許多發(fā)生在物理層的網(wǎng)絡(luò)性能問(wèn)題都與線纜組件的品質(zhì)直接相關(guān)。事實(shí)上，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口的整體性能和可靠性和與之相連的線纜息息相關(guān)。這在光纜組件上尤其突出，在光纖連接器上的一些細(xì)微變動(dòng)就會(huì)極大地破壞信道性能。雖然一部分組件性能問(wèn)題可以通過(guò)安裝好的信道的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試來(lái)識(shí)別，但是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試并不能發(fā)現(xiàn)所有潛在的問(wèn)題。作為關(guān)鍵一步的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試也僅僅是給用戶提供一種虛假的安全感。例如，單一的插入損耗的測(cè)試并不能保證長(zhǎng)期光纖鏈路的可靠性。

為了幫助網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的專業(yè)人員理解影響光纖組件的各種可變因素，美國(guó)西蒙對(duì)市場(chǎng)上能買到的各種典型的光纖組件作了一系列廣泛的基準(zhǔn)測(cè)試。這項(xiàng)研究包括了那些可以通過(guò)在線零售商買到的美國(guó)本土和海外的光纖跳線，以及來(lái)自西蒙和其他全球知名品牌的跳線－所有跳線都通過(guò)授權(quán)經(jīng)銷商購(gòu)買。這個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試提供了機(jī)械和光學(xué)特性的詳細(xì)視圖，這些特性對(duì)跳線的性能和使用壽命是非常關(guān)鍵的。

測(cè)試的對(duì)象共有36根隨機(jī)抽樣的OM3萬(wàn)兆多模光纖雙芯LC跳線，這些樣本來(lái)自9個(gè)供應(yīng)商－美國(guó)西蒙、4個(gè)全球知名制造商、以及4個(gè)中國(guó)國(guó)內(nèi)制造商。對(duì)每根跳線都按照西蒙內(nèi)部規(guī)格、TIA和IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格進(jìn)行3D端面、光學(xué)性能、清潔度和機(jī)械性能測(cè)試。美國(guó)西蒙對(duì)每一根光纖跳線都做100%的測(cè)試，包含端面3D，清潔度，表面缺陷，插入損耗和回波損耗（采取雙向測(cè)試和雙波長(zhǎng)測(cè)試）。每根跳線都有序列號(hào)并可追蹤到工廠對(duì)其插入損耗和回?fù)軗p耗的測(cè)試結(jié)果。

光學(xué)性能

插入損耗和回波損耗是用于評(píng)估光纖鏈路、特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)的信道兼容性的基本參數(shù)。由于在業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有對(duì)安裝好的光纖信道有回波損耗測(cè)試的要求，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，插入損耗通常被用作安裝好的鏈路和信道的驗(yàn)收測(cè)試的根據(jù)。對(duì)于光纖接頭和組件來(lái)說(shuō)則是完全不同，標(biāo)準(zhǔn)中是有嚴(yán)格的插入損耗和回波損耗的測(cè)試要求的。由于反射信號(hào)會(huì)對(duì)前后兩個(gè)方向的探測(cè)器都產(chǎn)生干擾，光纖接頭的回波損耗對(duì)光纖鏈路和信道的光學(xué)性能是非常關(guān)鍵的。這些反射會(huì)降低信噪比，信噪比通常用“眼圖”來(lái)表達(dá)，回波損耗越大，會(huì)導(dǎo)致眼睛開口(指兩個(gè)頂點(diǎn)之間的高度)越小。同樣，雙向雙波段測(cè)試會(huì)幫助我們檢測(cè)到那些降低信道性能的不正常情況。

表1: 插入損耗和回?fù)軗p耗測(cè)試結(jié)果：
插入損耗 – 9家制造商中有1家有1項(xiàng)或者多項(xiàng)的失敗
回波損耗 – 9家制造商中有3家有1項(xiàng)或者多項(xiàng)的失敗

雖然在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中通常只測(cè)插入損耗，但是這并不是影響網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性的唯一參數(shù)。端面的幾何參數(shù)、清潔度、光纖端面瑕疵和機(jī)械性能都應(yīng)該是確保光纖鏈路長(zhǎng)期可靠的因素。

端面幾何

光纖連通性的整體性能依賴于纖芯對(duì)準(zhǔn)的精度和纖芯物理觸點(diǎn)的機(jī)械特性。端面幾何參數(shù)是保證光纖接頭的可重復(fù)性的和可靠性應(yīng)用的光纖鏈路的最重要的指標(biāo)。

