Wiedza, umiejętności

Straty na splocie światłowodu to część mocy sygnału optycznego, która nie przechodzi przez miejsce połączenia dwóch włókien. Nawet niewielka ilość strat na pojedynczym splocie może się kumulować w sieci składającej się z dziesiątek lub setek punktów splotu, zużywając margines łącza i pogarszając ogólną wydajność. Dlatego też utrata połączeń ma znaczenie dla każdego, kto projektuje, instaluje lub konserwujekabel światłowodowyinfrastruktura.

W tym przewodniku omówiono, czym jest utrata złącza, dlaczego tak się dzieje, jak prawidłowo ją zmierzyć, jakie wartości są dopuszczalne w różnych scenariuszach i jak rozwiązywać problemy ze złączami, które wykraczają poza specyfikację.

Co to jest utrata złącza światłowodowego?

Złącze światłowodowe to trwałe lub półtrwałe-połączenie, w którym dwa końce światłowodu są łączone razem w celu utworzenia ciągłej ścieżki optycznej. Straty splicingowe to zmniejszenie mocy optycznej na tym złączu, mierzone w decybelach (dB). Straty na splocie oznaczają moc optyczną, która nie jest skutecznie przesyłana przez punkt splotu i zamiast tego jest wypromieniowywana ze światłowodu.

Pomaga odróżnić utratę splotu od dwóch blisko spokrewnionych terminów. Tłumienność wtrąceniowa to szerszy pomiar, który obejmuje całkowitą redukcję sygnału spowodowaną dodaniem dowolnego elementu - złącza, łącznika lub złącza - do ścieżki optycznej. Ogólne tłumienie światłowodu odpowiada za każde źródło strat w całym łączu, w tym sam kabel, złącza, spawy, zagięcia i urządzenia pasywne. Złącze może samo w sobie wyglądać dobrze, ale gdy jego straty zostaną połączone z stratami wszystkich innych elementów na łączu, suma może przekroczyćbudżet strati powodować problemy z transmisją.

Co powoduje utratę splotu światłowodu?

Straty splicingowe wynikają z dwóch kategorii czynników: wewnętrznych i zewnętrznych.

Przyczyny wewnętrzne

Czynniki wewnętrzne są wbudowane w same włókna i nie można ich zmienić podczas procesu łączenia. Najbardziej znaczącym jest niedopasowanie średnicy pola modowego (MFD) pomiędzy dwoma łączonymi włóknami. Kiedy dwa włókna mają różne wartości MFD - nawet włókna tego samego typu nominalnego z różnych partii produkcyjnych - na przejściu następuje utrata części światła. Inne wewnętrzne czynniki obejmują różnice w średnicy rdzenia, koncentryczności rdzenia, aperturze numerycznej i profilu współczynnika załamania światła. Różnice te są zwykle niewielkie w przypadku włókien o tej samej specyfikacji, ale stają się bardziej znaczące podczas łączenia różnych typów włókien, np.światłowód jednomodowy-zgodny ze standardem G.652.D do zginania-niewrażliwego włókna G.657.

Przyczyny zewnętrzne

Czynniki zewnętrzne wynikają z samego procesu łączenia i są w dużej mierze pod kontrolą instalatora. Najczęstszymi przyczynami zewnętrznymi są zanieczyszczenie powierzchni końcowej włókna, zła jakość cięcia (kąt, warga lub sieczka), niewspółosiowość boczna lub kątowa rdzeni włókiennych oraz deformacja rdzenia spowodowana nieprawidłowymi parametrami stapiania. Warunki środowiskowe - ekstremalne temperatury, wiatr, kurz i wibracje - również mogą pogorszyć jakość spawów podczas pracy w terenie.

W większości rzeczywistych-sytuacji duże straty na spawach wynikają z błędów w przygotowaniu i obsłudze, a nie z fizyki egzotycznych włókien. Brudna końcówka światłowodu lub złe przycięcie zniszczą skądinąd idealną konfigurację spawu. Dlatego doświadczeni technicy poświęcają większość swojego wysiłku na przygotowanie włókien, a nie na dostosowywanie zaawansowanych ustawień spawarki.

