La pèrdua d'empalmament de fibra és la part de la potència del senyal òptic que no passa pel punt on s'uneixen dues fibres. Fins i tot una petita quantitat de pèrdua en un sol empalmament pot augmentar en una xarxa amb desenes o centenars de punts d'empalmament, consumint el marge d'enllaç i degradant el rendiment general. És per això que la pèrdua d'empalmament és important per a qualsevol persona que dissenyi, instal·li o mantinguicable de fibra òpticainfraestructura.
Aquesta guia cobreix què és la pèrdua d'empalmament, per què succeeix, com mesurar-la correctament, quins valors són acceptables en diferents escenaris i com resoldre problemes d'empalmament que queden fora de les especificacions.
Què és la pèrdua d'empalmament de fibra?
Un empalmament de fibra és una unió permanent o semi{0}}permanent on dos extrems de la fibra s'uneixen per crear un camí òptic continu. La pèrdua d'empalmament és la reducció de la potència òptica en aquesta unió, mesurada en decibels (dB). La pèrdua d'empalmament representa la potència òptica que no es transmet amb èxit a través del punt d'empalmament i, en canvi, s'irradia fora de la fibra.
Ajuda a distingir la pèrdua d'empalmament de dos termes estretament relacionats. La pèrdua d'inserció és una mesura més àmplia que captura la reducció total del senyal causada per afegir qualsevol component - un connector, un acoblador o un empalmament - a un camí òptic. L'atenuació general de la fibra té en compte totes les fonts de pèrdues a l'enllaç complet, inclòs el propi cable, connectors, empalmes, corbes i dispositius passius. Un empalme pot semblar bé per si sol, però quan la seva pèrdua es combina amb tots els altres col·laboradors de l'enllaç, el total podria superar elpressupost de pèrduesi provocar problemes de transmissió.
Què causa la pèrdua d'empalmament de fibra?
La pèrdua d'empalmament s'origina de dues categories de factors: intrínsecs i extrínsecs.
Causes intrínseques
Els factors intrínsecs s'incorporen a les mateixes fibres i no es poden canviar durant el procés d'empalmament. El més significatiu és un desajust en el diàmetre de camp del mode (MFD) entre les dues fibres que s'uneixen. Quan dues fibres tenen valors MFD diferents - fins i tot fibres del mateix tipus nominal de diferents lots de fabricació - es perd una mica de llum a la transició. Altres contribuents intrínsecs inclouen diferències en el diàmetre del nucli, la concentricitat del nucli, l'obertura numèrica i el perfil de l'índex de refracció. Aquestes variacions solen ser petites per a fibres de la mateixa especificació, però es tornen més significatives quan s'uneixen tipus de fibres diferents, com ara unirfibra monomode-compatible amb G.652.D per doblegar-la fibra G.657 insensible.
Causes extrínseques
Els factors extrínsecs sorgeixen del propi procés d'empalmament i estan en gran part sota el control de l'instal·lador. Les causes extrínseques més comunes són la contaminació a la cara de l'extrem de la fibra, la mala qualitat d'escissió (angle, llavi o hackle), la desalineació lateral o angular dels nuclis de la fibra i la deformació del nucli causada per paràmetres de fusió incorrectes. Les condicions ambientals - temperatures extremes, vent, pols i vibracions - també poden degradar la qualitat de l'empalmament quan es treballa al camp.
En la majoria de situacions-reals, les pèrdues d'empalmament elevades es remunten a errors de preparació i manipulació més que a la física de fibres exòtiques. Un extrem de fibra brut o un mal cleve arruïnarà una configuració d'unió d'altra manera perfecta. És per això que els tècnics experimentats inverteixen la major part del seu esforç en la preparació de la fibra, no en l'ajust de la configuració avançada de l'empalmadora.
Empalmament de fusió vs. Empalmament mecànic: comparació de rendiment de pèrdua
Hi ha dos mètodes principals per unir fibres òptiques i produeixen característiques de pèrdua molt diferents.
Empalmament de fusió
Empalmament de fusióuneix de manera permanent dos extrems de la fibra fonent-los amb un arc elèctric controlat amb precisió. Les empalmadores de fusió modernes utilitzen l'alineació activa del nucli i el calibratge automatitzat de l'arc per aconseguir una pèrdua d'empalmament constantment baixa. Segons elAssociació de fibra òptica (FOA), un valor de planificació típic per a la pèrdua d'empalmament de fusió en mode únic- és de 0,15 dB per empalmament, i els tècnics especialitzats aconsegueixen habitualment resultats molt per sota dels 0,1 dB. L'empalmament de fusió també produeix una reflexió posterior mínima, que és important en sistemes sensibles a la pèrdua de retorn, com ara el vídeo analògic o la transmissió coherent d'alta-velocitat.
