知識

ファイバ接続損失は、2 本のファイバが接続されている点を通過できない光信号パワーの部分です。単一のスプライスでの少量の損失であっても、数十または数百のスプライス ポイントを持つネットワーク全体で損失が増大し、リンク マージンが消費され、全体的なパフォーマンスが低下する可能性があります。このため、接続損失は、設計、設置、保守を行う人にとって重要です。光ファイバーケーブルインフラストラクチャー。

このガイドでは、接続損失とは何か、それが発生する理由、正しく測定する方法、さまざまなシナリオで許容される値、および仕様から外れた接続のトラブルシューティング方法について説明します。

ファイバ接続損失とは何ですか?

ファイバー スプライスは、2 つのファイバー端を結合して連続した光路を作成する永久または半永久的な接合です。{0}接続損失は、その接合部における光パワーの減少であり、デシベル (dB) 単位で測定されます。接続損失は、接続点を介して正常に伝送されず、代わりにファイバの外に放射される光パワーを表します。

これは、接続損失を 2 つの密接に関連する用語から区別するのに役立ちます。挿入損失は、コネクタ、カプラ、またはスプライスなどのコンポーネント - を光路に追加することによって生じる信号の総減少を捉える、より広範な測定値です。ファイバー全体の減衰は、ケーブル自体、コネクタ、スプライス、曲げ、受動デバイスなど、リンク全体にわたるあらゆる損失源を考慮します。スプライス自体は問題ないように見えますが、その損失がリンクに沿った他のすべての原因と組み合わされると、合計は上限を超える可能性があります。損失予算そして伝送上の問題を引き起こします。

ファイバ接続損失の原因は何ですか?

接続損失は、内因性と外因性の 2 つのカテゴリの要因によって発生します。

本質的な原因

固有因子はファイバー自体に組み込まれており、接続プロセス中に変更することはできません。最も重要なのは、結合される 2 本のファイバ間のモード フィールド直径 (MFD) の不一致です。 2 つのファイバーの MFD 値が異なる場合 -、異なる製造バッチからの同じ公称タイプのファイバーであっても - 移行時に一部の光が失われます。その他の固有の要因には、コア直径、コアの同心度、開口数、屈折率プロファイルの違いが含まれます。これらの変動は、同じ仕様のファイバでは通常小さいですが、接合など、異なるタイプのファイバを接続する場合にはより顕著になります。シングルモード ファイバー-G.652.D に準拠し、-鈍感な G.657 ファイバーを曲げます。

外的原因

外部要因は接続プロセス自体から発生し、主に設置者の制御下にあります。最も一般的な外部原因は、ファイバ端面の汚染、切断品質の低下 (角度、リップ、またはハックル)、ファイバ コアの横方向または角度の位置ずれ、および不正確な融着パラメータによって引き起こされるコアの変形です。環境条件 -、極端な温度、風、塵、振動 - も、現場での作業時に接続品質を低下させる可能性があります。

現実世界のほとんどの状況では、高い接続損失は、特殊なファイバー物理学によるものではなく、準備や処理エラーに遡ります。ファイバの端が汚れていたり、切断が間違っていたりすると、完璧な接続設定が台無しになってしまいます。そのため、経験豊富な技術者は、高度なスプライサー設定の調整ではなく、ファイバーの準備に労力の大部分を費やします。

融着接続と機械的接続: 損失性能の比較

光ファイバを結合するには 2 つの主な方法があり、それらは非常に異なる損失特性を生成します。

融着接続

融着接続精密に制御された電気アークで 2 つのファイバー端を溶かすことにより、永久的に結合します。最新の融着接続機は、アクティブ コア アライメントと自動アーク キャリブレーションを使用して、一貫して低い接続損失を実現します。によると、光ファイバー協会 (FOA)シングルモード融着接続損失の一般的な計画値は接続あたり 0.15 dB であり、熟練した技術者は日常的に 0.1 dB をはるかに下回る結果を達成します。-また、融着接続では後方反射が最小限に抑えられます。これは、アナログ ビデオや高速コヒーレント伝送など、リターン ロスに敏感なシステムでは重要です。-

