Hiểu biết

Khoảng cách truyền không phải là đặc tính riêng của cáp. Đó là kết quả của ngân sách hệ thống: sợi quang bạn lắp đặt, tốc độ dữ liệu bạn chạy qua nó, bước sóng mà bộ thu phát của bạn sử dụng, độ hao hụt của đầu nối và mối nối cũng như độ phân tán mà tín hiệu tích lũy trên đường truyền. Thay đổi bất kỳ một trong những điều này và khoảng cách tối đa sẽ thay đổi theo nó.

Đó là lý do tại sao hai liên kết được xây dựng bằng cáp giống hệt nhau có thể hoạt động hoàn toàn khác nhau - một liên kết chạy được 40 km mà không gặp lỗi, liên kết còn lại không hoạt động ở cự ly 300 m. Hướng dẫn này giải thích những biến nào đặt ra mức trần, cách tính mức trần cho liên kết của riêng bạn và những điều cần kiểm tra khi một liên kết không đạt được phạm vi tiếp cận được đánh giá của nó.

Khoảng cách là ngân sách liên kết, không phải thông số cáp

Trước khi xem xét các yếu tố riêng lẻ, việc biết các quân cờ được xếp hạng như thế nào sẽ rất hữu ích. Đối với một liên kết được thiết kế thông thường, khoảng cách tối đa được quyết định theo thứ tự sau:

• Loại và cấp sợi- chế độ đơn-hoặc đa chế độ và danh mục nào trong mỗi chế độ
• Tốc độ dữ liệu và tiêu chuẩn giao diện quang- 1G, 10G, 100G, 400G hoạt động rất khác nhau trên cùng một sợi
• Đặc điểm kỹ thuật thu phát- công suất phóng, độ nhạy của máy thu, phạm vi tiếp cận định mức
• Tổng số liên kết bị mất- độ suy giảm sợi cộng với mọi đầu nối, mối nối và bộ chia trong đường dẫn
• phân tánphân tán phương thức - trên đa chế độ, phân tán màu trên các khoảng thời gian-chế độ đơn dài
• Môi trường và chất lượng lắp đặt- chủ yếu là vấn đề về độ tin cậy và lợi nhuận, không phải là-giới hạn khoảng cách của đơn hàng đầu tiên

Điều kiện môi trường thuộc danh sách này, nhưng không đứng đầu. Nhiệt độ, độ ẩm và ứng suất cơ học chủ yếu làm xói mònlềvà độ tin cậy lâu dài. Họ hiếm khi quyết định liệu một đường liên kết được thiết kế chính xác có đạt tới 10 km hay 40 km hay không.

Loại sợi và băng thông phương thức

Sợi quang đơn mode mang một chế độ truyền nên nó tránh hoàn toàn sự phân tán phương thức và là lựa chọn thực tế duy nhất ngoài phạm vi vài trăm mét. Sợi đa mode mang nhiều chế độ đến vào những thời điểm hơi khác nhau và việc trải rộng - không suy giảm - là nguyên nhân hạn chế phạm vi tiếp cận của nó ở tốc độ dữ liệu cao.

Đây là lý do tại sao đa chế độ được chỉ định bởibăng thông phương thức hiệu quảhơn là theo khoảng cách. OM3 được định mức ở 2000 MHz·km ở 850 nm và OM4 ở 4700 MHz·km; con số cao hơn chính xác là lý do tại saosợi OM4hỗ trợ các kênh 10G và 100G dài hơn OM3 trên phần cứng giống hệt nhau. Nếu bạn vẫn đang quyết định giữa hai dòng thì sự cân bằng-về chi phí, giá bộ thu phát và khoảng không nâng cấp sẽ được đề cập trong phần nàyso sánh-chế độ đơn và đa chế độ.

Trong chế độ-đơn, danh mục ít quan trọng hơn đối với khoảng cách thô như mọi người nghĩ.Sợi G.652.Dlà sự lựa chọn chủ đạo, được chỉ định trongITU-T Khuyến nghị G.652với độ suy giảm qua cáp không quá 0,4 dB/km ở 1310 nm và 0,3 dB/km ở 1550 nm. Uốn cong-các lớp G.657 không nhạy cảm, được xác định trongITU-T G.657, không truyền đi xa hơn trong một đoạn thẳng - chúng chỉ mất ít hơn ở những nơi tuyến đường buộc phải vào những khúc cua hẹp.

