光モジュール（10G/25G/40G/100G）の出力電力の測定方法

光トランシーバ（モジュール）の定義

 SFPトランシーバとは、電気信号と光信号の相互変換を実現し、SFPポートを有するスイッチングハブやLANカード、ルータなどに装着して機能する光モジュールの一種である。SFPトランシーバの外観は下記の図に示すように、小型で挿抜可能なものであり、LANケーブルや光ファイバーに接続することも可能である。そのなか、SFPはSmall Form-factor Pluggableの略で、MSA（マルチソースアグリーメント、メーカー間の合意）によって規定される電気的インターフェースである。

光モジュールを出荷する前に、信頼性の高い動作を提供できることを確認するために、出力電力、レシーバー感度、動作温度、バイアス電流などのトランシーバーモジュールのパラメーターのテストなど、いくつかのテストが必要です。たとえば、出力電力は、ネットワークスイッチに接続したときに光モジュールの正常な動作を確保するための重要なパラメーターです。ここでは、モジュールの出力電力の定義とその測定方法を紹介します。

モジュールの出力

出力パワーとは、モジュールのトランスミッターの平均光出力パワーを指します。出力電力の単位はW、mW、またはdbmです。

トランスミッタの出力電力は、モジュールの重要なパラメータであり、伝送距離に影響を与える可能性があります。出力電力が小さすぎると、モジュールの受信端での入力電力がモジュールの受信感度よりも小さくなるため、モジュールは通常、信号光を受信できません。出力パワーが大きすぎる場合、入力光パワーの範囲に応じて減衰器を受信端に追加できますが、それに応じて必要なバイアス電流が大きくなり、信号品質とモジュールの寿命に影響します。

波長、伝送速度、距離が異なるモジュールでは、出力が異なる場合があります。モジュールの出力電力が正常範囲内にあるかどうかを判断するには、4つの方法があります。

モジュールの出力電力を測定する4つの方法

1. スイッチを介したDDM情報の読み取り

DDMはDigital Diagnostic Monitoringの略で、送信および受信された信号のステータスに関する重要な情報をユーザーに提供します。モジュールの内部動作電圧、温度、受信機電力、送信機バイアス電流、および送信機電力をリアルタイムで監視することにより、このアプローチにより障害の分離とエラー検出を改善できます。

*モジュール光学系のDDM情報を表示するコマンドは、スイッチごとに異なる場合があります。操作前に仕様を参照してください。

図1. Ciscoスイッチに接続されたSFPトランシーバーの特定の情報

図1に示すように、SFPモジュールのTx電力（出力電力）は-3.55 dBmであり、アラーム範囲1 dBm〜-13.5 dBmに収まるため正常であることを示しています。

2.アイダイアグラム測定

出力光パワーはアイダイアグラムからも確認できます。以下は、 100G QSFP28 モジュールのアイダイアグラムテストです。

図2.アイダイアグラム測定プロセス

1. テストボードは、エラー検出器からの電気信号を光信号に変換し、モジュールに送信します。そして最後に、その信号はファイバーケーブルに沿ってオシロスコープに流れます;

2. エラー検出器は、アイダイアグラムが生成されるオシロスコープに同期クロック信号を送信します;

3. 光オシロスコープは、光モジュールと同じフィルタ速度と中心波長を設定するものとします。生成されたアイダイアグラム情報（出力光パワー、消光比など）がコンピューターに配信されます。

バイアス電流を調整して、テスト対象の100G QSFP28モジュールが通常の出力電力を維持できるようにします。

3. 光スペクトラムアナライザー

図3.光スペクトルアナライザーでテストされたQSFP-40G-ER4

1. 光モジュールに応じて、FC-LCおよびFC-SCコネクタから選択します;

2. シンプレックスファイバケーブルのFC側を光スペクトルアナライザの「光入力」インターフェイスに接続します;

3. シンプレックスファイバケーブルのLC側をトランシーバのTxインターフェイスに接続します;

4. 「自動」ボタンを押して、アナライザーにコアパラメーター（出力光パワーを含む）を読み取らせ、次に中心波長とサイドモード抑圧比（SMSR）を読み取ります; 図3は、テストされたもジュールの出力電力が2.8dBmであることを示しています。

5. 読み取りが終了したら、ケーブルとファイバモジュールを取り外します。

4. 光パワーメーター

図4.光パワーメーターによる光パワー測定

1. モジュールのファイバタイプ、コネクタ、中心波長を確認します;

2. 光パワーメーターの適合コネクタを選択します;

3. 最適な光ファイバケーブルを選びます;

4. ネットワークスイッチの電源を入れ、スイッチポートを通常の管理状態に維持します;

5. モジュールの中心波長に合わせてパワーメーターのテスト波長を変更します;

6. 光モジュールをスイッチのポートに挿入し、光ファイバーケーブルを介してトモジュールをパワーメーターのアダプターに接続します;

7. 画面で結果を読み取ります。「dBm/w」ボタンを押して、表示単位を変更します。

出力電力が異常な場合は、具体的な理由を見つけてください。ここに、異常な出力電力の原因と対策を示します。

異常出力の原因と対策

1. 光モジュール自体が破損してから交換します;

2. 光ファイバケーブルの端面またはモジュールの光ファイバインターフェイスが汚れた後、光ファイバークリーナーで清掃します;

3. 接続が不十分なため接続に失敗し、ステップごとにトラブルシューティングを行います。

結論

光モジュールのパラメーターテストは非常に重要であり、モジュールの出力パワーやその他の重要なパラメーターを確認できます。モジュールの出力パワーは、DDM情報の読み取り、アイダイアグラム測定、光スペクトラムアナライザー、光パワーメーターなどのさまざまな方法で取得できます。