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Bahasa Melayu ファイバー特性評価：CD、PMD、スペクトル減衰、ORL、遅延
損失試験でわかるのは、光ファイバーが光を通すかどうかだけです。80 km にわたる 10G、40 波の DWDM チャネル、400ZR 信号を伝送できるかどうかは、損失試験ではわかりません。これらは波長分散、偏波モード分散、全帯域にわたる減衰、反射、場合によっては遅延に左右されます。これらを測定するのが光ファイバー特性評価です。このページでは、特性評価が必要になる場面、どの試験がどの問いに答えるか、各測定の方法、サービスごとに求められる数値、そしてトランシーバーに投資する前に古い光ファイバーや素性不明な光ファイバーの何がわかるかを解説します。
特性評価が必要になる場面
| 状況 | 標準的な損失試験と OTDR に加えて必要な試験 |
|---|---|
| 新規ルート、≤ 10G、≤ 40 km、最新の G.652.D | 不要。1310/1550 nm での Tier 1 損失試験と双方向 OTDR で十分（試験と測定） |
| 60–80 km の 10G、直接検波の 10G DWDM | 波長分散（限界値は 1 000–1 600 ps/nm）、ORL |
| レガシーな 40G NRZ または DPSK 直接検波 | PMD（非常に敏感）、補償計画のための CD |
| 100G 以上のコヒーレント、400ZR/ZR+ | 損失と ORL、光ファイバーの種類を特定する CD（G.653/G.655 では非線形補償の計画が変わる）、DSP の許容範囲内かを確認する PMD、C バンドの平坦性を見るスペクトル減衰、サービスが要求する場合は遅延 |
| ダークファイバーのリース、またはリース対の受入 | 全項目を双方向・3 波長で実施し、さらに光ファイバーの種類の特定、反射率マップ、端面画像も加えた、いわば光ファイバーの身分証明書一式 |
| アップグレード前の古い光ファイバー（2000 年より前に敷設） | まず PMD（致命的になりうる）、種類を特定する CD、水のピークと水素劣化を見るスペクトル減衰（信頼性と経年劣化） |
| 全 18 チャネルでの CWDM | 1 270–1 610 nm のスペクトル減衰。1383 nm の水のピークが 3 チャネル分を左右する |
| PON オーバーレイ（1490/1577/1625 nm） | それらの波長での減衰、ORL ≥ 32 dB（反射と反射減衰量） |
| フロントホール、時刻同期 | 遅延と、対をなす 2 本の光ファイバー間の長さの非対称性。PTP の精度はこれに左右される |
各種試験
| 試験 | 方法 | 結果 | 代表的な測定器 |
|---|---|---|---|
| スペクトル減衰 | 広帯域光源と光スペクトラムアナライザー、波長掃引型波長可変レーザーとパワーメータ、または多波長 OTDR（1310/1383/1490/1550/1625/1650 nm） | 1 260–1 650 nm にわたる波長対 dB/km、1383 nm の水のピーク、水素、1 625 nm に向けて増加する曲げ損失、C バンドの平坦性 | 光源付き OSA、または特性評価用 OTDR |
| 波長分散（CD） | 位相シフト法または差分位相シフト法（IEC 60793-1-42）、または OTDR ベースの 4 波長法で分散曲線をフィッティング | ps/（nm·km）単位の D（λ）、ゼロ分散波長λ₀、スロープ S₀、リンク全体の分散（ps/nm）（分散と帯域幅） | CD アナライザー、または遠端光源を使う OTDR モジュール |
| 偏波モード分散（PMD） | 干渉法（TINTY/GINTY）、固定アナライザー波長走査法、ジョーンズ行列法、不良区間の特定には分布型 P-OTDR | ps 単位の全体 PMD（平均 DGD）と ps/√km 単位の係数。統計的な量なので繰り返し測定し温度を記録する | 遠端に偏光広帯域光源を使う PMD アナライザー |
| 光反射減衰量と反射率 | OCWR または OTDR | dB 単位の ORL、イベントごとの反射率 | ORL メーター、OTDR |
| 挿入損失 | 各サービス波長で光源とパワーメータを使用、双方向（Tier 1） | 光ファイバーあたり dB | OLTS |
| 遅延と長さ | OTDR による長さ測定、または遠端ループバックを使う遅延テスター（往復 ÷ 2） | µs とメートル、4.9 µs/km、同一屈折率での長さの差から求める対内の非対称性 | OTDR、遅延測定機能付きイーサネットテスター |
| 光ファイバーの種類の特定 | CD 試験のλ₀と D（1550）、接続点での後方散乱のステップ、記録から判定 | G.652 / G.653 / G.655 / G.654 / G.657、製造時期（光ファイバーの種類） | CD アナライザーと OTDR |
| マルチモードのモード帯域幅 | サンプルでのモード遅延差 / 実効モード帯域幅 | OM 等級の確認 | 実験室向け、現場ではまれ |
サービスごとの限界値
典型的な数値です。正確な値はトランシーバーまたは規格から得てください。
| サービス | 波長分散の許容値 | PMD の許容値（平均 DGD） | 損失 / ORL |
|---|---|---|---|
| 40 km までの 1G、10G（LR、ER） | G.652 では制限要因にならない（40 km × 17 = 680 ps/nm、限界値は ≈ 1 000–1 600） | ≤ 10 ps（100 ps ビットの 10 %） | バジェット 6–15 dB、ORL ≥ 12 dB |
| 10G 80 km（ZR）、直接検波の 10G DWDM | 補償なしで ≤ 1 600 ps/nm、80 km × 17 = 1 360 ps/nm で余裕が少ない | ≤ 10 ps | バジェット 23–24 dB、ORL ≥ 24 dB |