Empalmament mecànic
L'empalmament mecànic alinea dos extrems de la fibra dins d'una carcassa de precisió i els manté al seu lloc amb una pinça o un pestell, utilitzant un gel d'índex-per reduir la reflexió i la pèrdua a l'espai d'aire. No fusiona permanentment el vidre. L'estàndard EIA/TIA 568 permet una pèrdua màxima d'empalmament de 0,3 dB i la pèrdua d'empalmament mecànica típica oscil·la entre 0,2 dB i 0,75 dB depenent del tipus d'empalmament i de les habilitats de l'instal·lador. L'empalmament mecànic requereix equips menys cars i menys formació, cosa que el fa pràctic per a la restauració d'emergència, connexions temporals o escenaris en què unempalmador de fusióno està disponible.
Quin mètode triar
Per a instal·lacions permanents on el rendiment i la-fiabilitat a llarg termini són prioritats - especialmentenllaços externs a la plantao les interconnexions del centre de dades d'alta-velocitat - l'empalmament de fusió és l'opció estàndard. L'empalmament mecànic segueix sent útil per a reparacions ràpides de camp, pegats temporals i aplicacions on la pèrdua per-splicing més alta es pot absorbir dins del pressupost d'enllaç. Molts operadors de telecomunicacions utilitzen l'empalmament de fusió per a rutes troncals i llargues-, alhora que mantenen els kits d'empalmament mecànics disponibles per a la restauració d'emergència.
Com es mesura la pèrdua d'empalmament de fibra?
S'utilitzen dos instruments principals per avaluar la pèrdua d'empalmament i responen a diferents preguntes.
Proves OTDR per a esdeveniments d'empalmament
Un reflectòmetre òptic de domini temporal (OTDR) envia polsos curts de llum a la fibra i analitza lasenyal retrodispersatper caracteritzar esdeveniments al llarg de l'enllaç. Pot identificar ubicacions d'empalmament individuals, estimar la pèrdua d'empalmament a cada esdeveniment i detectar problemes com ara flexió excessiva o trencaments. Per a xarxes amb molts empalmes en llargs trams, l'OTDR és essencial per verificar que cada empalmament compleix les especificacions.
Tanmateix, una mesura OTDR d'una-direcció només proporciona una estimació de la pèrdua d'empalmament, no una mesura real. Quan dues fibres tenen diferents coeficients de retrodispersió -, la qual cosa passa sempre que s'uneixen fibres amb diferents valors de MFD -, una lectura d'OTDR d'una manera- pot sobreestimar o subestimar significativament la pèrdua real. En alguns casos, fins i tot pot mostrar un "guanyador" aparent, que sembla una pèrdua negativa al punt d'empalmament. ComCommScope explica, aquest efecte és una il·lusió òptica causada per canvis en el nivell de retrodispersió, no per l'amplificació real del senyal.
Per què importa la mitjana bidireccional
El procediment estàndard del sector per a la mesura precisa de la pèrdua d'empalmament basat en OTDR-són les proves bidireccionals. SegonsSolucions VIAVI, mesurant el mateix empalmament des dels dos extrems i fent la mitjana dels dos resultats elimina l'error relacionat amb la retrodispersió-. L'estàndard TIA-FOTP-61 requereix aquest enfocament bidireccional per a una avaluació fiable de la pèrdua d'empalmament. Sense ell, els tècnics s'arrisquen a acceptar empalmes pitjors del que semblen o a reelaborar innecessàriament empalmes que realment estan bé.
Un exemple pràctic il·lustra per què això és important: un empalmament entre fibra G.652.D i G.657 pot mostrar una pèrdua de 0,35 dB quan es prova des d'una direcció, provocant una preocupació. Provat des de la direcció oposada, el mateix empalmament podria mostrar un guany de -0,10 dB. La mitjana bidireccional - aproximadament 0,12 dB - representa la pèrdua real d'empalmament i es troba dins dels límits acceptables. Sense provar ambdues direccions, el tècnic podria haver perdut el temps{10}}empaltant una unió perfectament bona.
