Suy hao cáp quang là gì? Là mức giảm công suất ánh sáng khi truyền dọc sợi, tính bằng dB. Sợi single-mode G.652.D theo ITU-T tối đa 0,4 dB/km ở 1310 nm và 0,3 dB/km ở 1550 nm. Khi nghiệm thu, cần xét tổng suy hao cả tuyến (sợi, mối hàn, đầu nối, bộ chia), không chỉ dB/km.

Suy hao cáp quang là gì?

Suy hao (attenuation) là mức giảm công suất tín hiệu quang giữa hai điểm của tuyến. Đơn vị là dB, tính theo công thức 10 × log10(P vào / P ra). Mất một nửa công suất tương đương xấp xỉ 3 dB, mất 90% công suất tương đương 10 dB.

Vì dB là thang logarit, suy hao của các đoạn nối tiếp được cộng thẳng với nhau, không cần nhân tỷ lệ công suất. Đây là lý do mọi bảng thiết kế tuyến quang đều tính bằng dB. Với sợi, suy hao thường được chuẩn hóa theo đơn vị dB/km, gọi là hệ số suy hao.

Suy hao 1 dB: còn lại khoảng 79% công suất.
Suy hao 3 dB: còn lại khoảng 50% công suất.
Suy hao 10 dB: còn lại 10% công suất.
Suy hao 20 dB: còn lại 1% công suất.

Người đọc đang tìm loại cáp quang phù hợp cho tuyến mới nên đối chiếu hệ số suy hao trong datasheet với bảng ngưỡng ở mục về mức suy hao đạt chuẩn bên dưới.

Vì sao suy hao khác nhau giữa bước sóng 1310 nm và 1550 nm?

Suy hao ở 1550 nm thấp hơn ở 1310 nm vì tán xạ Rayleigh, nguyên nhân chính gây suy hao trong sợi silica, giảm mạnh khi bước sóng tăng (tỷ lệ nghịch với lũy thừa bốn của bước sóng). Ở bước sóng vượt khoảng 1600 nm, hấp thụ hồng ngoại của chính thủy tinh làm suy hao tăng trở lại.

Ba cơ chế tạo ra đường cong suy hao của sợi single-mode:

Tán xạ Rayleigh: do những thăng giáng rất nhỏ của mật độ thủy tinh. Bước sóng ngắn bị tán xạ nhiều hơn, nên 1310 nm chịu suy hao tán xạ lớn hơn 1550 nm.
Hấp thụ ion OH^–: nước còn sót trong sợi tạo đỉnh hấp thụ quanh 1383 nm, gọi là water peak. Sợi G.652.C/D là loại low water peak nên suy hao ở vùng này không vượt giá trị ở 1310 nm.
Hấp thụ hồng ngoại của thủy tinh: chặn đầu phía bước sóng dài, nên 1550 nm gần như là điểm suy hao thấp nhất của sợi G.652.

Một điểm thực tế cho kỹ thuật viên: ở 1550 nm sợi nhạy với uốn cong hơn ở 1310 nm. Cùng một chỗ gập cáp có thể không làm đổi số đo ở 1310 nm nhưng làm tăng suy hao rõ rệt ở 1550 nm. Vì vậy nghiệm thu đúng quy trình thường đo cả hai bước sóng.

Mức suy hao đạt chuẩn của sợi single-mode là bao nhiêu dB/km?

Theo khuyến nghị ITU-T G.652, sợi G.652.D có hệ số suy hao tối đa 0,4 dB/km trong dải 1310-1625 nm và 0,3 dB/km tại 1550 nm, còn G.652.A tối đa 0,5 dB/km tại 1310 nm và 0,4 dB/km tại 1550 nm. Cáp thương mại thường đạt thấp hơn giới hạn chuẩn.

Công nhân luồn cáp quang vào ống ngầm dọc rãnh ven đường

Loại sợi	Bước sóng	Giới hạn tối đa theo ITU-T	Giá trị thiết kế thường dùng
G.652.A	1310 nm	0,5 dB/km	Không khuyến nghị cho dự án mới
G.652.A	1550 nm	0,4 dB/km	Không khuyến nghị cho dự án mới
G.652.D	1310 nm	0,4 dB/km	0,33-0,35 dB/km
G.652.D	1550 nm	0,3 dB/km	0,18-0,20 dB/km

Cột “giá trị thiết kế” lấy từ bảng tham số trong bài cách tính suy hao trên tuyến cáp quang. Giá trị thiết kế chặt hơn giới hạn chuẩn, vì nhà thiết kế cần chừa dư địa cho dao động giữa các lô cáp. Khi lập hồ sơ nghiệm thu, dùng số trong datasheet của đúng lô cáp đã mua. Muốn biết sợi G.652 khác G.657, G.654 ở đâu, xem bài tiêu chuẩn ITU-T cáp quang. Giới hạn trong bảng lấy từ khuyến nghị ITU-T G.652 (G.652.A: 0,5 và 0,4 dB/km; G.652.D: 0,4 và 0,3 dB/km); khi đưa vào hợp đồng nên đối chiếu bản khuyến nghị hiện hành.

Những thành phần nào gây suy hao trên một tuyến quang?

Suy hao của một tuyến quang là tổng của năm nguồn: bản thân sợi, các mối hàn, các cặp đầu nối, bộ chia quang trong mạng PON và các điểm uốn hoặc nhiễm bẩn phát sinh khi thi công. Phần này chỉ liệt kê nguồn suy hao, cách giảm từng loại nằm ở các bài riêng.

