Знания

Потери на стыке волокон — это часть мощности оптического сигнала, которая не проходит через точку соединения двух волокон. Даже небольшие потери на одном соединении могут усугубиться в сети с десятками или сотнями точек соединения, потребляя запас канала и снижая общую производительность. Вот почему потери в стыках важны для всех, кто проектирует, устанавливает или обслуживаетоптоволоконный кабельинфраструктура.

В этом руководстве рассказывается, что такое потери на сварном соединении, почему они происходят, как их правильно измерить, какие значения приемлемы в различных сценариях и как устранять неполадки в соединениях, выходящих за рамки спецификации.

Что такое потери на сращивании волокна?

Сращивание волокон – это постоянное или полупостоянное или полупостоянное соединение, в котором два конца волокна соединяются вместе, образуя непрерывный оптический путь. Потери на сращивании — это снижение оптической мощности на этом соединении, измеряемое в децибелах (дБ). Потери на сращивании представляют собой оптическую мощность, которая не успешно передается через точку сращивания и вместо этого излучается из волокна.

Это помогает отличить потери на сварном соединении от двух тесно связанных терминов. Вносимые потери — это более широкое измерение, которое отражает общее снижение сигнала, вызванное добавлением любого компонента - соединителя, соединителя или соединения - в оптический путь. Общее затухание в волокне учитывает все источники потерь во всем канале, включая сам кабель, разъемы, места сращивания, изгибы и пассивные устройства. Сращивание само по себе может выглядеть нормально, но когда его потери объединяются с потерями всех остальных участников по каналу, общая сумма может превыситьбюджет потерьи вызвать проблемы с передачей.

Что вызывает потери при сращивании волокон?

Потери в месте соединения возникают из-за двух категорий факторов: внутренних и внешних.

Внутренние причины

Внутренние факторы заложены в сами волокна и не могут быть изменены в процессе сварки. Наиболее существенным является несоответствие диаметра поля моды (MFD) между двумя соединяемыми волокнами. Когда два волокна имеют разные значения MFD -, даже волокна одного номинального типа из разных производственных партий - при переходе теряется некоторая часть света. Другие важные факторы включают различия в диаметре ядра, концентричности ядра, числовой апертуре и профиле показателя преломления. Эти различия обычно невелики для волокон одной и той же спецификации, но они становятся более значительными при сращивании волокон разнородных типов, например, при соединении волокон одной и той же спецификации.одномодовое-волокносоответствует стандарту G.652.D и позволяет сгибать-нечувствительное волокно G.657.

Внешние причины

Внешние факторы возникают в самом процессе сварки и в значительной степени находятся под контролем установщика. Наиболее распространенными внешними причинами являются загрязнение торца волокна, плохое качество скола (угол, кромка или перо), поперечное или угловое смещение сердцевин волокна, а также деформация сердцевины, вызванная неправильными параметрами сварки. Условия окружающей среды -, экстремальные температуры, ветер, пыль и вибрация - также могут ухудшить качество сварки при работе в полевых условиях.

В большинстве реальных-ситуаций высокие потери в сварном соединении связаны с ошибками подготовки и обработки, а не с экзотической физикой волокна. Грязный конец волокна или плохой скол испортят идеальную схему сварки. Вот почему опытные специалисты вкладывают большую часть своих усилий в подготовку волокна, а не в настройку расширенных настроек сварочного аппарата.

Сращивание плавлением и механическое соединение: сравнение показателей потерь

Существует два основных метода соединения оптических волокон, и они дают очень разные характеристики потерь.

Сращивание плавлением

Сварка сваркойнавсегда соединяет два конца волокна, плавя их вместе с помощью точно контролируемой электрической дуги. Современные сварочные аппараты используют активное выравнивание сердечника и автоматическую калибровку дуги для достижения стабильно низких потерь на сварном соединении. СогласноВолоконно-оптическая ассоциация (FOA), типичное плановое значение потерь в одномодовом сварном соединении составляет 0,15 дБ на соединение, а квалифицированные специалисты обычно достигают результатов значительно ниже 0,1 дБ. Сращивание методом плавления также обеспечивает минимальное обратное отражение, что важно в системах, чувствительных к обратным потерям, таких как аналоговое видео или высокоскоростная когерентная передача.

