- 2 kwietnia 2025
- Autor: Joanna
- Kategoria: Ciekawe artykuły
Tłumienność odbiciowa to stosunek mocy sygnału wysyłanego ze źródła do mocy, która jest zwracana lub odbijana z powrotem w kierunku źródła. Jest to krytyczny parametr wydajności zarówno w systemach okablowania miedzianego, jak i światłowodowego, ponieważ może zakłócać przesyłany sygnał i przyczyniać się do wzrostu zmierzonych strat wtrąceniowych (ilość mocy, którą sygnał traci podczas podróży wzdłuż łącza kablowego).
Jeśli więcej mocy jest odbijane z powrotem do źródła, mniej mocy jest dostępne na odległym końcu kabla. W niektórych systemach światłowodowych straty wtrąceniowe mogą nawet uszkodzić źródło lasera nadawczo-odbiorczego.
Wzór na obliczanie strat odbiciowych
Mierzone w decybelach (dB), straty odbiciowe są obliczane poprzez porównanie mocy wejściowej (lub padającej) z mocą odbitą przy użyciu następującego wzoru:
Strata odbiciowa (Return Loss) = 10*log (moc padająca(incident power)/moc odbita (reflected power)) in +dB
Wynik jest zawsze liczbą dodatnią, a wyższa wartość jest lepsza. (Fakt, że wartość jest wyrażona jako dodatnia, jest wymogiem zarówno norm TIA, jak i ISO, ale może prowadzić do nieporozumień – dowiedz się więcej w artykule „Czy na pewno jest ujemna?”) Weźmy pod uwagę, że gdyby żadna moc z sygnału źródłowego nie została odbita z powrotem, straty odbiciowe byłyby nieskończone. Wyższe straty odbiciowe generalnie korelują z mniejszymi zniekształceniami w przesyłanym sygnale.
Straty odbiciowe a współczynnik odbicia
Współczynnik odbicia jest zasadniczo odwrotnością strat odbiciowych. Zamiast porównywania ilości sygnału wprowadzonego do ilości sygnału odbitego, współczynnik odbicia jest ilością sygnału zwróconego w porównaniu do ilości sygnału wprowadzonego. Współczynnik odbicia jest również wyrażany w dB, ale jest to liczba ujemna, jak pokazano w tym wzorze:
Współczynnik odbicia (Reflectance) = 10*log (moc odbita (reflected power)/moc padająca (incident power)) in -dB
Im niższa liczba, tym lepszy współczynnik odbicia. Jednym ze sposobów sprawdzenia, czy wysokie lub niskie wartości są lepsze, jest zapamiętanie, że wartości bardziej oddalone od zera są lepsze zarówno dla strat odbiciowych, jak i współczynnika odbicia. Należy pamiętać, że podczas gdy strata odbiciowa jest używana do testowania całego łącza światłowodowego, reflektancja jest używany do poszczególnych zdarzeń, tj. punktów połączeń. (Dowiedz się więcej w naszym artykule na temat różnicy między stratami odbiciowymi a współczynnikiem odbicia).
Straty odbiciowe w światłowodzie
Straty odbiciowe w systemach okablowania światłowodowego są znacznie mniejsze niż w przypadku miedzi. Jest to jeden z powodów, dla których światłowody obsługują znacznie większe odległości. Przykładowo, typowe optyczne straty odbiciowe wynoszą od 20 dB do 75 dB, w zależności od zastosowania oraz typu, długości fali, szerokości impulsu i współczynnika rozproszenia wstecznego testowanego światłowodu. Dla porównania, limit strat odbiciowych dla miedzianej skrętki kategorii 6 wynosi 10 dB przy 250 MHz.
