Ορισμός απώλειας fiber

Η απώλεια κάμψης των οπτικών ινών αναφέρεται στην εξασθένηση του φωτός ως αποτέλεσμα της κάμψης των ινών. Όταν μια ίνα κάμπτεται, οι συνθήκες για την ολική εσωτερική αντανάκλαση διαταράσσονται. Το φως που θα καθοδηγούνταν κανονικά κατά μήκος του πυρήνα αρχίζει να διαρρέει στην επένδυση και τελικά ξεφεύγει από την ίνα. Αυτή η διαρροή μεταφράζεται άμεσα σε απώλεια σήματος, μετρούμενη σε ντεσιμπέλ (dB). Η σοβαρότητα της απώλειας εξαρτάται από την ακτίνα καμπής, το μήκος κύματος του φωτός, και το σχεδιασμό της ίνας. Ακόμα και μια μικρή στροφή κάτω από τη συνιστώμενη ακτίνα μπορεί να εισαγάγει μετρήσιμη εξασθένηση.

Μακροδαμασμός εναντίον Μικροδαμασμού

Οι ζημίες από την πώληση κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες:

  • Μακροδαμαστής: Αυτό συμβαίνει όταν η ίνα υποβάλλεται σε μεγάλη ⁇ διενεργή καμπή, όπως μια σφιχτή θηλιά ή μια γωνία σε ένα δίσκο καλωδίων. Η απώλεια μακροδαμασμού είναι συνήθως προβλέψιμη και μπορεί να υπολογιστεί με βάση την ακτίνα καμπής και το μήκος κύματος. Το αποτέλεσμα είναι πιο έντονο σε μεγαλύτερα μήκη κύματος (π.χ., 1550 nm vs. 1310 nm) επειδή η διάμετρος του πεδίου λειτουργίας είναι μεγαλύτερη, καθιστώντας το φως πιο ευπαθή στη διαρροή.
  • Μικροδαμασμός: Πρόκειται για μικρές στρεβλώσεις κατά μήκος του άξονα ινών, που συχνά προκαλούνται από ανομοιόμορφη θραύση καλωδίων, πίεση από συνδέσεις καλωδίων, ή πλευρικές καταπονήσεις από την εγκατάσταση. Οι απώλειες μικροδαμάζοντας είναι πιο δύσκολο να προβλεφθούν και μπορούν να εμφανιστούν ως σταδιακή αύξηση της εξασθένησης με την πάροδο του χρόνου.

Πώς η κάμψη των απωλειών επηρεάζει την απόδοση του δικτύου

Σε ένα ζωντανό δίκτυο, αυτές οι απώλειες προκαλούν μια καταιγίδα των θεμάτων απόδοσης:

  • Μείωση της τάσης: Κάθε στροφή καταναλώνει μέρος του προϋπολογισμού της οπτικής ισχύος του συστήματος. Ένα δίκτυο σχεδιασμένο με περιθώριο 3 dB μπορεί να αποτύχει αν οι αθροιστικές απώλειες κάμψης εισπράττονται στο εν λόγω περιθώριο, ειδικά κατά τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας ή τη γήρανση των συστατικών.
  • Αυξημένος ρυθμός σφάλματος bit (BER): Καθώς πέφτει ο λόγος οπτικού σήματος-θορύβου (OSNR), ο δέκτης αγωνίζεται να διακρίνει μεταξύ των λίγων και των μηδενικών. Αυτό οδηγεί σε υψηλότερη BER, η οποία με τη σειρά της δυνάμεις προς τα εμπρός διόρθωση σφάλματος (FEC) για να εργαστεί σκληρότερα, μειώνοντας την αποτελεσματική διαπεραστική λειτουργία.
  • Σύνδεσμοι Περιορισμοί απόστασης: Οι απώλειες κάμψης μπορούν να συντομεύσουν αποτελεσματικά τη μέγιστη δυνατή πρόσβαση σε μια σύνδεση ινών. Ένα σύστημα που θα πρέπει να επιτύχει 40 χιλιόμετρα στα 10 Gbps μπορεί να φτάσει μόνο 30 χιλιόμετρα εάν υπάρχουν αρκετές στροφές. Αυτό είναι ιδιαίτερα κρίσιμο σε δίκτυα μεγάλων αποστάσεων και υποβρυχίων όπου οι επαναλήπτες είναι ακριβοί.
  • Διαφανείς Αποτυχίες:[ Σε εξωτερικές ή εναέριες εγκαταστάσεις, ο άνεμος και η θερμική διαστολή μπορούν προσωρινά να μεταβάλουν τις ακτίνες καμπής στα σημεία ή τα κλεισίματα, προκαλώντας διαλείμματα ζητήματα συνδεσιμότητας που είναι διαβόητα δύσκολο να διαγνωστούν.
  • Ανεβάσιμη παρακώλυση διαδρομής: Τα δίκτυα που αναπτύχθηκαν αρχικά με στάνταρ μονότροπη ίνα (SSMF) μπορεί να γίνουν ανεπαρκή όταν η αναβάθμιση σε υψηλότερα ποσοστά δεδομένων (π.χ., 100 Gbps ή 400 Gbps) επειδή τα συστήματα αυτά είναι πιο ευαίσθητα στην απώλεια.

