광섬유, dB, 감쇄 및 측정 소개

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업데이트:2005년 4월 20일

문서 ID:29000

편견 없는 언어

본 제품에 대한 문서 세트는 편견 없는 언어를 사용하기 위해 노력합니다. 본 설명서 세트의 목적상, 편견 없는 언어는 나이, 장애, 성별, 인종 정체성, 민족 정체성, 성적 지향성, 사회 경제적 지위 및 교차성에 기초한 차별을 의미하지 않는 언어로 정의됩니다. 제품 소프트웨어의 사용자 인터페이스에서 하드코딩된 언어, RFP 설명서에 기초한 언어 또는 참조된 서드파티 제품에서 사용하는 언어로 인해 설명서에 예외가 있을 수 있습니다. 시스코에서 어떤 방식으로 포용적인 언어를 사용하고 있는지 자세히 알아보세요.

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 광학 기술과 관련된 몇 가지 공식 및 중요 정보에 대한 빠른 참조입니다. 이 문서에서는 데시벨(dB), 밀리와트당 데시벨(dBm), 감쇄 및 측정에 대해 중점적으로 설명하고 광섬유를 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 무엇입니까?

데시벨(dB)은 신호 강도의 상대적 차이를 표현하는 데 사용되는 단위입니다. 데시벨은 다음과 같이 두 신호의 전력 비율의 밑이 10인 로그로 표시됩니다.

dB = 10 x 로그 ₁₀ (P1/P2)

여기서 로그 ₁₀은 밑이 10인 로그이고, P1과 P2는 비교할 거듭제곱입니다.

참고: 로그₁₀은 Neparian 로그(Ln 또는 LN)의 기본 로그와 다릅니다.

신호 진폭을 dB 단위로 표현할 수도 있습니다. 전력은 신호 진폭의 제곱에 비례합니다. 따라서 dB는 다음과 같이 표시됩니다.

dB = 20 x 로그 ₁₀ (V1/V2)

여기서 V1 및 V2는 비교할 진폭입니다.

1벨(현재 사용되지 않음) = 로그 ₁₀ (P1/P2)

1데시벨(dB) = 1벨/10 = 10 * 로그 ₁₀ (P1/P2)

dBr = dB(상대) = dB = 10 * 로그10_(P1/P2)

밑이 10인 로그 규칙

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

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

DB

이 표에는 로그 및 dB(데시벨) 전력 비율이 나와 있습니다.

전력 비율	dB = 10 x 로그₁₀ (전력 비율)
AxB	x dB = 10 x 로그₁₀(A) + 10 x 로그₁₀(B)
A/B	x dB = 10 x 로그₁₀(A) - 10 x 로그₁₀(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 (로그₁₀ (10) + 로그₁₀ (2))
100	20dB = 10 x 로그₁₀ (100)
1000	30dB = 10 x 로그₁₀ (1000)
10000	40dB = 10 x 로그₁₀ (10000)

데시벨(밀리와트)(dBm)

dBm = dB 밀리와트 = 10 x 로그₁₀ (전력(mW)/1mW)

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

1와트 참조 데시벨(dBW)

dBW = dB Watt = 10 x 로그10 (전력(W)/1W)

전력	비율	dBm = 10 x 로그₁₀ (전력(mW)/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)
10W	10W/1W = 10	10dBW = 10 x 로그₁₀ (10)
100mW	0,1W/1W = 0,1	-10dBW = -10 x 로그₁₀ (10)
10mW	0,01W/1W = 1/100	-20dBW = -10 x 로그₁₀ (100)
1mW	0,001W/1W=1/1000	-30dBW = -10 x 로그₁₀ (1000)

전력/전압 게인

이 표에서는 전력 및 전압 게인을 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 감쇄 및 게인에 대한 공식을 정의할 수 있습니다

감쇄(dB) = 10 x 로그₁₀(P in/P out) = 20xLog₁₀(V in/V out)

