광섬유 극성이란 무엇인가? - 극성 광섬유에 대한 모든 것

광섬유 극성은 광섬유 링크에서 광 신호 경로가 올바르게 정렬되어 한 장치의 송신(Tx) 신호가 다른 장치의 수신(Rx) 포트에 연결되고, 그 반대의 경우도 마찬가지임을 의미합니다. 다시 말해, 광섬유 링크의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 빛 신호가 올바른 방향으로 전달되도록 보장합니다. 이러한 정렬이 없으면 아무리 고가의 트랜시버와 스위치라도 광자가 스스로 "회전"할 수 없기 때문에 완전히 어두워집니다.

광섬유 극성의 기본

광섬유 극성은 광섬유 링크를 통해 송신기에서 수신기까지 광 신호 경로를 정확하고 의도적으로 정렬하는 기본 원리입니다. 핵심은 통신 채널 한쪽 끝의 Tx(송신) 포트에서 방출된 빛이 반대쪽 끝의 Rx(수신) 포트로 정확하게 전달되도록 신호 방향을 체계적으로 관리하는 것입니다. 이를 통해 기능적인 양방향 통신 회로가 생성됩니다. 이 Tx-to-Rx 경로의 무결성은 매우 중요하며 패치 코드, 트렁크 케이블, 패치 패널, 커넥터를 포함한 채널의 모든 물리적 구성 요소를 통해 유지되어야 합니다. Tx 포트가 다른 Tx 포트에 연결되는 극성 장애는 두 장치 간에 데이터를 교환할 수 없으므로 완전하고 협상 불가능한 링크 장애로 이어집니다. 이는 두 사람이 전화기의 수화기에 대고 대화하려는 것과 유사합니다. 한 사람이 다른 사람의 스피커를 듣지 않으면 통신이 불가능합니다.

광섬유 극성 관리의 중요성

극성 관리에 대한 절대적인 요구 사항은 광섬유 통신의 근본적인 물리학에서 비롯됩니다. 단일 와이어에서 양방향 트래픽을 전송하도록 변조될 수 있는 구리 케이블의 전기 신호와 달리, 광섬유 가닥의 광 신호는 단방향으로만 이동합니다. 따라서 동시 송수신이 가능한 전이중 통신 링크는 두 개의 분리된 물리적 경로, 즉 데이터 전송 전용 광섬유와 수신 전용 광섬유를 필요로 합니다. 스위치, 라우터, 미디어 컨버터와 같은 액티브 네트워크 장비는 이러한 아키텍처를 염두에 두고 설계되며, 물리적으로 분리된 Tx 및 Rx 포트를 갖추고 있습니다. 전체 물리 계층 인프라는 이러한 설계를 준수하도록 구축되어야 합니다. 이러한 문제는 단순한 광섬유 가닥이 대칭이기 때문에 발생합니다. 광섬유를 연결하고 연결하는 표준화된 방법이 없으면 설치 또는 유지 보수 중에 신호 경로가 실수로 역전될 가능성이 매우 높습니다. 이러한 위험은 병렬 광학(예: 40G, 100G, 400G 이더넷)을 사용하는 최신 고속 애플리케이션에서 더욱 커집니다. 이러한 애플리케이션에서는 단일 다중 파이버 커넥터가 여러 Tx 및 Rx 채널을 동시에 관리하기 때문에 수동 수정이 비실용적입니다.

표준 MPO 극성 방법(TIA-568)

모호성을 제거하고 상호 운용성을 보장하기 위해 미국 통신산업협회(TIA) 표준(ANSI/TIA-568)은 극성 관리를 위한 세 가지 고유한 방법을 정의합니다. 이러한 방법은 케이블 제작 및 패치 패널 구성을 위한 체계적인 프레임워크를 제공하여 설치자가 추측하거나 수동으로 배선을 교차할 필요 없이 종단 간 연결을 보장합니다.

극성 유형 A(직접 방법)

Type A 방식은 채널에서 "키업에서 키다운으로" 방향을 지정하는 것이 특징입니다. 이 방식에서 광섬유 위치는 트렁크 케이블의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선으로 연결됩니다. 극성 반전은 한쪽 끝의 커넥터 전체를 뒤집어서 이루어집니다. 예를 들어, MPO 커넥터 에서 키업 쪽의 위치 1(Tx)은 키다운 쪽의 위치 1에 연결됩니다. 그러나 커넥터가 반전되어 있으므로 해당 물리적 ​​위치가 장비의 Rx 포트와 일치하게 됩니다. 이 방식은 각 끝에 서로 다른 유형의 패치 코드를 사용해야 하는 경우가 많습니다(예: 한쪽에는 키업에서 키업으로 연결되는 코드, 다른 쪽에는 키업에서 키다운으로 연결되는 코드). Type A MPO 어댑터와 트렁크 케이블을 사용하여 구현됩니다.

