨을 나타냅니다. dB는 두 전력 레벨 간의 상대적 차이 또는 손실을 나타냅니다. 송신기 출력 및 수신기 감도는 일반적으로 dBm으로 지정되는 반면, 광섬유 감쇠, 커넥터 손실 및 광 여유분은 dB로 표시됩니다.
기본 계산은 다음과 같습니다:
광 파워 버짓 = 최소 송신기 전력 - 수신기 감도
그런 다음 고정 광 손실과 필요한 엔지니어링 여유분을 뺍니다. 남은 예산은 광섬유 감쇠에 할당될 수 있습니다. 해당 남은 손실 예산을 dB/m 단위의 적절한 광섬유 감쇠로 나누면 대략적인 전력 제한 광섬유 길이가 제공됩니다.
광섬유는 링크의 일부일 뿐이기 때문입니다. 다른 송신기는 다른 광 출력 레벨을 발사할 수 있고, 다른 수신기는 다른 감도 및 대역폭 특성을 가질 수 있습니다. 결과적으로, 동일한 POF를 사용하더라도 각 송신기/수신기 쌍이 허용할 수 있는 총 광 손실량은 다를 수 있습니다.
그럴 수 있습니다. 추가 커넥터 및 어댑터는 광 손실을 유발할 수 있으며, 꽉 굽히면 광섬유 감쇠가 증가할 수 있습니다. 종단 불량도 광 결합을 감소시킬 수 있습니다. 실제 효과는 광섬유, 커넥터 시스템, 종단 방법, 굽힘 반경 및 설치에 따라 달라지므로, 단일 보편적인 손실 값보다는 해당 구성 요소 및 케이블 사양을 사용하여 평가해야 합니다.
먼저 데이터시트 거리가 무엇을 나타내는지 결정하십시오. 이는 이론적 최대치가 아니라 정의된 조건 하에서의 보장된 링크 거리일 수 있습니다. 일반적인 값, 최악의 경우 사양, 온도, 케이블 등급, 수동 인터페이스, 설계 여유분 및 설치 조건은 계산된 거리와 실제 시스템 성능 간의 비교에 영향을 미칠 수 있습니다. 게시된 링크 사양에 이미 포함된 손실도 두 번 계산해서는 안 됩니다.
플라스틱 광섬유는 얼마나 멀리 전송할 수 있습니까?”는 간단한 질문처럼 들리지만, 모든 POF 링크에 적용되는 단일 거리는 없습니다.
플라스틱 광섬유 케이블은 일반적으로 미터당 dB로 표시되는 감쇠 사양을 가지고 있습니다. 이 값은 중요하지만, 거리 계산의 일부일 뿐입니다. 링크의 실제 도달 거리는 송신기가 얼마나 많은 광 출력을 내보내는지, 수신기가 안정적으로 감지할 수 있는 광 출력이 얼마나 적은지, 광섬유와 연결을 통해 얼마나 많은 전력이 손실되는지, 그리고 실제 작동 조건을 위해 얼마나 많은 여유분이 남아 있어야 하는지에 따라 달라집니다.
이것이 동일한 1mm POF가 한 시스템에서는 20미터, 다른 시스템에서는 10미터만 작동할 수 있는 이유입니다. 광섬유는 변하지 않았습니다. 전체 송신기-광섬유-수신기 링크의 광 파워 버짓이 변했습니다.
이를 이해하려면 세 가지 개념이 필요합니다: dBm, dB, 그리고 광 파워 버짓을 보여주는 것입니다.
플라스틱 광섬유의 최대 전송 거리는 수신된 광 출력과 신호 품질을 송신기/수신기 시스템의 지정된 한계 내로 유지하는 가장 긴 링크 길이입니다. 이는 광 파워 버짓, 광섬유 감쇠, 연결 및 굽힘 손실, 온도, 설계 여유, 그리고 일부 시스템에서는 데이터 속도 및 대역폭 제한에 따라 달라집니다.
