Conoscenza

La perdita di giunzione della fibra è la porzione di potenza del segnale ottico che non riesce a passare attraverso il punto in cui si uniscono due fibre. Anche una piccola perdita in una singola giunzione può aggravarsi in una rete con dozzine o centinaia di punti di giunzione, consumando margine di collegamento e degradando le prestazioni complessive. Ecco perché la perdita di giunzione è importante per chiunque progetti, installi o mantengacavo in fibra otticainfrastrutture.

Questa guida spiega cos'è la perdita di giunzione, perché si verifica, come misurarla correttamente, quali valori sono accettabili in diversi scenari e come risolvere i problemi delle giunzioni che non rientrano nelle specifiche.

Cos'è la perdita di giunzione della fibra?

Una giunzione di fibra è una giunzione permanente o semi-permanente in cui due estremità della fibra vengono unite per creare un percorso ottico continuo. La perdita di giunzione è la riduzione della potenza ottica in corrispondenza di quella giunzione, misurata in decibel (dB). La perdita di giunzione rappresenta la potenza ottica che non viene trasmessa con successo attraverso il punto di giunzione e viene invece irradiata fuori dalla fibra.

Aiuta a distinguere la perdita di giunzione da due termini strettamente correlati. La perdita di inserzione è una misurazione più ampia che cattura la riduzione totale del segnale causata dall'aggiunta di qualsiasi componente - un connettore, un accoppiatore o una giunzione - in un percorso ottico. L'attenuazione complessiva della fibra rappresenta ogni fonte di perdita lungo l'intero collegamento, inclusi il cavo stesso, i connettori, le giunzioni, le piegature e i dispositivi passivi. Una giunzione potrebbe sembrare a posto da sola, ma quando la sua perdita viene combinata con quella di tutti gli altri contributori lungo il collegamento, il totale potrebbe superare ilbilancio in perditae causare problemi di trasmissione.

Quali sono le cause della perdita di giunzione della fibra?

La perdita di giunzione ha origine da due categorie di fattori: intrinseci ed estrinseci.

Cause intrinseche

I fattori intrinseci sono incorporati nelle fibre stesse e non possono essere modificati durante il processo di giunzione. Il più significativo è una mancata corrispondenza nel diametro del campo modale (MFD) tra le due fibre da unire. Quando due fibre hanno valori MFD diversi - anche le fibre dello stesso tipo nominale provenienti da lotti di produzione diversi - un po' di luce viene persa durante la transizione. Altri contributi intrinseci includono differenze nel diametro del nucleo, nella concentricità del nucleo, nell'apertura numerica e nel profilo dell'indice di rifrazione. Queste variazioni sono generalmente piccole per fibre con la stessa specifica, ma diventano più significative quando si giuntano tipi di fibre diversi, come nel caso della giunzionefibra mono-modaleconforme a G.652.D per piegare-la fibra G.657 insensibile.

Cause estrinseche

I fattori estrinseci derivano dal processo di giunzione stesso e sono in gran parte sotto il controllo dell'installatore. Le cause estrinseche più comuni sono la contaminazione della faccia terminale della fibra, una scarsa qualità di taglio (angolo, labbro o hackle), il disallineamento laterale o angolare dei nuclei delle fibre e la deformazione del nucleo causata da parametri di fusione errati. Anche le condizioni ambientali - temperature estreme, vento, polvere e vibrazioni - possono peggiorare la qualità della giunzione quando si lavora sul campo.

Nella maggior parte delle situazioni-del mondo reale, un'elevata perdita di giunzione è dovuta a errori di preparazione e gestione piuttosto che alla fisica esotica delle fibre. Un'estremità della fibra sporca o una cattiva giunzione rovineranno una configurazione di giunzione altrimenti perfetta. Ecco perché i tecnici esperti investono la maggior parte dei loro sforzi nella preparazione delle fibre, non nella regolazione delle impostazioni avanzate della giuntatrice.

Giunzione a fusione e giunzione meccanica: perdita di prestazioni a confronto

Esistono due metodi principali per unire le fibre ottiche e producono caratteristiche di perdita molto diverse.

Giunzione di fusione

Giunzione di fusioneunisce permanentemente due estremità della fibra fondendole insieme con un arco elettrico controllato con precisione. Le moderne giuntatrici a fusione utilizzano l'allineamento attivo del nucleo e la calibrazione automatizzata dell'arco per ottenere perdite di giunzione costantemente basse. Secondo ilAssociazione delle fibre ottiche (FOA), un valore di pianificazione tipico per la perdita di giunzione a fusione monomodale- è di 0,15 dB per giunzione e i tecnici esperti ottengono normalmente risultati ben al di sotto di 0,1 dB. La giunzione a fusione produce anche una riflessione posteriore minima, che è importante nei sistemi sensibili alla perdita di ritorno, come il video analogico o la trasmissione coerente ad alta-velocità.

