การวัดคุณลักษณะของใยแก้วนำแสง: CD, PMD, การลดทอนเชิงสเปกตรัม, ORL และเวลาหน่วง

การทดสอบการสูญเสียบอกได้เพียงว่าเส้นใยยอมให้แสงผ่านหรือไม่ แต่ไม่ได้บอกว่าเส้นใยนั้นสามารถรองรับ 10G ระยะ 80 km ช่องสัญญาณ DWDM สี่สิบช่อง หรือสัญญาณ 400ZR ได้หรือไม่ คำถามเหล่านี้ขึ้นอยู่กับดิสเพอร์ชันแบบโครมาติก ดิสเพอร์ชันโหมดโพลาไรเซชัน การลดทอนตลอดทั้งแบนด์ การสะท้อน และบางครั้งก็รวมถึงเวลาหน่วงด้วย การวัดค่าเหล่านี้คือการวิเคราะห์คุณลักษณะของใยแก้วนำแสง บทความนี้บอกว่าต้องทำเมื่อใด การทดสอบแต่ละแบบตอบคำถามใด แต่ละค่าวัดอย่างไร ตัวเลขที่ต้องได้สำหรับแต่ละบริการเป็นเท่าใด และผลที่ได้บอกอะไรเกี่ยวกับเส้นใยเก่าหรือเส้นใยที่ไม่รู้ประวัติ ก่อนที่จะลงทุนซื้อทรานซีฟเวอร์

เมื่อใดจึงต้องวิเคราะห์คุณลักษณะ

สถานการณ์	การทดสอบเพิ่มเติมนอกเหนือจากการทดสอบการสูญเสียมาตรฐานและ OTDR
เส้นทางใหม่, ≤ 10G, ≤ 40 km, G.652.D รุ่นใหม่	ไม่ต้องมีเพิ่มเติม การสูญเสียระดับ Tier 1 ที่ 1310/1550 nm และ OTDR สองทิศทางก็เพียงพอแล้ว (การทดสอบและการวัด)
10G ระยะ 60–80 km, 10G DWDM แบบตรวจจับตรง	ดิสเพอร์ชันแบบโครมาติก (ขีดจำกัดอยู่ที่ 1 000–1 600 ps/nm), ORL
40G NRZ หรือ DPSK รุ่นเก่าแบบตรวจจับตรง	PMD (อ่อนไหวมาก), CD ร่วมกับการวางแผนชดเชย
100G ขึ้นไปแบบโคฮีเรนต์, 400ZR/ZR+	การสูญเสียและ ORL; CD เพื่อระบุชนิดของเส้นใย (G.653/G.655 เปลี่ยนแผนด้านไม่เชิงเส้น); PMD เพื่อยืนยันว่าอยู่ในช่วงที่ DSP รองรับ; การลดทอนเชิงสเปกตรัมเพื่อตรวจความราบเรียบของ C-band; เวลาหน่วงหากบริการต้องการ
การเช่าใยแก้วนำแสงมืดหรือการตรวจรับคู่สายที่เช่ามา	ชุดทดสอบเต็มรูปแบบ ทั้งสองทิศทาง สามความยาวคลื่น รวมถึงการระบุชนิดของเส้นใย แผนที่ค่าสะท้อนกลับ และภาพหน้าตัดปลาย ถือเป็นเสมือน “หนังสือเดินทาง” ของเส้นใยนั้น
เส้นใยเก่า (ติดตั้งก่อนปี 2000) ก่อนอัปเกรด	ตรวจ PMD ก่อนเป็นอันดับแรก (อาจเป็นตัวการหลักที่ทำให้ใช้งานไม่ได้), CD เพื่อระบุชนิด, การลดทอนเชิงสเปกตรัมเพื่อดูจุดพีกของน้ำและไฮโดรเจน (ความน่าเชื่อถือและการเสื่อมสภาพตามอายุ)
CWDM ครบทั้ง 18 ช่องสัญญาณ	การลดทอนเชิงสเปกตรัมช่วง 1 270–1 610 nm จุดพีกของน้ำที่ 1383 nm เป็นตัวชี้ขาดสามช่องสัญญาณ
โอเวอร์เลย์ PON (1490/1577/1625 nm)	การลดทอนที่ความยาวคลื่นเหล่านั้น, ORL ≥ 32 dB (การสะท้อนและการสูญเสียย้อนกลับ)
ฟรอนต์ฮอล, การซิงโครไนซ์เวลา	เวลาหน่วงและความไม่สมมาตรของความยาวระหว่างใยแก้วนำแสงสองเส้นในคู่สาย ความแม่นยำของ PTP ขึ้นอยู่กับค่านี้