POF 데이터 링크는 세 가지 주요 요소로 단순화할 수 있습니다:
송신기 → 플라스틱 광섬유 → 수신기
송신기-POF-수신기 광 파워 버짓
송신기는 광 신호를 생성합니다. 광섬유는 이를 전달합니다. 수신기는 데이터를 올바르게 복구하기 위해 여전히 충분한 사용 가능한 광 출력을 받아야 합니다.
따라서 송신기는 시스템에 초기 광 출력 레벨을 제공하고, 광 경로의 모든 부분은 그 출력을 어느 정도 감소시킵니다.
기본 관계는 다음과 같습니다:
수신 광 출력 = 송신 광 출력 - 총 광 손실
수신 광 출력이 수신기의 요구 감도 이하로 떨어지면 링크가 더 이상 올바르게 작동한다고 보장할 수 없습니다.
이는 질문이 단순히 다음과 같지 않다는 것을 의미합니다:
이 POF는 미터당 얼마의 손실이 있습니까?
더 유용한 엔지니어링 질문은 다음과 같습니다:
이 특정 송신기-광섬유-수신기 시스템은 총 얼마의 광 손실을 견딜 수 있습니까?
이 값이 알려진 후에야 광섬유 감쇠가 거리를 추정하는 데 유용해집니다.
많은 단거리 산업용 POF 링크의 경우, 광 파워 버짓은 전송 거리를 이해하는 가장 실용적인 방법 중 하나입니다. 그러나 충분한 수신 전력이 임의의 링크 길이와 데이터 속도가 작동할 것이라고 자동으로 보장하지는 않습니다.
데이터 속도가 증가함에 따라 펄스 모양, 시스템 대역폭, 분산, 송신기 타이밍 및 수신기 동작이 신호 무결성에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 단순한 광 출력 계산이 여전히 허용 가능한 것처럼 보이더라도 링크는 신호 품질 한계에 도달할 수 있습니다.
이러한 이유로 광 파워 버짓은 기본적인 거리 계산으로 취급되어야 하지만, 완전한 송신기/수신기 링크 사양을 대체하는 것은 아닙니다.
광섬유 링크 설계에서 흔히 혼동되는 것은 dB와 dBm이 비슷하게 보이지만 다른 것을 설명한다는 것입니다.
| 용어 | 무엇을 나타냅니까 | POF 링크에서의 일반적인 사용 | 예 |
|---|---|---|---|
| dBm | 1mW에 대한 절대 광 출력 | 송신기 출력, 수신기 감도, 수신 전력 | -10 dBm |
| dB | 상대 전력 차이, 이득 또는 손실 | 광섬유 감쇠, 커넥터 손실, 여유분 | 4 dB |
| dB/m | 단위 길이당 손실 | 광섬유 감쇠 | 0.20 dB/m |
| 광 파워 버짓 | Tx 및 Rx 전력 한계 간의 총 허용 차이 | 사용 가능한 링크 손실 | 8 dB |
이 구분을 이해하면 링크 예산 계산의 나머지 부분이 훨씬 쉬워집니다.
광 링크에서의 dB 대 dBm
dBm은 절대 전력 레벨입니다.
이는 1밀리와트(mW)에 대한 광 출력을 나타냅니다:
0 dBm = 1 mW
음수 dBm 값은 음수 물리적 전력을 의미하지 않습니다. 단순히 전력 레벨이 1mW 미만임을 의미합니다.
예를 들어, 송신기는 최소 광 출력이 -10 dBm일 수 있고, 수신기는 감도가 -18 dBm일 수 있습니다.
이것들은 두 가지 절대 광 출력 레벨입니다.
dB는 두 전력 레벨 간의 비율 또는 차이를 설명합니다.
광 링크에서 dB는 다음과 같은 손실에 사용됩니다:
광섬유 감쇠,
커넥터 또는 어댑터 손실,
굽힘 관련 손실,
엔지니어링 여유분.
링크의 한 섹션이 2 dB의 손실을 발생시키면, 해당 섹션 이후의 수신 광 출력은 이전보다 2 dB 낮습니다.