Łączenie fuzyjne a łączenie mechaniczne: porównanie wydajności strat

Istnieją dwie podstawowe metody łączenia włókien optycznych, które powodują bardzo różne charakterystyki strat.

Łączenie fuzyjne

Łączenie fuzyjnetrwale łączy dwa końce włókien poprzez stopienie ich razem za pomocą precyzyjnie kontrolowanego łuku elektrycznego. Nowoczesne spawarki termojądrowe wykorzystują aktywne wyrównywanie rdzenia i automatyczną kalibrację łuku, aby uzyskać stale niskie straty podczas spawu. WedługStowarzyszenie Światłowodowe (FOA)typowa planowana wartość strat na spawie jednomodowym- wynosi 0,15 dB na złącze, a wykwalifikowani technicy zwykle osiągają wyniki znacznie poniżej 0,1 dB. Łączenie termojądrowe powoduje również minimalne odbicia wsteczne, co ma znaczenie w systemach wrażliwych na straty sygnału zwrotnego, takich jak analogowe wideo lub spójna transmisja o dużej-szybkości.

Łączenie mechaniczne

Mechaniczne łączenie łączy dwa końce światłowodu w precyzyjnej obudowie i utrzymuje je na miejscu za pomocą zacisku lub zatrzasku przy użyciu żelu dopasowującego-indeks, aby zmniejszyć odbicia i straty w szczelinie powietrznej. Nie powoduje trwałego stopienia szkła. Norma EIA/TIA 568 dopuszcza maksymalną stratę na spawach wynoszącą 0,3 dB, a typowe mechaniczne straty na spawach mieszczą się w zakresie od 0,2 dB do 0,75 dB, w zależności od typu spawu i umiejętności instalatora. Łączenie mechaniczne wymaga tańszego sprzętu i mniej szkoleń, dzięki czemu jest praktyczne w przypadku przywracania stanu awaryjnego, połączeń tymczasowych lub w scenariuszach, w których aspawarka termojądrowanie jest dostępny.

Którą metodę wybrać

Do instalacji stałych, w których wydajność i-długoterminowa niezawodność są szczególnie priorytetowe -zewnętrzne połączenia roślinnelub szybkie-połączenia wzajemne w centrach danych - standardowym wyborem jest łączenie metodą termojądrową. Łączenie mechaniczne pozostaje przydatne w przypadku szybkich napraw w terenie, tymczasowych poprawek i zastosowań, w których wyższa strata na- złączeniu może zostać pokryta w ramach budżetu łącza. Wielu operatorów telekomunikacyjnych korzysta ze łączenia szkieletowego i tras-na długich dystansach, jednocześnie udostępniając zestawy do łączenia mechanicznego na potrzeby awaryjnego przywrócenia działania.

Jak mierzona jest strata w splocie światłowodu?

Do oceny strat w splotach stosuje się dwa główne instrumenty, które odpowiadają na różne pytania.

Testowanie OTDR pod kątem zdarzeń splotów

Reflektometr optyczny w dziedzinie czasu (OTDR) wysyła krótkie impulsy światła do światłowodu i analizujesygnał rozproszony wsteczaby scharakteryzować zdarzenia wzdłuż łącza. Może identyfikować poszczególne lokalizacje połączeń, szacować utratę połączeń w każdym przypadku i wykrywać problemy, takie jak nadmierne zginanie lub pęknięcia. W przypadku sieci z wieloma spawami na dużych rozpiętościach, OTDR jest niezbędny do sprawdzenia, czy każde złącze spełnia specyfikację.

Jednak jednokierunkowy-pomiar OTDR zapewnia jedynie szacunkową utratę spawu, a nie prawdziwy pomiar. Kiedy dwa włókna mają różne współczynniki rozproszenia wstecznego, -, co ma miejsce w przypadku połączenia włókien o różnych wartościach MFD, - jedno-odczyt OTDR może znacząco zawyżać lub zaniżać rzeczywistą stratę. W niektórych przypadkach może nawet wykazywać wyraźny „wzmocnienie”, co wygląda jak ujemna strata w punkcie splotu. JakCommScope wyjaśnia, efekt ten jest złudzeniem optycznym spowodowanym zmianami poziomu rozproszenia wstecznego, a nie rzeczywistym wzmocnieniem sygnału.