Giunzione meccanica

La giunzione meccanica allinea due estremità della fibra all'interno di un alloggiamento di precisione e le tiene in posizione con un morsetto o un fermo, utilizzando il gel di corrispondenza dell'indice- per ridurre la riflessione e la perdita nel traferro. Non fonde permanentemente il vetro. Lo standard EIA/TIA 568 consente una perdita massima di giunzione di 0,3 dB e la tipica perdita di giunzione meccanica varia da 0,2 dB a 0,75 dB a seconda del tipo di giunzione e dell'abilità dell'installatore. La giunzione meccanica richiede attrezzature meno costose e meno formazione, rendendola pratica per ripristini di emergenza, connessioni temporanee o scenari in cui agiuntatrice a fusionenon è disponibile

Quale metodo scegliere

Per installazioni permanenti in cui le prestazioni e l'-affidabilità a lungo termine sono priorità - in particolarecollegamenti di impianti esternio interconnessioni di data center ad alta-velocità - la giunzione a fusione è la scelta standard. La giunzione meccanica rimane utile per riparazioni rapide sul campo, patch temporanee e applicazioni in cui la maggiore perdita per-giunzione può essere assorbita nel budget del collegamento. Molti operatori di telecomunicazioni utilizzano la giunzione a fusione per la dorsale e le rotte a lungo- raggio, mantenendo allo stesso tempo disponibili i kit di giunzione meccanica per il ripristino di emergenza.

Come viene misurata la perdita di giunzione della fibra?

Per valutare la perdita di giunzione vengono utilizzati due strumenti principali che rispondono a domande diverse.

Test OTDR per eventi di giunzione

Un riflettometro ottico nel dominio del tempo (OTDR) invia brevi impulsi di luce nella fibra e li analizzasegnale retrodiffusoper caratterizzare gli eventi lungo il collegamento. Può identificare le singole posizioni di giunzione, stimare la perdita di giunzione ad ogni evento e rilevare problemi come piegature o rotture eccessive. Per le reti con molte giunzioni su lunghe distanze, l'OTDR è essenziale per verificare che ciascuna giunzione soddisfi le specifiche.

Tuttavia, una misurazione OTDR a-direzione singola fornisce solo una stima della perdita di giunzione, non una misurazione reale. Quando due fibre hanno coefficienti di retrodiffusione diversi -, cosa che accade ogni volta che fibre con valori MFD diversi vengono unite - una lettura OTDR un- unidirezionale può sovrastimare o sottostimare in modo significativo la perdita effettiva. In alcuni casi, può anche mostrare un apparente "guadagno", che sembra una perdita negativa nel punto di giunzione. COMECommScope spiega, questo effetto è un'illusione ottica causata da cambiamenti nel livello di retrodiffusione, non dall'effettiva amplificazione del segnale.

Perché la media bidirezionale è importante

La procedura standard del settore per una misurazione accurata della perdita di giunzione basata su OTDR- è il test bidirezionale. SecondoSoluzioni VIAVI, misurare la stessa giunzione da entrambe le estremità e calcolare la media dei due risultati elimina l'errore correlato alla retrodiffusione-. Lo standard TIA-FOTP-61 richiede questo approccio bidirezionale per una valutazione affidabile della perdita di giunzione. Senza di essa, i tecnici rischiano di accettare giunzioni peggiori di quanto appaiono o di rielaborare inutilmente giunzioni che in realtà vanno bene.

Un esempio pratico illustra perché questo è importante: una giunzione tra la fibra G.652.D e G.657 potrebbe mostrare una perdita di 0,35 dB se testata da una direzione, suscitando preoccupazione. Testata dalla direzione opposta, la stessa giunzione potrebbe mostrare un guadagno di -0,10 dB. La media bidirezionale - circa 0,12 dB - rappresenta la perdita effettiva di giunzione ed è ben entro limiti accettabili. Senza testare entrambe le direzioni, il tecnico avrebbe potuto perdere tempo a ri-giuntire un giunto perfettamente funzionante.

Test della perdita di inserzione con un OLTS

Per i test di accettazione a livello di collegamento-, un set di test di perdita ottica (OLTS) - costituito da una sorgente luminosa calibrata e un misuratore di potenza - misura la perdita di inserzione totale nell'intero impianto di cavi. Questo test cattura ogni fattore che contribuisce alla perdita in un'unica misurazione da un'estremità all'altra: attenuazione della fibra, perdita del connettore e perdita di giunzione combinate. Moltitest su cavi in ​​fibra otticagli standard richiedono un test di perdita di inserzione come criterio primario di superamento/fallimento, con il test OTDR utilizzato come strumento complementare per la diagnostica a livello di evento-.