Poszczególne punkty połączeń mają również wartość reflektancji, którą można zmierzyć za pomocą optycznego reflektometru (OTDR- Optical Time Domain Reflectometer). Jednak większość producentów określa reflektancję swoich komponentów w postaci straty odbiciowej, co oznacza, że wartość jest wyrażona jako liczba dodatnia. Należy pamiętać, że reflektancja jest liczbą ujemną — im niższa wartość, tym lepsza będzie ogólna strata odbiciowa i strata wtrąceniowa w łączu. Dobre złącze światłowodowe wielomodowe będzie miało współczynnik odbicia -35 dB lub niższy (lub stratę odbiciową 35 dB lub większą), podczas gdy dobre złącze jednomodowe będzie miało współczynnik odbicia -50 dB lub niższy. Dobre łącze spawane zazwyczaj charakteryzuje się znacznie niższą wartością, której często nie można zmierzyć za pomocą większości testerów polowych.
Przyczyny strat odbiciowych w systemach światłowodowych
Straty odbiciowe w systemie światłowodowym są głównie spowodowane odbiciami Fresnela w punktach połączeń (tj. złączach i splotach). Najczęstszą przyczyną są zabrudzone powierzchnie czołowe złączy, które mogą pogorszyć stratę odbiciową nawet o 20 dB lub więcej. Strata odbicia może być również spowodowana przez źle wypolerowane powierzchnie czołowe, źle dopasowane złącza (tj. szczeliny powietrzne i niewspółosiowość rdzenia), pęknięcia we włóknie, otwarte końce włókna i zanieczyszczenia wprowadzone do rdzenia światłowodu podczas procesu produkcyjnego. Mikro i makro zagięcia w światłowodzie, które mogą wystąpić w wyniku naprężeń instalacyjnych, takich jak przekroczenie promienia gięcia lub wymagań dotyczących naciągu, mogą również wpływać na straty powrotne.
Kąt nachylenia powierzchni czołowej złącza również może wpływać na stratę odbiciową. Powierzchnia czołowa złącza typu UPC (ultra physical contact) jest lekko zaokrąglona, podczas gdy powierzchnia czołowa złącza typu APC (angled physical contact) jest nachylona pod kątem 8 stopni.
Kiedy dwa złącza UPC są połączone, odbicie jest kierowane bezpośrednio z powrotem przez rdzeń włókna w stronę źródła Natomiast pochylona powierzchnia czołowa złącza APC powoduje, że znaczna część odbitego światła jest pochylona w stronę płaszcza otaczającego rdzeń i tam absorbowana. Podczas gdy dobre złącze jednomodowe UPC ma wartość odbiciową -50 dB lub niższą, w przypadku złącza jednomodowego APC wartość ta wynosi zazwyczaj -60 dB lub mniej Z tego powodu połączenia typu APC są często stosowane w aplikacjach światłowodowych, które są bardziej podatne na odbicia. (Dowiedz się więcej o złączach światłowodowej APC).
Wymagania dotyczące strat odbiciowych
Jak wspomniano wcześniej, dobra wydajność straty odbiciowej jest również dobrym wskaźnikiem dobrej wydajności straty wtrąceniowej, która jest podstawowym parametrem wymaganym do zapewnienia wsparcia dla aplikacji światłowodowych oraz niezbędna do testów certyfikacyjnych tłumienia światłowodu (czasami nazywanych stratą lub certyfikacją Tier 1). Słaba wydajność straty odbiciowej może ostatecznie spowodować, że łącze światłowodowe nie spełni wymagań dotyczących straty wtrąceniowej i nie przejdzie testów certyfikacyjnych.
Ponadto istnieją pewne zastosowania, które są bardziej podatne na odbicia, gdzie liczba punktów połączeń oraz ich wartości straty odbiciowej mogą zmniejszać maksymalne wymagania dotyczące straty wtrąceniowej. Taka sytuacja ma miejsce w przypadku tanich urządzeń nadawczo-odbiorczych o niskim poborze mocy stosowanych w nowszych aplikacjach jednomodowych DR i FR o krótkim zasięgu. W związku z tym normy IEEE określają wartości współczynnika odbicia połączenia dla tych zastosowań w oparciu o liczbę połączonych par w kanale. Może to wymagać zmniejszenia liczby połączonych par lub maksymalnych dopuszczalnych strat wtrąceniowych w kanale. (Dowiedz się więcej o wymaganiach dotyczących tłumienności wtrąceniowej w trybie jednomodowym o krótkim zasięgu).
