Rx パワーとリンクバジェット

Rx パワーは、ほぼ常に実測される唯一の DDM 値であり、単純な式の結果でもあります。すなわち、対向側が送出したパワーから、経路で失われたパワーを引いたものです。両端を読み取れば、そのリンクの実測損失が分かります。それを設備が本来失うべき損失と比較すれば、問題が光ファイバー、コネクター、モジュールのどれにあるか、そしてリンクが落ちるまでにどれだけマージンが残っているかが分かります。

計算式

Rx(here) = Tx(far end) − loss(path)
loss(path) = fibre attenuation × length + Σ connectors + Σ splices + Σ passive components
margin     = Rx(here) − sensitivity(this receiver)

Tx と Rx はいずれも DDM から得られます（パラメーター）。損失の各要素は、設備の記録か、あるいは次の代表値から得られます。

要素	代表的な損失	備考
SMF（1310 nm）	0.32–0.35 dB/km	G.652
SMF（1550 nm）	0.18–0.22 dB/km	—
SMF（1610 nm、CWDM 端）	0.22–0.25 dB/km	古い光ファイバーでは 1383 nm のウォーターピークが 0.3–0.5 dB/km
MMF（850 nm）	2.5–3.5 dB/km	OM3/OM4
コネクターペア（LC/SC、UPC または APC）	0.2–0.5 dB（TIA 上限 0.75）	汚れている場合：+0.5 … +3 dB 以上
MPO/MTP ペア	0.35–0.75 dB	損失よりも極性とピン配列の方が重要
融着接続	0.05–0.1 dB	—
メカニカルスプライス	0.2–0.5 dB	—
CWDM 合波器・分波器（チャネルあたり）	合計 2.5–4 dB	通過帯域ごとに 1–2 dB 追加
DWDM 合波器／分波器（AWG）	ペアあたり 3–6 dB	—
PON スプリッター 1:2 / 1:4 / 1:8	≈ 3.5 / 7.2 / 10.5 dB	—
PON スプリッター 1:16 / 1:32 / 1:64	≈ 13.7 / 17.2 / 20.5 dB	—
インライン減衰器	表示値 ±0.5 dB	—

CWDM の詳細なバジェット計算方法は合波器／分波器とリンクバジェットを、単位換算は単位と換算を参照してください。

計算例：10GBASE-LR、12 km

対向側の Tx（DDM）：−2.5 dBm
予想損失：12 km × 0.35 = 4.2 dB + コネクターペア4組 × 0.4 = 1.6 dB + スプライス6箇所 × 0.1 = 0.6 dB → 6.4 dB
予想 Rx：−2.5 − 6.4 = −8.9 dBm
受信感度（10GBASE-LR、平均）：約 −14.4 dBm → 予想マージン ≈ 5.5 dB

実測 Rx	解釈
−8 … −10 dBm	設計どおり
−12 dBm	3 dB 不足。コネクターの汚れ・損傷、マクロベンド、スプライスのいずれか。清掃・点検してから OTDR
−14 dBm	受信感度の限界。リンクは維持されていてもエラーやフラップが発生しうる
−40 dBm	光が届いていない。光ファイバー、ポート違い、対向側の Tx オフなど（リンクなしチェックリスト）
−3 dBm	対向側が想定より強く送信しているか、記録より大幅に短い経路

両方向

A→B と B→A の両方を測定します。光ファイバーの損失は数十分の1 dB の範囲で対称であり、DDM の精度（±3 dB、実際には 2 dB 超）を上回る差があれば、非対称の原因は経路ではなく端点にあることを意味します。

観測結果	意味
両方向とも同じだけ低い	経路が共通の原因：長さ、スプライス、合波器、両方の光ファイバーでのコネクターの汚れ
片方向だけ低い	その光ファイバー側のコネクターの汚れ・損傷、送信側の Tx が弱い、その方向での波長不一致（BiDi/CWDM）
片方向が無信号	ペアの一方の光ファイバーが断線、Tx が無効または故障、Tx と Rx の取り違え
両方とも正常なのにエラーが出る	パワーの問題ではない。分散、FEC、パラレル光学部品での極性（VDM と FEC）

パラレル光学部品ではレーンごとに、4本または8本の Rx 値をまず互いに比較してから、規格値と比較してください（レーンごとの診断）。

過入力：光が強すぎる場合

すべての受信器には最大入力があります。それを超えるとフォトダイオードや TIA が飽和し、「信号は強いのに」エラーが発生します。代表的な過入力点は、10G SR/LR の PIN 受信器で −1 … 0 dBm、1G で −3 dBm、ZR/DWDM モジュールの APD 受信器で −7 … −9 dBm、PAM4 で +2 … +4 dBm です。短距離リンクに長距離用モジュールを使う場合は減衰器が必要です。Rx がウィンドウの中央に収まるように選定します（代表値、受信器）。

パワーがすべてではない：分散とペナルティ

IEEE のバジェットは、パワー損失として現れないペナルティ（分散、反射、ジッター）のために数 dB を確保しています。10GBASE-LR の場合、バジェットは 9.4 dB ですが、そのうちチャネル挿入損失はわずか 6.2 dB で、残りはペナルティの配分です。そのため、Rx パワー上は「3 dB のマージン」があるように見えても、1550 nm の長距離スパンや CWDM の 1610 nm、あるいは 10G の OM1 光ファイバーでは、実際には限界に達していることがあります。症状としては、レベルは良好なのにエラーやフラップが出ます（リンクフラッピング）。対策はパワーを増やすことではなく、分散耐性のあるモジュール（EML、より短い伝送距離、より低いレート）を使うことです。

マージンの方針

マージン（Rx − 受信感度）	判定
> 6 dB	良好。経年劣化とコネクターの汚れ1箇所分の余裕がある
3–6 dB	許容範囲。監視を続け、ベースラインを記録しておく
1–3 dB	際どい。高温の日や取り扱いのたびにフラップが予想される
< 1 dB	今すぐ対処。清掃、再接続、短縮、または伝送距離クラスの変更を行う

新設リンクは、経年劣化を見込んでも少なくとも3 dB のマージンを確保して設計してください（生涯にわたるレーザーの経年劣化で 0.5–1 dB、将来の修理用スプライス1箇所ごとに 0.5 dB）。

記録

設置時に両端の Tx と Rx を記録してください。これがリンクパスポートになります（監視）。その後の測定値は差分として扱えるため、DDM の絶対精度 ±3 dB の影響を受けません（精度と限界）。

CodingBox では

DDM 画面は、モジュール自身のしきい値とともに Tx と Rx を表示し、時系列で記録します。設置前にベンチでリンクの両方のモジュールを読み取っておけば、上記のバジェット計算に使う送出パワーが得られます。故障したリンクから取り外したモジュールについては、記録された Rx の履歴から、損失が徐々に増えたのか（設備側の問題）、モジュールの Tx が低下したのかが分かります（Tx バイアスとレーザーの経年劣化）。

スプリッターとクラスウィンドウを含むバジェットについてはODN クラスと PON バジェットを、パワーではなくノイズが制限要因となる増幅リンクについては増幅と OSNRを参照してください。

規格ごとの許容値、ペナルティ、マージンの方針、4つの計算例といった設計側の詳細はリンクバジェットの設計を、DDM から推定するのではなく LSPM と OTDR で設備損失を実測する方法は試験と測定を参照してください。

この記事に不正確な点や誤りを見つけた場合は、該当する箇所を選択して Ctrl+Enter を押すと、できます。