Qual è una perdita di giunzione della fibra accettabile?

Non esiste un’unica soglia universale. La perdita di giunzione accettabile dipende dal tipo di fibra, dal metodo di giunzione, dall'applicazione e dal budget di perdita totale del collegamento.

Valori di pianificazione per fibra e tipo di giunzione

Il FOA fornisce valori di pianificazione ampiamente referenziati per i calcoli del budget di perdita. Per le giunzioni a fusione in modalità singola-, il valore di pianificazione consigliato è0,15 dB per giunzione. Per le giunzioni meccaniche multimodali il valore è 0,3 dB per giunzione. Lo standard TIA-568 stabilisce una perdita di giunzione massima consentita di 0,3 dB. Queste cifre sono stime prudenti intese per calcoli in fase di progettazione, non limiti assoluti di superamento/fallimento per le singole giunzioni sul campo.

In pratica, le moderne giuntatrici a fusione sono ben-preparatefibra mono-modaleproducono regolarmente perdite di giunzione inferiori a 0,05 dB. SUfibra multimodale, i risultati tendono ad essere leggermente più alti ma generalmente scendono ben al di sotto di 0,15 dB con le apparecchiature di fusione.

Perdita accettabile nel contesto: l'approccio del bilancio delle perdite

Una giunzione che misura 0,20 dB potrebbe essere perfettamente accettabile su un breve collegamento universitario con ampio margine, ma lo stesso valore potrebbe essere inaccettabile su un lungo-percorso esterno all'impianto dove dozzine di giunzioni lasciano pochissimo spazio nel bilancio delle perdite. L'approccio corretto è calcolare il budget totale per la perdita di collegamento - di cui tenere contoattenuazione della fibra, perdite di connettori, perdite di giunzione ed eventuali componenti passivi - quindi verificare che la perdita end-to-end misurata rientri nel budget con un margine adeguato per l'invecchiamento e le riparazioni future.

In genere si consiglia un margine di collegamento di almeno 3 dB per tenere conto dell'invecchiamento dei componenti, del degrado del connettore in caso di accoppiamenti ripetuti e delle possibili giunzioni future necessarie per le riparazioni dei cavi.

Quando riaccoppiare

Una giunzione dovrebbe essere esaminata ed eventualmente rielaborata quando si verifica una delle seguenti condizioni: la sua perdita misurata è significativamente più alta rispetto alle altre giunzioni sullo stesso collegamento; fa sì che la perdita totale del collegamento si avvicini o superi il budget; appare anomalo dopo ripetuti test; oppure la giuntatrice stessa ha stimato una perdita insolitamente elevata durante il processo di fusione. Se una singola ri-scissione e ri-giunzione non riduce la perdita, il problema probabilmente risiede nella compatibilità delle fibre, nella contaminazione o nella calibrazione delle apparecchiature piuttosto che nella sfortuna.

Come ridurre le perdite elevate di giunzione delle fibre: un flusso di risoluzione dei problemi-passo-passo

Quando una giunzione produce una perdita maggiore del previsto, seguire questa sequenza invece di passare direttamente alle impostazioni avanzate o ai cambiamenti delle apparecchiature.

Passaggio 1: pulire e ispezionare le estremità della fibra

La contaminazione è la causa più comune di elevate perdite di giunzione. Particelle di polvere, oli derivanti dalla manipolazione, residui di gel tampone e detriti trasportati dall'aria possono impedire il corretto allineamento delle fibre e introdurre dispersioni nel punto di giunzione.Pulire la fibra spelataaccuratamente con salviette-prive di pelucchi e-alcool isopropilico ad alta purezza prima di ogni clivatura. Se avete a disposizione un microscopio o un telescopio d'ispezione, usatelo - una contaminazione invisibile a occhio nudo è spesso sufficiente a causare una cattiva giunzione.

Passaggio 2: ri-fendere prima di incolpare la giuntatrice

Una giunzione scadente - con un angolo eccessivo, un bordo o un segno di hackle - produrrà una giunzione ad alta- perdita indipendentemente dalle prestazioni della giuntatrice. Se la perdita è inaspettatamente elevata, la soluzione più rapida consiste solitamente nello togliere qualche centimetro in più, ri-tagliare e riprovare. Verificare che la lama della mannaia sia in buone condizioni e posizionata correttamente. Le lame della mannaia usurate o danneggiate sono una causa frequente di giunzioni ricorrenti con perdite elevate. L'ideale è un angolo di taglio inferiore a 1 grado; angoli superiori a 2 gradi aumenteranno notevolmente la perdita di giunzione.