メカニカルスプライシング

機械的スプライシングでは、精密ハウジング内で 2 本のファイバ端を位置合わせし、屈折率一致ゲルを使用してクランプまたはラッチで所定の位置に保持し、エアギャップでの反射と損失を低減します。{0}ガラスを永久に融着させるものではありません。 EIA/TIA 568 規格では、最大 0.3 dB の接続損失が許容されており、標準的な機械的接続損失の範囲は、接続タイプと設置者のスキルに応じて 0.2 dB ～ 0.75 dB です。機械的スプライシングは、より安価な機器と少ないトレーニングで済み、緊急復旧、一時的な接続、または障害が発生した場合のシナリオに実用的です。融着接続機は利用できません。

どの方法を選択するか

パフォーマンスと長期的な信頼性が優先される恒久的な設置の場合、-特に外部プラントリンクまたは高速データセンター相互接続 - 融着接続が標準的な選択です。機械的スプライシングは、現場での迅速な修理、一時的なパッチ、および接続あたりの高い損失をリンク バジェット内で吸収できるアプリケーションに引き続き役立ちます。{3}}多くの通信事業者はバックボーンや長距離ルートに融着接続を使用していますが、緊急復旧のためにメカニカル スプライス キットを利用できるようにしておきます。-

ファイバ接続損失はどのように測定されますか?

接続損失の評価には 2 つの主要な機器が使用され、それぞれ異なる質問に答えます。

スプライス イベントの OTDR テスト

光タイムドメイン反射計 (OTDR) は、光の短いパルスをファイバーに送信し、反射率を分析します。後方散乱信号リンクに沿ったイベントを特徴づけます。個々の接続位置を特定し、各イベントでの接続損失を推定し、過度の曲げや破損などの問題を検出できます。長いスパンにわたって多数のスプライスがあるネットワークの場合、各スプライスが仕様を満たしていることを確認するために OTDR が不可欠です。

ただし、単一方向の OTDR 測定は接続損失の推定値を提供するだけであり、実際の測定値ではありません。- 2 つのファイバが異なる後方散乱係数を持つ場合 -、これは異なる MFD 値を持つファイバが結合されるたびに発生します -。一方向 OTDR 測定値は実際の損失を大幅に過大または過小評価する可能性があります。-場合によっては、接続点での負の損失のように見える明らかな「ゲイナー」が表示されることもあります。としてコムスコープが説明します、この効果は後方散乱レベルの変化によって引き起こされる目の錯覚であり、実際の信号増幅ではありません。

双方向平均化が重要な理由

正確な OTDR{0} ベースの接続損失測定のための業界標準手順は、双方向テストです。によるとVIAVI ソリューション両端から同じスプライスを測定し、2 つの結果を平均することで、後方散乱に関連する誤差が排除されます。{0}} TIA-FOTP-61 規格では、信頼性の高い接続損失評価のためにこの双方向アプローチが必要です。これがないと、技術者は見た目より悪いスプライスを受け入れてしまったり、実際には問題ないスプライスを不必要に再加工したりする危険性があります。

これがなぜ重要なのかを実際の例で説明します。G.652.D と G.657 ファイバー間の接続では、一方向からテストすると 0.35 dB の損失が示され、懸念が引き起こされる可能性があります。反対方向からテストすると、同じスプライスのゲインが -0.10 dB になる可能性があります。双方向平均 - 約 0.12 dB - は実際の接続損失を表しており、十分に許容範囲内です。両方向をテストしなければ、技術者は完全に良好な接合部を再接続するのに時間を無駄にしていた可能性があります。{10}

OLTS を使用した挿入損失テスト

リンク-レベルの受け入れテストでは、校正済みの光源とパワー メーター - で構成される光損失テスト セット（OLTS）- が、ケーブル プラント全体の総挿入損失を測定します。このテストでは、ファイバの減衰、コネクタの損失、接続損失の組み合わせなど、1 つのエンドツーエンド測定ですべての損失要因を捕捉します。--多くの光ファイバーケーブルのテスト標準では、主要な合否基準として挿入損失テストが必要であり、OTDR テストはイベント レベルの診断の補完ツールとして使用されます。{0}}

許容可能なファイバ接続損失とは何ですか?