이 구분은 중요합니다:
dBm은 광 출력 레벨이 어디에 있는지 알려줍니다.
dB는 얼마나 변하는지 알려줍니다.
dBm은 로그 스케일이므로, 두 dBm 값의 차이는 dB로 표현됩니다.
가정:
송신기 최소 출력 = -10 dBm
그리고:
수신기 감도 = -18 dBm
그러면:
-10 dBm - (-18 dBm) = 8 dB
따라서 시스템은 최소 송신기 출력과 수신기 감도 사이에 8 dB의 광 출력 차이가 있습니다.
이 8 dB는 광섬유 거리가 아닙니다. 이는 전체 광 경로를 위한 손실 예산을 보여주는 것입니다.
POF 링크 예산의 가장 간단한 시작점은 다음과 같습니다:
광 파워 버짓 = 최소 송신기 전력 - 수신기 감도
결과는 dB로 표시됩니다.
보수적인 엔지니어링을 위해, 일반적으로 일반적인 송신기 값보다 최소 보장 송신기 출력이 더 유용합니다. 왜냐하면 목표는 일반적으로 구성 요소 및 환경 조건 전반에 걸쳐 링크가 작동할 수 있는지 여부를 결정하는 것이기 때문입니다.
동일한 원리가 수신기에도 적용됩니다: 관련 감도 값은 요구되는 작동 조건 및 데이터 속도와 일치해야 합니다.
가상 시스템을 고려해 보겠습니다:
최소 송신기 출력: -10 dBm
수신기 감도: -18 dBm
초기 광 파워 버짓은 다음과 같습니다:
-10 - (-18) = 8 dB
따라서 시스템은 해당 수신기 한계에 도달하기 전에 지정된 송신기 출력과 수신기 임계값 사이에 8 dB를 허용할 수 있습니다.
하지만 8 dB 전체를 자동으로 광섬유에 할당해서는 안 됩니다.
다른 손실도 고려해야 합니다.
수신기 사양도 최소 임계값뿐만 아니라 범위로 읽어야 합니다. 장거리 끝에서는 전력 부족이 일반적으로 우려되는 사항입니다. 일부 시스템의 매우 짧은 거리에서는 과도한 광 입력이 수신기의 지정된 범위를 초과할 수도 있습니다. 따라서 더 많은 전력이 항상 자동으로 더 좋은 것은 아닙니다.
실용적인 링크 손실 모델은 다음과 같습니다:
총 링크 손실 = 광섬유 손실 + 추가 인터페이스 손실 + 종단 손실 + 굽힘 관련 손실 + 기타 설치 손실
정확한 범주는 시스템 구성 방식에 따라 달라집니다.
중요한 세부 사항은 모든 명백한 인터페이스가 반드시 다시 추가될 필요는 없다는 것입니다. 일부 송신기 및 수신기 사양에는 이미 정의된 결합 조건이 게시된 광 특성에 포함되어 있습니다.
설계자가 이러한 손실을 다시 추가하면 예산이 불필요하게 비관적이 됩니다.
반대 오류도 마찬가지로 문제가 됩니다: 추가 벌크헤드 어댑터, 인라인 연결 또는 현장 설치 인터페이스가 비용이 들지 않는다고 가정하는 것입니다.
따라서 계산은 구성 요소 또는 링크 사양에 이미 포함된 손실과 실제 설치로 인해 추가된 손실을 구별해야 합니다.
종이 상에서 수신기 감도에 정확히 도달하는 설계는 사실상 남은 광 헤드룸이 없습니다.
실제 시스템은 구성 요소 변동, 노후화, 전원 공급 장치 변동, 설치 변동, 환경 조건 및 추가 수동 손실과 같은 요인에 대한 여유분이 필요할 수 있습니다.
필요한 여유분은 시스템별로 다릅니다. 모든 POF 시스템이 정확히 동일한 양의 데시벨을 예약해야 한다는 보편적인 규칙은 없습니다.