Prova de pèrdua d'inserció amb un OLTS
Per a les proves d'acceptació del nivell d'enllaç-, un conjunt de prova de pèrdua òptica (OLTS) - que consta d'una font de llum calibrada i un mesurador de potència - mesura la pèrdua total d'inserció a tota la planta de cables. Aquesta prova captura tots els factors que contribueixen a la pèrdua en una mesura-a-extrem: atenuació de fibra, pèrdua de connector i pèrdua d'empalmament combinades. Moltsprova de cable de fibra òpticaEls estàndards requereixen una prova de pèrdua d'inserció com a criteri principal d'aprovació/falla, i les proves OTDR s'utilitzen com a eina complementària per al diagnòstic a nivell-d'esdeveniments.
Què és una pèrdua acceptable d'empalmament de fibra?
No hi ha un llindar universal únic. La pèrdua d'empalmament acceptable depèn del tipus de fibra, del mètode d'empalmament, de l'aplicació i del pressupost de pèrdua total de l'enllaç.
Valors de planificació per fibra i tipus d'empalmament
El FOA proporciona valors de planificació àmpliament referenciats per als càlculs del pressupost de pèrdues. Per a empalmes de fusió en mode únic-, el valor de planificació recomanat és0,15 dB per empalmament. Per a empalmes mecànics multimode, el valor és de 0,3 dB per empalmament. L'estàndard TIA-568 estableix una pèrdua d'empalmament màxima permesa de 0,3 dB. Aquestes xifres són estimacions conservadores destinades als càlculs de l'etapa de disseny, no límits absoluts d'aprovació/falla per a empalmes individuals al camp.
A la pràctica, les empalmadores de fusió modernes estan ben-preparadesfibra monomode-produeixen regularment pèrdues d'empalme per sota de 0,05 dB. Encèsfibra multimode, els resultats tendeixen a ser lleugerament més alts, però encara cauen molt per sota dels 0,15 dB amb equips de fusió.
Pèrdua acceptable en context: l'enfocament del pressupost de pèrdues
Un empalmament que mesura 0,20 dB pot ser perfectament acceptable en un enllaç de campus curt amb molt de marge, però el mateix valor podria ser inacceptable en un recorregut llarg-fora de la planta, on desenes d'empalmes deixen molt poc espai en el pressupost de pèrdues. L'enfocament correcte és calcular el pressupost total de pèrdua d'enllaç - que té en compteatenuació de la fibra, pèrdues de connectors, pèrdues d'empalmament i qualsevol component passiu - i, a continuació, verifiqueu que la pèrdua mesurada d'extrem-a-extrem es troba dins d'aquest pressupost amb un marge adequat per a l'envelliment i reparacions futures.
En general, es recomana un marge d'enllaç d'almenys 3 dB per tenir en compte l'envelliment dels components, la degradació del connector per enllaços repetits i possibles empalmes futurs necessaris per a reparacions de cables.
Quan respondre
Un empalmament s'ha d'investigar i potencialment reelaborar quan s'aplica alguna de les condicions següents: la seva pèrdua mesurada és significativament més gran que la resta d'empalmes del mateix enllaç; fa que la pèrdua total de l'enllaç s'acosti o superi el pressupost; sembla anòmal en proves repetides; o el mateix empalmador va estimar una pèrdua inusualment alta durant el procés de fusió. Si un únic re-escissió i re-empalmament no redueix la pèrdua, és probable que el problema radiqui en la compatibilitat de la fibra, la contaminació o el calibratge de l'equip en lloc de la mala sort.
Com reduir la pèrdua d'empalmament de fibra elevada: un flux de resolució de problemes-per-pas a pas
Quan un empalmament produeix una pèrdua més gran de l'esperada, seguiu aquesta seqüència en lloc de saltar directament a la configuració avançada o als canvis d'equip.
Pas 1: netegeu i inspeccioneu els extrems de la fibra
La contaminació és la causa més comuna d'elevades pèrdues d'empalmament. Les partícules de pols, els olis de la manipulació, els residus de gel amortidor i els residus en l'aire poden impedir l'alineació adequada de la fibra i introduir dispersió al punt d'empalmament.Netegeu la fibra peladaamb tovalloletes-sense pelusa i alcohol isopropílic d'alta-puresa abans de cada tall. Si es disposa d'un microscopi o d'un àmbit d'inspecció, utilitzeu-lo - la contaminació invisible a simple vista sol ser suficient per provocar un mal empalme.