극성 유형 B(역방향 방법)

Type B는 가장 직관적이고 널리 사용되는 방식 중 하나입니다. 트렁크 케이블 자체 내에서 필요한 Tx-Rx 크로스오버를 구현합니다. Type B 케이블의 양쪽 커넥터는 동일한 방향(키업에서 키업으로)으로 연결되어 있습니다. 케이블 내부 배선이 반전되어 있어 한쪽 끝의 위치 1(Tx)로 전송된 신호는 반대쪽 끝의 위치 2(Rx)에서 나오고, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이를 통해 링크 양쪽에서 동일한 표준 패치 코드(예: 키업에서 키업으로)를 사용할 수 있어 재고를 간소화하고 오류 발생 가능성을 줄일 수 있습니다. Type B는 많은 사전 종단 MPO 트렁크 케이블 시스템의 기본 방식입니다.

극성 유형 C(페어 스왑 방식)

Type C는 트렁크 케이블 내에서 크로스오버를 수행하는 더 복잡한 변형이지만, 인접한 광섬유 쌍을 교환하여 크로스오버를 수행합니다. 예를 들어, 12개 광섬유로 구성된 MPO 케이블 내에서 광섬유 1은 광섬유 2와, 광섬유 3은 광섬유 4와 교차하는 식으로 구성될 수 있습니다. Type B와 마찬가지로 트렁크 케이블에서 키업 커넥터를 사용하지만 내부 매핑 방식이 다릅니다. 이 방식은 덜 일반적이며, 일반적으로 특정 애플리케이션이나 고유한 광섬유 매핑이 필요한 고밀도 시스템에 사용됩니다.

광섬유 제품의 극성 응용 분야

광섬유 케이블:

듀플렉스 패치 케이블:  가장 간단한 응용 분야입니다. 두 개의 광섬유는 일반적으로 서로 접합되어 있으며, 파란색(송신)과 녹색(수신) 커넥터 부트로 색상이 구분되어 있습니다. 표준 듀플렉스 패치 케이블은 내부적으로 신호 경로를 통과하기 때문에 본질적으로 B형 구성 요소입니다. 한쪽 끝의 송신기는 다른 쪽 끝의 수신기에 연결됩니다.

MPO 트렁크 케이블:  고밀도 데이터 센터의 백본입니다. 12파이버 또는 24파이버 MPO 트렁크 케이블은 특정 극성 유형(A, B 또는 C)으로 제조됩니다. 제품에는 명확한 라벨이 부착되어 있으며, 내부 구조(직선, 역방향 또는 쌍 교환)에 따라 스위치에서 최종 장치까지 올바른 극성을 유지하기 위해 전체 시스템에 어떻게 통합해야 하는지가 명시되어 있습니다.

광섬유 패치 패널 및 카세트:

MPO-LC 카세트 (또는 히드라):  이는 중요한 변환 지점입니다. 카세트는 트렁크 케이블에서 다중 광섬유 MPO 커넥터를 가져와 개별 LC 듀플렉스 포트로 분리합니다. 카세트 자체는 특정 극성 방식을 고려하여 설계되었습니다. 예를 들어, A형 카세트는 B형 카세트와 내부 광섬유 라우팅 맵이 다릅니다. MPO 트렁크의 극성이 장비에 연결되는 듀플렉스 패치 코드로 올바르게 변환되도록 하려면 올바른 카세트 유형을 사용하는 것이 필수적입니다.

MPO 어댑터:  패치 패널에 장착되어 두 개의 MPO 커넥터를 연결하는 커플러입니다. 키 방향(Type A(KeyUp-KeyDown) 또는 Type B(KeyUp-KeyUp))에 따라 구분됩니다. 어댑터 유형은 사용 중인 트렁크 케이블 및 패치 코드의 극성 방식과 일치해야 연속적이고 정확한 신호 경로를 확보할 수 있습니다.

활성 광섬유 장비:

QSFP/QSFP28 트랜시버(40G/100G용):  MPO 인터페이스를 사용하는 트랜시버는 고정된 내부 파이버 맵을 갖습니다. 예를 들어, 40G-SR4 트랜시버는 송신에 1~4번 파이버를 사용하고 수신에 9~12번 파이버를 사용합니다. 전체 외부 케이블 시스템(패치 코드 및 트렁크 케이블)은 한 트랜시버의 송신 파이버가 해당 트랜시버의 수신 파이버에 정확하게 도달하도록 일관된 극성 방식(일반적으로 B형)으로 설계되어야 합니다.

광섬유 극성 테스트, 문제 해결 및 모범 사례

극성 검증을 위한 테스트 방법

A. 시각적 결함 위치 지정기(VFL)

원리: 고강도 가시광선 적색 레이저 광선(650nm)을 광섬유 코어에 주입합니다.