Механическое соединение

При механическом сращивании концы двух волокон выравниваются внутри прецизионного корпуса и удерживаются на месте с помощью зажима или защелки с использованием геля, согласующего индекс-, чтобы уменьшить отражение и потери в воздушном зазоре. Он не расплавляет стекло навсегда. Стандарт EIA/TIA 568 допускает максимальные потери на сращивании 0,3 дБ, а типичные механические потери на сращивании варьируются от 0,2 дБ до 0,75 дБ в зависимости от типа сращивания и навыков установщика. Механическое соединение требует менее дорогого оборудования и меньшего обучения, что делает его практичным для аварийного восстановления, временных соединений или сценариев, когдасварочный аппаратнедоступен.

Какой метод выбрать

Для стационарных установок, где производительность и долгосрочная-надежность являются приоритетами, - особенно навнешние связи с заводомили высокоскоростные межсоединения центров обработки данных--. Стандартным выбором является сварка методом сварки. Механическое соединение по-прежнему полезно для быстрого ремонта в полевых условиях, временных исправлений и приложений, где более высокие потери на -сращивание могут быть компенсированы в рамках бюджета канала. Многие операторы связи используют сварку на магистральных и дальних-маршрутах, сохраняя при этом комплекты механического сращивания для аварийного восстановления.

Как измеряются потери на сращивании волокна?

Для оценки потерь в стыке используются два основных инструмента, которые отвечают на разные вопросы.

OTDR-тестирование событий сварки

Оптический рефлектометр во временной области (OTDR) посылает короткие импульсы света в волокно и анализирует его.сигнал обратного рассеяниядля характеристики событий по ссылке. Он может идентифицировать отдельные места соединений, оценивать потери в соединениях в каждом случае и обнаруживать такие проблемы, как чрезмерный изгиб или разрывы. В сетях с большим количеством соединений на больших промежутках рефлектометр необходим для проверки соответствия каждого соединения спецификациям.

Однако измерение OTDR в одном-направлении дает только оценку потерь на сварном соединении, а не истинное измерение. Когда два волокна имеют разные коэффициенты обратного рассеяния -, что происходит всякий раз, когда соединяются волокна с разными значениями MFD, - одностороннее считывание OTDR может значительно завышать или занижать фактические потери. В некоторых случаях он может даже показывать очевидный «прирост», который выглядит как отрицательная потеря в точке соединения. КакCommScope объясняет, этот эффект является оптической иллюзией, вызванной изменениями уровня обратного рассеяния, а не фактическим усилением сигнала.

Почему важно двунаправленное усреднение

Стандартной отраслевой процедурой точного измерения потерь в соединении на основе OTDR- является двунаправленное тестирование. В соответствии сВИАВИ Решения, измерение одного и того же соединения с обоих концов и усреднение двух результатов устраняют ошибку, связанную с обратным рассеянием-. Стандарт TIA-FOTP-61 требует такого двунаправленного подхода для надежной оценки потерь в соединении. Без этого технические специалисты рискуют либо принять соединения, которые хуже, чем кажутся, либо без необходимости переделывать соединения, которые на самом деле хороши.

Практический пример иллюстрирует, почему это важно: при соединении волокон G.652.D и G.657 потери могут составлять 0,35 дБ при тестировании в одном направлении, что вызывает беспокойство. При тестировании в противоположном направлении то же соединение может показать коэффициент усиления -0,10 дБ. Среднее двунаправленное значение - примерно 0,12 дБ - представляет собой фактические потери при сварке и находится в допустимых пределах. Без проверки обоих направлений техник мог бы потратить зря время на восстановление идеального соединения.

Тестирование вносимых потерь с помощью OLTS

Для приемочных испытаний на уровне канала- используется комплект для тестирования оптических потерь (OLTS) -, состоящий из калиброванного источника света и измерителя мощности -, который измеряет общие вносимые потери по всей кабельной системе. В этом тесте учитываются все факторы, вносящие вклад в потери, при измерении от одного конца-до-конца: затухание волокна, потери в соединителе и потери в соединении вместе взятые. Многотестирование оптоволоконного кабелястандарты требуют проверки на вносимые потери в качестве основного критерия «пройдено/не пройдено», а OTDR-тестирование используется в качестве дополнительного инструмента для диагностики на уровне-событий.