따라서 유용한 엔지니어링 방정식은 다음과 같습니다:
사용 가능한 광섬유 손실 예산 = PTx(최소) - PRx(감도) - 고정 손실 - 필요한 여유분
이러한 공제 후 남은 것은 광섬유에 할당될 수 있습니다.
광섬유 감쇠가 dB/m로 α로 표시되는 경우, 대략적인 전력 제한 길이는 다음과 같이 계산할 수 있습니다:
Lmax ≈ 사용 가능한 광섬유 손실 예산 / αmax
예를 들어, 시스템에 광섬유에 대해 4 dB가 사용 가능하고 설계 감쇠 값이 0.20 dB/m인 경우:
Lmax ≈ 4 dB / 0.20 dB/m = 20 m
이는 0.20 dB/m부터 시작하여 거리를 추측하는 것보다 훨씬 더 의미가 있습니다.
감쇠 값은 사용 가능한 예산이 얼마나 빨리 소모되는지를 알려줍니다. 송신기 및 수신기는 처음에 얼마나 많은 예산이 있는지 알려줍니다.
실제 POF 링크는 일반적으로 단일 메커니즘을 통해 광 출력을 잃지 않습니다.
| 손실 또는 허용량 | 왜 중요한가 |
|---|---|
| 광섬유 감쇠 | 광 출력은 광섬유 길이가 증가함에 따라 감소합니다 |
| 커넥터 및 어댑터 | 추가 광 인터페이스는 삽입 또는 결합 손실을 유발할 수 있습니다 |
| 단면 및 종단 품질 | 부적절한 절단, 연마, 정렬 또는 오염은 결합된 전력을 감소시킬 수 있습니다 |
| 굽힘 | 꽉 굽히면 광 감쇠가 증가할 수 있습니다 |
| 온도 | 광원, 광섬유 동작, 수신기 성능 및 총 여유분에 영향을 미칠 수 있습니다 |
| 구성 요소 변동 및 노후화 | 실제 시스템 성능은 지정된 한계 내에서 시간 및 작동 조건에 따라 변경됩니다 |
| 엔지니어링 여유분 | 정확히 수신기 임계값에서 작동하는 대신 헤드룸을 유지합니다 |
광 파워 버짓은 어디로 가는가
광섬유 감쇠는 POF를 통해 빛이 이동함에 따라 얼마나 많은 광 출력이 손실되는지를 설명합니다.
일반적으로 dB/m을 보여주는 것입니다.
일부 산업용 1mm 스텝 인덱스 POF 등급의 경우, 게시된 감쇠 값은 미터당 수십 분의 1 데시벨 정도입니다. 케이블 등급, 파장, 온도 및 테스트 조건에 따라 일반적인 값은 약 0.19~0.22 dB/m입니다.
이 수치는 POF 감쇠의 규모를 이해하는 데 유용하지만, 보편적인 상수로 취급해서는 안 됩니다.
설계는 실제 광섬유 및 작동 조건에 적합한 감쇠 사양을 사용해야 합니다.
또한 일반적인 감쇠 값과 최대 지정 감쇠 값사이에는 중요한 구분이 있습니다. 일반적인 값은 대표적인 성능을 설명할 수 있지만, 보수적인 최악의 경우 링크 설계는 일반적으로 보장된 사양과 일치하는 값을 필요로 합니다.
광 경로가 추가 인터페이스를 통과할 때마다 일부 전력이 손실될 수 있습니다.
이는 인라인 커플러, 벌크헤드 어댑터, 분리형 연결 또는 송신기 및 수신기 사이에 추가된 기타 인터페이스를 포함할 수 있습니다.
짧은 산업용 POF 시스템에서는 총 사용 가능한 전력 예산이 몇 데시벨에 불과할 수 있으므로, 상대적으로 작은 고정 손실도 중요할 수 있습니다.
링크에 필요한 시스템 여유분을 예약한 후 5 dB가 사용 가능하다고 가정해 보겠습니다. 추가 인터페이스가 1 dB를 소비하면, 광섬유에는 4 dB만 남습니다.
0.20 dB/m에서, 이 추가 1 데시벨은 약 5미터의 광섬유 손실 예산에 해당합니다.
