详解光纤链路故障原因
2016-03-18
近两年，随着光纤成本下降，以及1000Base和10G以太网的广泛应用和升级，光纤通信已经逐渐成为局域网布线、以及FTTx网络建设的重要组成部分。由于光纤对于电磁干扰免疫功率计的特性，使得我们可以不用再特别考虑类似电源箱、UPS等电磁辐射设备的位置设计，从而大大提高综合布线的灵活性和效率。然而也正因如此，往往下意识地认为光纤布线非常简单安全，而忽视了光纤链路故障可能引发的重大网络问题。
需要指出的是，为了保证光信号远距离、低损耗的传输，整条光纤链路必须满足非?？量糖颐舾械奈锢硖跫?。任何细微的几何形变或者轻微污染都会造成信号的巨大衰减，甚至中断通信。在实际工作中，引起光缆链路故障的主要原因有：光缆过长、弯曲过渡、光纤受压或断裂、熔接不良、核心直径不匹配、模式混用、填充物直径不匹配、接头污染、接头抛光不良、接头接触不良。
1.光缆过长
由于光纤本身的缺陷和掺杂组分的非均匀性，使得其中传播的光信号时时刻刻都在发生着散射和被吸收。随着制造原料和制造工艺的改进，如今的光纤已经将1970年每公里20dB的衰减减小到每公里1dB。同时，ISO11801、ANSI/TIA/EIA568B等标准化组织也对光纤链路单位距离衰减作了明文规定。
然而即便如此，光纤本身的衰减依然存在。所以当光纤链路过长，就会造成整条链路的整体衰减超过了网络设计的门限，导致通信质量的下降。在实际工作中，由于光链存在众多盘线，所以光链路的长度往往大于实际通信节点的物理距离，稍不小心就会造成光链路过长。所以，在布线设计时要明确各段线路的长度设计，预防光缆过长。同时在布线施工完成后，通过仪表测量光链路的实际长度，如图1所示(Flukenetworks公司的OptifiberTM能够测量每段接线的长度，以方便在必要处修正链路)，以保证施工与设计的一致性。
图1OptifiberTM光纤长度和连接图
2.弯曲过度
光缆弯曲损耗和受压损耗其本质都是由于光不满足全内反射的条件而造成的。
光纤具有一定的易弯曲性，尽管可以弯曲，但当光纤弯曲到一定程度时，将引起光的传播途径的改变，使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉，产生弯曲损耗。当光在弯曲部分中传输时，越靠近光纤外侧传输速度就越大。当传输到某一位置时，其速度就会超过光速，传导模变成辐射模产生损耗。当弯曲半径过小时，由弯曲造成的损耗会变得非常明显。所以，一般建议动态弯曲半径不得小于光缆外径的20倍，静态弯曲半径不得小于光缆外径的15倍,
实际使用中，光纤中数据是沿直线传播的，光纤保持不弯曲，数据就不会出现问题;如果弯一点，数据就开始溢出;如果把光纤紧紧缠绕成一个圈，就会彻底失去信号。所以，在布线施工时，要特别注意给走线预留充足的角度，例如沿着墙角、走廊、桌面稍微弯曲过渡，传输就可能失败了。
另一方面，也可以利用弯曲将光纤中高次模过滤掉，从而提高光线衰减测量时的稳定性。图2显示了光信号在光纤中辐射模衰减的原理，以及经卷轴调制高次模的过程。
3.光缆受压或断裂
光纤受到不均匀应力的作用，例如受到压力或者套塑光纤受到温度变化时，光纤轴产生微小不规则弯曲甚至断裂，其结果是传导模变换为辐射模而导致光能损耗。尤其，当断裂发生在光缆内部时，从外表无法发现故障，但是在光纤断裂处由于折射率发生突变，甚至会形成反射损耗，使光纤的信号质量相信就会大打折扣。此时，可以通过OTDR测试仪检测发现光纤内部弯曲处或断裂点。需要指出的是，在局域网布线中距离较短，所以对于OTDR测试仪的精度要求较高，一般建议使用事件死去(即分辨精度)不大于1m的测试仪器。
需要指出的是，为了保证光信号远距离、低损耗的传输，整条光纤链路必须满足非?？量糖颐舾械奈锢硖跫?。任何细微的几何形变或者轻微污染都会造成信号的巨大衰减，甚至中断通信。在实际工作中，引起光缆链路故障的主要原因有：光缆过长、弯曲过渡、光纤受压或断裂、熔接不良、核心直径不匹配、模式混用、填充物直径不匹配、接头污染、接头抛光不良、接头接触不良。
1.光缆过长
由于光纤本身的缺陷和掺杂组分的非均匀性，使得其中传播的光信号时时刻刻都在发生着散射和被吸收。随着制造原料和制造工艺的改进，如今的光纤已经将1970年每公里20dB的衰减减小到每公里1dB。同时，ISO11801、ANSI/TIA/EIA568B等标准化组织也对光纤链路单位距离衰减作了明文规定。
然而即便如此，光纤本身的衰减依然存在。所以当光纤链路过长，就会造成整条链路的整体衰减超过了网络设计的门限，导致通信质量的下降。在实际工作中，由于光链存在众多盘线，所以光链路的长度往往大于实际通信节点的物理距离，稍不小心就会造成光链路过长。所以，在布线设计时要明确各段线路的长度设计，预防光缆过长。同时在布线施工完成后，通过仪表测量光链路的实际长度，如图1所示(Flukenetworks公司的OptifiberTM能够测量每段接线的长度，以方便在必要处修正链路)，以保证施工与设计的一致性。
图1OptifiberTM光纤长度和连接图
2.弯曲过度
光缆弯曲损耗和受压损耗其本质都是由于光不满足全内反射的条件而造成的。
光纤具有一定的易弯曲性，尽管可以弯曲，但当光纤弯曲到一定程度时，将引起光的传播途径的改变，使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉，产生弯曲损耗。当光在弯曲部分中传输时，越靠近光纤外侧传输速度就越大。当传输到某一位置时，其速度就会超过光速，传导模变成辐射模产生损耗。当弯曲半径过小时，由弯曲造成的损耗会变得非常明显。所以，一般建议动态弯曲半径不得小于光缆外径的20倍，静态弯曲半径不得小于光缆外径的15倍,
实际使用中，光纤中数据是沿直线传播的，光纤保持不弯曲，数据就不会出现问题;如果弯一点，数据就开始溢出;如果把光纤紧紧缠绕成一个圈，就会彻底失去信号。所以，在布线施工时，要特别注意给走线预留充足的角度，例如沿着墙角、走廊、桌面稍微弯曲过渡，传输就可能失败了。
另一方面，也可以利用弯曲将光纤中高次模过滤掉，从而提高光线衰减测量时的稳定性。图2显示了光信号在光纤中辐射模衰减的原理，以及经卷轴调制高次模的过程。
3.光缆受压或断裂
光纤受到不均匀应力的作用，例如受到压力或者套塑光纤受到温度变化时，光纤轴产生微小不规则弯曲甚至断裂，其结果是传导模变换为辐射模而导致光能损耗。尤其，当断裂发生在光缆内部时，从外表无法发现故障，但是在光纤断裂处由于折射率发生突变，甚至会形成反射损耗，使光纤的信号质量相信就会大打折扣。此时，可以通过OTDR测试仪检测发现光纤内部弯曲处或断裂点。需要指出的是，在局域网布线中距离较短，所以对于OTDR测试仪的精度要求较高，一般建议使用事件死去(即分辨精度)不大于1m的测试仪器。
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