게인(dB) = 10 x 로그₁₀(P out/P in) = 20 x 로그₁₀(V out/V in)

광섬유 구조

광섬유는 정보를 전달하는 매체입니다. 광섬유는 규소 기반 유리로 만들어지며, 클래딩으로 둘러싸인 코어로 구성됩니다. 코어라고 불리는 섬유의 중심부는 N1의 굴절률을 가지고 있다. 코어를 둘러싸는 클래딩은 N2의 더 낮은 굴절률을 갖는다. 빛이 섬유에 입사할 때, 클래딩은 빛을 섬유 코어로 가두고, 빛은 코어와 클래딩 사이의 내부 반사에 의해 섬유 아래로 이동한다.

그림 1 - 광섬유 구조

파이버 유형

SM(단일 모드) 및 MM(멀티 모드) 파이버가 현재 제조 및 판매되는 주류 파이버입니다. 그림 2는 이러한 두 파이버 유형에 대한 정보를 제공합니다.

그림 2 - SM 및 MM 파이버

파장

소량의 빛이 파이버에 주입됩니다. 이는 전자기 스펙트럼에서 가시광선 파장(400nm~700nm) 및 근적외선 파장(700nm~1700nm)으로 나뉩니다(그림 3 참조).

그림 3 - 전자기 스펙트럼

이 표에는 낮은 광 손실 레벨을 가진 광섬유 전송에 사용할 수 있는 4가지 특수 파장이 있습니다.

창	파장	손실
첫 번째 파장	850nm	3dB/km
두 번째 파장	1310nm	0.4dB/km
세 번째 파장	1550nm(C 대역)	0.2dB/km
네 번째 파장	1625nm(L 대역)	0.2dB/km

광출력

광학 손실을 측정하기 위해 dBm 및 dB의 두 가지 단위를 사용할 수 있습니다. dBm은 밀리와트로 표시되는 실제 전력 레벨이지만 dB(데시벨)은 전력 간 차이입니다.

그림 4 - 광출력 측정 방법

광학 입력 전력이 P1(dBm)이고 광학 출력 전력이 P2(dBm)인 경우 전력 손실은 P1~P2dB입니다. 입력과 출력 간에 손실되는 전력의 양을 확인하려면 이 전력 변환표의 dB 값을 참조하십시오.

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

예를 들어, 파이버에 대한 LD(직접 라인) 광학 입력이 0dBm이고 출력 전력이 -15dBm인 경우, 파이버에 대한 광학 손실은 다음과 같이 계산됩니다.

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

전력 변환표에서 광학 손실에 대한 15dB은 손실된 광출력의 96.8%와 같습니다. 따라서 파이버를 통해 이동할 때 광출력의 3.2%만 남아 있습니다.

삽입 손실 이해

모든 광섬유 상호 연결에서 일부 손실이 발생합니다. 커넥터 또는 스플라이스의 삽입 손실은 시스템에 디바이스를 삽입할 때 표시되는 전력의 차이입니다. 예를 들어, 파이버 길이를 사용하여 파이버를 통해 광출력을 측정합니다. 판독값(P1)을 확인합니다. 이제 파이버를 반으로 자르고, 파이버를 종단하고 연결한 다음 전력을 다시 측정합니다. 두 번째 판독값(P2)을 확인합니다. 첫 번째 판독값(P1)과 두 번째 판독값(P2)의 차이는 삽입 손실 또는 커넥터를 라인에 삽입할 때 발생하는 광출력 손실입니다. 이는 다음과 같이 측정됩니다.

IL(dB) = 10 로그₁₀ (P2 / P1)

삽입 손실에 대한 다음 두 가지 중요한 사항을 이해해야 합니다.

지정된 삽입 손실은 동일한 파이버에 대한 것입니다.

데이터를 전송하는 측면의 코어 지름(또는 NA)이 데이터를 수신하는 파이버의 NA 보다 큰 경우 추가 손실이 발생합니다.