Πρότυπα και αδρανείς ίνες

Για να μετριάσει τις απώλειες κάμψης, η βιομηχανία τηλεπικοινωνιών έχει αναπτύξει εξειδικευμένες ίνες που δεν είναι ευαίσθητες σε καμπή (BIF). Αυτές οι ίνες έχουν σχεδιαστεί με ένα τροποποιημένο προφίλ δείκτη διάθλασης ⁇ συχνά έναν πυρήνα ενισχυμένο με τάφρο ⁇ που περιορίζει το φως πιο σφιχτά, ακόμη και κάτω από σφιχτές στροφές. Το βασικό πρότυπο εδώ είναι ITU-T G.657, το οποίο ορίζει δύο κατηγορίες:

  • G.657.A: Συμβατό με G.652 (τυποποιημένη μονότροπη) ίνα αλλά με βελτιωμένη απόδοση καμπής. Ελάχιστη ακτίνα καμπής είναι συνήθως 10 mm για μία στροφή.
  • G.657.B: Επιτρέπει ακόμη πιο σφιχτές στροφές, τόσο χαμηλές όσο τα 5 ⁇ 7,5 mm, καθιστώντας το ιδανικό για εγκαταστάσεις εντός του σπιτιού και επιχειρήσεις όπου ο χώρος είναι περιορισμένος.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι ίνες που δεν είναι ευαίσθητες στη στροφή μειώνουν το μέγεθος της απώλειας κάμψης αλλά δεν την εξαλείφουν. Οι SMF-28 Ultra και OFS AllWave είναι παραδείγματα κάμψης-βελτιμισμένων ινών που χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα.

Επίδραση σε διαφορετικούς τομείς δικτύου

Ίνες προς το σπίτι (FTTH)

Σε FTTH ανάπτυξη, ίνες τρέχει από το κεντρικό γραφείο σε μεμονωμένα σπίτια, συχνά μέσω των αγωγών με πολλές στροφές. Καλώδια κάμψης-αναίσθητη πτώση (G.657.B) είναι στάνταρ. Ωστόσο, ακατάλληλη λήξη στο Οπτικό Τερματικό Δίκτυο (ONT) ή μέσα στο σπίτι μπορεί ακόμα να δημιουργήσει αιχμηρές καμπές που προκαλούν απώλεια. Μια ενιαία στροφή 5 mm σε μια G.657.B ίνα μπορεί να εισαγάγει 0,1 ⁇ 0.5 dB, αλλά συσσωρεύονται πολλαπλές στροφές.

Κέντρα δεδομένων

Τα κέντρα δεδομένων έχουν καλωδίωση υψηλής πυκνότητας με πάνελ patch σε σφιχτές σχάρας. Μικροδαμασμός από τις συνδέσεις καλωδίων και κακή δρομολόγηση μπορεί να υποβαθμίσει 40G/100G/400G παράλληλες οπτικές. Πολλές σύγχρονες ίνες data center είναι πολυτροπικές OM5 ή μονότροπες, αλλά όλα υπόκεινται σε ευαισθησία καμπής. FS.com συνιστά τη χρήση καλωδίων patch χωρίς ευαισθησία καμπής και τη διατήρηση μιας ελάχιστης ακτίνας 10 φορές της διαμέτρου του καλωδίου.

