造成光纖鏈路故障9大原因分析

隨著光纖技術(shù)的不斷提高和發(fā)展，光纖成本也不斷下降，光纖傳輸接入設(shè)備也在企業(yè)上普及。光纖通信已經(jīng)普遍成為局域網(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(duì)于電磁干擾免疫的特性，使得我們可以不用再特別考慮類(lèi)似電源箱、UPS等電磁輻射設(shè)備的位置合理設(shè)計(jì)，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(shí)地認(rèn)為光纖布線非常簡(jiǎn)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(wèn)題。

值得我們關(guān)注的是，為了保證光信號(hào)遠(yuǎn)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?xiàng)l件。任何細(xì)微的幾何形變或者輕微污染都會(huì)造成信號(hào)的巨大衰減，甚至中斷通信。在實(shí)際工作中，引起光纜鏈路故障的主要原因有：光纜過(guò)長(zhǎng)、彎曲過(guò)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。下面廣州銀訊為您一一講解一下這些導(dǎo)致鏈路故障的原因吧。

1.光纜過(guò)長(zhǎng)

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(hào)時(shí)時(shí)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(jìn)，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(shí)，ISO 11801、ANSI/TIA/EIA 568B等標(biāo)準(zhǔn)化組織也對(duì)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(dāng)光纖鏈路過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)造成整條鏈路的整體衰減超過(guò)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的門(mén)限，導(dǎo)致通信質(zhì)量的下降。在實(shí)際工作中，由于光鏈存在眾多盤(pán)線，所以光鏈路的長(zhǎng)度往往大于實(shí)際通信節(jié)點(diǎn)的物理距離，稍不小心就會(huì)造成光鏈路過(guò)長(zhǎng)。所以，在布線設(shè)計(jì)時(shí)要明確各段線路的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)，預(yù)防光纜過(guò)長(zhǎng)。同時(shí)在布線施工完成后，通過(guò)儀表測(cè)量光鏈路的實(shí)際長(zhǎng)度，以保證施工與設(shè)計(jì)的一致性。

2.彎曲過(guò)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(dāng)光纖彎曲到一定程度時(shí)，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(guò)包層成為輻射模向外泄漏損失掉，產(chǎn)生彎曲損耗。當(dāng)光在彎曲部分中傳輸時(shí)，越靠近光纖外側(cè)傳輸速度就越大。當(dāng)傳輸?shù)侥骋晃恢脮r(shí)，其速度就會(huì)超過(guò)光速，傳導(dǎo)模變成輻射模產(chǎn)生損耗。當(dāng)彎曲半徑過(guò)小時(shí)，由彎曲造成的損耗會(huì)變得非常明顯。所以，一般建議動(dòng)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(shí)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(huì)出現(xiàn)問(wèn)題;如果彎一點(diǎn)，數(shù)據(jù)就開(kāi)始溢出;如果把光纖緊緊纏繞成一個(gè)圈，就會(huì)徹底失去信號(hào)。所以，在布線施工時(shí)，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(guò)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(guò)濾掉，從而提高光線衰減測(cè)量時(shí)的穩(wěn)定性。

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(shí)，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(dāng)斷裂發(fā)生在光纜內(nèi)部時(shí)，從外表無(wú)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?xí)纬煞瓷鋼p耗，使光纖的信號(hào)質(zhì)量相信就會(huì)大打折扣。此時(shí)，可以通過(guò)OTDR測(cè)試儀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)光纖內(nèi)部彎曲處或斷裂點(diǎn)。需要指出的是，在局域網(wǎng)布線中距離較短，所以對(duì)于OTDR測(cè)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(cè)試儀器。

4.光纜熔接不良

在光纖布線中，經(jīng)常會(huì)用到熔接技術(shù)將兩段光纖融合成一條。由于是對(duì)核心層的玻璃纖維進(jìn)行熔接，所以在熔接過(guò)程中需要?jiǎng)兂蝗酃饫w的表皮和填充物，然后再熔接。在現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程中，由于操作不當(dāng)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(guò)程中混入雜質(zhì)、密度變化、甚至產(chǎn)生氣泡，最終是整條鏈路的通信質(zhì)量下降。

所以不論是熱熔或冷熔技術(shù)，為了保證熔接點(diǎn)衰減能夠達(dá)到TIA和ISO共同規(guī)定的0.3dB對(duì)于被熔光纖、以及操作流程都嚴(yán)格的要求和規(guī)定。例如需要保證熔接機(jī)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(chǎng)施工環(huán)境溫度和濕度等。

