Знання

Втрати при зрощенні волокон — це частина потужності оптичного сигналу, яка не проходить через точку з’єднання двох волокон. Навіть невелика кількість втрат на одному з’єднанні може збільшитися в мережі з десятками чи сотнями точок з’єднання, споживаючи маржу з’єднання та погіршуючи загальну продуктивність. Ось чому втрата з’єднань має значення для кожного, хто проектує, встановлює або обслуговуєволоконно-оптичний кабельінфраструктура.

У цьому посібнику описано, що таке втрата з’єднань, чому це відбувається, як правильно їх виміряти, які значення прийнятні в різних сценаріях і як усунути несправності з’єднань, які виходять за межі специфікації.

Що таке втрата з’єднання волокна?

Зрощення волокон – це постійне або напів{0}}постійне з’єднання, де два кінці волокна з’єднані разом, щоб створити безперервний оптичний шлях. Втрати на з’єднанні – це зменшення оптичної потужності на цьому з’єднанні, виміряне в децибелах (дБ). Втрати на з’єднанні представляють собою оптичну потужність, яка не успішно передається через точку з’єднання і замість цього випромінюється з волокна.

Це допомагає відрізнити втрату з’єднання від двох тісно пов’язаних термінів. Внесені втрати – це ширше вимірювання, яке фіксує загальне зниження сигналу, викликане додаванням будь-якого компонента - з’єднувача, з’єднувача або з’єднання - в оптичний шлях. Загальне затухання в волокні враховує кожне джерело втрат у повній лінії зв’язку, включаючи сам кабель, роз’єми, з’єднання, вигини та пасивні пристрої. З’єднання може виглядати добре само по собі, але коли його втрата поєднується з усіма іншими учасниками вздовж посилання, загальна сума може перевищитибюджет збитківі викликати проблеми з передачею.

Що спричиняє втрату з’єднання волокна?

Втрата з’єднання виникає внаслідок двох категорій факторів: внутрішніх і зовнішніх.

Внутрішні причини

Внутрішні фактори вбудовані в самі волокна і не можуть бути змінені під час процесу зрощування. Найбільш істотним є невідповідність діаметра поля моди (MFD) між двома з’єднаними волокнами. Коли два волокна мають різні значення MFD - навіть волокна одного номінального типу з різних виробничих партій - частина світла втрачається під час переходу. Інші внутрішні фактори включають відмінності в діаметрі серцевини, концентричності серцевини, числовій апертурі та профілі показника заломлення. Ці варіації зазвичай невеликі для волокон однакової специфікації, але вони стають більш значними при зрощенні різних типів волокон, наприкладодномодове-волокносумісний із G.652.D для вигину-нечутливого волокна G.657.

Зовнішні причини

Зовнішні фактори виникають у процесі самого зварювання і в основному знаходяться під контролем інсталятора. Найпоширенішими зовнішніми причинами є забруднення на торці волокна, низька якість розколу (кут, кромка або зазубрина), бічне або кутове зміщення серцевин волокна та деформація серцевини, викликана неправильними параметрами зварювання. Умови навколишнього середовища - екстремальні температури, вітер, пил і вібрація - також можуть погіршити якість зварювання під час роботи в полі.

У більшості реальних-ситуацій високі втрати на з’єднанні сходять до помилок у підготовці та поводженні, а не до екзотичної фізики волокна. Брудний кінець волокна або поганий розкол зіпсує ідеальне налаштування з’єднання. Ось чому досвідчені техніки інвестують більшість своїх зусиль у підготовку волокна, а не в налаштування розширених налаштувань сплайсера.

Зварювання зварюванням проти механічного: порівняння втрат

Існує два основні методи з’єднання оптичних волокон, і вони дають дуже різні характеристики втрат.

Зварювання методом оплавлення

Зварювання оплавленнямназавжди з’єднує два кінці волокна, сплавляючи їх разом за допомогою точно контрольованої електричної дуги. Сучасні зварювальні апарати використовують активне вирівнювання серцевини та автоматичне калібрування дуги для досягнення незмінно низьких втрат при зварюванні. Відповідно доАсоціація оптоволокна (FOA), типове планове значення для одномодових-втрат при зварюванні становить 0,15 дБ на з’єднання, а кваліфіковані технічні спеціалісти зазвичай досягають результатів значно нижче 0,1 дБ. Зварювання термоядерним способом також створює мінімальне зворотне відображення, що має значення в системах, чутливих до зворотних втрат, таких як аналогове відео або високо-швидкісна когерентна передача.

