CodingBox ドキュメント

能動光インフラ:ファイバーを光らせ、増幅し、切り替え、監視する機器

光ファイバーリンクは、2つの能動端の間にある受動的なガラスです。光路上で電源を必要とするものはすべて(両端のトランシーバー、メディアコンバーターとトランスポンダ、中間にある増幅器と再生器、ROADM、PON の OLT と ONU、保護スイッチ、そしてそれらすべてを監視する監視装置)が、能動光インフラです。能動光インフラは、ビットを光に変換し、また元に戻し、受動設備が奪った分を復元し、経路を選択し、リンクの状態を報告します。このセクションでは、これらの要素をリンク上に位置づけ、受動設備とどう関わるかを示し、トランシーバーのカテゴリーへとつなげます。そこでは、モジュール自体(フォームファクター、メモリ、診断機能、互換性)について詳しく扱います。

受動と能動:リンクを構成する2つの要素

受動インフラ能動インフラ
内容光ファイバー、ケーブル、コネクター、接続点、スプリッター、フィルター、クロージャ、配線盤トランシーバー、ホストポート、メディアコンバーター、トランスポンダ、増幅器、ROADM、OLT/ONU、保護スイッチ、監視装置
電源が必要かいいえはい(無人局ではバッテリーバックアップも必要)
光に対する作用減衰させる、反射する、分散させる、波長ごとに経路を振り分ける発生させる、検出する、増幅する、再生する、切り替える、測定する
寿命25–40 年5–15 年(レーザーが劣化し、電子部品が陳腐化する)
故障モード緩やかな劣化、突発的な断線電源、レーザーの寿命到達、ファームウェア、過熱
管理方法記録と定期試験リアルタイムのテレメトリー、アラーム、ソフトウェア
詳細受動設備このセクション

能動要素の一覧

要素役割リンク上の位置詳細情報
トランシーバー(SFP、QSFP、OSFP など)電気レーンを光に変換し、また元に戻す。レーザー、フォトダイオード、ドライバー、DSP、診断機能を1つのプラガブルモジュールに集約リンクの両端。スイッチ、ルーター、NIC、OLT、トランスポンダのポート内リンク内のトランシーバートランシーバーとは
ホストポートモジュールに給電し、電気レーンを終端し、MAC/PCS を動作させ、診断データを読み取るスイッチ、ルーター、サーバー NICポートとアップリンクNIC ポートと PCIe
メディアコンバーター、OEO 中継器スイッチを介さずに銅線↔光ファイバー、または光ファイバー↔光ファイバーの変換を行う。2R 再生小規模リンクの両端。銅線ポートを光ファイバーで延長する用途伝送・アクセス機器
トランスポンダ、マックスポンダグレーのクライアント信号を、色付きの DWDM 波長にマッピングする。多くは OTN フレーミングと FEC を伴う。複数のクライアントを集約するDWDM 端局同上;DWDM ネットワーク設計と OTN
光増幅器(EDFA、ラマン、SOA)データに手を加えずに、光ファイバーで失われたパワーを復元する合波器の後段のブースター、80–120 km ごとのインライン増幅器、分波器の前段の前置増幅器増幅と再生
再生器(OEO、3R)受信・再タイミング・再整形・再送信を行い、ノイズと分散をリセットする増幅だけでは十分な OSNR が得られない箇所同上
ROADM、WSS、光スイッチポートごとに波長を追加・削除し、経路を変更する3方路以上の DWDM ノード伝送・アクセス機器DWDM コンポーネント
光保護スイッチ50 ms 未満でトラフィックを予備の光ファイバーまたは経路に切り替える保護されたリンク、リング構成同上
PON の OLT と ONU/ONT1対多のツリー構成における局側と加入者側の末端電話局と顧客宅内同上;PON の仕組み
分散補償モジュール波長分散を打ち消す。受動的な光ファイバーまたはグレーティングを使うが、増幅器と共に設置される従来の 10G/40G 線路の増幅局分散と帯域幅
監視装置(DDM、OSC、OCM、RFTS、OTDR ポート)パワー、スペクトル、光ファイバーのイベントを測定し、局間で管理情報を伝送するすべての能動要素。線路局には専用装置を設置監視と管理
電源と環境−48 V DC、AC、バッテリー、冷却設備、キャビネット、局舎街頭キャビネットや電柱を含む、すべての能動局伝送・アクセス機器