光纖連接頭端面幾何的三個(gè)最關(guān)鍵的參數(shù)是：（參見下面圖1）
• 曲率半徑：陶瓷插芯的端面圓形
• 軸心偏移量：端面圓頂?shù)木又谐潭?BR>• 光纖凹陷/突出（頂點(diǎn)偏移）：纖芯突出陶瓷插芯表面的高度或者凹陷陶瓷表面的深度

圖1: 端面幾何

西蒙實(shí)驗(yàn)室對(duì)光纖端面變化對(duì)性能和匹配性的影響進(jìn)行了大量的研究。我們采用了遠(yuǎn)超過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范用來(lái)測(cè)試三項(xiàng)端面幾何參數(shù) (參見表2)。由于纖芯之間物理接觸點(diǎn)的質(zhì)量和一致性是隨端面幾何參數(shù)而定的，因此必須嚴(yán)格控制這些參數(shù)來(lái)支持布線產(chǎn)品的相互匹配和互操作性。否則，不符合光纖性能要求的成對(duì)光纖連接器的比例將會(huì)增加。換句話說(shuō)，差的端面控制將會(huì)增加光纖鏈路性能的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致“某一天” 通過(guò)，而“另一天”又陷入不通過(guò)的麻煩。

表2: 端面幾何參數(shù)測(cè)試結(jié)果：9家制造商中有6家有1項(xiàng)或者更多項(xiàng)的失敗

注：美國(guó)西蒙對(duì)端面幾何參數(shù)的要求也列在IEC-61755-3-1標(biāo)準(zhǔn)的要求旁邊。

圖2: 軸心偏移量和曲率半徑的測(cè)試結(jié)果

如果一根不符合端面幾何的跳線接頭連接到一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的接頭上，則會(huì)出現(xiàn)不一致的測(cè)試結(jié)果。例如，當(dāng)使用符合標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)跳線來(lái)測(cè)一個(gè)光纖鏈路時(shí)測(cè)試結(jié)果是通過(guò)的，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)卻采用了一根不符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試參考跳線來(lái)替換基準(zhǔn)測(cè)試跳線，則會(huì)出現(xiàn)更高的光纖損耗和更大的可變性。

污染和表面瑕疵

光纖纖芯碎裂以及出現(xiàn)在陶瓷插芯、適配器插芯套管或者防塵帽上的污染將會(huì)對(duì)插入損耗和回波損耗的性能都帶來(lái)極大的變數(shù)。跟端面幾何參數(shù)不通，這些臟污對(duì)于布線驗(yàn)收測(cè)試的一次通過(guò)率會(huì)有很大的影響。更重要的是，因?yàn)楦蓴_光纖性能和結(jié)果的臟污或者光纖碎裂是相當(dāng)易變且完全不可預(yù)測(cè)的，這些隨機(jī)性就破壞了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

端面可視檢查

表面瑕疵和清潔雖然很關(guān)鍵，但是在插入損耗或者端面幾何測(cè)試中卻并不能輕易發(fā)覺(jué)。一個(gè)看似光滑的但是纖芯碎裂的光纖也會(huì)在端面幾何測(cè)試中通過(guò)曲率半徑、軸心偏移和光纖高度的測(cè)試。這就顯得在光纖跳線的制造和安裝過(guò)程中光纖的清潔度測(cè)試尤為重要。美國(guó)西蒙依據(jù)IEC 61300-3-35 和 IEC 62627標(biāo)準(zhǔn)利用光纖端面自動(dòng)檢測(cè)儀對(duì)跳線的清潔度和表面瑕疵做全面檢查。這個(gè)設(shè)備能自動(dòng)地發(fā)覺(jué)那些會(huì)影響光纖性能的表面瑕疵和污染。

圖3: 端面污染和表面瑕疵

端面可視檢查測(cè)試結(jié)果

除了西蒙之外的所有隨機(jī)抽樣樣品都有一些端面污染，不能通過(guò)依據(jù)IEC61300-3-35標(biāo)準(zhǔn)做的自動(dòng)端面檢測(cè)。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)那鍧嵵螅?5% (3/4)通過(guò)了測(cè)試但有一些缺陷，25% (1/4)不能通過(guò)測(cè)試。