単一の普遍的な閾値はありません。許容可能な接続損失は、ファイバの種類、接続方法、アプリケーション、およびリンクの総損失バジェットによって異なります。

ファイバおよび接続タイプ別の計画値

FOA は、損失予算計算のために広く参照される計画値を提供します。シングルモード融着接続の場合、推奨される計画値は次のとおりです。-スプライスあたり 0.15 dB。マルチモード メカニカル スプライスの場合、値はスプライスあたり 0.3 dB です。 TIA-568 規格では、最大許容接続損失を 0.3 dB に設定しています。これらの数値は、設計段階の計算を目的とした保守的な推定値であり、現場での個々のスプライスの絶対的な合否制限ではありません。

実際、最新の融着接続機は十分に準備されています。-シングルモード ファイバー-定期的に 0.05 dB 未満の接続損失が発生します。の上マルチモードファイバー、結果はわずかに高くなる傾向がありますが、それでも通常、核融合装置では 0.15 dB を十分に下回ります。

状況に応じた許容可能な損失: 損失予算アプローチ

0.20 dB のスプライスは、余裕が十分にある短いキャンパス リンクでは完全に許容できるかもしれませんが、数十のスプライスが損失バジェットにほとんど余地を残さない長距離のプラント外ルートでは、同じ値は許容できない可能性があります。-正しいアプローチは、合計リンク損失バジェット - を計算することです。ファイバーの減衰、コネクタ損失、接続損失、および受動部品 - を確認し、測定されたエンドツーエンド損失が、老朽化や将来の修理に備えて十分なマージンを備えた予算内に収まっていることを確認します。--

コンポーネントの経年劣化、嵌合の繰り返しによるコネクタの劣化、将来ケーブル修理に必要となる可能性のある接続を考慮して、一般に少なくとも 3 dB のリンク マージンを確保することをお勧めします。

再スプライスが必要な場合

次の条件のいずれかが当てはまる場合、スプライスを調査し、再加工する必要があります。測定された損失が同じリンク上の他のスプライスよりも大幅に高い。総リンク損失が予算に近づくか、予算を超える原因となります。テストを繰り返すと異常であることがわかります。または、融着機自体が融着プロセス中に異常に高い損失を推定した可能性があります。 1 回の再切断と再接続で損失が減少しない場合、問題は不運ではなく、ファイバの互換性、汚染、または機器の校正にあると考えられます。-

高いファイバ接続損失を軽減する方法: ステップバイステップのトラブルシューティング フロー

接続により予想よりも大きな損失が発生する場合は、すぐに詳細設定や機器の変更に進むのではなく、この順序に従ってください。

ステップ 1: ファイバー端の清掃と検査

接続損失が増加する最も一般的な原因は汚染です。ほこりの粒子、取り扱いによる油、緩衝ゲルの残留物、および空中の破片はすべて、適切なファイバーの整列を妨げ、接続点での飛散を引き起こす可能性があります。剥がされたファイバーを掃除する切断する前に、糸くずの出ないワイプと高純度イソプロピル アルコールを使って徹底的に拭き取ってください。{{0}顕微鏡または検査スコープが利用可能な場合は、それを使用してください。- 肉眼では見えない汚染は、多くの場合、スプライス不良を引き起こすのに十分です。

ステップ 2: スプライサーのせいにする前に再切断する-

過度の角度、リップ、またはハックルマークがある - の切断が不十分な場合、- スプライサーの性能に関係なく、高いスプライス損失が発生します。-損失が予想外に大きい場合、最も早い修正は、通常、さらに数センチメートル剥ぎ取り、再度切断して再試行することです。-包丁の刃が良好な状態で、適切に配置されていることを確認します。包丁の刃の磨耗や損傷は、高損失のスプライスを繰り返す根本的な原因となることがよくあります。- 1 度未満の劈開角度が理想的です。角度が 2 度を超えると、接続損失が著しく増加します。