극성 테스트 절차:

a. VFL을 채널 한쪽 끝에 있는 Tx 포트(예: 패치 패널의 LC 듀플렉스 포트)에 연결합니다.

b. 가장 먼 쪽에서 어느 포트에서 붉은 빛이 나오는지 살펴보세요.

c. 올바른 극성:  빛은 해당 Rx 포트에서 나옵니다.

d. 극성 오류:  Tx 포트에서 빛이 나오거나(직선 오류를 나타냄) 빛이 전혀 보이지 않습니다(완전한 정렬 불량 또는 파손을 나타냄).

장점:  빠르고 저렴하며, 듀플렉스 및 단순 MPO 링크의 극성 확인에 이상적입니다. 매크로 벤딩 및 단선도 추적할 수 있습니다.

제한 사항:  범위가 제한적(일반적으로 5km 미만). 손실 측정에는 적합하지 않습니다.

B. 파워 미터 및 광원

원리:  표준화된 파장(예: 멀티모드의 경우 850nm, 1300nm, 단일모드의 경우 1310nm, 1550nm)을 사용하여 링크 전체에서 실제 광 전력 손실을 측정합니다.

극성 테스트 절차(2인 방법):

a. A 지점에서 광원을 Tx 포트에 연결합니다.

b. B 지점에서 전력계를 해당 Rx 포트에 연결합니다.

c. 전력 레벨을 기록합니다. 장비의 수신기 감도 범위 내에서 유효한 측정값은 올바른 극성과 허용 가능한 손실을 나타냅니다.

d. 극성 오류:  측정값이 나오지 않으면 전력계를 다른 포트(Tx 포트)로 바꿔 보십시오. 측정값이 유효하면 극성 반전을 확인할 수 있습니다.

장점:  업계 표준에 따라 Tier 1 인증에 필요한 정량적 손실 데이터를 제공합니다.

제한 사항:  두 기술자 간의 협력이 필요하거나 비용이 많이 드는 루프백 설정이 필요합니다.

C. 전용 MPO 극성 테스트 키트

원리:  이 세트는 알려진 극성을 가진 수컷 및 암컷 MPO 참조 코드를 포함하는 특수 세트로, 이를 통해 전체 MPO 트렁크나 채널을 테스트하기 위한 알려진 양호한 참조를 생성할 수 있습니다.

절차:  테스트 키트로 기준을 설정한 후 테스트 대상 장치를 연결합니다. 테스터는 MPO 커넥터 내 각 광섬유 위치에 대해 합격/불합격을 표시합니다.

장점:  모든 12개 또는 24개의 파이버를 올바르게 매핑해야 하는 복잡한 병렬 광 링크(예: 40/100/400G)를 효율적으로 인증하는 데 필수적입니다.

광섬유 극성 오류 문제 해결

링크에 장애가 발생하면 이러한 논리적 에스컬레이션 경로를 따라 극성 문제를 격리하고 해결합니다.

1단계: "스왑" 테스트(듀플렉스 링크용)

조치: 링크 한쪽 끝(일반적으로 스위치 쪽)에서 듀플렉스 LC 패치 코드를 뒤집으면 됩니다. 이렇게 하면 Tx와 Rx 가닥이 물리적으로 바뀝니다.

해석:

a. 링크가 연결되면:  문제는 패치 코드 또는 채널의 한 세그먼트의 단순한 극성 반전이었습니다. 수정 사항을 기록하십시오.

b. 링크가 계속 끊어진 경우:  문제가 더 복잡하고 영구 링크(트렁크 케이블, 카세트) 내부에 더 깊이 숨겨져 있거나 비극성 문제(예: 높은 손실, 더러운 커넥터)일 수 있습니다.

2단계: 세그먼트 테스트 및 격리

목표: 오류가 있는 부분(패치 코드, 트렁크 케이블 또는 카세트)을 분리합니다.

행동:

a. VFL 또는 전력계를 사용하여 각 패치 코드를 개별적으로 테스트하십시오. 표준 A-B 코드는 Tx에서 Rx로 빛이 이동하는 것을 보여야 합니다.

b. VFL을 카세트의 MPO 인터페이스에 연결하고 반대쪽의 해당 LC 포트를 확인하여 영구 링크(패치 패널 간 트렁크 케이블)를 테스트합니다. 이를 통해 카세트의 내부 매핑과 트렁크의 극성을 확인할 수 있습니다.

일반적인 발견 사항: 잘못 표시된 유형 A 트렁크 케이블이나 잘못 제조된 유형 B 트렁크 케이블이 유형 B 시스템에 설치되거나 그 반대의 경우가 있습니다.