5.核心直徑不匹配

活動(dòng)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(jiǎn)單、方便、可靠，多用在建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線中?；顒?dòng)連接一般損耗在1dB左右，但是如果制作活動(dòng)連接時(shí)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(huì)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(wú)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(huì)有很大區(qū)別。所以此時(shí)對(duì)同一根光纖在不同方向上的衰減測(cè)試結(jié)果會(huì)有很大差別，有時(shí)甚至?xí)l(fā)生“負(fù)衰減”現(xiàn)象。通過(guò)雙端功率測(cè)試或OTDR測(cè)試，可以比較方便地發(fā)現(xiàn)核心直徑不匹配問(wèn)題。值得一提的是，單模光纖和多模光纖除了核心直徑不同，由于它們傳輸?shù)墓饽Ｊ?、?yōu)勢(shì)波長(zhǎng)和衰減機(jī)理也完全不同，絕對(duì)不可以混用。

6.填充物直徑不匹配

與核心直徑不匹配的原因類(lèi)似，光纜接續(xù)過(guò)程中，光纖填充物直徑也會(huì)發(fā)生不匹配。填充物不匹配主要會(huì)引起光纖接續(xù)錯(cuò)位，從而產(chǎn)生光信號(hào)泄露，發(fā)生衰減。

7.接頭污染

光纖接頭污染、尾纖受潮是造成光纜通訊故障的最主要的原因之一。Martin Technical Research公司獨(dú)立調(diào)研發(fā)現(xiàn)80%的用戶和98%供應(yīng)商經(jīng)歷過(guò)光纖端接面不潔造成的故障，另有72%的用戶和88%的供應(yīng)商經(jīng)歷過(guò)拋光不良造成問(wèn)題。這個(gè)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他原因引起的光纖故障。

尤其在局域網(wǎng)中存在著大量的短跳線，和眾多的交換設(shè)備，光纖的插拔、更換、轉(zhuǎn)接非常頻繁。在這樣的操作過(guò)程中，灰塵的掉落，手指的觸碰，插拔的損耗等都很容易污染光纖接頭。而這些污染都會(huì)對(duì)光的傳輸造成影響。通過(guò)光纖顯微鏡我們可以在線清晰地看到幾十納米光纖端面的實(shí)際情況，從而對(duì)受污的端面進(jìn)行清潔。

8.接頭處拋光不良

除了接頭污染，街頭拋光不良也是光線鏈路的主要故障之一。在理想光鏈路中，光接頭的端面都是平整貼合的。當(dāng)光信號(hào)通過(guò)端面時(shí)，少量光產(chǎn)生反射，大多數(shù)光穿過(guò)端面繼續(xù)傳播。然而，現(xiàn)實(shí)中理想的光接頭時(shí)不存在，它們或多或少都存在一定的凸起、凹陷、或者傾斜。這些瑕疵肉眼無(wú)法發(fā)現(xiàn)，但是當(dāng)鏈路中的光信號(hào)遇到此類(lèi)接頭時(shí)，由于接合面不規(guī)則光線產(chǎn)生的反射比理想狀態(tài)要大得多，同時(shí)會(huì)還產(chǎn)生漫射和散射，造成光信號(hào)的衰減。

9.接頭處接觸不良

接頭接觸不良主要發(fā)生在光路終結(jié)處，例如光配線箱和光交換機(jī)?？赡苡捎诓僮魅藛T疏忽，或者設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題，又或接頭老化等，導(dǎo)致光纖接頭不緊密，造成光信號(hào)的反射損耗和泄露衰減。此外，接頭安裝精度公差超標(biāo)，也會(huì)引起光接頭的松動(dòng)，造成整條光鏈路性能參數(shù)的漂移。

綜上所述，這些物理性質(zhì)變化所引起的光纖通信故障，與傳統(tǒng)電纜通信中的電氣故障相比，不論在成因、表現(xiàn)、和影響上都有其本質(zhì)的不同。更為特殊的是，光纖通信的精密性使得光纖的故障難以通過(guò)肉眼發(fā)現(xiàn)。例如端面的污染、鏈路內(nèi)部斷裂造成的故障，從外表來(lái)看都是無(wú)法發(fā)現(xiàn)的。這就要求我們?cè)诠饫w布線時(shí)要特別注意，盡可能防止人為原因造成不必要的光纖故障。同時(shí)，在布線完工時(shí)，以及日常維護(hù)時(shí)，使用光纖維護(hù)儀器對(duì)光纜進(jìn)行驗(yàn)收和維護(hù)。這不僅能及時(shí)發(fā)現(xiàn)已有的光纖故障問(wèn)題，同時(shí)也能在問(wèn)題突發(fā)時(shí)快速定位解決問(wèn)題，從而保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全。