การทดสอบ

การทดสอบ	วิธีการ	ผลลัพธ์	เครื่องมือทั่วไป
การลดทอนเชิงสเปกตรัม	แหล่งกำเนิดแบนด์กว้างร่วมกับเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมออปติคัล, เลเซอร์ปรับความยาวคลื่นได้แบบกวาดร่วมกับเพาเวอร์มิเตอร์, หรือ OTDR หลายความยาวคลื่น (1310/1383/1490/1550/1625/1650 nm)	dB/km เทียบกับความยาวคลื่นตลอดช่วง 1 260–1 650 nm; จุดพีกของน้ำที่ 1383 nm, ไฮโดรเจน, การสูญเสียจากการโค้งงอที่เพิ่มขึ้นเมื่อเข้าใกล้ 1 625 nm, ความราบเรียบของ C-band	OSA ร่วมกับแหล่งกำเนิดแสง, หรือ OTDR สำหรับการวิเคราะห์คุณลักษณะ
ดิสเพอร์ชันแบบโครมาติก (CD)	วิธีเลื่อนเฟสหรือผลต่างเฟส (IEC 60793-1-42), หรือวิธีสี่ความยาวคลื่นบน OTDR ที่ฟิตเข้ากับเส้นโค้งดิสเพอร์ชัน	D(λ) หน่วย ps/(nm·km), ความยาวคลื่นดิสเพอร์ชันเป็นศูนย์ λ₀, ความชัน S₀, ดิสเพอร์ชันรวมของลิงก์หน่วย ps/nm (ดิสเพอร์ชันและแบนด์วิดท์)	เครื่องวิเคราะห์ CD หรือโมดูล OTDR ร่วมกับแหล่งกำเนิดที่ปลายไกล
ดิสเพอร์ชันโหมดโพลาไรเซชัน (PMD)	วิธีอินเตอร์เฟอโรเมตริก (TINTY/GINTY), การสแกนความยาวคลื่นด้วยตัววิเคราะห์คงที่, เมทริกซ์โจนส์; P-OTDR แบบกระจายเพื่อหาช่วงที่มีปัญหา	PMD รวมหน่วย ps (DGD เฉลี่ย) และสัมประสิทธิ์หน่วย ps/√km; เป็นปริมาณเชิงสถิติ ต้องวัดซ้ำและบันทึกอุณหภูมิไว้ด้วย	เครื่องวิเคราะห์ PMD ร่วมกับแหล่งกำเนิดแบนด์กว้างแบบโพลาไรซ์ที่ปลายไกล
การสูญเสียย้อนกลับเชิงแสงและค่าสะท้อนกลับ	OCWR หรือ OTDR	ORL หน่วย dB, ค่าสะท้อนกลับต่อเหตุการณ์	มิเตอร์วัด ORL, OTDR
การสูญเสียจากการแทรก	แหล่งกำเนิดแสงและเพาเวอร์มิเตอร์ที่ทุกความยาวคลื่นของบริการ ทั้งสองทิศทาง (Tier 1)	dB ต่อเส้น	OLTS
เวลาหน่วงและความยาว	ความยาวจาก OTDR, หรือเครื่องทดสอบเวลาหน่วงพร้อมลูปแบ็กที่ปลายไกล (เที่ยวไปกลับ ÷ 2)	µs และเมตร; 4.9 µs/km; ความไม่สมมาตรระหว่างเส้นใยในคู่สายจากผลต่างความยาวที่ดัชนีหักเหเดียวกัน	OTDR, เครื่องทดสอบ Ethernet ที่มีฟังก์ชันวัดเวลาหน่วง
การระบุชนิดของเส้นใย	จาก λ₀ และ D(1550) ของการทดสอบ CD, ขั้นการกระเจิงย้อนกลับที่จุดเชื่อม, บันทึกข้อมูล	G.652 / G.653 / G.655 / G.654 / G.657, ยุคที่ผลิต (ชนิดของใยแก้วนำแสง)	เครื่องวิเคราะห์ CD ร่วมกับ OTDR
แบนด์วิดท์โหมดของมัลติโหมด	ผลต่างความหน่วงระหว่างโหมด/แบนด์วิดท์โหมดประสิทธิผลจากตัวอย่าง	ยืนยันเกรด OM	ห้องปฏิบัติการ; ในภาคสนามพบน้อย

ขีดจำกัดตามชนิดบริการ

ตัวเลขเหล่านี้เป็นค่าโดยทั่วไป ส่วนค่าที่แน่นอนต้องดูจากทรานซีฟเวอร์หรือมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