Narzędzia do testowania strat odbiciowych w systemach światłowodowych
Podczas gdy zestaw do pomiaru strat optycznych (OLTS), taki jak Fluke Networks CertiFiber® Pro, zapewnia niską niepewność w testowaniu tłumienia łącza i kanału, testowanie straty odbiciowej w systemie światłowodowym w warunkach polowych wymaga użycia OTDR (reflektometru optycznego), który może zmierzyć ilość światła odbitego z powrotem do źródła. Jest to wymagane w przypadku projektów, które oprócz testowania tłumienia wymagają również rozszerzonego testowania (czasami nazywanego testowaniem Tier 2).
OTDR przesyła impulsy światła o dużej mocy do włókna, a gdy te impulsy światła napotykają zdarzenia odbiciowe (tj. połączenia, przerwy, pęknięcia, spawy, ostre zgięcia lub koniec światłowodu), są one odbijane z powrotem, śledzone i charakteryzowane przez urządzenie. Strata odbicia dla łącza jest mierzona poprzez obliczenie sumy całego światła odbitego od wszystkich zdarzeń i całkowitego rozproszenia wstecznego łącza. OTDR dostarcza również wartości reflektancji i lokalizację dla każdego pojedynczego zdarzenia, co jest idealne w zastosowaniach takich jak światłowody jednomodowe o krótkim zasięgu, gdzie trzeba znać konkretny współczynnik odbicia połączeń, a także do rozwiązywania problemów.
Należy zauważyć, że użycie OTDR jest uważane za alternatywną metodę testowania. Nie zastępuje ona OLTS, ponieważ całkowity pomiar tłumienia uzyskany za pomocą OTDR niekoniecznie przedstawia całkowitą stratę, która wystąpi na łączu po jego uruchomieniu. (Dowiedz się więcej na temat korzystania zarówno z OLTS, jak i OTDR, aby uzyskać kompletną strategię testowania).
Procedura testowania strat odbiciowych dla światłowodów
Testowanie strat odbiciowych za pomocą OTDR wymaga użycia kabli rozbiegowych (launch cords) i dobiegowych (tail cords), które umożliwiają pomiar reflektancji pierwszego i ostatniego złącza, dzięki czemu mogą one zostać uwzględnione w całkowitym pomiarze straty odbiciowej. Długości włókna rozbiegowego i dobiegowego również muszą zostać usunięte z pomiaru poprzez kompensację. Urządzenia OTDR, takie jak OptiFiber™ Pro, są łatwe w konfiguracji – wystarczy wybrać typ włókna i limity testowe, a następnie ustawić kompensację startu.
Podczas korzystania z OTDR, testowanie odbywa się dwukierunkowo, ponieważ współczynnik odbicia określonych złączy i spawów zależy od kierunku testu. Nawet jeśli dwa połączone włókna są tego samego typu, mogą one mieć niewielkie różnice i różne współczynniki rozproszenia wstecznego, które mogą powodować odbicie większej ilości światła po połączeniu niż przed połączeniem.
OTDR przedstawia odbite i rozproszone wstecz światło na wykresie w postaci śladu (trace), który graficznie pokazuje charakterystykę łącza światłowodowego. Doświadczeni użytkownicy OTDR potrafią zazwyczaj rozpoznać zdarzenia odbiciowe dla kabli startowych, złączy, spawów mechanicznych, spawów fuzyjnych, źle dopasowanych włókien i końca łącza. Jednak nie każdy jest ekspertem w dziedzinie analizy śladów. OptiFiber Pro posiada zaawansowaną logikę, która automatycznie interpretuje ślad i dostarcza “mapę zdarzeń” (EventMap), która wskazuje lokalizację i współczynnik odbicia złączy, spawów i anomalii. (Więcej informacji na temat rozwiązywania problemów ze światłowodami, w tym OTDR, można znaleźć w naszej artykule poświęconym rozwiązywaniu problemów ze światłowodami).