| レガシーな 40G NRZ / DPSK | ≤ 60–100 ps/nm、分散補償が必要 | ≤ 2.5 ps | ORL ≥ 24 dB |
| 100G コヒーレント DP-QPSK | ± 50 000 ps/nm（数千 km） | 25–30 ps 以上 | OSNR で制限、ORL ≥ 24 dB（コヒーレント長距離伝送） |
| 400ZR（OIF） | ± 2 400 ps/nm（G.652 で ≈ 120 km 相当） | ≈ 10 ps | 無中継:損失 ≤ 11 dB（≈ 40 km）、有中継:120 km で OSNR ≥ 26 dB |
| 400ZR+、800ZR | ± 20 000…± 50 000 ps/nm | 許容度が高い | OSNR で制限 |
| CWDM 10G、18 チャネル | チャネルごとに 10G と同じ | ≤ 10 ps | 水のピークを含めたチャネルごとの減衰（CWDM 合波とバジェット） |
| GPON / XGS-PON | 制限要因にならない | 制限要因にならない | クラスバジェット（B+ 28、C+ 32、N1 29、N2 31、E1 33、E2 35 dB）、ORL ≥ 32 dB、反射率 ≤ −35 dB |
PMD の計算式:平均 DGD = PMD 係数 × √L。現代の G.652.D なら ≤ 0.1 ps/√km で、100 km でも 1 ps にしかならず問題になりません。1980 年代の光ファイバーは 1–2 ps/√km で、100 km で 10–20 ps に達し、コヒーレントを使わない限りそのルートでは 10G NRZ は使えません（計算式）。
測定結果の読み方:光ファイバーの種類と経年
| 測定値 | 結論 |
|---|---|
| λ₀ = 1 300–1 324 nm、D（1550） = 16–18 ps/（nm·km） | G.652。1383 nm ピークが低ければ G.652.C/D、高ければ G.652.A/B |
| D（1550） = 2–6 ps/（nm·km）、λ₀は 1 450–1 520 nm 付近 | G.655 ノンゼロ分散シフト。符号を確認、高密度 DWDM では四光波混合に注意（非線形効果） |
| D（1550） ≈ 0 | G.653 分散シフト。不等間隔チャネル配置か L バンドを使わない限り C バンド DWDM は不可 |
| D（1550） = 18–22 ps/（nm·km）、減衰 ≈ 0.17 dB/km | G.654 ピュアシリカコア |
| PMD 係数 > 0.5 ps/√km | 1995 年より前の光ファイバー。100 km 超の 10G はリスクが高い、コヒーレントなら問題ない |
| 1383 nm の水のピークが 0.5 dB/km 超 | E バンド CWDM（1 371–1 411 nm チャネル）は不可、それ以外は使用可能 |
| 基準線に対して減衰の傾きが上昇、1 383 nm と 1 550 nm 以上で最悪 | 水素劣化または水分の影響。該当区間を交換 |
| 1 625–1 650 nm に向けて損失が急上昇 | ルート上でのマクロベンドまたはマイクロベンド |
| 対の長さの非対称性 > 10–20 m | 補償しない限り 50–100 ns の PTP タイミング誤差 |
手順と報告
| 手順 | 内容 |
|---|---|
| 準備 | 両端に測定器を設置（遠隔ユニットまたは別動の作業班）、基準コードを検査・清掃済みにする（端面検査と清掃）、光ファイバーを無給電にする。CD と PMD は通電中の光ファイバーでは測定できない |
| 条件 | 日付、時刻、気温を記録する。PMD はこれらによって変化する。対をなすすべての光ファイバーと予備も試験する |
| 所要時間 | 熟練した作業班なら全項目で 1 心あたり 30–60 分 |
| 成果物 | 光ファイバーごとに:全波長・双方向の損失、ORL、双方向の OTDR トレース波形（.sor）、λ₀と全体分散を含む CD 曲線、PMD、スペクトル減衰曲線、遅延と長さ、反射率マップ、端面画像、対象サービスに対する合格/不合格判定 |
| 保存 | PDF だけでなく、設定を含む測定器のネイティブファイルも保存する（文書化とラベリング） |
| 規格 | IEC 61280-4-2（敷設済みシングルモードリンクの減衰と ORL）、IEC 61280-4-4（敷設済みリンクの PMD）、IEC 61280-4-1（敷設済みマルチモードリンク）、IEC 60793-1-42（CD）、TIA FOTP-175（CD）、ISO/IEC 14763-3 および TIA-568.3-D（受入）（規格マップ） |
ダークファイバー受入チェックリスト:提示された光ファイバーの種類を CD で確認する。 1310/1550/1625 nm での 1 km あたりの損失が提示条件内にあることを確認する。すべての接続点が双方向で ≤ 0.1 dB、すべてのコネクターが双方向で ≤ 0.5 dB であることを確認する。ORL ≥ 27 dB （PON では ≥ 32 dB）であることを確認する。PMD がサービス限界内にあることを確認する。スペクトル曲線に水素劣化の兆候がないことを確認する。長さと遅延を記録する。文書と座標を引き渡す。
CodingBox では
コヒーレントモジュールは、光が入るだけで光ファイバーの特性評価を無償で行います。CMIS VDM は、 DSP が見ている波長分散、DGD、PDL、OSNR、偏波変化速度を報告します。CodingBox は、モジュールがどの観測値を公開しているかを表示し、DDM ページを読み取ります。そのため、光ファイバーの立ち上げ報告書と、モジュール自身が見ている同じリンクの状態を比較できます。両者が一致しない場合は、パッチ、汚れたコネクター、あるいは調査後の光ファイバーの入れ替えを示唆します（VDM と FEC の指標、 Check transceiver）。