บริการ	ค่าที่ยอมรับได้ของดิสเพอร์ชันแบบโครมาติก	ค่าที่ยอมรับได้ของ PMD (DGD เฉลี่ย)	การสูญเสีย/ORL
1G, 10G ระยะไม่เกิน 40 km (LR, ER)	ไม่เป็นข้อจำกัดบน G.652 (40 km × 17 = 680 ps/nm, ขีดจำกัด ≈ 1 000–1 600)	≤ 10 ps (10 % ของบิต 100 ps)	งบประมาณ 6–15 dB; ORL ≥ 12 dB
10G ระยะ 80 km (ZR) และ 10G DWDM แบบตรวจจับตรง	≤ 1 600 ps/nm หากไม่มีการชดเชย; 80 km × 17 = 1 360 ps/nm ถือว่าตึงมาก	≤ 10 ps	งบประมาณ 23–24 dB; ORL ≥ 24 dB
40G NRZ/DPSK รุ่นเก่า	≤ 60–100 ps/nm ต้องมีการชดเชยดิสเพอร์ชัน	≤ 2.5 ps	ORL ≥ 24 dB
100G โคฮีเรนต์ DP-QPSK	± 50 000 ps/nm (หลักพัน km)	25–30 ps ขึ้นไป	จำกัดโดย OSNR; ORL ≥ 24 dB (โคฮีเรนต์ระยะไกล)
400ZR (OIF)	± 2 400 ps/nm (≈ 120 km ของ G.652)	≈ 10 ps	ไม่ขยายสัญญาณ: สูญเสีย ≤ 11 dB (≈ 40 km); ขยายสัญญาณ: 120 km ที่ OSNR ≥ 26 dB
400ZR+, 800ZR	± 20 000…± 50 000 ps/nm	ทนทานต่อค่านี้ได้สูง	จำกัดโดย OSNR
CWDM 10G, 18 ช่องสัญญาณ	เท่ากับ 10G ต่อช่องสัญญาณ	≤ 10 ps	การลดทอนต่อช่องสัญญาณ รวมถึงจุดพีกของน้ำ (มัลติเพล็กเซอร์และงบประมาณ CWDM)
GPON / XGS-PON	ไม่เป็นข้อจำกัด	ไม่เป็นข้อจำกัด	งบประมาณตามคลาส (B+ 28, C+ 32, N1 29, N2 31, E1 33, E2 35 dB); ORL ≥ 32 dB; ค่าสะท้อนกลับ ≤ −35 dB

การคำนวณ PMD: DGD เฉลี่ย = สัมประสิทธิ์ PMD × √L เส้นใย G.652.D สมัยใหม่ที่ ≤ 0.1 ps/√km ให้ค่าเพียง 1 ps ตลอดระยะ 100 km ซึ่งไม่มีนัยสำคัญ ส่วนเส้นใยยุคทศวรรษ 1980 ที่ 1–2 ps/√km ให้ค่าถึง 10–20 ps ตลอดระยะ 100 km ซึ่งหมายถึงจุดจบของ 10G NRZ บนเส้นทางนั้น เว้นแต่จะใช้โคฮีเรนต์ (สูตรและการคำนวณ)

การอ่านผลลัพธ์: ชนิดและอายุของเส้นใย

ค่าที่วัดได้	ข้อสรุป
λ₀ = 1 300–1 324 nm, D(1550) = 16–18 ps/(nm·km)	G.652; พีกที่ 1383 nm ต่ำ → G.652.C/D, สูง → G.652.A/B
D(1550) = 2–6 ps/(nm·km), λ₀ อยู่ราว 1 450–1 520 nm	G.655 แบบเลื่อนดิสเพอร์ชันไม่เป็นศูนย์; ต้องตรวจสอบเครื่องหมายด้วย; ต้องระวังการผสมสี่คลื่นในระบบ DWDM ความหนาแน่นสูง (ปรากฏการณ์ไม่เชิงเส้น)
D(1550) ≈ 0	G.653 แบบเลื่อนดิสเพอร์ชัน ใช้ DWDM บน C-band ไม่ได้ เว้นแต่เว้นระยะช่องสัญญาณไม่เท่ากันหรือใช้ L-band แทน
D(1550) = 18–22 ps/(nm·km), การลดทอน ≈ 0.17 dB/km	G.654 แกนซิลิกาบริสุทธิ์
สัมประสิทธิ์ PMD > 0.5 ps/√km	เส้นใยที่ผลิตก่อนประมาณปี 1995; 10G ระยะเกิน 100 km มีความเสี่ยง; โคฮีเรนต์ใช้ได้ไม่มีปัญหา
จุดพีกของน้ำที่ 1383 nm สูงกว่า 0.5 dB/km	ใช้ CWDM ย่าน E-band ไม่ได้ (ช่องสัญญาณ 1 371–1 411 nm); ช่วงอื่นใช้งานได้ตามปกติ
ความชันของการลดทอนสูงขึ้นเทียบกับเส้นฐาน แย่ที่สุดที่ 1 383 nm และเหนือ 1 550 nm	การเสื่อมสภาพจากไฮโดรเจนหรือน้ำ ควรเปลี่ยนช่วงนั้น
การสูญเสียเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเข้าใกล้ 1 625–1 650 nm	การโค้งงอระดับมหภาคหรือจุลภาคตามแนวเส้นทาง
ความไม่สมมาตรของความยาวในคู่สาย > 10–20 m	ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนเวลา PTP 50–100 ns เว้นแต่มีการชดเชย