Straty odbiciowe w okablowaniu miedzianym
Strata odbiciowa jest również parametrem wydajności systemów okablowania opartych na skrętce miedzianej. Kluczową różnicą jest fakt, że strata odbiciowa w okablowaniu miedzianym zmienia się wraz z częstotliwością sygnału – jest zasadniczo uważana za pomiar szumu i dlatego jest gorsza przy wyższych częstotliwościach. Przykładowo, maksymalna dopuszczalna strata odbiciowa dla kategorii 5e dla częstotliwości 100 MHz wynosi około 16 dB, podczas gdy dla kategorii 6A dla częstotliwości 500 MHz wynosi zaledwie 8 dB. Należy pamiętać, że im wyższa wartość, tym lepsza strata odbiciowa. W przypadku okablowania miedzianego zbyt duże straty odbiciowe mogą zwiększać przesłuchy (crosstalk), zniekształcać sygnały i powodować wyższe współczynniki błędów bitowych (BER).
Przyczyny strat odbiciowych w systemach okablowania miedzianego
Straty odbiciowe w połączeniach okablowania miedzianego są spowodowane niedopasowaniem impedancji, które może wystąpić między komponentami lub niewielkimi zmianami impedancji na długości kabla. Dlatego też producenci złączy starają się projektować swoje wtyczki i gniazda tak, aby miały dopasowaną impedancję, podczas gdy producenci kabli starają się mierzyć i kontrolować jednorodność w całym procesie produkcyjnym. Straty odbiciowe mogą być również spowodowane załamaniami lub uszkodzeniami kabli lub złymi praktykami zakończenia, takimi jak dodatkowe niepotrzebne rozkręcanie par w punktach terminacji. Inną potencjalną przyczyną strat odbiciowych w okablowaniu miedzianym jest woda w kablu.
Jak sprawdzić straty odbiciowe w okablowaniu miedzianym?
Ponieważ straty odbiciowe zmieniają się wraz z częstotliwością, są one testowane w całym zakresie częstotliwości dla danego zastosowania. Na przykład w kanale kategorii 5e straty odbiciowe są testowane w zakresie od 1 MHz do 100 MHz. W przypadku kategorii 6A jest ona testowana w zakresie od 1 MHz do 500 MHz. Seria testerów Fluke Networks DSX CableAnalyzer™ automatycznie testuje każdą parę na każdej częstotliwości, w oparciu o testowane zastosowanie, i wykreśla wyniki na całej częstotliwości, jak pokazano poniżej.
Gdy strata odbiciowa występuje w jednym konkretnym punkcie częstotliwości, a wszystkie inne częstotliwości przechodzą z marginesem, zazwyczaj wskazuje to na problem z kablem. Ogólnie rzecz biorąc, gdy wszystkie cztery pary wykazują błędy (szczególnie przy niższych częstotliwościach), może to wskazywać na niską jakość kabla lub wodę w kablu. Interpretacja wykresów częstotliwości strat odbiciowych wymaga znacznej wiedzy specjalistycznej – ale ta umiejętność jest zawarta w funkcji “Fault Info” w DSX CableAnalyzer. (Dowiedz się więcej, jak mierzyć i testować straty odbiciowe w systemach okablowania miedzianego).
Co wyróżnia dobry sprzęt do testowania strat odbiciowych?
Niezależnie od tego, czy testujesz światłowód, czy miedź, kluczem do dobrego testera strat odbiciowych jest dokładność.