Dlaczego uśrednianie dwukierunkowe ma znaczenie

Standardową procedurą branżową dokładnego pomiaru strat spawu-w oparciu o OTDR jest testowanie dwukierunkowe. WedługRozwiązania VIAVImierząc to samo złącze na obu końcach i uśredniając wyniki, eliminuje się błąd związany z rozproszeniem wstecznym. Standard TIA-FOTP-61 wymaga tego dwukierunkowego podejścia do niezawodnej oceny strat na spawach. Bez tego technicy ryzykują albo zaakceptowaniem spawów, które są gorsze, niż się wydają, albo niepotrzebną przeróbką spawów, które są w porządku.

Praktyczny przykład ilustruje, dlaczego to ma znaczenie: połączenie światłowodu G.652.D i G.657 może wykazywać stratę 0,35 dB podczas testowania z jednego kierunku, co budzi obawy. Testowane z przeciwnego kierunku, to samo złącze może wykazywać wzmocnienie o -0,10 dB. Dwukierunkowa średnia - około 0,12 dB - reprezentuje rzeczywistą stratę na łączeniu i mieści się w dopuszczalnych granicach. Bez przetestowania obu kierunków technik mógłby zmarnować czas-na ponowne łączenie idealnie sprawnego złącza.

Testowanie strat wtrąceniowych za pomocą OLTS

Do testów akceptacyjnych na poziomie łącza- służy zestaw do testowania strat optycznych (OLTS) - składający się ze skalibrowanego źródła światła i miernika mocy -, który mierzy całkowitą tłumienność wtrąceniową w całej instalacji kablowej. Ten test rejestruje każdy składnik strat w jednym pomiarze od końca-do-końca: łącznie tłumienie światłowodu, straty na złączu i straty na spawach. Wieletestowanie kabli światłowodowychstandardy wymagają testu tłumienności wtrąceniowej jako głównego kryterium pozytywnego/negatywnego, przy czym test OTDR jest używany jako narzędzie uzupełniające do diagnostyki na poziomie-zdarzenia.

Co to jest dopuszczalna strata na splocie światłowodu?

Nie ma jednego uniwersalnego progu. Dopuszczalna strata na splocie zależy od typu włókna, metody spajania, zastosowania i całkowitego budżetu strat łącza.

Planowanie wartości według typu włókna i złącza

FOA zapewnia powszechnie stosowane wartości planistyczne do obliczeń budżetu strat. W przypadku spawów jednomodowych-zalecaną wartością planistyczną jest:0,15 dB na złącze. W przypadku wielomodowych połączeń mechanicznych wartość ta wynosi 0,3 dB na złącze. Standard TIA-568 określa maksymalną dopuszczalną stratę w splocie wynoszącą 0,3 dB. Liczby te są ostrożnymi szacunkami przeznaczonymi do obliczeń na etapie projektowania, a nie bezwzględnymi limitami pozytywnymi/nieudanymi dla poszczególnych połączeń w terenie.

W praktyce nowoczesne spawarki termojądrowe są-dobrze przygotowaneświatłowód jednomodowy-regularnie powodują straty w splocie poniżej 0,05 dB. NAświatłowód wielomodowy, wyniki są zwykle nieco wyższe, ale w przypadku sprzętu termojądrowego zazwyczaj mieszczą się znacznie poniżej 0,15 dB.

Dopuszczalna strata w kontekście: podejście oparte na budżecie strat

Złącze o wartości 0,20 dB może być całkowicie akceptowalne w przypadku krótkiego łącza kampusowego z dużym marginesem, ale ta sama wartość może być nie do zaakceptowania w przypadku-długodystansowych tras poza zakładem, gdzie dziesiątki spawów pozostawiają bardzo mało miejsca w budżecie strat. Prawidłowym podejściem jest obliczenie całkowitego budżetu utraty łączy, na który należy uwzględnić -tłumienie włókien, straty na złączach, straty na złączach i wszelkie elementy pasywne -, a następnie sprawdź, czy zmierzone straty-od końca do-końca mieszczą się w założonym budżecie z odpowiednim marginesem na starzenie się i przyszłe naprawy.

