界定纤维束损失

光纤的断裂损失是指光纤因物理弯曲而减弱。当光纤弯曲时,内部反射的条件就会中断。通常沿着核心方向的光开始渗入光纤,并最终脱落。这种漏裂直接转化为信号损失,用分贝(dB)测量。 损失的严重程度取决于弯曲半径、光的波长和纤维的设计。即使低于建议半径的微弯也能引入可测量的减退。

宏对微波

固定损失大致分为两类:

  • Macrobending: 当纤维受大辐射弯曲,如紧环或电缆托盘的角时发生. Macrobending loss通常可以预测,并且可以根据弯曲半径和波长计算. 效果在较长的波长(如1550nm vs 1310nm)中更为突出,因为模式场直径较大,使得光更容易被泄漏.
  • Microbending: 这些是沿着纤维轴的小规模扭曲,往往是由电缆线条不均匀、电缆连接的压力或安装造成的横向压力引起的。 微波导出损失更难预测,而且可以逐渐变弱。 它们是在密闭电缆环境中,如补丁板和断层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层

网络性能如何受Bending损失的影响

弯曲损失的影响超越了简单的信号退化。 在直播网络中,这些损失引发一系列性能问题:

  • 减边: 每个弯曲消耗系统光学动力预算的一部分. 3 dB比值设计的网络如果累积弯曲损失吞噬到这个比值,特别是温度波动或部件老化时,可能会失败.
  • 增加的位错误率(BER):随着光学信号对噪比(OSNR)的下降,接收者挣扎着区分1和0,这导致了更高的BER,这反过来又迫使前方错误校正(FEC)更努力工作,降低有效吞吐量.
  • 链接距离限制: 连接损失可以有效地缩短纤维链接的最大范围. 一个在10Gbps上达到40公里的系统只有在存在多个弯道的情况下才能达到30公里,这对于中继器昂贵的长航道和潜艇网络来说尤其重要.
  • 间歇性故障: 在室外或空中设施中,风和热膨胀可以在切片点或封闭点暂时改变弯曲的光度,引起间歇性连接问题,这众所周知是难以诊断的.
  • Update Path 阻塞:[] 最初部署的网络,标准单模纤维(SSMF),在升级到更高的数据速率(如100Gbps或400Gbps)时,可能变得不完善,因为这些系统对丢失更为敏感. 弯曲敏感的遗留纤维可以成为瓶颈.

标准与低位-不敏感纤维

为了减轻弯曲损失,电信业开发了专门的弯曲不敏感纤维(BIF). 这些纤维的设计采用了一种经过修改的折射指数剖面——往往是沟助芯——将光线限制得更紧,甚至紧弯下也更紧。这里的关键标准是ITU-T G.657,它定义了两类:

  • G.657.A:与G.652(标准单模)纤维兼容,但弯曲性能有改进. 弯曲半径一般为一转10毫米.
  • G.657.B:允许更紧的弯曲,低至5–7.5毫米,使得在空间受限的地方,对国内和企业设施来说是理想的.

需要注意的是,弯曲不敏感纤维降低弯曲损失的幅度,但不会消除它. Corning的SMF-28 Ultra[和[OFS AllWave[是今天广泛使用的弯曲优化纤维的例子.

对不同网络部分的影响

纤维化到家( FTH)

在FTTH部署中,纤维从中央办公室一直运行到个人住宅,通常通过许多转弯的管道。 低敏的滴电线(G.657.B)是标准线。 然而,光电网络终端(ONT)或室内的不当终止仍然会造成尖端弯曲,导致损失。 G.657.B纤维中单5毫米弯曲可以引入0.1-0.5 dB,但多弯曲会累积。

数据中心

数据中心有高密度的布线,有紧凑的架子的补丁板。电缆连接的微波线和不良的路由可以降解40G/100G/400G平行光学。许多现代数据中心的纤维是多模度的OM5或单模,但都受弯曲敏感性的限制。FS.com建议使用弯曲不敏感的补丁绳,并保持最小半径为电缆直径的10倍。