Ldia = 10 로그₁₀ (diar/diat)²

LNA = 10 로그₁₀ (NAr/NAt)²

여기서 각 항목은 다음을 나타냅니다.
- Ldia = 손실 지름
- diar = 지름 수신
- diat = 지름 전송
- LNA = 광섬유 손실
Fresnel 리플렉션에서 추가 손실이 발생할 수 있습니다. 이는 두 개의 파이버가 분리되어 굴절률에 불연속이 존재할 때 발생합니다. 에어 갭으로 분리된 두 개의 유리 파이버의 경우 Fresnel 반사는 0.32dB입니다.
손실은 실행에 따라 달라집니다.

삽입 손실은 실행에 따라 달라지며, 조인된 두 개의 파이버에서 조건을 수신합니다. 짧은 실행에서, 클래딩 및 코어 모두에서 전달되는 옵티컬 에너지로 파이버를 과도하게 채울 수 있습니다. 거리에 따라 이 초과 에너지는 파이버가 EMD(평형 모드 분포)라고 하는 조건에 도달할 때까지 손실됩니다. 긴 실행에서 파이버는 이미 EMD에 도달했기 때문에 초과 에너지는 이미 제거되었으며 커넥터에 존재하지 않습니다.

상호 연결의 파이버 대 파이버 접합을 가로지르는 빛이 과도한 클래딩 모드로 파이버를 다시 과도하게 채울 수 있습니다. 이는 빠르게 손실됩니다. 이는 짧은 수신 조건입니다. 짧은 수신 파이버의 전력 출력을 측정하는 경우 추가 에너지를 확인할 수 있습니다. 그러나 추가 에너지는 멀리 전파되지 않습니다. 따라서 판독값이 올바르지 않습니다. 마찬가지로 수신 파이버의 길이가 EMD에 도달할 만큼 길면 삽입 손실 판독값이 더 높을 수 있지만 실제 애플리케이션 조건을 반영합니다.

EMD(긴 실행 및 수신)를 쉽게 시뮬레이션할 수 있습니다. 이를 위해 맨드릴 도구 주위에 파이버를 다섯 번 감아야 합니다. 이렇게 하면 클래딩 모드가 제거됩니다.

전력 예산 계산

링크 전력 예산을 대략적으로 예측할 수 있습니다. 이를 위해서는 각 파이버 대 파이버 연결에 대해 0.75dB을 허용해야 하며, 파이버 손실은 파이버의 길이에 비례하는 것으로 가정합니다.

3.5dB/km의 손실이 있는 3개의 패치 패널 및 62.5/125 파이버를 사용하는 100m 실행의 경우 총 손실은 다음과 같이 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

총계 = 2.6dB

측정된 손실은 일반적으로 더 적습니다. 예를 들어 AMP SC 커넥터의 평균 삽입 손실은 0.3dB입니다. 이 경우 링크 손실은 1.4dB에 불과합니다. 이더넷을 10Mbps로 실행하든 155Mbps에서 ATM을 실행하든 손실은 동일합니다.

OTDR(Optical Time-Domain Reflectometry)은 파이버 시스템에 대해 많이 사용되는 인증 방법입니다. OTDR은 파이버에 빛을 주입한 다음 탐지된 역반사 빛의 결과를 그래픽으로 표시합니다. OTDR은 다른 이벤트까지의 거리를 계산하기 위해 반사광의 경과된 전송 시간을 측정합니다. 시각적 표시를 통해 유닛 길이당 손실을 확인하고, 스플라이스 및 커넥터를 평가하고, 결함 위치를 확인할 수 있습니다. OTDR은 링크 부분의 근접 사진을 위해 특정 위치를 확대합니다.

많은 링크 인증 및 평가에 전력 미터 및 신호 인젝터를 사용할 수 있지만, OTDR는 링크를 포괄적으로 파악할 수 있는 강력한 진단 도구를 제공합니다. 그러나 OTDR에는 디스플레이를 해석하는 데 더욱 많은 교육과 기술이 필요합니다.