3단계: 고급 MPO 관련 문제 해결

문제: "극성 방법을 확인했지만 40G 링크가 나오지 않습니다."

잠재적 원인:

a. 잘못된 포트 매핑:  카세트 또는 패치 패널이 트랜시버 레인 할당에 필요한 올바른 LC 위치에 MPO 파이버를 매핑하지 않을 수 있습니다. 이 경우 장비의 데이터시트와 카세트의 배선도를 확인해야 합니다.

b. MPO 커넥터 키 방향:  트렁크 케이블이나 패치 코드가 잘못된 키 각도(예: 키 업 대 키 다운)로 어댑터에 강제로 꽂혀 극성이 물리적으로 뒤집혔을 수 있습니다.

c. 광섬유 정렬/고정 문제:  수 MPO 커넥터에는 정렬 핀이 두 개 있고, 암 커넥터에는 구멍이 있습니다. 핀이 손상되었거나 없거나, 핀 구멍에 이물질이 있으면 커넥터 내부 광섬유 정렬이 어긋나 특정 광섬유 위치에 극성 오류가 발생할 수 있습니다.

광섬유 극성 관리 모범 사례

극성 방식 문서화:  모든 트렁크 케이블, 패치 패널, 카세트에 극성 유형(A, B, C)을 명확하게 표시하십시오. 시공 도면에도 이를 반영해야 합니다.

한 가지 방법으로 표준화:  간단함(균일한 패치 코드)을 위해 방법 B를 선택하고 시설 전체에 적용합니다.

연결 전 검사:  광섬유 검사 현미경을 사용하여 모든 MPO 및 LC 커넥터 단면의 오염 여부를 확인하십시오. 먼지 한 점만으로도 레인을 막아 극성 오류와 유사한 결과를 초래할 수 있습니다.

설치 인증:  광 손실 테스트 세트(OLTS) 또는 MPO 인증 키트를 사용하여 설치 시 모든 링크의 손실 및 극성을 테스트하고 문서화하십시오. 이는 향후 문제 해결을 위한 기준이 됩니다.

이러한 표준화된 방법과 모범 사례를 준수함으로써 네트워크 전문가는 안정적이고 고성능 연결을 보장하는 견고한 광섬유 인프라를 설계, 설치 및 유지 관리할 수 있습니다.

신호 무결성과 네트워크 기능에는 올바른 광섬유 극성을 유지하는 것이 필수적입니다. 극성이 올바르지 않으면 송신기가 수신기 대신 다른 송신기에 연결될 수 있으므로 데이터 전송이 실패합니다. 라이브 데이터 센터에서는 링크가 연결되지 않을 때 오류가 발견되는 경우가 많습니다. Finisar 1G-8CH-OADM과 같은 수동 DWDM 멀티플렉서에서는 모든 파장이 존재하는 것처럼 보이지만 디코딩되지 않을 때 나중에 발견되는데, 이는 각 채널의 서큘레이터가 빛을 자체로 되돌려 보내기 때문입니다.

자주 묻는 질문

질문: 어떤 극성 유형을 선택해야 합니까?

A: ANSI/TIA 568-D.3 방법 A와 B는 각각 다른 구성 요소, 패치 케이블 또는 카세트를 필요로 합니다.

방법 C에서는 단일 패치 코드와 카세트를 사용할 수 있지만 마이그레이션이나 직접 트랜시버 연결 애플리케이션에는 유연하지 않습니다.

방법 B 트렁크의 양쪽 끝에서 사용되는 범용 극성은 광섬유 네트워크의 복잡성을 줄이고 일관된 극성을 보장하며 네트워크 유지 관리를 간소화합니다.
 

질문: 극성 유형을 혼합할 수 있나요?

A: 다양한 극성 유형을 혼합하여 고유한 채널 설계 요건을 충족할 수 있지만, 이를 위해서는 상세한 계획, 평가 및 검증이 필요합니다. 이러한 혼합에는 추가 또는 변경 시 상세한 재고 및 주문 관리가 필요합니다. 채널 요건 및 검토 없이 극성 유형을 혼합하는 것은 권장되지 않습니다.
 

질문: 유니버설 카세트에는 어떤 트렁크를 사용해야 합니까?

A: 범용 카세트는 8/12 Fiber MTP®/MPO 커넥터를 활용하는 Method B 트렁크와 함께 작동하도록 설계되었습니다.

질문: MTP® 카세트 케이블과 하네스 케이블 중 어떤 제품을 선택해야 할까요?

A: 연결 방식에 따라 다릅니다. 연결된 링크가 많으면 하네스를 사용할 경우 실제 케이블 연결 및 회선 관리에 어려움을 겪을 수 있습니다(그림 1). MTP® 카세트(그림 2)를 사용하면 케이블을 체계적으로 관리하는 데 도움이 됩니다.
 

그림 1

그림 2