Vậy điều gì thực sự xảy ra nếu bạn chọn sai sợi quang? Hiếm khi có một "sự thiếu hụt khoảng cách" rõ ràng. Thông thường, đó là một trong những trường hợp sau: bộ thu phát sẽ không liên kết chút nào vì một-mô-đun chế độ đơn không thể ghép nối chính xác với lõi 50 µm; liên kết xuất hiện nhưng có lỗi khi tải vì băng thông phương thức không đủ cho tốc độ; hoặc bộ thu bị quá tải vì khoảng cách ngắn hơn nhiều so với thiết kế của mô-đun.

Tốc độ dữ liệu, bước sóng và độ phân tán

Cùng một sợi quang hỗ trợ những khoảng cách rất khác nhau tùy thuộc vào những gì bạn chạy qua nó. Tốc độ ký hiệu cao hơn có nghĩa là khoảng thời gian bit ngắn hơn, do đó, lượng xung trải rộng nhất định sẽ tiêu tốn một phần lớn hơn của mắt. Kết quả là mô hình mà mọi kỹ sư mạng cuối cùng đều nhận thấy: phạm vi tiếp cận giảm khi tốc độ tăng.

Lưu ý rằng OM4 mua cho bạn 100 m ở mức 10G nhưng chỉ 30 m ở mức 100G. Loại sợi không thể bù vô thời hạn cho tỷ lệ.

Bước sóng hoạt động theo hai hướng cùng một lúc. Độ suy giảm ở 1550 nm là thấp nhất -, thường vào khoảng 0,19–0,21 dB/km trên G.652.D so với 0,32–0,35 dB/km ở 1310 nm -, đó là lý do tại sao các hệ thống đường dài{10}}và DWDM hoạt động ở băng tần C{11}}. Nhưng 1550 nm cũng là nơi sợi quang đơn mode tiêu chuẩn{14}có tốc độ khoảng 17 ps/nm·kmphân tán màu, trong khi 1310 nm nằm gần điểm phân tán{1}}0. Trên liên kết 10G hoặc 25G trong khoảng 60–80 km, độ phân tán chứ không phải nguồn điện sẽ trở thành hạn chế ràng buộc và bạn cần có khả năng bù hoặc giao diện mạch lạc thay vì bộ phát nóng hơn.

Ngân sách năng lượng quang

Đây là phép tính biến cuộc thảo luận ở trên thành một con số. Bắt đầu với những gì bộ thu phát mang lại cho bạn:

Công suất khả dụng (dB)=công suất đầu ra máy phát tối thiểu (dBm) − độ nhạy máy thu (dBm)

Sau đó trừ đi mọi thứ mà liên kết tiêu thụ:

• Suy hao sợi: hệ số suy giảm (dB/km) × chiều dài (km)
• Suy hao đầu nối: số cặp giao phối × tổn thất trên mỗi cặp (thường là 0,2–0,5 dB tại hiện trường; TIA cho phép lên tới 0,75 dB)
• Suy hao mối nối: số lượng mối nối hợp nhất × tổn thất trên mỗi mối nối (thường dưới 0,1 dB, với giới hạn chấp nhận chung là 0,3 dB)
• Mất thành phần thụ động: bộ chia PON, bảng vá lỗi, bộ lọc WDM
• Biên độ hệ thống: 3 dB là mức cho phép thông thường đối với độ không đảm bảo lão hóa, sửa chữa và đo lường

Một ví dụ hoạt động cho liên kết chế độ đơn 10 km ở bước sóng 1310 nm, sử dụng các giá trị biểu dữ liệu đại diện - luôn thay thế các số liệu từ biểu dữ liệu mô-đun của riêng bạn:

• Đầu ra tối thiểu của máy phát: −8,0 dBm; độ nhạy máy thu: −18,0 dBm →ngân sách 10,0 dB
• Sợi quang: 10 km × 0,36 dB/km=3.6 dB
• Đầu nối: 4 cặp giao phối × 0,5 dB=2.0 dB
• Mối nối: 2 × 0,1 dB=0.2 dB
• Tổng tổn hao liên kết=5.8 dB; biên độ còn lại=4.2 dB

Biên độ trên 3 dB, liên kết là âm thanh. Bên dưới nó, bạn chỉ còn một đầu nối bị bẩn hoặc một mối nối sửa chữa mà không gặp lỗi. Và nếu tính toán thành công nhưng liên kết vẫn thất bại, giới hạn không phải là công suất - hãy xem xét độ phân tán hoặc tốc độ/giao diện không khớp.

Đầu nối, mối nối và uốn

Trong phòng thí nghiệm, sợi chiếm ưu thế trong tổng tổn thất. Trên thực địa, các sự kiện rời rạc thường xảy ra. Bốn cặp đầu nối ở mức 0,5 dB, mỗi cặp có giá tương đương với 5,5 km sợi G.652.D ở bước sóng 1310 nm - và số lượng đầu nối là biến số thường bị đánh giá thấp nhất ở giai đoạn thiết kế.

