減衰とは何か
減衰は、光がファイバーを進む間に生じる光パワーの低下で、デシベルで表します。デシベルは対数であるため、リンクに沿った損失は単純に加算できます。ケーブル区間、数か所のスプライス、二組のコネクタ対を合計して、送信機から受信機までの総損失が得られます。ケーブルの数値は、明示された波長での1 kmあたり、dB/kmで与えられます。3 dBの損失は光の約半分が失われたことを、10 dBは約10分の1が残ったことを意味します。
ガラスの中では、損失は主に散乱と吸収から生じ、いずれも波長に依存します。だからこそシングルモードファイバーは1310 nmと1550 nm、しばしば1383 nmと1625 nmで、マルチモードは850 nmと1300 nmで表示されます。固有損失の上に、施工による影響が乗ります。強く巻かれた場所のマクロベンド、圧えられた場所のマイクロベンド、そしてすべての接続点での損失です。固有の部分はファイバーメーカーが決め、残りはケーブル設計と施工者が決めます。
どの数値が仕様書に属するか
購買者は、販売メッセージの中の単一の減衰数値を示されることがよくあります。誠実な数値の出所を知る価値があり、三種類があります。
| 出所 | 値 | 使い方 |
|---|---|---|
| G.652表のケーブル化ファイバー限界（シングルモード） | 1310〜1625 nmで0.4 dB/km。1550 nmで0.3 dB/km | ケーブル化G.652.Dファイバーの基準上限 |
| 古いTIA-568の計画値（ケーブル化ファイバー） | マルチモード850 nmで3.5 dB/km、1300 nmで1.5 dB/km。シングルモード屋内1.0 dB/km、屋外0.5 dB/km | ケーブル仕様がないときの保守的な計画 |
| ケーブルメーカーのデータシートとドラム報告書 | データシート、ファイバー、波長ごと | 注文の検収に使う値 |
最初の二つは参照であり、三つ目が購入するものです。デスクは、確定したデータシートの波長ごとの最大減衰を仕様書に書き込み、出荷前にドラム報告書を照らします。データシートや試験報告書に載らず、ウェブサイトにだけ現れる数値には、契約上の価値がありません。
スプライスとコネクタ
すべての融着スプライスと、すべての嵌合コネクタ対は損失を加えます。古いTIA-568の計画値は、スプライス1か所あたり0.3 dB、嵌合コネクタ対1組あたり0.75 dBを認めます。利用できる場合は、ケーブルメーカーまたは部品メーカーの仕様を用いてください。良好な現場スプライスは通常、計画値を十分下回りますが、計画値があるのは、一部が下回らない場合でもリンクが動くようにするためです。
コネクタについては、IEC 61753-1が挿入損失グレードを、ランダム嵌合にわたる統計値として定義します。シングルモードではグレードBは平均0.12 dB以下で、ランダム嵌合の97%以上が0.25 dB以下。グレードCは平均0.25 dB以下です。戻り損失グレードも並びます。グレード1は嵌合時60 dB以上でAPC研磨に対応、グレード2は45 dB以上でUPCです。詳細はパッチコード挿入損失のガイドとUPCとAPCのガイドをご覧ください。
簡単な損失予算
損失予算は、予想される損失を合計し、光学系が許容できる値と比較します。以下の二例は方法を示すため、上記の参照値のみを使います。実際の設計は、選んだケーブル、コネクタ、トランシーバのデータシートと、網の所有者が要求するマージンを使います。
| 項目 | 1310 nmでの12 kmシングルモード経路 | 850 nmでの300 m OM4リンク |
|---|---|---|
| ケーブル | 12 km × 0.4 dB/km = 4.8 dB | 0.3 km × 3.5 dB/km = 1.05 dB |
| スプライス | 6 × 0.3 dB = 1.8 dB | なし |
| コネクタ対 | 2 × 0.75 dB = 1.5 dB | 2 × 0.75 dB = 1.5 dB |
| 予想総損失 | 8.1 dB | 2.55 dB |
| 比較対象 | 光学系のパワー予算からマージンを引いた値。データシートによる | 光学系の損失予算とOM4の到達距離。データシートによる |
二つの教訓があります。長いシングルモード経路ではケーブル損失が支配的であり、ケーブルの減衰仕様とスプライス数が予算を決めます。1550 nmなら同じ経路は0.3 dB/kmを使い、値は下がります。短いマルチモードリンクではコネクタが支配的で、限界は通常、損失ではなく帯域と光学系の到達距離です。OMグレードがなぜ帯域で定義されるかは、シングルモードとマルチモードのガイドで説明します。
工場を出た後に損失を上げるもの
ドラム試験に合格したケーブルでも、劣悪なリンクを作り得ます。一般的な原因は機械的なもので、現場で起こります。クロージャや壁ボックスで強く巻かれたファイバーはマクロベンド損失を加え、1550 nmと1625 nmで最も現れます。耐曲げのG.657ファイバーはこれを減らしますが、適切なトレイの必要性は消しません。引張定格を超えて牽引されたケーブルや、クランプと結束バンドで圧えられたケーブルは、マイクロベンド損失や点欠陥を加えます。汚れたコネクタ端面は短いリンクでの高損失の頻繁な原因であり、嵌合前のコネクタの清掃と検査は数秒で済みます。
ドラムの取り扱いも関係します。トラックから落とされたり、フランジの縁で保管されたりしたドラムは外側の層を傷め得ますし、密封されないケーブル端は水を吸います。デスクは工場に、両端の密封、試験のための手の届く内端の確保、すべての報告書へのドラム番号の記録を求め、現場の結果が工場の記録に追跡できるようにします。請負業者は、同じドラムの現場OTDRトレースと工場のトレースを比較し、損失が納品前か納品後かを速やかに判断できます。
損失の測定と検収の方法
工場では、減衰は各ドラムの各ファイバーで測定され、通常はOTDRが用いられ、これが長さに沿った点欠陥も明らかにします。現場では、敷設されたリンクを光源とパワーメーターで端から端まで、長い経路ではOTDRで試験します。モードフィールド径の異なるファイバーを融着する場合、例えばG.652.D幹線とG.657ドロップでは、一方向のOTDR読みはスプライスで偽の利得や誇張された損失を示し得ます。両端からの測定と平均化が通常の做法です。ドラム報告書に含まれるべき内容はOTDR試験報告書のガイドに列挙し、出荷前の報告書確認の方法は試験・検査のページで説明します。
RFQを書く際は、網が使う波長、ケーブルについて受け入れる波長ごとの最大減衰、ドラム長、必要な報告書形式を明示してください。見積もりフォームにはそれぞれの項目があります。