يأتي فقد الألياف الضوئية بشكل أساسي من ثلاثة مصادر: فقد الإرسال، وفقد إضافي وفقد مشترك. في اختبار فقدان الألياف, ، يتم حساب الفقد الكلي للوصلة عن طريق جمع التوهين الذي يساهم به كل مكون على طول المسار البصري. يعد الحساب الدقيق للخسارة أمرًا ضروريًا لتقييم أداء وموثوقية أي نظام اتصالات ضوئية.
مع استمرار تطور شبكات الاتصالات الحديثة، أصبحت الألياف الضوئية العمود الفقري لنقل البيانات لمسافات طويلة وبقدرات عالية. وبفضل عرض النطاق الترددي العالي، والتوهين المنخفض، والمناعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي، فإن الألياف الضوئية هي الوسيلة المفضلة لشبكات اليوم عالية السرعة. ومع ذلك، فإن الألياف الضوئية ليست عديمة الفقد تمامًا. يظل فقدان الألياف أحد أهم مؤشرات الأداء، حيث يؤثر بشكل مباشر على جودة الإشارة ومسافة الإرسال.
تقدم هذه المقالة نظرة عامة واضحة وشاملة لمعايير فقد الألياف وطرق الحساب المستخدمة عادةً أثناء اختبار فقد الألياف.
1. معايير فقدان الألياف الضوئية
يمكن تقسيمها بشكل عام إلى ثلاث فئات: فقدان الإرسال, خسارة إضافية, و فقدان الوصلة (موصل/شريحة).
1.1 فقدان الإرسال 1.1
يشير فقدان الإرسال إلى الضعف التدريجي للطاقة الضوئية أثناء انتقال الضوء على طول الألياف. ويحدث هذا التوهين في المقام الأول بسبب الامتصاص الداخلي لمادة الألياف والتشتت وخاصة تشتت رايلي.
تشمل القيم المعيارية النموذجية ما يلي:
- ألياف قياسية أحادية الوضع عند 1550 نانومتر: 0.2-0.3 ديسيبل/كم
- ألياف أحادية النمط أحادية النمط منخفضة الخسارة للغاية (ULLF): منخفضة تصل إلى 0.15 ديسيبل/كم أو أقل
تتيح خصائص الخسارة المنخفضة هذه إمكانية الإرسال لمسافات طويلة باستخدام مضخمات أقل، مما يجعلها مثالية لشبكات المترو والشبكات الأساسية.
1.2 الخسارة الإضافية
تنشأ خسائر إضافية من العيوب المادية أو الظروف البيئية التي تؤثر على الألياف. وهذه تشمل:
- خسارة الانحناء يحدث عندما تنحني الألياف إلى ما بعد الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء، مما يسبب تسربًا في الكسوة.
- فقدان التجانس: ناتج عن الاختلافات في معامل الانكسار الأساسي أو الكسوة.
- فقدان التشتت المادي: عادةً ما تكون نتيجة شوائب أو عيوب دقيقة أو فقاعات هواء في الزجاج.
وعلى الرغم من أن هذه الخسائر عادةً ما تكون صغيرة، إلا أنها قد تصبح كبيرة في التطبيقات بعيدة المدى أو عالية الدقة.
1.3 فقدان الوصلة (فقدان الوصلة والوصلة)
يحدث فقدان الوصلة أثناء توصيل الألياف ويتأثر بعوامل مثل التلوث، والمحاذاة الخاطئة، وجودة الصقل، ونوع الموصل.
تتضمن معايير الموصلات الشائعة ما يلي FC، SC، LC، ST, يقدم كل منها خصائص أداء مختلفة.
- غالبًا ما تُظهر الموصلات المصقولة جيدًا فقدانًا في 0.2 - 0.75 ديسيبل لكل موصل.
- يمكن أن تؤدي الموصلات رديئة الجودة أو المتسخة إلى فقدان إدخال أعلى بكثير.