Δίκτυα Long-Haul και Metro

Σε μακρές αποστάσεις, οι ενισχυτές (EDFAs) απέχουν 80 ⁇ 100 χλμ. Μια απώλεια κάμψης μόλις 1 ⁇ 2 dB σε οποιοδήποτε σημείο μπορεί να αυξήσει την απαιτούμενη αύξηση του ενισχυτή, αυξάνοντας το θόρυβο και ενδεχομένως προκαλώντας διακοπή του συστήματος. Τα δίκτυα του μετρό με πολλούς κόμβους add/drop είναι ιδιαίτερα ευάλωτα επειδή έχουν πολλά patch πάνελ και σημεία splice.

Μέτρηση και δοκιμή απώλειας κάμψης

Μηχανικοί δικτύου βασίζονται σε εξοπλισμό δοκιμών για τον ποσοτικό προσδιορισμό των απωλειών κάμψης:

  • Ωστικό Ανακλαστήρα Χρόνου-Ντομαίν (OTDR): Ένα OTDR στέλνει παλμό και μετρά το οπισθοπορευόμενο φως για να εντοπίσει γεγονότα. Μια απότομη στροφή εμφανίζεται ως μια σταγόνα βήμα στο ίχνος, αλλά η απώλεια μπορεί να μην εμφανίζεται πλήρως αν η στροφή είναι στο τέλος της ίνας. Το OTDR μπορεί επίσης να ανιχνεύσει κρυφές απώλειες μετά από τροποποιήσεις των φυτών.
  • ] Μετρητής και φωτεινή πηγή ενέργειας (LSPM):[[LFT:1] Αυτή είναι η πιο ακριβής μέθοδος για μέτρηση απώλειας από άκρο σε άκρο. Συγκρίνετε την λαμβανόμενη ισχύ έναντι της ισχύος εκτόξευσης για να υπολογίσετε την ολική απώλεια σύνδεσης, συμπεριλαμβανομένων των εισφορών κάμψης.
  • Οπτική Locator βλάβης (VFL): Ένα κόκκινο λέιζερ (650 nm) εγχέεται στην ίνα. Το φως που ξεφεύγει από μια στροφή είναι ορατό ως κόκκινη λάμψη. Αυτό είναι ένα γρήγορο διαγνωστικό πεδίο για να βρείτε σοβαρές στροφές, αλλά δεν ποσοτικοποιεί την απώλεια.

Για τη συμμόρφωση, πολλοί φορείς εκμετάλλευσης τηλεπικοινωνιών τηρούν TIA-568.3-D ή [ISO/IEC 11801] πρότυπα, τα οποία καθορίζουν τη μέγιστη επιτρεπόμενη απώλεια για κάθε κανάλι.

Πρόληψη και Βέλτιστες Πρακτικές

Ελαχιστοποίηση των απωλειών κάμψης απαιτεί ένα συνδυασμό του σωστού σχεδιασμού, της ποιότητας των συστατικών, και πειθαρχημένη εγκατάσταση:

  • Επιλέξτε το Δεξί Βαθμό Ίνας: Επιλέξτε G.657.A ή G.657.B ίνα για οποιαδήποτε εφαρμογή όπου αναμένονται σφιχτές καμπύλες. Αποφύγετε την ανάμειξη G.652 και G.657 σε καλώδια εμπλάστρου εκτός εάν η συμβατότητα επαληθεύεται.
  • Συνεχίστε την ακτίνα καμπής κατά την εγκατάσταση:[[LFT:1]] Η τυπική ελάχιστη ακτίνα καμπής για ένα καλώδιο υπό τάση είναι 20 φορές η διάμετρος του καλωδίου· όταν δεν είναι υπό τάση, 10 φορές. Πάντα ακολουθείτε τις προδιαγραφές του κατασκευαστή. Χρησιμοποιήστε οδηγούς ακτίνας καμπής και διαχειριστές καλωδίων.
  • Χρησιμοποιήστε τα καλώδια χαλαρών σωλήνων για εξωτερικούς χώρους: Τα σχέδια χαλαρών σωλήνων επιτρέπουν την κίνηση των ινών μέσα στο ρυθμιστικό διάλυμα, μειώνοντας το μικροδαμασμός από συμπίεση καλωδίων.
  • Αποφύγετε τις υπερσφραγίζοντας καλωδιώσεις: Χρησιμοποιήστε ιμάντες τύπου fuck-and-loop (Velcro) αντί για πλαστικά δεσίματα με φερμουάρ, τα οποία μπορούν να συμπιέσουν ίνες και να εισαγάγουν μικροδαμασμούς. Αν είναι απαραίτητοι οι δεσμοί με φερμουάρ, μην τα κουμπώσετε σφιχτά.
  • Παραγωγό Πλέγμα Κλειστά και Patch Panels:[[LFT:1]] Βεβαιωθείτε ότι οι δίσκοι και οι κασέτες με σπρίκες έχουν σχεδιαστεί για τον τύπο των ινών. Αποθηκεύστε περίσσεια ινών σε βρόχους που υπερβαίνουν τη συνιστώμενη ακτίνα. Σε πίνακες patch, χρησιμοποιήστε γωνιακούς προσαρμογείς ή χαλαρούς μηχανισμούς διαχείρισης.
  • Κανονικός έλεγχος με OTDR: Εκτελέστε βασικά ίχνη OTDR σε κάθε νέο σύνδεσμο. Επαναλάβετε δοκιμές ετησίως ή μετά από οποιεσδήποτε φυσικές αλλαγές στο εργοστάσιο ινών. Συγκρίνετε ίχνη για να ανιχνεύσετε νεοσχηματισμένες καμπύλες.
  • Εκπαίδευση και κατάρτιση: Τα πληρώματα εγκατάστασης αμαξοστοιχίας σχετικά με τη σημασία της ακτίνας καμπής.

Παραδείγματα Πραγματικού-Παγκόσμιου

Ένα κοινό σενάριο αποτυχίας στα δίκτυα FTTH είναι μια στροφή κοντά στον τερματικό οπτικό δίκτυο (ONT) που δημιουργείται όταν ένας πελάτης μετακινεί έπιπλα. Η απώλεια μπορεί να είναι 2,4 dB στα 1550 nm, προκαλώντας τη σύνδεση να χάσει συγχρονισμό. Στα κέντρα δεδομένων, ένας πίνακας υψηλής πυκνότητας με καλώδια που είναι δρομολογημένα πίσω από μια πόρτα του ντουλαπιού μπορεί να συμπιέζεται όταν κλείνει η πόρτα, δημιουργώντας μικροδέσμες που είναι δύσκολο να βρεθούν. Τα δίκτυα fluke[ αναφέρουν ότι τέτοια θέματα που σχετίζονται με τη στροφή αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό ποσοστό ⁇ δεν βρέθηκαν προβλήματα ⁇ ρολά φορτηγών.

Συμπέρασμα

Η απώλεια κάμψης ινών παραμένει μια κεντρική ανησυχία σε οποιοδήποτε δίκτυο οπτικών ινών, είτε σε ένα κεντρικό κέντρο δεδομένων είτε σε μια εξάπλωση FTTx ανάπτυξη. Ενώ καμπή-αναίσθητες ίνες και αυστηρά πρότυπα έχουν μειώσει δραματικά το πρόβλημα, δεν έχουν εξαλείψει. απόδοση δικτύου ⁇ από τη δύναμη σήματος σε δεδομένα crossput σε μακροπρόθεσμη αξιοπιστία ⁇ είναι άμεσα συνδεδεμένο με το πόσο καλά καμπύλες διαχειρίζονται κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης, συντήρηση, και λειτουργία. Με την κατανόηση της φυσικής πίσω τόσο μακρο- και μικροδαμασμού, την επιλογή κατάλληλων μέσων, και την επιβολή πειθαρχημένων πρακτικών εγκατάστασης, οι επαγγελματίες του δικτύου μπορούν να διατηρήσουν τους προϋπολογισμούς της οπτικής ενέργειας, να επεκτείνουν αποστάσεις σύνδεσης, και να μειώσουν την δαπανηρή αντιμετώπιση προβλημάτων.