ステップ 3: ファイバーの互換性を確認する

接続されている 2 つのファイバに互換性があることを確認してください。著しく異なる MFD 値を持つファイバーを結合する - たとえば、標準の G.652.D ファイバーを曲げに-鈍感な G.657 ファイバー - を接続すると、準備の品質に関係なく、より高い固有損失が発生します。異なるファイバを結合する必要がある場合は、アクティブ コア アライメントを備えたスプライサを使用し、OTDR が必要な方向の違いを示すことを期待してください。双方向平均化正しく解釈すること。

ステップ 4: アーク キャリブレーションとスプライサーの状態を確認する

融着接続機では、特に環境条件が変化した場合に、定期的なアーク校正が必要です。温度変化、高度差、電極の摩耗はすべて、アーク出力と持続時間に影響を与える可能性があります。スプライサの組み込みアーク キャリブレーション ルーチンを実行します。-電極が磨耗または汚れている場合は交換してください。また、V- 溝がきれいであることも確認してください。- 位置合わせ機構内の破片は系統的な位置ずれを引き起こす可能性があります。

ステップ 5: 正しく再テストする-

単一の一方向 OTDR 読み取り値に基づいてスプライスを承認または拒否しないでください。読み取り値に疑問がある場合は、反対方向からテストして 2 つの結果を平均します。同じファイバ上の隣接するイベントとスプライスを比較します。- 隣接するスプライスよりも著しく悪いスプライスは調査に値しますが、リンクの残りの部分と一致しているスプライスはおそらく許容されます。再テスト後も接続が失敗する場合は、隠れた損失を内部に持ち込むのではなく、再加工してください。完成したネットワーク.

接続損失と挿入損失: 違いを理解する

これら 2 つの用語は混同されることがありますが、異なるものを測定します。接続損失は、特に接続イベントでの損失です。- 2 つのファイバ間の接続部を通過できない光パワーです。挿入損失は、スプライス、コネクタ、カプラ、減衰器など、光路に配置されたコンポーネントによってもたらされる合計損失です。

を評価するとき、光ファイバーパッチコードまたは終端されたケーブル アセンブリの場合、関連する仕様は挿入損失です。これには、両端のコネクタ損失とアセンブリ内のスプライスまたはファイバの損失が含まれます。ケーブル プラント内のフィールド スプライスの品質を評価する場合、接続損失が適切な指標となります。どちらも全体的なリンク バジェットにとって重要ですが、答えは異なります。

高い接続損失につながるよくある間違い

現場で回避可能な接続損失の問題の大部分は、いくつかの繰り返し発生するエラーによって引き起こされます。

単一の OTDR 方向を信頼します。後方散乱効果を考慮したり、双方向平均化 - を実行したりせずに、単方向 OTDR 読み取り値を最終応答 - として扱うと、誤警報と欠陥の見逃しの両方が発生します。としてフルーク・ネットワークスのメモ, ゲイン者は誤検知であり、額面通りに受け取ると実際の問題を覆い隠してしまう可能性があります。

ファイバー端の準備を怠っている。スプライスごとに数分を節約するために剥離、洗浄、切断を急いで行うと、やり直しにかかる時間がさらに長くなってしまうのが常です。準備の品質は、接続損失において唯一最大の制御可能な要素です。

互換性を確認せずに繊維の種類を混合する。本質的な損失ペナルティと、それによって生じる OTDR 測定アーティファクトを認識せずに、異なる MFD 仕様を持つファイバを接続すると、混乱や不必要なやり直しが発生します。

総損失予算は無視します。個々のスプライス スクリーン値のみに焦点を当て、全体にわたる累積効果を無視します。ケーブルプラントの設計この場合、リンクはイベントごとに通過しますが、エンドツーエンドで失敗する可能性があります。{0}{1}{2}

スプライサーのメンテナンスを省略します。電極の磨耗、V 溝の汚れ、アーク校正の期限切れなどにより、接続品質が徐々に低下し、損失値が一貫して低下するまで見落とされやすくなります。