Механічне зрощення

Механічне зрощення вирівнює два кінці волокна всередині прецизійного корпусу та утримує їх на місці за допомогою затискача або засувки за допомогою гелю, що відповідає індексу-для зменшення відбиття та втрат у повітряному зазорі. Він не плавить скло остаточно. Стандарт EIA/TIA 568 допускає максимальні втрати на з’єднанні 0,3 дБ, а типові механічні втрати на з’єднанні коливаються від 0,2 дБ до 0,75 дБ залежно від типу з’єднання та кваліфікації монтажника. Механічне зрощення вимагає менш дорогого обладнання та меншої підготовки, що робить його практичним для аварійного відновлення, тимчасових з’єднань або сценаріїв, колизварювальний апаратне доступний.

Який метод вибрати

Для постійних установок, де продуктивність і-довгострокова надійність є пріоритетними - особливозовнішні зв'язки заводуабо високо-швидкісні з’єднання центрів обробки даних - стандартним вибором є з’єднання методом з’єднання. Механічне зрощування залишається корисним для швидкого польового ремонту, тимчасових виправлень і додатків, де більші втрати на з’єднання можуть бути поглинені в межах бюджету з’єднання. Багато телекомунікаційних операторів використовують зварювання для магістральних і далеких-маршрутів, зберігаючи при цьому механічні набори для з’єднання для аварійного відновлення.

Як вимірюється втрата при зрощенні волокна?

Для оцінки втрат при зрощенні використовуються два основні інструменти, які відповідають на різні запитання.

Тестування OTDR для подій з’єднання

Оптичний рефлектометр у часовій області (OTDR) посилає короткі імпульси світла у волокно та аналізуєсигнал зворотного розсіюванняхарактеризувати події за посиланням. Він може визначити окремі місця з’єднання, оцінити втрати на з’єднанні за кожною подією та виявити такі проблеми, як надмірний вигин або розриви. Для мереж із багатьма з’єднаннями на великих проміжках рефлектометр необхідний для перевірки того, що кожне з’єднання відповідає специфікаціям.

Однак вимірювання OTDR в одному-напрямку забезпечує лише оцінку втрат на з’єднанні, а не справжнє вимірювання. Коли два волокна мають різні коефіцієнти зворотного розсіювання -, що трапляється щоразу, коли з’єднуються волокна з різними значеннями MFD - одностороннє-зчитування OTDR може значно завищувати або занижувати фактичні втрати. У деяких випадках він навіть може показувати очевидний «прибуток», який виглядає як негативна втрата в точці з’єднання. якCommScope пояснює, цей ефект є оптичною ілюзією, спричиненою зміною рівня зворотного розсіювання, а не фактичним посиленням сигналу.

Чому двонаправлене усереднення має значення

Стандартною процедурою промисловості для точного вимірювання втрат у з’єднанні на основі OTDR- є двонаправлене тестування. Відповідно доРішення VIAVI, вимірювання того самого з’єднання з обох кінців і усереднення двох результатів усуває помилку, пов’язану-зворотним розсіюванням. Стандарт TIA-FOTP-61 вимагає такого двонаправленого підходу для надійної оцінки втрат з’єднання. Без цього технічні спеціалісти ризикують або прийняти з’єднання, які гірші, ніж здаються, або без потреби переробити з’єднання, які насправді справні.

Практичний приклад ілюструє, чому це важливо: з’єднання волокон G.652.D і G.657 може показати втрати 0,35 дБ під час тестування в одному напрямку, що викликає занепокоєння. Випробуваний з протилежного напрямку той самий з’єднання може показати посилення –0,10 дБ. Двонаправлене середнє значення - приблизно 0,12 дБ - представляє фактичні втрати при зрощенні та знаходиться в допустимих межах. Без перевірки обох напрямків технік міг би витратити час на повторне з’єднання ідеально якісного з’єднання.

Тестування внесених втрат за допомогою OLTS

Для тестування рівня-з’єднання набір для тестування оптичних втрат (OLTS) -, що складається з каліброваного джерела світла та вимірювача потужності -, вимірює загальні внесені втрати в усій кабельній установці. Цей тест фіксує кожну причину втрат під час одного--вимірювання: загасання волокна, втрати в з’єднувачі та втрати в з’єднанні разом. багатотестування оптоволоконного кабелюстандарти вимагають перевірки внесених втрат як основного критерію проходження/непроходження, а тестування OTDR використовується як додатковий інструмент для діагностики на рівні подій-.