不符合的端面幾何和端面污染是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中導(dǎo)致飄忽不定的光纖測(cè)試結(jié)果的重要原因，并應(yīng)該對(duì)光纜中故障檢修所耗費(fèi)的大量時(shí)間和辛苦工作負(fù)主要責(zé)任。這些因素使得安裝好的光纜信道的一次性測(cè)試通過(guò)率很低。面臨安裝施工的時(shí)間限制，安裝人員有時(shí)經(jīng)常會(huì)重復(fù)測(cè)試、不斷清潔再測(cè)試直到通過(guò)。除非把這些不規(guī)范的跳線換掉，否則用戶就會(huì)面臨風(fēng)險(xiǎn),也許在未來(lái)某一天信道中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)不可接受的高插入損耗值。另一個(gè)問(wèn)題是污染物會(huì)像一個(gè)病毒一樣轉(zhuǎn)移到基準(zhǔn)測(cè)試跳線和設(shè)備接口上，當(dāng)你使用這根基準(zhǔn)線時(shí)，也會(huì)把臟污傳遞給其他的設(shè)備和跳線。當(dāng)你發(fā)現(xiàn)這些臟污跳線時(shí)，即使替換掉被污染的跳線，其損害已經(jīng)造成了。

機(jī)械可靠性

針對(duì)機(jī)械可靠性，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)中有許多具體測(cè)試要求。機(jī)械可靠性參數(shù)包括動(dòng)態(tài)彎曲測(cè)試、扭轉(zhuǎn)測(cè)試、拉力測(cè)試、線纜保持力測(cè)試、沖擊測(cè)試、震動(dòng)測(cè)試、耐久力，負(fù)荷外力測(cè)試。這些機(jī)械測(cè)試用來(lái)證實(shí)模擬光纖跳線是否能夠承受在網(wǎng)絡(luò)線纜安裝和維護(hù)時(shí)承受的各種不可預(yù)估的外力，并且可以承受不同環(huán)境條件下長(zhǎng)時(shí)間由彈力加載負(fù)荷引起的物理接觸點(diǎn)上的內(nèi)應(yīng)力。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，我們對(duì)每根跳線做了機(jī)械持久性測(cè)試，包含線纜拉力、動(dòng)態(tài)彎曲、扭轉(zhuǎn)，持久性和溫度循環(huán)測(cè)試。

表3: 機(jī)械可靠性測(cè)試結(jié)果
樣品中所有國(guó)內(nèi)品牌的跳線都在線纜拉力和線纜保持上有1項(xiàng)或者多項(xiàng)的失敗。

*所有的樣品在先前的測(cè)試中都是失敗的
**同類中剩余的樣品符合測(cè)試要求

圖4: 在軸心和90º拉力測(cè)試中失敗的連接

總結(jié)

美國(guó)西蒙高度強(qiáng)調(diào)光纖產(chǎn)品的端面幾何，清潔度，光纖表面完整性和機(jī)械性能，因?yàn)閮H僅靠基本的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它并不能充分保證安裝好的光纖鏈路的完美性能。其中一個(gè)原因就是鏈路測(cè)試并未包含連接到設(shè)備兩端的光纖跳線。另一個(gè)原因是按照目前的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，光纖布線的傳輸性能中只要求測(cè)試插入損耗這一個(gè)參數(shù)。因?yàn)檫@些原因，確保光纖布線、光纖元器件和光纖組件完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，就變得絕對(duì)必要。其中一個(gè)辦法就是要求所有的光纖組件都必須同時(shí)提供雙向雙波段的回波損耗和插入損耗的測(cè)試結(jié)果。

這項(xiàng)研究說(shuō)明了在所有的制造過(guò)程中，包括最終檢查和測(cè)試進(jìn)行流程控制，并提供高品質(zhì)的材料是極其重要的。雖然大多數(shù)的光纖跳線能夠通過(guò)插入損耗測(cè)試，但是其它的關(guān)鍵參數(shù)包括端面幾何，回波損耗，機(jī)械可靠性，表面瑕疵和清潔度也相當(dāng)重要。根據(jù)這個(gè)研究，來(lái)自集成廠家的原裝光纖跳線也有可能通不過(guò)這些關(guān)鍵參數(shù)，這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)光纖鏈路系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不順，以及昂貴的網(wǎng)絡(luò)宕機(jī)。美國(guó)西蒙是唯一一家符合了所有參數(shù)性能的制造商，因?yàn)槲覀兪褂米罡咂焚|(zhì)的元器件、消耗品、測(cè)試設(shè)備和流程控制。每個(gè)人都應(yīng)該問(wèn)一問(wèn)：因?yàn)槭褂昧瞬缓弦?guī)格的光纖跳線，卻把關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性置于危險(xiǎn)的境地，這樣的節(jié)省費(fèi)用是否值得？