이는 모든 커넥터가 항상 1 dB를 차지한다는 의미는 아닙니다. 이는 고정 손실을 거리를 추정할 때 무시할 수 없는 이유를 보여줍니다.
POF는 비교적 쉽게 종단할 수 있다는 점에서 매력적이지만, 종단 품질은 광학적으로 여전히 중요합니다.
광섬유 단면은 송신기에서 광섬유로, 그리고 광섬유에서 수신기로 빛을 효율적으로 전달해야 합니다. 부적절한 절단, 불충분한 연마, 오염, 기계적 손상 또는 잘못된 정렬은 산란을 증가시키거나 광 결합을 감소시킬 수 있습니다.
모든 POF 단면이 X dB를 추가한다는 유용한 보편적인 규칙은 없습니다. 결과는 종단 방법과 인터페이스에 따라 달라집니다.
엔지니어링 계산의 경우, 사용 가능한 경우 관련 커넥터 또는 종단 사양을 사용하십시오. 현장 설치 링크의 경우, 종단 품질은 설치 관행이 실제 측정 성능에 영향을 미칠 수 있는 이유 중 하나이기도 합니다.
광섬유가 끊어지지 않아도 광 출력을 잃을 수 있습니다.
POF를 너무 꽉 구부리면 안내되는 광 에너지의 일부가 빠져나가 감쇠가 증가할 수 있습니다. 실제 손실은 광섬유 구조, 굽힘 반경, 굽힘 각도 및 케이블의 기계적 상태에 따라 달라집니다.
이것이 케이블 데이터시트가 일반적으로 굽힘 요구 사항을 지정하는 이유입니다.
임의의 보편적인 굽힘 손실 값을 추가하는 대신, 케이블을 지정된 기계적 한계 내에서 라우팅하고 비정상적으로 꽉 굽히거나 반복적인 굽힘을 추가적인 광 손실의 가능한 원인으로 취급하는 것이 더 나은 접근 방식입니다.
온도는 '고온에서 X dB 추가'와 같은 단순한 규칙으로 취급해서는 안 됩니다.
이는 동시에 광 링크의 여러 부분에 영향을 미칠 수 있습니다.
송신기의 광 출력이 변할 수 있습니다. LED 파장이 이동할 수 있습니다. 광섬유 감쇠는 부분적으로 파장과 환경 조건에 따라 달라집니다. 수신기 감도도 작동 범위에 따라 달라질 수 있습니다.
결과적인 링크 여유분은 따라서 시스템 수준의 효과입니다.
넓은 온도 범위에서 작동할 것으로 예상되는 산업 장비의 경우, 상온 일반 값만으로는 최악의 경우 거리 설계에 충분하지 않습니다. 송신기, 수신기, 케이블 및 전체 링크 조건은 필요한 작동 범위에 걸쳐 평가되어야 합니다.
광 링크는 생산 라인을 떠나는 순간만을 위해 설계되지 않습니다.
구성 요소 특성은 단위마다 다르며 작동 조건 및 시간에 따라 변경될 수 있습니다. 공급 허용 오차 및 설치 변동도 실제 링크에 영향을 미칠 수 있습니다.
이것이 설계 여유분의 목적입니다.
여유분은 사용되지 않거나 낭비된 전력이 아닙니다. 예측된 작동 지점과 실패 경계 사이의 의도적인 헤드룸입니다.
올바른 여유분은 구성 요소 사양, 자격 방법, 필요한 수명, 환경 및 시스템의 신뢰성 목표에 따라 달라집니다.
이것이 광 파워 버짓이 특히 유용해지는 부분입니다.
동일한 POF를 사용하고 설계 감쇠가 0.20 dB/m로 동일한 두 시스템을 상상해 보겠습니다.
광섬유는 동일합니다. 변하는 것은 남은 광 예산입니다.