Ogólnie zaleca się margines łącza wynoszący co najmniej 3 dB, aby uwzględnić starzenie się komponentów, degradację złącza w wyniku powtarzających się połączeń i ewentualne przyszłe złącza potrzebne do naprawy kabli.

Kiedy dokonać wymiany

Złącze należy zbadać i potencjalnie przerobić, jeśli spełniony jest którykolwiek z poniższych warunków: jego zmierzona strata jest znacznie wyższa niż w przypadku innych spawów na tym samym łączu; powoduje, że całkowita utrata łącza jest bliska lub przekracza budżet; po wielokrotnym badaniu wydaje się to nietypowe; lub sam spawacz oszacował niezwykle wysokie straty podczas procesu stapiania. Jeśli pojedyncze-ponowne{{1}rozcięcie i{2}}połączenie nie zmniejszy strat, problem prawdopodobnie leży w kompatybilności włókien, zanieczyszczeniu lub kalibracji sprzętu, a nie w pechu.

Jak zmniejszyć duże straty na złączach światłowodowych: proces-krok po-rozwiązywaniu problemów

Kiedy złącze powoduje większe straty niż oczekiwano, postępuj zgodnie z poniższą sekwencją, zamiast od razu przechodzić do ustawień zaawansowanych lub zmian w sprzęcie.

Krok 1: Oczyść i sprawdź końcówki włókien

Zanieczyszczenie jest najczęstszą przyczyną zwiększonej utraty połączenia. Cząsteczki kurzu, oleje powstałe podczas manipulacji, pozostałości żelu buforowego i zanieczyszczenia unoszące się w powietrzu mogą utrudniać prawidłowe ułożenie włókien i powodować rozpraszanie w miejscu łączenia.Oczyść pozbawione włókna włóknoprzed każdym cięciem dokładnie wytrzyj-niestrzępiące się chusteczki i-alkohol izopropylowy o wysokiej czystości. Jeśli dostępny jest mikroskop lub luneta, użyj go - zanieczyszczenie niewidoczne gołym okiem często wystarcza, aby spowodować nieprawidłowe połączenie.

Krok 2:-Rozszczep ponownie, zanim zrzucisz winę na Splicera

Słabo rozszczepione - z nadmiernym kątem, krawędzią lub śladem sierści - spowoduje powstanie złącza o wysokich-stratach niezależnie od tego, jak dobrze działa spawarka. Jeśli strata jest nieoczekiwanie duża, najszybszym rozwiązaniem jest zwykle odcięcie kilku centymetrów więcej,-ponowne rozcięcie i ponowna próba. Upewnij się, że ostrze tasaka jest w dobrym stanie i prawidłowo ustawione. Zużyte lub uszkodzone ostrza tasaka są częstą przyczyną powtarzających się-spawów o wysokich stratach. Idealny jest kąt przycięcia poniżej 1 stopnia; kąty powyżej 2 stopni zauważalnie zwiększą utratę połączenia.

Krok 3: Sprawdź kompatybilność światłowodów

Sprawdź, czy dwa łączone włókna są kompatybilne. Łączenie włókien o znacząco różnych wartościach MFD -, na przykład łączenie standardowego włókna G.652.D z-niewrażliwym na zginanie włóknem G.657 - spowoduje większe straty wewnętrzne niezależnie od jakości przygotowania. Gdy konieczne jest połączenie różnych włókien, użyj splicera z aktywnym ustawieniem rdzenia i spodziewaj się, że OTDR pokaże różnice kierunkowe, które wymagająuśrednianie dwukierunkowepoprawnie zinterpretować.