Ba dạng hư hỏng chiếm phần lớn sự thiếu hụt giữa tổn thất tính toán và tổn thất đo được:

• Mặt cuối bị ô nhiễm.Một hạt đơn lẻ trên vòng sắt có thể thêm bất cứ thứ gì từ một phần dB vào đến lỗi liên kết hoàn toàn và điều đầu tiên là phải kiểm tra bất kỳ liên kết nào đã xuống cấp mà không có thay đổi vật lý.
• Mối nối nhiệt hạch kém.Độ lệch lõi, lỗi góc phân tách và ô nhiễm đều hiển thị ở mức caomất mối nối. Nên thực hiện lại mối nối có mức ổn định trên 0,3 dB thay vì chấp nhận.
• Uốn.Uốn cong - cáp được kéo quanh một góc của khay chặt hơn bán kính uốn cong tối thiểu của nó - xuất hiện dưới dạng một bước cục bộ trên dấu vết OTDR và ​​​​phụ thuộc nhiều vào bước sóng-, tệ hơn ở 1550 nm so với 1310 nm. Uốn vi mô do dây buộc cáp bị đè hoặc{6} quá chặt sẽ lan tỏa hơn và khó xác định vị trí hơn. cáchành vi mất uốn của sợi G.657đó là lý do đáng để chỉ định cho các tuyến đường-FTTH trong tòa nhà và FTTH nơi người cài đặt không thể đảm bảo bán kính lớn.

Khả năng tiếp cận và khả năng tương thích của bộ thu phát

Khoảng cách được in trên mô-đun quang là xếp hạng hệ thống bắt nguồn từ tiêu chuẩn giao diện, không phải là lời hứa về tuyến đường cụ thể của bạn. Nó giả định một loại sợi cụ thể, một bước sóng cụ thể và suy hao chèn kênh mà tiêu chuẩn xác định. Ba lần kiểm tra trước khi bạn cam kết:

• Loại sợi và bước sóng phải phù hợp ở cả hai đầu.Mô-đun 850 nm và một-một chế độ đơn giản là không tương thích và mô-đun 1310 nm sẽ không tương thích với mô-đun 1550 nm.
• Suy hao liên kết được tính toán của bạn phải thấp hơn mức cho phép tổn thất chèn kênh của giao diện, được chỉ định cho mỗi loại PHY bởiNhóm làm việc IEEE 802.3.
• Kiểm tra điểm quá tải của máy thu, không chỉ độ nhạy.Việc đặt mô-đun ER 40 km trên đường liên kết 500 m có thể làm bão hòa máy thu và tạo ra các lỗi giống hệt như tổn hao quá mức. Lắp một bộ suy giảm.

Đối với việc mua sắm, quy tắc thực tế là yêu cầu nhà cung cấp ba con số cho phép bạn tự xác minh tuyên bố: công suất đầu ra máy phát tối thiểu, độ nhạy của máy thu và suy hao chèn kênh định mức. Không thể kiểm tra "mô-đun 20 km" được trích dẫn không có những số liệu đó đối với tuyến đường của bạn.

Điều kiện môi trường và lắp đặt

Môi trường ảnh hưởng gián tiếp đến khoảng cách, bằng cách ăn lề và xuống cấp cáp theo thời gian. Cáp ngoài trời cần có khả năng chống-nước, chống tia cực tím-và cấu trúc chắc chắn về mặt cơ học vì hơi ẩm xâm nhập vào vỏ bọc hoặc mối nối bị hỏng và tải trọng bị nén gây ra uốn cong vi mô là những nguyên nhân khiến một liên kết mất ngân sách nhiều năm sau khi vận hành thử. Nhiệt độ cực trị theo chu kỳ chủ yếu quan trọng ở ranh giới của phạm vi hoạt động được chỉ định và thông qua-lão hóa lâu dài chứ không phải là biến đổi khoảng cách-đến{6}}ngày.

Một sự điều chỉnh đáng được thực hiện một cách rõ ràng vì nó xuất hiện liên tục trong các tài liệu truyền hình cáp:xếp hạng chống cháy-và chống cháy-không mở rộng khoảng cách truyền.Chúng tồn tại để đáp ứng các quy định về phòng cháy của tòa nhà, hạn chế sự lan truyền của ngọn lửa và kiểm soát khói và phát thải halogen. Tính linh hoạt và khả năng uốn cong thực sự ảnh hưởng đến tổn thất lắp đặt; đánh giá ngọn lửa không. Chỉ định cả hai, nhưng đừng nhầm lẫn giữa hai.