Що таке прийнятна втрата з’єднання волокна?

Єдиного універсального порогу не існує. Прийнятні втрати при зрощенні залежать від типу волокна, методу зрощування, застосування та загального бюджету втрат зв’язку.

Значення планування за типом волокна та з’єднання

FOA надає широко використовувані планові значення для розрахунку бюджету збитків. Для одно-режимних зварювальних з’єднань рекомендоване планове значення становить0,15 дБ на зрощення. Для багатомодових механічних з’єднань значення становить 0,3 дБ на з’єднання. Стандарт TIA-568 встановлює максимально допустимі втрати на з’єднанні 0,3 дБ. Ці цифри є консервативними оцінками, призначеними для розрахунків на стадії проектування, а не абсолютними межами відповідності/відмови для окремих з’єднань у польових умовах.

На практиці сучасні зварювальні апарати добре-підготовленіодномодове-волокнорегулярно спричиняють втрати на з’єднанні нижче 0,05 дБ. Увімкненобагатомодове волокно, результати, як правило, трохи вищі, але все ще зазвичай опускаються значно нижче 0,15 дБ із термоядерним обладнанням.

Прийнятні втрати в контексті: підхід до бюджету збитків

З’єднання, яке має значення 0,20 дБ, може бути цілком прийнятним на короткому каналі з’єднання з університетським містечком із великим запасом, але таке ж значення може бути неприйнятним на довгому-маршруті за межами підприємства, де десятки з’єднань залишають дуже мало місця в бюджеті втрат. Правильний підхід полягає в обчисленні загального бюджету втрати посилання - з урахуваннямзатухання волокна, втрати в з’єднувачі, втрати на з’єднанні та будь-які пасивні компоненти -, а потім переконайтеся, що виміряні --кінцеві втрати входять у цей бюджет із достатнім запасом для старіння та майбутніх ремонтів.

Загалом рекомендований запас зв’язку щонайменше 3 дБ для врахування старіння компонентів, погіршення якості роз’єму через повторне з’єднання та можливі майбутні з’єднання, необхідні для ремонту кабелю.

Коли повторно зрощувати

З’єднання має бути досліджене та потенційно перероблене, якщо застосовується будь-яка з наступних умов: його виміряні втрати значно вищі, ніж в інших з’єднаннях на тому самому з’єднанні; це призводить до того, що загальна втрата зв’язку наближається до бюджету або перевищує його; він виглядає аномальним при повторному тестуванні; або сам апарат для зварювання оцінив надзвичайно високі втрати під час процесу зварювання. Якщо одне повторне-розколювання та повторне-з’єднання не зменшує втрати, швидше за все, проблема полягає у сумісності оптоволокна, забрудненні чи калібруванні обладнання, а не в нещасті.

Як зменшити високу втрату з’єднання волокон: покроковий-за-покроковим усуненням несправностей

Якщо з’єднання призводить до більших втрат, ніж очікувалося, дотримуйтеся цієї послідовності, а не переходьте відразу до розширених налаштувань або змін обладнання.

Крок 1: очистіть і перевірте кінці волокон

Забруднення є єдиною найпоширенішою причиною підвищених втрат з’єднання. Частинки пилу, олії від обробки, залишки буферного гелю та сміття в повітрі можуть перешкоджати правильному вирівнюванню волокна та викликати розсіювання в точці з’єднання.Очистіть очищене волокноперед кожним розколюванням ретельно протирайте безворсовими серветками та-ізопропіловим спиртом високої чистоти. Якщо доступний мікроскоп або оглядовий приціл, використовуйте його - забруднення, невидиме неозброєним оком, часто буває достатньо, щоб спричинити погане з’єднання.

Крок 2. Повторно-розщеплення, перш ніж звинувачувати сплайсер

Поганий розкол - з надмірним кутом, кромкою або слідом від зарубки - призведе до з’єднання з високими-втратами незалежно від того, наскільки добре працює зварювальний апарат. Якщо втрати несподівано великі, найшвидшим рішенням є, як правило, зняти ще кілька сантиметрів, повторно -відрізати та спробувати ще раз. Переконайтеся, що лезо тесака в хорошому стані та правильно розташоване. Зношені або пошкоджені леза сколу є основною причиною повторюваних з’єднань із високими-втратами. Ідеальним є кут сколу менше 1 градуса; кути понад 2 градуси помітно збільшать втрати при зрощенні.