Каковы приемлемые потери на сращивании волокна?

Единого универсального порога не существует. Приемлемые потери на сращивании зависят от типа волокна, метода сращивания, применения и общего бюджета потерь на линии связи.

Плановые значения по типу волокна и соединения

FOA предоставляет широко используемые плановые значения для расчета бюджета потерь. Для одномодовых сварных соединений рекомендуемое значение планирования составляет0,15 дБ на соединение. Для многомодовых механических соединений это значение составляет 0,3 дБ на соединение. Стандарт TIA-568 устанавливает максимально допустимые потери на сварном соединении в размере 0,3 дБ. Эти цифры представляют собой консервативные оценки, предназначенные для расчетов на этапе проектирования, а не абсолютные пределы соответствия/несоответствия для отдельных соединений в полевых условиях.

На практике современные сварочные аппараты на хорошо-подготовленныходномодовое-волокнорегулярно производят потери на сварном соединении ниже 0,05 дБ. Намногомодовое волокно, результаты, как правило, немного выше, но при использовании термоядерного оборудования все равно обычно находятся ниже 0,15 дБ.

Приемлемые потери в контексте: подход составления бюджета потерь

Соединение, уровень которого составляет 0,20 дБ, может быть вполне приемлемым на короткой линии кампуса с большим запасом, но такое же значение может быть неприемлемым на дальней-трассе за пределами завода, где десятки соединений оставляют очень мало места в бюджете потерь. Правильный подход — рассчитать общий бюджет потерь ссылок - с учетомзатухание волокна, потери в разъемах, потери в соединении и любые пассивные компоненты -, а затем убедитесь, что измеренные сквозные-по-потери укладываются в этот бюджет с достаточным запасом на старение и будущий ремонт.

Обычно рекомендуется запас по линии связи не менее 3 дБ, чтобы учесть старение компонентов, деградацию разъема при повторяющихся соединениях и возможные будущие соединения, необходимые для ремонта кабеля.

Когда делать репликацию

Соединение следует исследовать и, возможно, переработать, если применимо любое из следующих условий: его измеренные потери значительно выше, чем у других соединений на том же канале; это приводит к тому, что общая потеря канала приближается к бюджету или превышает его; при повторном тестировании он кажется аномальным; или сам сварочный аппарат оценил необычно высокие потери в процессе сварки. Если однократное повторное-расщепление и повторное-сращивание не приводит к снижению потерь, проблема, скорее всего, связана с совместимостью волокна, загрязнением или калибровкой оборудования, а не с невезением.

Как снизить высокие потери на сращивании волокон: пошаговая --последовательность действий по устранению неполадок

Если соединение приводит к более высоким потерям, чем ожидалось, следуйте этой последовательности, а не сразу переходите к расширенным настройкам или смене оборудования.

Шаг 1. Очистите и осмотрите концы волокон.

Загрязнение является единственной наиболее распространенной причиной повышенных потерь в стыках. Частицы пыли, масла от манипуляций, остатки буферного геля и мусор в воздухе могут помешать правильному выравниванию волокон и привести к их рассеянию в точке соединения.Очистите зачищенное волокноперед каждым расколом тщательно протирайте-безворсовыми салфетками и-изопропиловым спиртом высокой чистоты. Если есть микроскоп или прицел, воспользуйтесь им - загрязнений, невидимых невооруженным глазом, часто бывает достаточно, чтобы привести к плохому соединению.

Шаг 2. Повторно-расщепляйтесь, прежде чем обвинять сплайсера

Плохой скол - с чрезмерным углом, выступом или следом залома - приведет к сварке с высокими-потерями независимо от того, насколько хорошо работает сварочный аппарат. Если потери неожиданно велики, самый быстрый способ исправить это — снять еще несколько сантиметров, -склеить заново и повторить попытку. Убедитесь, что лезвие скалывателя находится в хорошем состоянии и правильно расположено. Изношенные или поврежденные лезвия скалывателя часто являются основной причиной повторяющихся соединений с высокими-потерями. Угол скола менее 1 градуса является идеальным; углы более 2 градусов заметно увеличивают потери на стыке.