Do certyfikacji światłowodowej potrzebne jest urządzenie, który obsługuje testowanie OTDR z możliwością testowania wielomodowych i jednomodowych łączy światłowodowych przy różnych długościach fal oraz zgodnie ze standardami branżowymi lub niestandardowymi limitami testowymi. Dodatkowo ważna jest możliwość łatwej konfiguracji testera oraz automatyczna interpretacja śladu OTDR z graficzną mapą pokazującą lokalizację zdarzeń odbiciowych, co znacznie ułatwia rozwiązywanie problemów. Jako część modułowej rodziny produktów Versiv™ do certyfikacji okablowania, OptiFiber™ Pro jest bardzo dokładnym OTDR, który zapewnia łatwość użytkowania bez zbędnych i skomplikowanych funkcji, co jest istotne dla inżynierów sieciowych i instalatorów okablowania w środowiskach korporacyjnych i zewnętrznych (OSP). OptiFiber Pro obsługuje zarządzanie wynikami w chmurze LinkWare™ Live, może być łatwo aktualizowany za pomocą najnowszej wersji oprogramowania, w celu obsługi nowych aplikacji, a ponadto jest objęty kompleksowym planem ochrony z całodobowym wsparciem technicznym.
Do certyfikacji okablowania miedzianego ważne jest, aby wybrać tester, który jest niezależnie certyfikowany przez technicznie wykwalifikowane laboratorium, aby spełnieniał wymagania dokładności TIA i IEC dla okablowania, które ma być testowane. Na przykład, dokładność poziomu IIIe jest wymagana dla testerów TIA kategorii 6A / IEC klasy EA. Aby zapewnić maksymalną elastyczność i wysoką dokładność pomiarów, należy wybrać tester z dokładnością TIA Level 2G lub IEC Level VI. Tester powinien mieć możliwość certyfikacji wydajności wszystkich kategorii kabli i aplikacji prądowych. Powinien on pokazywać wyniki dla wszystkich parametrów na wszystkich czterech parach kabla, w tym strat odbiciowych. (Warto również pamiętać, że przesłuch obcy jest częścią standardu, więc posiadanie testera, który go mierzy, jest nieocenione w tych sporadycznych przypadkach, gdy jest to wymagane). Wreszcie, tester z funkcjami diagnostycznymi może skrócić czas potrzebny na usunięcie przyczyn strat odbiciowych. Seria testerów do certyfikacji okablowania miedzianego DSX CableAnalyzer spełnia wszystkie te wymagania – a jako część platformy Versiv (podobnie jak OptiFiber Pro) obsługuje LinkWare Live, może łatwo aktualizować oprogramowanie układowe i jest objęta kompleksową ochroną Fluke Networks.
Jeśli Twój zespół pracuje zarówno z okablowaniem światłowodowym, jak i miedzianym, poszukaj testera, który może wykonywać oba typy testów za pomocą tego samego interfejsu użytkownika, co może znacznie skrócić zarówno czas nauki, jak i zmniejszyć ryzyko potencjalnych błędów. Oprogramowanie do raportowania i archiwizacji, które obsługuje wyniki miedziane i światłowodowe, pozwoli zaoszczędzić jeszcze więcej czasu – a Versiv spełnia również te wymagania, dzięki pojedynczemu interfejsowi użytkownika do certyfikacji miedzi oraz testów OLTS i OTDR (a nawet kontroli powierzchni czołowej). Versiv umożliwia określenie wszystkich czterech typów testów w ramach jednego projektu, zapewniając, że testy nie zostaną pominięte przez pomyłkę. A w przypadku raportowania, LinkWare zapewnia jedną platformę do obsługi wszystkich tych testów zarówno w wersji na komputery PC, jak i w chmurze.
Treść oparta na materiałach ze strony producenta www.flukenetworks.com.
Skontaktuj się z nami: KONTAKT
Zdobywaj wiedzę
Czytaj więcej Ciekawych artykułów