동일한 POF, 다른 도달 거리: 20m 대 10m
| 매개변수 | 시스템 A | 시스템 B |
|---|---|---|
| 계산에 사용된 POF 감쇠 | 0.20 dB/m | 0.20 dB/m |
| 광섬유에 사용 가능한 남은 예산 | 4 dB | 2 dB |
| 대략적인 전력 제한 광섬유 길이 | 20 m | 10 m |
시스템 A의 경우:
4 dB / 0.20 dB/m = 20 m
시스템 B의 경우:
2 dB / 0.20 dB/m = 10 m
이것들은 의도적으로 단순화된 가상 숫자입니다. 보편적인 POF 사양이 아닙니다.
그 목적은 동일한 감쇠가 사용 가능한 광 예산이 다를 때 동일한 도달 거리를 생성하지 않는다는 것을 보여주는 것입니다.
더 강력한 송신기는 다른 모든 조건이 비슷하게 유지된다고 가정할 때 링크에 더 많은 광 출력을 시작 지점에서 제공합니다.
한 송신기가 다른 송신기보다 더 나은 보장된 최소 발사 전력을 가지고 있다면, 수신기 한계에 도달하기 전에 더 많은 총 손실을 지원할 수 있습니다.
이 추가 손실 허용량은 더 많은 광섬유, 더 많은 수동 인터페이스, 더 많은 여유분 또는 이들의 조합에 사용될 수 있습니다.
수신기도 마찬가지로 중요합니다.
더 낮은 광 입력을 안정적으로 감지할 수 있는 수신기는 호환되는 작동 조건을 가정할 때 덜 민감한 수신기보다 시스템에 더 큰 잠재적 손실 예산을 제공합니다.
이는 송신기 및 광섬유가 변경되지 않은 경우에도 수신기만 교체해도 가능한 링크 도달 거리가 변경될 수 있음을 의미합니다.
두 시스템 모두 송신기/수신기 전력 차이로 시작한 다음, 필요한 고정 손실과 설계 여유분을 뺀다고 가정해 보겠습니다.
모든 공제 후:
시스템 A는 광섬유에 4 dB가 남습니다.
시스템 B는 광섬유에 2 dB가 남습니다.
따라서 동일한 0.20 dB/m POF가 매우 다른 계산된 거리를 생성합니다.
현재 산업용 구성 요소 선택 가이드는 이 점을 명확하게 보여줍니다: 다른 650nm POF 송신기/수신기 조합은 다른 작동 데이터 속도에서 약 10m, 20m, 45m, 50m, 58m의 링크 거리에 대해 지정됩니다.
전송 매체는 여전히 1mm POF일 수 있지만, 완전한 광 시스템은 다릅니다.
송신기/수신기 조합은 특정 범위의 신호 속도 및 작동 조건에 대해 설계됩니다.
데이터 속도를 변경하면 수신기 대역폭, 감도, 노이즈 동작, 펄스 왜곡 및 기타 신호 무결성 요인이 연결되어 있기 때문에 사용 가능한 링크 성능이 변경될 수 있습니다.
따라서 비교적 낮은 데이터 속도를 위해 의도된 시스템은 유사한 POF를 모두 사용하는 더 빠른 시스템과 다른 도달 거리를 달성할 수 있습니다.
이것이 감쇠만으로 케이블을 선택하는 것이 충분하지 않은 또 다른 이유입니다. 광섬유와 광전자 부품은 하나의 링크로 간주되어야 합니다.
광섬유 데이터시트를 읽을 때 '이론적 거리'라는 문구가 종종 너무 느슨하게 사용됩니다.
게시된 링크 거리는 전혀 이론적 최대치가 아닐 수 있습니다. 구성 요소에 따라 정의된 송신기, 수신기, 케이블, 회로, 온도 및 여유분 조건 하에서의 지정되거나 보장된 도달 거리일 수 있습니다.
따라서 첫 번째 단계는 해당 숫자가 실제로 무엇을 나타내는지 이해하는 것입니다.
상온에서 측정된 일반적인 송신기 출력은 최악의 경우 설계를 위해 사용해야 하는 송신기 출력이 아닐 수 있습니다.