长发和地铁网

在长距离中,放大器(EDFA)相距80-100公里。 任何时间只要1-2 dB的弯曲损失就可以增加所需的放大器增益,增加噪音并可能导致系统断电。 拥有许多加/降节点的地铁网络尤其脆弱,因为它们有许多补丁面板和切片点。

计量和测试垫损失

网络工程师依靠测试设备量化弯曲损失:

  • 时间域反射仪(OTDR): OTDR发出脉冲并测量回散光以定位事件. 锐弯作为微量的阶梯出现,但如果弯曲位于纤维末端,损失可能无法完全显示. OTDR也可以在工厂改造后探测到隐藏损失.
  • 光电测量和光源(LSPM): 这是对端到端损失进行测量的最准确的方法,比较收到的功率与发射功率,计算全链路损失,包括弯曲的贡献.
  • 视觉断层定位器(VFL): 红色激光(650 nm)注入纤维,从弯道逃出的光作为红色光线可见,这是找到严重弯道的快速场诊断,但并没有量化损失.

为了遵守,许多电信运营商都遵守[]TIA-568.3-D或ISO/IEC 11801 标准,这些标准规定了每个信道的最大允许损失。安装后和任何电缆移动后进行测试对于及早发现弯曲问题至关重要。

预防和最佳做法

尽量减少弯曲损失需要适当规划、质量组件和有纪律的安装相结合:

  • 选择右纤维级:选择G.657.A或G.657.B纤维用于任何需要紧弯的应用程序。除非核对兼容性,否则避免将G.652和G.657混合在补丁线中。
  • 安装过程中的 Maintain Bend Radius :[ 张力下电缆的典型最小弯曲半径是电缆直径的20倍;不张力下则10倍. 始终遵循制造商的规格. 使用弯曲半径导线和电缆管理器.
  • 使用Loose管电缆进行室外: Lose管设计允许纤维在缓冲器内移动,减少电缆压缩产生的微波分量. Gel充气管也防湿.
  • Avoid Over-Tighting Cable Ties: 使用钩式绳索(Velcro)带子代替塑料拉链带子,可以挤压纤维,引入微键。如果拉链带子需要,请不要紧紧。
  • Proper Splice关闭和补丁面板: 确保为纤维类型设计了螺旋托盘和磁带。将多余的纤维存储在超过推荐半径的环状中。在补丁面板中,使用角度适配器或松懈的管理槽。
  • 与OTDR进行经常性审计:[在每个新链接上执行基线OTDR的痕迹。每年或纤维厂发生任何物理变化后重复测试。比较痕迹以检测新形成的弯曲。
  • 教育与训练:[ 列车安装人员对弯曲半径的重要性,在急速工作期间单发尖锐的扭伤可以使性能退化多年.

现实世界实例

FTTH网络中常见的故障情景是客户移动家具时在光学网络终端(ONT)附近产生的弯曲。损失在1550nm时可能是2–4 dB,导致链接失去同步。在数据中心,一个高密度的补丁板,其电缆在柜门后面经过,门关上后可能会被压缩,从而产生难以找到的微波炉。 Fluke Networks 报告说,这种弯曲相关问题占了卡车卷的"没有发现麻烦"的相当比例。

结论

纤维弯曲损失仍然是任何光纤网络的核心问题,无论是在中央数据中心还是在FTTx部署中。 虽然弯曲不敏感纤维和严格的标准大大降低了这一问题,但它们并没有消除它。 网络性能 — — 从信号强度到数据吞吐到长期可靠性 — — 直接与安装、维护和运行过程中如何管理弯曲有关。 通过了解宏观和微观键盘背后的物理,选择适当的介质,以及执行规范的安装做法,网络专业人员可以保持光学动力预算,延长连接距离,并减少昂贵的故障。 随着网络向更高速度和密度结构的发展,弯曲损失将继续是设计和诊断中的一个关键参数。