デシベルはどこから来て、どこへ行くのか

段階受動か能動かパワーバジェットへの影響
送信器(レーザー)能動送出パワーを決定:プラガブルモジュールで −8 … +4 dBm、ブースター通過後は最大 +23 dBm
コネクター、接続点、光ファイバー、スプリッター、フィルター受動それぞれ 0.05–20 dB を消費。これが設備損失(リンクバジェット
増幅器能動15–30 dB の利得とわずかなノイズを加える。バジェットは OSNR バジェットになる
分散、PMD、非線形性受動的な物理現象dB 単位のペナルティ、または伝送距離への絶対的な制限。コヒーレントモジュールの DSP がこれを電気的に補償する
受信器(フォトダイオード、TIA、CDR/DSP、FEC)能動受信感度(−14 … −30 dBm)と過入力(+3 … −7 dBm)を決定
再生器能動すべてをリセットする。ここから新たなリンクが始まる

リンクの設計は、パワーバジェット方式(未増幅:送信器から受信器を差し引いた値を設備損失と比較)か、OSNR バジェット方式(増幅あり:各スパンで蓄積したノイズを受信器の要求値と比較)のいずれかで行います。どちらの方式になるかは、能動要素によって決まります(増幅と再生)。

所有区分と責任分界

モデル顧客が得るもの顧客が所有する能動要素
ダークファイバー2つの配線盤の間にある光ファイバー対すべて(トランシーバー、増幅器、監視装置)
波長サービス事業者の線路システム上の DWDM チャネル1つ。ITU-T G.698.2 の「ブラックリンク」に相当し、分界点でのパワーと分散が規定される両端のトランシーバーまたはトランスポンダ
マネージドイーサネットまたは OTN サービスサービスレベル契約(SLA)付きのポート光学系の所有はなし。事業者のトランシーバーが顧客のトランシーバーと向き合う
PON宅内の ONUその ONU(または顧客のスイッチに挿す ONU スティック)
自社網すべてすべて

分界点は、設備側の責任と能動要素側の責任が接する場所です。事業者はパワーの許容範囲と損失値を保証し、顧客のモジュールはそれに適合しなければなりません(光ファイバーネットワークトポロジー)。

能動インフラのライフサイクル

側面実態
使用年数レーザーは 10–20 年、プラガブルモジュールは速度の世代交代ごとに更新(5–7 年)、線路システムは 10–15 年
経年劣化の兆候一定パワー時のレーザーバイアス電流上昇、増幅器の励起効率低下、ファンの摩耗(Tx バイアス電流とレーザーの経年劣化
電源への依存電源を失った局は断線したのと同じ。増幅局や OLT 局には 4–8 時間分のバッテリー、それ以上は発電機
ファームウェアモジュール、ホスト、線路システムはいずれもファームウェアを持つ。アップグレードにより互換性が変わることがある(互換性マトリクスとファームウェア
予備品モジュールは型式ごとに 5–10 %、増幅器の励起光源カード、ファン、電源ユニット(保守と復旧
安全性プラガブルモジュールはクラス 1、増幅器はクラス 3B/4。危険レベルを決めるのは能動側です(安全対策と取り扱い
互換性モジュールとホストのベンダーコーディングは能動側特有の問題であり、設備側には存在しません(ベンダーロック

トランシーバーのカテゴリーで続く内容

トピック資料
トランシーバーとは何か、どのように発展してきたかトランシーバーとは
GBIC から OSFP までのフォームファクターフォームファクターの比較
モジュール内部:レーザー、受信器、DSP、ファームウェアコンポーネント概要
メモリマップと管理インターフェース仕様
デジタル診断と監視DDM の基礎監視
ホストとの互換性ベンダーロック光モジュールの検証
リンクが確立しないときリンクが確立しない症状索引

CodingBox では

CodingBox は、最小単位の能動要素のためのベンチです。ホストの外でトランシーバーに給電し、その識別情報、対応機能、診断データを読み取り、モジュールが光ファイバーとホストポートに接続される前に検証できるようにします。このセクションで述べた送出パワー、波長、受信器の限界値、診断データはすべて、Check 画面と DDM 画面でモジュール自身のメモリから読み取られます(Check transceiverアプリ内の DDM)。


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