마찬가지로, 일반적인 수신기 감도 또는 일반적인 광섬유 감쇠는 보장된 한계보다 더 낙관적인 결과를 줄 수 있습니다.
이는 두 가지 다른 계산을 생성할 수 있습니다:
일반적인 계산:대표적인 성능을 이해하는 데 유용합니다.
최악의 경우 계산:구성 요소 및 환경 변동 전반에 걸쳐 요구되는 성능이 사양 내에 유지되는지 여부를 결정하는 데 유용합니다.
두 거리를 혼동해서는 안 됩니다.
일부 링크 사양은 개별 원시 구성 요소 값이 아닌 완전한 송신기/수신기 조합을 기반으로 합니다.
예를 들어, 게시된 링크 성능은 이미 정의된 결합 조건, 광섬유 감쇠, 모드 효과, 온도 변동 또는 광 파워 여유분을 고려했을 수 있습니다.
이 경우, 모든 가정된 손실을 개별적으로 다시 빼면 실제 지정된 도달 거리를 과소평가할 수 있습니다.
추가 예산을 구축하기 전에 이미 포함된 것이 무엇인지 항상 확인하십시오.
이것은 흔한 링크 예산 오류입니다.
송신기 출력 사양이 이미 정의된 결합 광섬유 조건 하에서의 광 출력을 나타낸다고 가정해 보겠습니다. 가정된 송신기 결합 손실을 다시 추가하면 동일한 메커니즘이 두 번 계산됩니다.
동일한 원리가 수신기에도 적용됩니다.
반대로, 설치된 시스템이 게시된 링크 사양에 포함되지 않은 벌크헤드 커넥터, 추가 어댑터 또는 추가 현장 종단을 추가하는 경우, 해당 새로운 손실은 여전히 고려해야 합니다.
유용한 규칙은 다음과 같습니다:
물리적으로 존재하기 때문에 손실을 계산하지 마십시오. 사용 중인 사양에 이미 포함되지 않았기 때문에 계산하십시오.
링크 예산 계산은 엔지니어링 모델입니다.
완성된 시스템에는 실제 케이블 라우팅, 종단, 커넥터, 구성 요소 허용 오차, 온도 조건 및 전기 인터페이스가 여전히 있습니다.
링크 신뢰성이 중요한 응용 프로그램의 경우, 계산된 예산은 완전한 송신기 및 수신기 사양과 비교하여 확인하고 요구되는 시스템 조건 하에서 검증해야 합니다.
계산의 목적은 검증을 대체하는 것이 아닙니다. 검증이 시작되기 전에 설계를 이해 가능하게 만드는 것입니다.
데이터시트 사양에서 실제 POF 링크 거리까지
요구되는 조건 하에서 실제 송신기 및 최소 광 출력을 식별합니다.
수신기 감도 및 유효 광 입력 범위를 식별합니다.
초기 송신기-수신기 광 파워 버짓을 계산합니다.
해당 사양에 이미 포함된 결합 또는 인터페이스 손실을 식별합니다.
이미 포함되지 않은 외부 커넥터, 어댑터, 종단, 굽힘 및 설치 손실을 추가합니다.
시스템 설계에 필요한 광 여유분을 예약합니다.
광섬유 감쇠에 사용 가능한 남은 예산을 결정합니다.
적절한 최악의 경우 광섬유 감쇠 사양을 사용하여 전력 제한 길이를 추정합니다.
송신기/수신기 쌍의 데이터 속도 및 링크 거리 사양을 별도로 확인합니다.
조립된 링크를 요구되는 작동 조건 하에서 검증합니다.
이 프로세스는 질문을 다음과 같이 변경합니다:
'이 POF 케이블은 몇 미터를 전송할 수 있습니까?'
에서:
'이 완전한 광 링크가 요구되는 거리 및 설치로 인해 발생하는 손실을 견딜 수 있습니까?'
이것은 산업 설계에 훨씬 더 유용한 질문입니다.
POF 전송 거리는 단일 감쇠 숫자로 정의되지 않으며 케이블의 고유한 고정 속성으로 취급해서는 안 됩니다.
