Atenuação de fibra explicada: dB/km, emendas e conectores

O que é a atenuação

Atenuação é a redução da potência óptica à medida que a luz atravessa a fibra, expressa em decibéis. Como os decibéis são logarítmicos, as perdas ao longo de um enlace simplesmente se somam: um trecho de cabo, algumas emendas e dois pares de conectores podem ser somados para dar a perda total entre transmissor e receptor. No cabo, o valor é dado por quilômetro, em dB/km, nos comprimentos de onda indicados. Uma perda de 3 dB significa que cerca de metade da luz se perdeu; 10 dB significa que resta cerca de um décimo.

Dentro do vidro, a perda vem sobretudo do espalhamento e da absorção, ambos dependentes do comprimento de onda. É por isso que a fibra monomodo é cotada a 1310 e 1550 nm, e muitas vezes a 1383 e 1625 nm, e a multimodo a 850 e 1300 nm. Por cima da perda intrínseca vêm os efeitos de instalação: macrocurvaturas onde a fibra é enrolada de forma apertada demais, microcurvaturas onde ela é comprimida, e a perda em cada junção. A parte intrínseca é definida pelo fabricante da fibra; o resto é definido pelo projeto do cabo e pelo instalador.

Que valores pertencem a uma especificação

Aos compradores é mostrado com frequência um único número de atenuação numa mensagem de vendas. Vale saber de onde vêm os valores honestos, e há três tipos:

Os dois primeiros são referências; o terceiro é o que você compra. A mesa escreve na especificação a atenuação máxima por comprimento de onda da ficha técnica confirmada e confere os relatórios de bobina contra ela antes do embarque. Um valor que aparece num site mas não na ficha técnica nem no relatório de ensaio não tem valor contratual.

Emendas e conectores

Cada emenda por fusão e cada par de conectores acoplado acrescenta perda. Os valores de planejamento antigos da TIA-568 admitem 0.3 dB por emenda e 0.75 dB por par de conectores acoplado; use a especificação do fabricante do cabo ou do componente quando disponível. As boas emendas de campo ficam normalmente bem abaixo do valor de planejamento, mas o valor de planejamento existe para que o enlace continue a funcionar quando algumas não ficarem.

Para conectores, a IEC 61753-1 define graus de perda de inserção como valores estatísticos sobre acoplamentos aleatórios. Para monomodo, o Grau B significa uma média de no máximo 0.12 dB, com pelo menos 97% dos acoplamentos a no máximo 0.25 dB; o Grau C significa uma média de no máximo 0.25 dB. Os graus de perda de retorno acompanham-nos: o Grau 1, pelo menos 60 dB acoplado, corresponde ao polimento APC, e o Grau 2, pelo menos 45 dB, ao UPC. O guia de perda de inserção de patch cords e o guia UPC vs APC aprofundam o tema.

Um orçamento de perdas simples

Um orçamento de perdas soma as perdas esperadas e compara-as com o que a óptica tolera. Os dois exemplos abaixo usam apenas os valores de referência acima, para mostrar o método; um projeto real usa as fichas técnicas do cabo, dos conectores e dos transceptores escolhidos, e a margem que o dono da rede exige.

Daqui decorrem duas lições. Em trajetos monomodo longos, a perda do cabo domina, por isso a especificação de atenuação do cabo e o número de emendas determinam o orçamento; a 1550 nm o mesmo trajeto usaria 0.3 dB/km e ficaria mais baixo. Em enlaces multimodo curtos, os conectores dominam, e o limite é normalmente a largura de banda e o alcance da óptica, e não a perda; o guia monomodo vs multimodo explica por que as classes OM são definidas pela largura de banda.

O que aumenta a perda depois que o cabo sai da fábrica

Um cabo que passou no ensaio de bobina pode ainda produzir um enlace ruim. As causas comuns são mecânicas e acontecem em obra. Fibras enroladas de forma apertada demais em caixas de emenda e caixas de parede acrescentam perda por macrocurvatura, que aparece sobretudo a 1550 e 1625 nm; a fibra G.657 insensível a curvaturas reduz isto, mas não elimina a necessidade de bandejas adequadas. Cabos puxados além da sua resistência à tração ou esmagados sob abraçadeiras e presilhas acrescentam perda por microcurvatura ou defeitos pontuais. Faces extremas de conectores sujas são uma causa frequente de perda alta em enlaces curtos, e limpar e inspecionar um conector antes do acoplamento leva segundos.

O manuseio das bobinas também importa. Uma bobina derrubada de um caminhão ou armazenada de pé sobre a flange pode danificar as camadas externas, e uma extremidade de cabo deixada sem selo pode tomar água. A mesa pede às fábricas que seliem ambas as extremidades, deixem uma extremidade interna acessível para ensaio e registrem o número da bobina em cada relatório, para que um resultado de campo possa ser rastreado até o registro da fábrica. Os empreiteiros podem então comparar os traçados OTDR de obra com os traçados da fábrica para a mesma bobina e ver rapidamente se a perda surgiu antes ou depois da entrega.

Como a perda é medida e aceita

Na fábrica, a atenuação é medida por fibra em cada bobina, tipicamente com um OTDR, que também revela defeitos pontuais ao longo do comprimento. Em campo, o enlace instalado é testado de ponta a ponta com uma fonte de luz e um medidor de potência, e com um OTDR nos trajetos mais longos. Onde fibras com diâmetros de campo modal diferentes são emendadas, por exemplo tronco G.652.D com drop G.657, as leituras OTDR num só sentido podem mostrar ganhos falsos ou perdas exageradas nas emendas; testar dos dois extremos e fazer a média é a prática habitual. O guia de relatórios de ensaio OTDR lista o que um relatório de bobina deve conter, e a página de ensaios e inspeção explica como a mesa verifica os relatórios antes do embarque.

Ao redigir uma RFQ, indique os comprimentos de onda que a rede usa, a atenuação máxima por comprimento de onda que aceitará para o cabo, os comprimentos de bobina e o formato de relatório de que precisa. O formulário de cotação tem campos para cada um.