Krok 4: Sprawdź kalibrację łuku i stan spawarki

Spawarki termojądrowe wymagają okresowej kalibracji łuku, zwłaszcza gdy zmieniają się warunki środowiskowe. Zmiany temperatury, różnice wysokości i zużycie elektrody mogą mieć wpływ na moc i czas trwania łuku. Uruchom wbudowaną-procedurę kalibracji łuku spawarki. Jeżeli elektrody są zużyte lub zanieczyszczone, należy je wymienić. Sprawdź także, czy rowki V-są czyste. - Zanieczyszczenia w mechanizmie wyrównującym mogą powodować systematyczne niewspółosiowość.

Krok 5:-Przetestuj ponownie poprawnie

Nie akceptuj ani nie odrzucaj złącza na podstawie pojedynczego jednokierunkowego odczytu OTDR. Jeśli odczyt wydaje się wątpliwy, wykonaj test z przeciwnego kierunku i uśrednij oba wyniki. Porównaj splot z sąsiednimi zdarzeniami na tym samym włóknie - splot, który jest zauważalnie gorszy od sąsiadów, zasługuje na zbadanie, podczas gdy taki, który jest spójny z resztą łącza, jest prawdopodobnie akceptowalny. Jeśli po ponownym przetestowaniu złącze nadal nie działa, przerób je, zamiast przenosić ukryte straty do złączaukończona sieć.

Utrata połączenia a utrata wtrąceniowa: zrozumienie różnicy

Te dwa terminy są czasami mylone, ale mierzą różne rzeczy. Strata na spawie to strata występująca szczególnie w przypadku splotu - mocy optycznej, która nie przedostaje się przez złącze pomiędzy dwoma włóknami. Strata wtrąceniowa to całkowita strata wprowadzana przez dowolny element umieszczony na ścieżce optycznej, który może obejmować złącze, złącze, łącznik lub tłumik.

Oceniając Akabel światłowodowylub zakończony zestaw kabli, odpowiednią specyfikacją są tłumienia wtrąceniowe, które obejmują straty na złączu na obu końcach oraz wszelkie straty na spawach lub włóknach w zespole. Przy ocenie jakości złącza polowego w instalacji kablowej właściwym miernikiem jest utrata złącza. Obydwa mają znaczenie dla ogólnego budżetu linków, ale odpowiadają na różne pytania.

Typowe błędy prowadzące do dużych strat na splotach

Kilka powtarzających się błędów odpowiada za większość możliwych do uniknięcia problemów z utratą połączeń w terenie.

Zaufanie jednemu kierunkowi OTDR.Traktowanie jednokierunkowego odczytu OTDR jako ostatecznej odpowiedzi - bez uwzględnienia efektów rozproszenia wstecznego lub wykonania dwukierunkowego uśredniania - prowadzi zarówno do fałszywych alarmów, jak i przeoczonych defektów. JakNotatki Fluke Networkszyski to fałszywe alarmy, które mogą maskować prawdziwe problemy, jeśli wziąć je za dobrą monetę.

Zaniedbanie przygotowania końcówek włókien.Pośpieszne rozbieranie, czyszczenie i rozcinanie, aby zaoszczędzić kilka minut na każdym połączeniu, zwykle kosztuje więcej czasu na przeróbki. Jakość przygotowania jest największym pojedynczym, kontrolowanym czynnikiem wpływającym na utratę połączenia.

Mieszanie typów włókien bez sprawdzania kompatybilności.Łączenie włókien o różnych specyfikacjach MFD bez świadomości wewnętrznych strat i artefaktów pomiarowych OTDR, jakie powoduje, prowadzi do zamieszania i niepotrzebnych przeróbek.

Ignorowanie całkowitego budżetu strat.Skupianie się tylko na poszczególnych wartościach ekranu splotu, ignorując skumulowany efekt w całościprojekt instalacji kablowejmoże skutkować utworzeniem linku, który przekazuje zdarzenie-po-zdarzeniu, ale nie kończy się--końcu.

Pomijanie konserwacji splicera.Zużyte elektrody, brudne-rowki V i przestarzała kalibracja łuku stopniowo pogarszają jakość spawów, co ułatwia przeoczenie, aż do momentu, gdy wartości strat staną się stale niskie.