В волоконно-оптических системах связи оптические модули большой дальности связи, ввиду высокой мощности передачи, подвержены повреждениям приёмных устройств при прямом подключении к более коротким оптическим волокнам. В данной статье анализируются механизмы перегрузки оптической мощности, типичные сценарии повреждений и меры защиты, а также приводятся технические рекомендации для инженерной практики.

я . Физический механизм оптического P Перегрузка по мощности

Пропускаемая оптическая мощность длинноволнового расстояние Мощность оптических модулей (например, 40/80/120 км) обычно выше, чем у модулей для ближней связи, и обычно достигает +2–+5 дБм. При прямом подключении таких модулей к оптоволоконным линиям связи ближней связи (например, к линиям связи длиной менее 10 км) оптическая мощность на приёмнике может значительно превышать допустимый предел устройства из-за недостаточного затухания в волокне (коэффициент затухания одномодового волокна составляет всего 0,4 дБ/км на длине волны 1310 нм).

Сравнение ключевых параметров

При прямом подключении 40-километрового модуля к 2-километровому оптоволокну затухание в волокне составляет всего 0,8 дБ (2 км x 0,4 дБ/км), а оптическая мощность на приёмном конце может достигать +1,2 дБм…+4,2 дБм, что значительно превышает порог перегрузки приёмного узла (ROSA) -8 дБм. Это вызывает резкое увеличение фототока, что приводит к перегреву и пробою PN-перехода, что приводит к его необратимому повреждению.

II . Анализ типичных сценариев повреждений

1. Катастрофа, вызванная прямым кольцевым тестированием

А В центре обработки данных было установлено петлевое соединение без установки аттенюатора, что обеспечило высокую оптическую мощность +4 дБм на приёмной стороне. Тест показал: Черные следы ожогов на компоненте ROSA; ток приема аномально увеличился до 500 мА (нормальное значение ≤100 мА); и модуль IBias. Если значение АЦП остается равным 0, это указывает на повреждение цепи питания на передающей стороне.

Анализ первопричин: Тест с обратной связью приводит к тому, что 100% переданной оптической мощности возвращается в приёмник, что приводит к эффекту суперпозиции, приводящему к накоплению оптической мощности. Если передаваемая оптическая мощность модуля составляет +3 дБм, фактическая оптическая мощность на приёмнике после проверки обратной связи достигает +6 дБм, что превышает точку перегрузки ROSA, составляющую -8 дБм.

2. На короткие расстояния Ф ибер О птичный М isconnection я инцидент

При развертывании городской сети оператор ошибочно подключил 80-километровый модуль дальней связи к 5-километровому оптоволоконному каналу связи. После трёх часов работы значение RSSI на приемном конце оставалось равным 0, температура корпуса модуля возросла до 65°C (нормальное значение ≤45°C), а коэффициент ошибок демодулированного бита достиг 10⁻³ (нормальное значение ≤10⁻¹²).

Разборка показала : Трещины на поверхности микросхемы ROSA и пробой фильтрующего конденсатора C12 (цепь опорного питания). Инцидент привёл к прямому экономическому ущербу в размере 120 000 юаней и четырёхчасовому сбою в работе региональных служб.

III . План системной защиты

1. Точный контроль энергобюджета

Реализуйте трехэтапный подход к управлению питанием:

① Тест перед подключением: Измерьте оптическую мощность передатчика с помощью измерителя оптической мощности. Если она превышает запас чувствительности приёмника +3 дБ, немедленно включите функцию ослабления сигнала.

② Регулировка динамического затухания:

Связи ниже 40 км: установите фиксированный аттенюатор (например, 5 дБ типа FC/PC)

Для линий связи длиной более 40 км используйте регулируемый оптический аттенюатор (EVOA) с запасом регулировки 3 дБ.

③ Онлайн-мониторинг: Считывает диагностическую информацию модуля в режиме реального времени по протоколу SNMP и активирует сигнал тревоги, если полученная оптическая мощность превышает -10 дБм.

2. Технические характеристики реализации

Список запрещенных к установке объектов:

① Не подключайте оптические волокна напрямую без проверки оптической мощности;

② Не используйте прямое оптоволоконное соединение для кольцевого тестирования;

③ Не используйте модули дальней связи для соединений на расстоянии менее 10 км.

Рекомендуется О работающий П процедуры:

① После установки модуля в устройство считайте начальную оптическую мощность с помощью команды интерфейса диагностики приемопередатчика дисплея.

② Перед подключением оптического волокна используйте регулируемый аттенюатор, чтобы отрегулировать принимаемую оптическую мощность в диапазоне от -15 дБм до -20 дБм.

③ Проводите ежеквартальные испытания на снижение оптической мощности, чтобы гарантировать стабильную работу аттенюатора.

3. Критерии выбора устройства

Матрица выбора аттенюатора

Предпочтительнее использовать аттенюаторы с интерфейсами MPO, поскольку они позволяют снизить вносимые потери более чем на 40%. Для систем 400G рекомендуется использовать интегрированные модули аттенюации, чтобы сократить количество точек подключения отдельных устройств.

IV . Экстренное реагирование на аварии

При возникновении перегрузки оптической мощности немедленно выполните следующие действия:

1. Защита от отключения питания : Отключите модуль от питания, чтобы предотвратить дальнейший перегрев.

2. Оценка ущерба : Визуально осмотрите торец ROSA на предмет почернения; с помощью мультиметра измерьте сопротивление контакта VCC относительно земли (нормальное значение > 10 кОм); и считайте значение регистра DMI с помощью отладочного программного обеспечения.

3. Градуированное действие : Небольшая перегрузка (принимаемая оптическая мощность < -5 дБм): Замените аттенюатор и наблюдайте в течение 24 часов. Сильная перегрузка (принимаемая оптическая мощность > 0 дБм): Замените весь оптический модуль.

Прямое подключение оптических модулей большой дальности на короткие расстояния фактически приводит к потере контроля над управлением оптической мощностью. Внедрение трёхуровневой системы защиты, включающей «предварительное тестирование – динамическую настройку – непрерывный мониторинг», позволяет снизить частоту повреждения компонентов со среднего по отрасли значения 12% до менее 0,3%. Операторам рекомендуется прямо требовать от поставщиков предоставления решений по защите оптической мощности в контрактах на закупку оборудования и включать это условие в качестве обязательного условия при приёмке проекта.