Câu hỏi thường gặp

Thực tế sợi quang đơn mode có thể truyền đi bao xa?

Nó phụ thuộc vào giao diện, không phải chất xơ. Giao diện Ethernet tiêu chuẩn trên-chế độ đơn trải dài 10 km (LR), 40 km (ER) và 80 km (loại ZR, nhà cung cấp{6}}được chỉ định). Với khả năng bù khuếch đại và phân tán, hệ thống tàu ngầm và đường dài-có thể chạy hàng nghìn km trên cùng một loại sợi. Chất xơ gần như không bao giờ là yếu tố hạn chế.

Tại sao cùng một sợi quang hỗ trợ khoảng cách ít hơn ở tốc độ dữ liệu cao hơn?

Hai lý do. Tốc độ cao hơn sẽ rút ngắn thời gian bit, do đó một lượng xung cố định trải rộng từ sự phân tán sẽ tiêu tốn nhiều công sức hơn của mắt. Và các bộ thu có tốc độ-cao hơn thường cần nhiều công suất quang hơn cho cùng một tỷ lệ lỗi, điều này làm giảm lượng điện năng tiêu thụ. Cả hai hiệu ứng đều đẩy theo cùng một hướng.

1310 nm hay 1550 nm tốt hơn cho khoảng cách xa?

Bước sóng 1550 nm có độ suy giảm thấp hơn nên nó tiết kiệm điện năng trong khoảng thời gian dài. Tuy nhiên, 1310 nm nằm gần bước sóng phân tán-0 của sợi quang chế độ đơn-tiêu chuẩn, do đó, nó có khả năng chịu đựng tốt hơn trên các liên kết tốc độ-cao. Đối với khoảng suy hao-giới hạn, hãy chọn 1550 nm; đối với độ phân tán-giới hạn, 1310 nm hoặc giao diện có bù tán sắc.

Liên kết của tôi nằm trong khoảng cách định mức của mô-đun nhưng vẫn có lỗi. Tại sao?

Các nguyên nhân phổ biến nhất, theo thứ tự: mặt đầu của đầu nối bị hỏng, nhiều cặp đầu nối trong đường dẫn hơn ngân sách giả định, mối nối có suy hao-cao, bán kính uốn cong vi phạm bán kính tối thiểu hoặc bộ thu quá tải trên một liên kết ngắn có mô-đun tầm xa-. Trước tiên hãy đo tổn thất - nó giúp phân biệt các vấn đề về điện với mọi vấn đề khác.

Cáp-tiêu hao thấp hoặc cáp "cao cấp" có kéo dài khoảng cách một cách có ý nghĩa không?

Đôi khi, nhưng hiệu quả có giới hạn và cần được định lượng. Việc chuyển từ 0,35 dB/km đến 0,19 dB/km ở bước sóng 1550 nm giúp tiết kiệm 1,6 dB trên quãng đường thực 10 km -, nhưng nhỏ hơn so với ba đầu nối cẩu thả. Sợi quang có suy hao cực thấp-thấp{9}}có giá trên các nhịp dài không lặp lại, không phải trên các liên kết trong khuôn viên trường. Luôn hỏi bước sóng mà con số suy giảm được trích dẫn đề cập đến và hãy nhớ rằng phạm vi tiếp cận định mức của bộ thu phát vẫn giới hạn liên kết bất kể sợi quang có tốt đến đâu.

Bản tóm tắt

Khoảng cách truyền cáp quang được thiết lập bởi hệ thống chứ không phải bằng cáp. Trước tiên, hãy sửa tốc độ dữ liệu và tiêu chuẩn giao diện, sau đó là loại và cấp sợi, sau đó tính toán mức tiêu thụ năng lượng dựa trên số lượng đầu nối và mối nối thực của bạn, đồng thời cuối cùng kiểm tra độ phân tán trong các khoảng tốc độ{1}}dài hoặc cao. Hãy coi thông số kỹ thuật về môi trường là một quyết định cần thiết về độ tin cậy và lợi nhuận - nhưng là một câu hỏi khác với phạm vi tiếp cận.

Nếu bạn đang chỉ định cáp cho một tuyến có độ dài và tốc độ đã biết, bước hữu ích tiếp theo là thực hiện ngược lại: lấy giới hạn suy hao chèn kênh của giao diện, trừ đi 3 dB biên độ, trừ đi lượng đầu nối và mối nối của bạn, đồng thời xem hệ số suy giảm mà con số còn lại yêu cầu của sợi quang là bao nhiêu. Con số đó, không phải khoảng cách tiếp thị, mới là yếu tố quyết định thông số kỹ thuật.