正と負の混同

2019 年 1 月 8 日/一般

挿入損失は光ファイバー・リンクで発生する信号の損失です。dB で表され、必ず正数になるはずですが、負になることがあります(これは問題があることを示しています)。

リターン・ロスは、反射され、信号源に返る光の量を測定したものです。また、 dBで表示され、必ず正数です。リターン・ロス値が高いのは良いことであり、通常、挿入損失は低くなります。

反射率も反射を測定したものです、dB で表示されますが負の数値になります。高い反射率(0 に近い)は望ましくありません

少し分かりにくいかもしれません。計算は小学校 4 年生の算数レベルなのですが、博士号を取得した人でも混乱することがあります。これらの整数、負数、高い、低い dB 結果は、業界の最も経験豊富な専門家の間にも混乱(意見の相違)を生じさせています。

必ず正

光ファイバー・リンクで最も一般的に測定されるパフォーマンス・パラメータは挿入損失です。これは電気やデータなどあらゆる種類の伝送において自然に発生する現象です。ケーブルが長いほど損失は大きくなります。コネクターやスプライスなどの接続箇所でも損失が発生します。

挿入損失はデシベル (dB) で表されます。入力パワーと出力パワーの比率によって信号の損失量を示すもので、正数になります。つまり、出口の信号は常に入口の信号よりも小さくなります。数値が低いほど挿入損失性能に優れ、0.4dB よりも 0.2dB の方が良好な挿入損失になります。  

しかし、挿入損失が負の値として表示されることがあります。負の値が信号のゲインを示しているのであれば、これはあり得ない結果です。負の挿入損失は問題があることを示しており、多くの場合、不適切な基準値の設定が原因です。たとえば、ゼロ基準値の設定時に汚れていた基準ケーブルをテストの前に清掃すると、挿入損失がゲインを示す負数になる可能性があります。

負の損失(ゲイン)は、接続された光ファイバーの違いによっても発生します。2 本の光ファイバーの後方散乱係数(光ファイバーの相対的後方散乱レベルを示す専門用語)が異なる場合、接続点の前よりも、後ろでより多くの光が後方散乱します。このため、一方向の測定のみを行うと、OTDR は実際よりも小さい損失値を報告し、負の値として示されることがあります。

しかし、ゲインがあれば損失もあります。一方向を測定するとゲインになりますが、反対方向では接続点の後ろの後方散乱光が少ないため、実際の損失よりも大きな損失が測定されます。このため、業界規格では両方向の測定(双方向テスト)を義務付けています。2 つの測定値を平均化することで、実際の損失値が計算されます。フルーク・ネットワークスの OptiFiber® Pro は、SmartLoop 機能を使ってこの双方向テストを自動的に実行します。

混同される逆計算のパラメータ

光ファイバー接続で一般的に測定されるその他のパフォーマンス・パラメータにリターン・ロスがあります。これは、光源から入射した光と反射され光源に返ってきた光の量を比較して、測定されます。正数の dB で表され、数値が高いほどリターン・ロス性能に優れ、 30dB よりも 60dB の方が良好なリターン・ロスになります。リターン・ロス値が高ければ高いほど良いということは、信号源から入射した光が全く反射されず、返ってこなかった場合は、リターン・ロスは無限大になります。

その他にも反射率があります。反射イベント(コネクター)によって生じた後方反射量と入射光量を比較して測定します(基本的にリターン・ロスの逆です)。これも dB で表されますが、負数になります。反射率の数値は低いほうが良く(負の値であることに注意してください)、-30dB よりも -60dB の方が良好な反射率になります。OTDR は通常、接続反射率の定義に負の値を使用します。

混乱の原因は、リターン・ロスの正の dB 値と反射率の負の dB 値だけではありません。多くの人がこの2つの用語を混同し、誤って使用しており、用語そのものが正確に理解されていません。これは、リターン・ロスと反射率は両方とも、コネクター部の後方反射量を把握するために使用されるためです。しかし、符号が異なっています。計算式を見ると、その違いがわかります。

リターン・ロス = 10×log (入射パワー/反射パワー) (+dB 単位)

反射率 = 10×log (反射パワー/入射パワー) (-dB 単位)

良好な結果

この業界では特に、「高い」値は好ましくないと考えられる傾向があるため、リターン・ロス値が高いとコネクターでの反射が大きいと誤って理解されることがあります。

dB は比率を表す単位であるため、dB 値に関しては、「より高い」または「より低い」という表現を避けることが推奨されます。代わりに、「良好」または「不良」で値を表現するほうが適切なように思われます。

挿入損失については数値がゼロに近いほど、良好な状態になり、リターン・ロスと反射率については数値がゼロから遠いほど良好な状態になることさえ覚えておけば大丈夫です。しかし実際には、実測値を考慮する必要はありません。フルーク・ネットワークスの CertiFiber® ProOptiFiber® Pro を使うと、試験結果が良かったのか悪かったのか正確に判断できます。

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