Passaggio 3: verificare la compatibilità della fibra

Verificare che le due fibre da giuntare siano compatibili. Unendo fibre con valori MFD significativamente diversi - ad esempio, la giunzione di una fibra G.652.D standard con una fibra G.657 insensibile alla piegatura - produrrà una perdita intrinseca maggiore indipendentemente dalla qualità della preparazione. Quando è necessario unire fibre diverse, utilizzare una giuntatrice con allineamento del nucleo attivo e aspettarsi che l'OTDR mostri differenze direzionali che richiedonomedia bidirezionaleinterpretare correttamente.

Passo 4: Controllare la calibrazione dell'arco e le condizioni della giunzione

Le giuntatrici a fusione richiedono una calibrazione periodica dell'arco, soprattutto quando le condizioni ambientali cambiano. Gli sbalzi di temperatura, le differenze di altitudine e l'usura degli elettrodi possono influenzare la potenza e la durata dell'arco. Esegui la routine di calibrazione dell'arco-incorporata nella giuntatrice. Se gli elettrodi sono usurati o contaminati, sostituirli. Verificare inoltre che le scanalature a V- siano pulite - i detriti nel meccanismo di allineamento possono causare un disallineamento sistematico.

Passaggio 5: ri-testa correttamente

Non accettare o rifiutare una giunzione basata su una singola lettura OTDR unidirezionale. Se la lettura sembra discutibile, esegui il test dalla direzione opposta e calcola la media dei due risultati. Confronta la giunzione con gli eventi vicini sulla stessa fibra - una giunzione notevolmente peggiore di quelle vicine merita di essere indagata, mentre una che è coerente con il resto del collegamento è probabilmente accettabile. Se la giunzione continua a fallire dopo aver ripetuto il test, rielaborarla invece di portare perdite nascoste nelrete completata.

Perdita di giunzione e perdita di inserzione: comprendere la differenza

Questi due termini a volte vengono confusi, ma misurano cose diverse. La perdita di giunzione è la perdita specificatamente in un evento di giunzione - la potenza ottica che non riesce a superare la giunzione tra due fibre. La perdita di inserzione è la perdita totale introdotta da qualsiasi componente inserito nel percorso ottico, che potrebbe includere una giunzione, un connettore, un accoppiatore o un attenuatore.

Quando si valuta acavo di connessione in fibra otticao un gruppo di cavi terminato, la specifica rilevante è la perdita di inserzione, che comprende la perdita del connettore su entrambe le estremità più qualsiasi perdita di giunzione o fibra all'interno del gruppo. Quando si valuta la qualità di una giunzione sul campo all'interno di un impianto di cavi, la perdita di giunzione è il parametro appropriato. Entrambi sono importanti per il budget complessivo del collegamento, ma rispondono a domande diverse.

Errori comuni che portano ad elevate perdite di giunzione

Numerosi errori ricorrenti rappresentano la maggior parte dei problemi di perdita di giunzione evitabili sul campo.

Affidarsi ad un'unica direzione OTDR.Trattare una lettura OTDR unidirezionale come risposta finale - senza considerare gli effetti di retrodiffusione o eseguire la media bidirezionale - porta sia a falsi allarmi che a difetti mancati. COMENote di Fluke Networks, i guadagni sono falsi positivi che possono mascherare problemi reali se presi alla lettera.

Trascurare la preparazione delle estremità delle fibre.Affrettarsi a spelare, pulire e tagliare per risparmiare qualche minuto per giunzione costa normalmente più tempo nella rilavorazione. La qualità della preparazione è il principale fattore controllabile nella perdita di giunzione.

Miscelazione di tipi di fibre senza verificarne la compatibilità.L'unione di fibre con specifiche MFD diverse senza la consapevolezza della penalità di perdita intrinseca e degli artefatti di misurazione OTDR che crea porta a confusione e rielaborazioni inutili.

Ignorando il budget delle perdite totali.Concentrarsi solo sui singoli valori dello schermo di giunzione ignorando l'effetto cumulativo sull'intero schermoprogettazione impianti cavipuò risultare in un collegamento che supera l'evento-per-evento ma fallisce end-to-end.

Saltare la manutenzione della giuntatrice.Elettrodi usurati, scanalature a V-sporche e una calibrazione dell'arco obsoleta degradano gradualmente la qualità della giunzione, rendendola facile da trascurare fino a quando i valori di perdita diventano costantemente bassi.