ขั้นตอนและการรายงานผล

ขั้นตอน	แนวปฏิบัติ
การเตรียมการ	ติดตั้งเครื่องมือที่ปลายทั้งสองด้าน โดยใช้ชุดปลายไกลหรือทีมงานชุดที่สอง; ตรวจสอบและทำความสะอาดสายอ้างอิง (การตรวจสอบและทำความสะอาดหน้าตัดปลาย); เส้นใยต้องไม่มีสัญญาณ เพราะวัด CD และ PMD ผ่านเส้นใยที่มีสัญญาณอยู่ไม่ได้
สภาวะแวดล้อม	บันทึกวันที่ เวลา และอุณหภูมิ เพราะ PMD เปลี่ยนแปลงตามค่าเหล่านี้; ทดสอบเส้นใยทุกเส้นในคู่สายรวมถึงเส้นสำรองด้วย
เวลาที่ใช้	30–60 นาทีต่อเส้นสำหรับชุดทดสอบเต็มรูปแบบ โดยทีมงานที่มีประสบการณ์
สิ่งที่ต้องส่งมอบ	ต่อเส้น: การสูญเสียที่ทุกความยาวคลื่นทั้งสองทิศทาง, ORL, กราฟ OTDR ทั้งสองทิศทาง (.sor), เส้นโค้ง CD พร้อม λ₀ และดิสเพอร์ชันรวม, PMD, เส้นโค้งการลดทอนเชิงสเปกตรัม, เวลาหน่วงและความยาว, แผนที่ค่าสะท้อนกลับ, ภาพหน้าตัดปลาย; ผลผ่าน/ไม่ผ่านเทียบกับบริการที่ตั้งใจใช้งาน
การจัดเก็บ	ไฟล์ต้นฉบับจากเครื่องมือพร้อมค่าที่ตั้งไว้ ไม่ใช่แค่ไฟล์ PDF เท่านั้น (เอกสารและการติดป้ายกำกับ)
มาตรฐาน	IEC 61280-4-2 (การลดทอนและ ORL ของลิงก์ซิงเกิลโหมดที่ติดตั้งแล้ว), IEC 61280-4-4 (PMD ของลิงก์ที่ติดตั้งแล้ว), IEC 61280-4-1 (ลิงก์มัลติโหมดที่ติดตั้งแล้ว), IEC 60793-1-42 (CD), TIA FOTP-175 (CD), ISO/IEC 14763-3 และ TIA-568.3-D (การตรวจรับ) (แผนที่มาตรฐาน)

รายการตรวจรับใยแก้วนำแสงมืด: ระบุชนิดของเส้นใยและยืนยันด้วยผล CD; การสูญเสียต่อกิโลเมตรที่ 1310/1550/1625 อยู่ในเกณฑ์ที่เสนอ; ทุกจุดเชื่อม ≤ 0.1 dB และทุกขั้วต่อ ≤ 0.5 dB ทั้งสองทิศทาง; ORL ≥ 27 dB (≥ 32 dB สำหรับ PON); PMD อยู่ในขีดจำกัดของบริการ; เส้นโค้งเชิงสเปกตรัมไม่มีร่องรอยของไฮโดรเจน; บันทึกความยาวและเวลาหน่วงไว้; ส่งมอบเอกสารและพิกัดตำแหน่ง

ใน CodingBox

โมดูลโคฮีเรนต์วิเคราะห์คุณลักษณะของเส้นใยให้ฟรีทันทีที่เริ่มทำงาน โดย CMIS VDM รายงานค่าดิสเพอร์ชันแบบโครมาติก, DGD, PDL, OSNR และอัตราการเปลี่ยนโพลาไรเซชันตามที่ DSP มองเห็น CodingBox แสดงให้เห็นว่าโมดูลแต่ละตัวรายงานค่าใดได้บ้าง และอ่านค่าจากเพจ DDM ของโมดูล เพื่อให้นำรายงานการทดสอบก่อนเปิดใช้งานของเส้นใยมาเทียบกับมุมมองของโมดูลเองต่อลิงก์เดียวกันได้ หากพบความไม่ตรงกัน อาจชี้ไปที่จุดแพตช์ ขั้วต่อที่สกปรก หรือมีการสลับเส้นใยหลังการสำรวจ (ตัวชี้วัด VDM และ FEC, Check transceiver)

หากพบข้อมูลที่ไม่ถูกต้องหรือข้อผิดพลาดในบทความนี้ ให้เลือกข้อความส่วนนั้นแล้วกด Ctrl+Enter เพื่อ