Pas 2: torneu a-tallar abans de culpar a l'empalmador
Un tall deficient - amb un angle excessiu, un llavi o una marca de tall - produirà un empalmament de gran-pèrdua independentment del rendiment de l'empalmador. Si la pèrdua és inesperadament alta, la solució més ràpida sol ser treure uns quants centímetres més, tornar a-tallar i tornar-ho a provar. Confirmeu que la fulla del tallador estigui en bon estat i col·locada correctament. Les fulles de talla desgastades o danyades són una de les causes freqüents dels empalmes recurrents de-pèrdues altes. Un angle d'escissió inferior a 1 grau és ideal; angles superiors a 2 graus augmentaran notablement la pèrdua d'empalmament.
Pas 3: comproveu la compatibilitat de la fibra
Comproveu que les dues fibres que s'empalmen siguin compatibles. Unir fibres amb valors MFD significativament diferents -, per exemple, empalmar fibra G.652.D estàndard per doblegar-fibra G.657 insensible - produirà una pèrdua intrínseca més gran independentment de la qualitat de la preparació. Quan s'han d'unir fibres diferents, utilitzeu una empalmadora amb una alineació activa del nucli i espereu que l'OTDR mostri diferències direccionals que requereixinmitjana bidireccionalper interpretar correctament.
Pas 4: comproveu la calibració de l'arc i l'estat de l'empalmador
Les empalmadores de fusió requereixen un calibratge periòdic de l'arc, especialment quan canvien les condicions ambientals. Els canvis de temperatura, les diferències d'altitud i el desgast dels elèctrodes poden afectar la potència i la durada de l'arc. Executeu la rutina integrada-de calibratge d'arc de l'empalmadora. Si els elèctrodes estan desgastats o contaminats, substituïu-los. Comproveu també que les ranures en V-són restes netes - al mecanisme d'alineació que poden provocar una desalineació sistemàtica.
Pas 5: torna a-provar correctament
No accepteu ni rebutgeu un empalme basat en una única lectura OTDR unidireccional. Si la lectura sembla qüestionable, feu una prova des de la direcció oposada i feu una mitjana dels dos resultats. Compareu l'empalmament amb els esdeveniments veïns de la mateixa fibra -, un empalmament que és notablement pitjor que els seus veïns mereix investigació, mentre que un que sigui coherent amb la resta de l'enllaç probablement sigui acceptable. Si l'empalmament encara falla després de tornar a provar, torneu-lo a treballar en lloc de portar la pèrdua oculta a laxarxa completada.
Pèrdua d'empalmament vs Pèrdua d'inserció: entendre la diferència
Aquests dos termes de vegades es confonen, però mesuren coses diferents. La pèrdua d'empalmament és la pèrdua específicament en un esdeveniment d'empalmament - la potència òptica que no aconsegueix passar per la unió entre dues fibres. La pèrdua d'inserció és la pèrdua total introduïda per qualsevol component col·locat al camí òptic, que podria incloure un empalmament, un connector, un acoblador o un atenuador.
En avaluar acable de connexió de fibra òpticao un conjunt de cables acabats, l'especificació rellevant és la pèrdua d'inserció, que inclou la pèrdua del connector als dos extrems més qualsevol pèrdua d'empalmament o fibra dins del conjunt. Quan s'avalua la qualitat d'un empalmament de camp dins d'una planta de cable, la pèrdua d'empalmament és la mètrica adequada. Tots dos importen per al pressupost general de l'enllaç, però responen a preguntes diferents.
Errors comuns que condueixen a una gran pèrdua d'empalmament
Diversos errors recurrents expliquen la majoria dels problemes de pèrdua d'empalmament evitables al camp.
Confiar en una única direcció OTDR.Tractar una lectura OTDR unidireccional com a resposta final - sense tenir en compte els efectes de retrodispersió o realitzar una mitjana bidireccional - provoca falses alarmes i defectes perduts. ComNotes de Fluke Networks, els guanys són falsos positius que poden emmascarar problemes reals si es prenen al seu valor nominal.
Descuidant la preparació de l'extrem de la fibra.Avançar-se amb el desmuntatge, la neteja i l'escissió per estalviar uns quants minuts per empalmament costa habitualment més temps en la reelaboració. La qualitat de la preparació és el factor controlable més gran en la pèrdua d'empalmament.