광섬유 감쇠는 거리가 증가함에 따라 광 출력이 얼마나 빨리 소모되는지를 결정합니다. 송신기는 시스템에 얼마나 많은 광 출력이 들어가는지를 결정합니다. 수신기는 반대쪽 끝에 얼마나 적은 사용 가능한 광 출력이 남아 있을 수 있는지를 결정합니다. 커넥터, 종단 품질, 굽힘, 환경 조건 및 여유분은 모두 남은 예산을 소모하거나 영향을 미칩니다.
이 관계는 다음과 같이 요약될 수 있습니다:
송신기 전력 → 사용 가능한 광 예산 → 링크 손실 → 남은 여유분 → 실제 도달 거리
이것이 동일한 POF를 사용하는 두 링크가 매우 다른 지정 거리를 가질 수 있는 이유입니다.
엔지니어링 선택을 위해 송신기 및 수신기부터 시작하여 광 파워 버짓을 계산하고, 완전한 광 경로를 고려한 다음, 광섬유 감쇠를 사용하여 거리를 추정하십시오.
dB/m부터 시작하여 답이 이미 케이블에 포함되어 있다고 가정하지 마십시오.
플라스틱 광섬유에 대한 보편적인 최대 전송 거리는 없습니다. 도달 거리는 송신기 출력, 수신기 감도, 광섬유 감쇠, 커넥터 및 설치 손실, 작동 조건, 설계 여유분, 그리고 완전한 링크의 데이터 속도 요구 사항에 따라 달라집니다. 따라서 다른 산업용 POF 송신기/수신기 시스템은 유사한 1mm POF를 사용하면서 매우 다른 거리를 지정할 수 있습니다.
dBm은 1mW에 대한 절대 광 출력 레벨을 나타냅니다. dB는 두 전력 레벨 간의 상대적 차이 또는 손실을 나타냅니다. 송신기 출력 및 수신기 감도는 일반적으로 dBm으로 지정되는 반면, 광섬유 감쇠, 커넥터 손실 및 광 여유분은 dB로 표시됩니다.
기본 계산은 다음과 같습니다:
광 파워 버짓 = 최소 송신기 전력 - 수신기 감도
그런 다음 고정 광 손실과 필요한 엔지니어링 여유분을 뺍니다. 남은 예산은 광섬유 감쇠에 할당될 수 있습니다. 해당 남은 손실 예산을 dB/m 단위의 적절한 광섬유 감쇠로 나누면 대략적인 전력 제한 광섬유 길이가 제공됩니다.
광섬유는 링크의 일부일 뿐이기 때문입니다. 다른 송신기는 다른 광 출력 레벨을 발사할 수 있고, 다른 수신기는 다른 감도 및 대역폭 특성을 가질 수 있습니다. 결과적으로, 동일한 POF를 사용하더라도 각 송신기/수신기 쌍이 허용할 수 있는 총 광 손실량은 다를 수 있습니다.
그럴 수 있습니다. 추가 커넥터 및 어댑터는 광 손실을 유발할 수 있으며, 꽉 굽히면 광섬유 감쇠가 증가할 수 있습니다. 종단 불량도 광 결합을 감소시킬 수 있습니다. 실제 효과는 광섬유, 커넥터 시스템, 종단 방법, 굽힘 반경 및 설치에 따라 달라지므로, 단일 보편적인 손실 값보다는 해당 구성 요소 및 케이블 사양을 사용하여 평가해야 합니다.
먼저 데이터시트 거리가 무엇을 나타내는지 결정하십시오. 이는 이론적 최대치가 아니라 정의된 조건 하에서의 보장된 링크 거리일 수 있습니다. 일반적인 값, 최악의 경우 사양, 온도, 케이블 등급, 수동 인터페이스, 설계 여유분 및 설치 조건은 계산된 거리와 실제 시스템 성능 간의 비교에 영향을 미칠 수 있습니다. 게시된 링크 사양에 이미 포함된 손실도 두 번 계산해서는 안 됩니다.
