光纖鏈路故障的原因和解決方案

光纖鏈路故障的原因和解決方案
近兩年，隨著光纖成本下降，以及1000Base和10G以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用和升級，光纖通信已經(jīng)逐漸成為局域網(wǎng)布線、以及FTTx網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要組成部分。由于光纖對于電磁干擾免疫的特性，使得我們可以不用再特別考慮類似電源箱、UPS等電磁輻射設(shè)備的位置設(shè)計，從而大大提高綜合布線的靈活性和效率。然而也正因如此，往往下意識地認為光纖布線非常簡單安全，而忽視了光纖鏈路故障可能引發(fā)的重大網(wǎng)絡(luò)問題。 
　　解決方案 需要指出的是，為了保證光信號遠距離、低損耗的傳輸，整條光纖鏈路必須滿足非�？量糖颐舾械奈锢項l件。任何細微的幾何形變或者輕微污染都會造成信號的巨大衰減，甚至中斷通信。在實際工作中，引起光纜鏈路故障的主要原因有：光纜過長、彎曲過渡、光纖受壓或斷裂、熔接不良、核心直徑不匹配、模式混用、填充物直徑不匹配、接頭污染、接頭拋光不良、接頭接觸不良。
　　1光纜過長
　　由于光纖本身的缺陷和摻雜組分的非均勻性，使得其中傳播的光信號時時刻刻都在發(fā)生著散射和被吸收。隨著制造原料和制造工藝的改進，如今的光纖已經(jīng)將1970年每公里20dB的衰減減小到每公里1dB。同時，ISO11801、ANSI/TIA/EIA568B等標準化組織也對光纖鏈路單位距離衰減作了明文規(guī)定。
　　然而即便如此，光纖本身的衰減依然存在。所以當光纖鏈路過長，就會造成整條鏈路的整體衰減超過了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的門限，導(dǎo)致通信質(zhì)量的下降。在實際工作中，由于光鏈存在眾多盤線，解決方案 所以光鏈路的長度往往大于實際通信節(jié)點的物理距離，稍不小心就會造成光鏈路過長。所以，在布線設(shè)計時要明確各段線路的長度設(shè)計，預(yù)防光纜過長。同時在布線施工完成后，通過儀表測量光鏈路的實際長度，如圖1所示（Flukenetworks公司的OptifiberTM能夠測量每段接線的長度，以方便在必要處修正鏈路），以保證施工與設(shè)計的一致性。
　　2彎曲過度
　　光纜彎曲損耗和受壓損耗其本質(zhì)都是由于光不滿足全內(nèi)反射的條件而造成的。
　　光纖具有一定的易彎曲性，盡管可以彎曲，但當光纖彎曲到一定程度時，將引起光的傳播途徑的改變，使一部分光能滲透到包層中或穿過包層成為輻射模向外泄漏損失掉，產(chǎn)生彎曲損耗。當光在彎曲部分中傳輸時，越靠近光纖外側(cè)傳輸速度就越大。當傳輸?shù)侥骋晃恢脮r，其速度就會超過光速，傳導(dǎo)模變成輻射模產(chǎn)生損耗。當彎曲半徑過小時，由彎曲造成的損耗會變得非常明顯。所以，一般建議動態(tài)彎曲半徑不得小于光纜外徑的20倍，靜態(tài)彎曲半徑不得小于光纜外徑的15倍,
　　實際使用中，光纖中數(shù)據(jù)是沿直線傳播的，光纖保持不彎曲，數(shù)據(jù)就不會出現(xiàn)問題；如果彎一點，數(shù)據(jù)就開始溢出；如果把光纖緊緊纏繞成一個圈，就會徹底失去信號。解決方案，在布線施工時，要特別注意給走線預(yù)留充足的角度，例如沿著墻角、走廊、桌面稍微彎曲過渡，傳輸就可能失敗了。
　　另一方面，也可以利用彎曲將光纖中高次模過濾掉，從而提高光線衰減測量時的穩(wěn)定性。圖2顯示了光信號在光纖中輻射模衰減的原理，以及經(jīng)卷軸調(diào)制高次模的過程。
　　3光纜受壓或斷裂
　　光纖受到不均勻應(yīng)力的作用，例如受到壓力或者套塑光纖受到溫度變化時，光纖軸產(chǎn)生微小不規(guī)則彎曲甚至斷裂，其結(jié)果是傳導(dǎo)模變換為輻射模而導(dǎo)致光能損耗。尤其，當斷裂發(fā)生在光纜內(nèi)部時，從外表無法發(fā)現(xiàn)故障，但是在光纖斷裂處由于折射率發(fā)生突變，甚至會形成反射損耗，使光纖的信號質(zhì)量相信就會大打折扣。此時，可以通過OTDR測試儀檢測發(fā)現(xiàn)光纖內(nèi)部彎曲處或斷裂點。需要指出的是，在局域網(wǎng)布線中距離較短，解決方案對于OTDR測試儀的精度要求較高，一般建議使用事件死去（即分辨精度）不大于1m的測試儀器。
　　4光纜熔接不良
　　在光纖布線中，經(jīng)常會用到熔接技術(shù)將兩段光纖融合成一條。由于是對核心層的玻璃纖維進行熔接，所以在熔接過程中需要剝除被熔光纖的表皮和填充物，然后再熔接。在現(xiàn)場操作過程中，由于操作不當以及惡劣的施工環(huán)境，很容易造成玻璃纖維的污染，從而導(dǎo)致在熔接過程中混入雜質(zhì)、密度變化、甚至產(chǎn)生氣泡如圖3所示，最終是整條鏈路的通信質(zhì)量下降。
　　解決方案不論是熱熔或冷熔技術(shù)，為了保證熔接點衰減能夠達到TIA和ISO共同規(guī)定的0.3dB對于被熔光纖、以及操作流程都嚴格的要求和規(guī)定。例如需要保證熔接機電極的清潔，需要在熔接前保證玻璃纖維的干凈，需要保證現(xiàn)場施工環(huán)境溫度和濕度等。當遇到光纖熔接問題造成衰減，可以通過OptifiberTM精確判斷每個熔接點的位置和損耗。 工具包| 工具箱| 零件盒| 其它儀器| 鉆頭| 六角扳手| 鉗子| 斜嘴鉗| 尖嘴鉗| 彎嘴鉗|
　　5核心直徑不匹配
　　活動連接也是光纖布線中經(jīng)常使用的布線手段，例如法蘭連接。這種方法靈活、簡單、方便、可靠，多用在建筑物內(nèi)的計算機網(wǎng)絡(luò)布線中。活動連接一般損耗在1dB左右，但是如果制作活動連接時光纖端面不清潔，接合不緊密，核心直徑不匹配的話，接頭損耗就會大大增加。其中核心直徑不匹配不僅指單模多模光纖混用，還包括62.5和50線徑的多模光纖混用。
　　無論是模式混用或是線徑混用，可以想象光線從小直徑向大直徑入射與光線從大直徑向小直徑入射產(chǎn)生的光路和衰減會有很大區(qū)別。所以此時對同一根光纖在不同方向上的衰減測試結(jié)果會有很大差別，有時甚至會發(fā)生“負衰減”現(xiàn)象。通過雙端功率測試或OTDR測試，可以比較方便地發(fā)現(xiàn)核心直徑不匹配問題。