نظرًا لأن كل موصل يساهم في إجمالي فقد الوصلة، فإن اختيار الموصل المناسب وصيانته أمر بالغ الأهمية أثناء اختبار فقدان الألياف.
2. طرق حساب خسارة الألياف الضوئية
يتم حساب فقدان وصلة الألياف عن طريق إضافة التوهين من الكابلات والموصلات والوصلات. تساعد هذه القيم في تحديد ما إذا كانت الوصلة تفي بمتطلبات التصميم وما إذا كانت هناك حاجة إلى هامش طاقة إضافي.
2.1 توهين الكابل
عادةً ما يتم التعبير عن توهين الكابل (توهين الألياف لكل وحدة طول) بوحدة ديسيبل/كم.
الصيغة:
توهين الكابل (ديسيبل) = معامل توهين الألياف (ديسيبل/كم) × طول الألياف (كم)
مثال على ذلك:
ألياف أحادية النمط 1310 نانومتر ذات معامل توهين يبلغ 0.5 ديسيبل/كم على مسافة 10 كم:
→ 0.5 × 10 × 0.5 = 5 ديسيبل
2.2 توهين الموصل
يشير توهين الموصل إلى فقدان الإدخال الذي تسببه موصلات الألياف.
الصيغة:
توهين الموصل (ديسيبل) = عدد أزواج الموصلات × خسارة الإدراج (ديسيبل)
مثال على ذلك:
موصلان ST، تبلغ أقصى خسارة لكل منهما 0.75 ديسيبل:
→ 0.75 × 2 = 1.5 ديسيبل
2.3 توهين الربط
فقدان الربط يحدث عندما يندمج ليفان معًا.
الصيغة:
توهين الربط (ديسيبل) = عدد الوصلات × خسارة الوصلة (ديسيبل)
وفقًا لمعيار TIA/EIA، فإن الحد الأقصى النموذجي لفقد الوصلة هو 0.3 ديسيبل.
3. حساب إجمالي فقدان وصلة الألياف الضوئية
الفقد الكلي للوصلة الضوئية هو مجموع كل الفقد الفردي المقاس أثناء اختبار فقد الألياف.
إجمالي فقدان الوصلة (LL) = توهين الكابل + توهين الموصل + توهين الربط
مثال على السيناريو
- مسافة الألياف: 10 كم، 1310 نانومتر
- توهين الكابل: 5 ديسيبل
- موصلان ST 1.5 ديسيبل
- وصلة واحدة: 0.3 ديسيبل
إجمالي الخسارة
5 ديسيبل + 1.5 ديسيبل + 0.3 ديسيبل = 6.8 ديسيبل
ثم تتم مقارنة هذه القيمة بميزانيات طاقة النظام لتأكيد ما إذا كانت الوصلة تفي بمتطلبات التصميم.
في عمليات النشر العملية، يقوم المهندسون أيضًا بتضمين هامش الطاقة (3-6 ديسيبل) لحساب التدهور المستقبلي أو تلوث الموصلات أو عمليات الصيانة.
الخاتمة
كمقياس رئيسي للأداء، يؤثر فقدان الألياف الضوئية بشكل مباشر على سعة الإرسال وجودة الإشارة وموثوقية الشبكة. يتيح فهم المعايير وإتقان عملية الحساب للمهندسين تصميم شبكات بصرية مستقرة وعالية الأداء والحفاظ عليها.
مع التقدم المستمر في تكنولوجيا تصنيع الألياف وتركيبها، من المتوقع أن ينخفض توهين الألياف بشكل أكبر، مما يتيح أنظمة اتصالات بصرية ذات سعة أعلى ومسافات أطول.
سواءً أثناء التركيب أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها أو الصيانة الروتينية، يظل إجراء اختبار دقيق لفقدان الألياف أمرًا ضروريًا لضمان الأداء الأمثل للشبكة.