Barrejar tipus de fibra sense comprovar la compatibilitat.La unió de fibres amb diferents especificacions MFD sense tenir en compte la penalització de la pèrdua intrínseca i els artefactes de mesura OTDR que crea provoca confusió i reelaboració innecessària.
Ignorant el pressupost total de pèrdues.Centrant-se només en els valors de la pantalla d'empalmament individuals i ignorant l'efecte acumulat a tot el conjuntdisseny de plantes de cablepot donar lloc a un enllaç que passa esdeveniment-per-esdeveniment, però no de final-a{3}}.
Omet el manteniment de l'empalmadora.Els elèctrodes desgastats, les ranures en V brutes i la calibració de l'arc obsoleta degraden gradualment la qualitat de l'empalmament, de manera que és fàcil passar per alt fins que els valors de pèrdua es tornen constantment pobres.
PMF
P: Què és una bona pèrdua d'empalmament a DB?
R: Per a l'empalmament de fusió d'un -mode únic, qualsevol cosa per sota de 0,1 dB en general es considera bona, i els tècnics especialitzats aconsegueixen regularment entre 0,02 i 0,05 dB. Per a l'empalmament de fusió multimode, són típics valors inferiors a 0,15 dB. Els empalmes mecànics són acceptables en el rang de 0,2 a 0,5 dB depenent de l'aplicació. La clau és si la pèrdua d'empalmament, combinada amb totes les altres pèrdues de l'enllaç, es manté dins del pressupost de pèrdua total.
P: Per què el meu OTDR mostra un gainer en un empalmament?
R: Es produeix un guany quan la fibra després de l'empalmament té un coeficient de retrodispersió més alt que la fibra anterior. L'OTDR interpreta l'augment de la retrodispersió com un guany de senyal, tot i que es va perdre potència òptica real a l'empalmament. Això és habitual en empalmar fibres amb diferents valors MFD, com ara G.652.D a G.657. La prova des de la direcció oposada i la mitjana dels dos resultats elimina aquest artefacte i revela la pèrdua real d'empalmament.
P: L'empalmament de fusió és sempre millor que l'empalmament mecànic?
R: L'empalmament per fusió produeix pèrdues més baixes i més consistents, una millor fiabilitat-a llarg termini i una reflectància menor, la qual cosa el converteix en el mètode preferit per a instal·lacions permanents. Tanmateix, l'empalmament mecànic té avantatges legítims en situacions que requereixen una restauració ràpida, connexions temporals o treballs en entorns on no és pràctic un empalmador de fusió. L'elecció depèn dels requisits de rendiment, l'equip disponible i les limitacions de la feina específica.
P: Un empalmament pot passar individualment però fallar el pressupost d'enllaç?
A: Sí. Un empalmament que mesura 0,15 dB sembla acceptable aïlladament, però si un enllaç conté 20 empalmes d'aquest tipus, només la pèrdua acumulada d'empalmament és de 3,0 dB - abans de tenir en compte l'atenuació de la fibra, la pèrdua del connector o qualsevol component passiu. És per això que la pèrdua d'empalmament s'ha d'avaluar sempre en el context del pressupost complet de pèrdua d'enllaç, no com un nombre aïllat.
P: Quina diferència hi ha entre la pèrdua d'empalmament OTDR i la pèrdua real d'empalmament?
R: Un OTDR estima la pèrdua d'empalmament en funció dels canvis en els nivells de llum retrodispersats, que es poden veure afectats per diferències en les propietats de la fibra al punt d'empalmament. La pèrdua real d'empalmament - la potència òptica real perduda a l'articulació - només es pot determinar amb precisió mitjançant la mitjana OTDR bidireccional o mitjançant la mesura de la pèrdua d'inserció amb una font de llum calibrada i un mesurador de potència. Els valors OTDR unidireccionals s'han de tractar com a estimacions, no com a mesures definitives.
P: Quan he de replicar una fibra?
R: Penseu en el replantejament quan una pèrdua d'empalmament és significativament més gran que els empalmes veïns de la mateixa fibra, quan empeny la pèrdua total de l'enllaç a prop o per sobre del pressupost, quan sembla inconsistent en proves repetides o quan la pèrdua estimada del propi empalmador durant la fusió era inusualment alta. Abans de tornar a empalmar, torneu a-tallar i a-netejar primer - el problema sovint es troba a la preparació, no a la fibra o a la màquina.