Крок 3. Перевірте сумісність волокна

Переконайтеся, що два волокна, які з’єднуються, сумісні. З’єднання волокон із значно різними значеннями MFD -, наприклад, зрощування стандартного волокна G.652.D із-нечутливим до вигину волокном G.657 - призведе до вищих внутрішніх втрат незалежно від якості підготовки. Якщо необхідно з’єднати різнорідні волокна, скористайтеся зварювальним апаратом з активним вирівнюванням серцевини та очікуйте, що OTDR покаже відмінності в напрямках, які вимагаютьдвонаправлене усередненняправильно тлумачити.

Крок 4: Перевірте калібрування дуги та стан сплайсера

Зварювальні апарати потребують періодичного калібрування дуги, особливо при зміні умов навколишнього середовища. Температурні зміни, перепади висоти та знос електродів можуть впливати на потужність і тривалість дуги. Запустіть вбудовану-програму калібрування дуги. Якщо електроди зношені або забруднені, замініть їх. Також переконайтеся, що V-канавки чисті - сміття в механізмі вирівнювання може спричинити систематичне зміщення.

Крок 5. Пере{1}}тестуйте правильно

Не приймайте та не відхиляйте з’єднання на основі одного односпрямованого показання OTDR. Якщо показання виглядають сумнівними, перевірте з протилежного боку та усередніть два результати. Порівняйте з’єднання з сусідніми подіями на тому самому волокні - з’єднання, яке помітно гірше, ніж його сусіди, заслуговує на дослідження, тоді як таке, яке узгоджується з рештою зв’язку, ймовірно, буде прийнятним. Якщо після повторного тестування з’єднання все одно виходить з ладу, переробіть його, а не несіть прихованих втратзавершена мережа.

Втрати при зварюванні проти втрат при вставці: розуміння різниці

Ці два терміни іноді плутають, але вони вимірюють різні речі. Втрати при зрощенні – це втрата оптичної потужності під час з’єднання -, яка не проходить через з’єднання двох волокон. Внесені втрати — це загальні втрати, спричинені будь-яким компонентом, розміщеним на оптичному шляху, який може включати з’єднання, з’єднувач, з’єднувач або атенюатор.

При оцінці aволоконно-оптичний патч-кордабо кінцевої кабельної збірки, відповідною специфікацією є внесені втрати, які охоплюють втрати з’єднувача на обох кінцях плюс будь-яке з’єднання або втрату волокна в збірці. При оцінці якості польового з’єднання в кабельній установці відповідним показником є ​​втрати при зрощенні. Обидва мають значення для загального бюджету посилання, але відповідають на різні запитання.

Поширені помилки, які призводять до великих втрат на зрощенні

Кілька повторюваних помилок є причиною більшості проблем із втратою з’єднань, яких можна уникнути в польових умовах.

Довіряючи єдиному напрямку OTDR.Обробка односпрямованого показання OTDR як остаточної відповіді - без урахування ефектів зворотного розсіювання чи виконання двонаправленого усереднення - призводить як до помилкових тривог, так і до упущених дефектів. якПримітки Fluke Networks, гейнери є помилковими позитивними результатами, які можуть маскувати реальні проблеми, якщо їх сприймати за чисту монету.

Нехтування підготовкою кінців волокна.Поспіх через зачистку, очищення та розколювання, щоб заощадити кілька хвилин на зварюванні, зазвичай витрачає більше часу на повторну роботу. Якість підготовки є єдиним найбільшим контрольованим фактором втрати з’єднання.

Змішування типів волокон без перевірки сумісності.З’єднання волокон з різними специфікаціями MFD без усвідомлення внутрішнього штрафу за втрату та артефактів вимірювання OTDR, які це створює, призводить до плутанини та непотрібної переробки.

Ігнорування загального бюджету збитків.Зосередження лише на окремих значеннях екрану з’єднання, ігнорування сукупного ефекту в ціломупроект кабельного заводуможе призвести до посилання, яке передає подію-за-подією, але не від кінця--до кінця.

Пропуск обслуговування сплайсера.Зношені електроди, брудні V-канавки та застаріле калібрування дуги поступово погіршують якість з’єднання, що дозволяє легко не помітити, доки значення втрат не стануть стабільно низькими.