Шаг 3. Проверьте совместимость волокна

Убедитесь, что два соединяемых волокна совместимы. Соединение волокон со значительно разными значениями MFD -, например, соединение стандартного волокна G.652.D с изгибом -нечувствительного волокна G.657 - приведет к более высоким собственным потерям независимо от качества подготовки. Если необходимо соединить разнородные волокна, используйте сварочный аппарат с активным выравниванием сердцевины и ожидайте, что рефлектометр покажет разницу в направлениях, которая требуетдвунаправленное усреднениеправильно интерпретировать.

Шаг 4. Проверьте калибровку дуги и состояние сварочного аппарата.

Сварочные аппараты требуют периодической калибровки дуги, особенно при изменении условий окружающей среды. Сдвиги температур, перепады высот и износ электродов могут повлиять на мощность и продолжительность дуги. Запустите встроенную-программу калибровки дуги сварочного аппарата. Если электроды изношены или загрязнены, замените их. Также убедитесь, что V-канавки чистые - мусор в механизме выравнивания может вызвать систематическое смещение.

Шаг 5. Повторите-проверку правильно

Не допускайте и не отвергайте соединение на основании одного однонаправленного показания OTDR. Если показания кажутся сомнительными, проверьте противоположное направление и усредните два результата. Сравните сращивание с соседними событиями на том же волокне -: сращивание, которое заметно хуже, чем его соседи, заслуживает исследования, в то время как сращивание, согласующееся с остальной частью канала, скорее всего, приемлемо. Если соединение по-прежнему выходит из строя после повторного тестирования, переработайте его, а не вносите скрытые потери взавершенная сеть.

Потери на сращивании и вносимые потери: понимание разницы

Эти два термина иногда путают, но они измеряют разные вещи. Потери на сращивании — это потеря, особенно в момент сращивания, - оптической мощности, которая не проходит через соединение между двумя волокнами. Вносимые потери — это общие потери, вносимые любым компонентом, помещенным в оптический путь, который может включать в себя соединение, разъем, соединитель или аттенюатор.

При оценкеоптоволоконный патч-кордили кабельной сборки с концевой заделкой, соответствующей спецификацией являются вносимые потери, которые включают потери в разъеме на обоих концах плюс любые потери на сращивании или волокне внутри сборки. При оценке качества сращивания на месте кабельного предприятия подходящим показателем являются потери на сращивании. Оба имеют значение для общего ссылочного бюджета, но отвечают на разные вопросы.

Распространенные ошибки, которые приводят к большим потерям в сварном соединении

Несколько повторяющихся ошибок являются причиной большинства предотвратимых проблем с потерями на сварном соединении в полевых условиях.

Доверие к одному направлению OTDR.Если рассматривать однонаправленное показание OTDR как окончательный ответ - без учета эффектов обратного рассеяния или выполнения двунаправленного усреднения -, это приводит как к ложным срабатываниям, так и к пропущенным дефектам. КакПримечания Fluke Networks, гейнеры — это ложные срабатывания, которые могут маскировать реальные проблемы, если принимать их за чистую монету.

Пренебрежение подготовкой концов волокна.Спешка с зачисткой, очисткой и скалыванием с целью сэкономить несколько минут на каждое соединение обычно требует больше времени на доработку. Качество подготовки является крупнейшим контролируемым фактором потерь в стыке.

Смешивание типов волокон без проверки совместимости.Соединение волокон с различными характеристиками MFD без учета внутренних потерь и артефактов измерений OTDR, которые они создают, приводит к путанице и ненужным доработкам.

Игнорирование общего бюджета потерь.Сосредоточение внимания только на отдельных значениях экрана сварки и игнорирование совокупного эффекта по всему экрану.проектирование кабельного заводаможет привести к тому, что ссылка передаст событие-за-событием, но не сможет завершить-к-концу.

Пропуск технического обслуживания сварочного аппарата.Изношенные электроды, грязные V-канавки и устаревшая калибровка дуги постепенно ухудшают качество сварки, из-за чего ее легко не заметить, пока значения потерь не станут постоянно низкими.