Dây nhảy quang đơn mode màu vàng, một đầu SC xanh dương, một đầu FC/APC xanh lá

Suy hao sợi: hệ số dB/km nhân với chiều dài. Tuyến dài thì thành phần này lớn nhất.
Mối hàn (splice): mối hàn nóng chảy tốt thường chỉ 0,02-0,05 dB, mức chấp nhận khi nghiệm thu thường đặt ở 0,1 dB mỗi mối.
Đầu nối và adapter: mỗi cặp đầu nối thêm khoảng 0,1-0,2 dB, ngưỡng thường đặt ở 0,5 dB. Xem thêm suy hao đầu nối LC, SC và suy hao qua ODF và adapter quang.
Bộ chia quang (splitter): chỉ có trong mạng PON, tỷ lệ chia càng lớn thì suy hao càng cao; ví dụ splitter PLC 1:8 vào khoảng 10-10,5 dB theo bảng tham số của TCNET. Chi tiết trong bài suy hao splitter theo tỉ lệ chia.
Suy hao do thi công: uốn cong vượt bán kính cho phép, đầu nối bẩn, ống bảo vệ mối hàn lắp sai.

Suy hao tích lũy toàn tuyến (link budget) được tính như thế nào?

Suy hao toàn tuyến bằng tổng suy hao sợi, mối hàn, đầu nối và bộ chia. Quỹ công suất (link budget) là hiệu giữa công suất phát và độ nhạy thu của thiết bị. Tuyến đạt khi suy hao toàn tuyến nhỏ hơn quỹ công suất, còn dư một khoảng dự phòng.

Ví dụ tính cho tuyến single-mode G.652.D dài 10 km ở 1310 nm, dùng giá trị thiết kế thường dùng:

Thành phần	Số lượng	Suy hao mỗi đơn vị	Thành phần cộng lại
Sợi G.652.D, 1310 nm	10 km	0,35 dB/km	3,50 dB
Mối hàn nóng chảy	5 mối	0,05 dB	0,25 dB
Đầu nối (cặp)	2	0,20 dB	0,40 dB
Tổng suy hao tuyến			4,15 dB

Để biết tuyến có chạy được hay không, lấy quỹ công suất của cặp thiết bị, tức công suất phát tối thiểu trừ độ nhạy thu, đặt cạnh 4,15 dB. Quỹ công suất ghi trong datasheet module, ví dụ với các dòng module SFP thì lấy từ thông số của đúng mã. Thực hành thiết kế phổ biến là chừa khoảng 3 dB dự phòng cho suy hao do lão hóa, sửa chữa và sai số đo.

Đo suy hao thực tế bằng thiết bị nào?

Suy hao thực tế đo bằng hai cách: nguồn phát kết hợp máy đo công suất quang (power meter) cho kết quả tổng của cả tuyến, và OTDR cho đồ thị suy hao theo chiều dài, chỉ ra từng mối hàn và đầu nối. Đồng hồ vạn năng không đo được suy hao quang.

Nguồn phát và power meter (đo insertion loss): nhanh, chính xác cho số tổng và là cách đo nghiệm thu phổ biến nhất. Cần hai người hoặc hai thiết bị ở hai đầu tuyến.
OTDR: đo từ một đầu, định vị sự kiện suy hao theo khoảng cách. Cách đọc đồ thị có trong bài cách đọc trace OTDR.
Bút soi lỗi VFL: chỉ phát hiện điểm đứt, uốn gập quá mức trên đoạn ngắn, không cho ra số dB.

Số liệu đo nên so với tổng suy hao tính ở mục link budget, và đo ở cả 1310 nm lẫn 1550 nm. Quy trình đo từng bước nằm trong bài hướng dẫn riêng, không trình bày ở đây.

Suy hao không đạt chuẩn thì xử lý ra sao?

Khi số đo vượt tổng suy hao tính toán, quy trình là khoanh vùng điểm gây suy hao bằng OTDR rồi xử lý theo loại sự kiện: làm sạch hoặc thay đầu nối, hàn lại mối hàn cao, nắn lại đoạn uốn cong. Mỗi bước có hướng dẫn riêng.

Kỹ thuật viên cầm các sợi quang màu đã tách để xử lý lại mối nối

Bài đo suy hao không đạt chuẩn: cách khoanh vùng và xử lý sự cố trình bày quy trình khoanh vùng. Nắm rõ suy hao cáp quang là gì và ngưỡng dB/km theo từng bước sóng giúp bạn nhận ra ngay số đo nào bất thường trước khi đi sửa. Nếu nghi ngờ nguồn là vật tư kém, kiểm tra lại hệ số dB/km và độ đồng đều giữa các lô cáp, cũng như chất lượng dây nhảy theo bài kinh nghiệm chọn dây nhảy quang chất lượng.

Câu hỏi thường gặp

Suy hao bao nhiêu dB là bình thường trên 1 km?

Với sợi single-mode G.652.D, giá trị thiết kế thường dùng là khoảng 0,33-0,35 dB/km ở 1310 nm và 0,18-0,20 dB/km ở 1550 nm. Giới hạn tối đa theo ITU-T là 0,4 dB/km và 0,3 dB/km. Vượt các số này nghĩa là cáp hoặc tuyến có vấn đề.

Suy hao ở 1310 nm hay 1550 nm cao hơn?

Suy hao ở 1310 nm cao hơn, do tán xạ Rayleigh mạnh hơn ở bước sóng ngắn. Đây là lý do tuyến đường dài thường dùng 1550 nm, còn 1310 nm phổ biến ở tuyến ngắn và trung bình.

Suy hao mối hàn tốt là bao nhiêu?

Mối hàn nóng chảy tốt thường nằm trong khoảng 0,02-0,05 dB. Nhiều hồ sơ nghiệm thu đặt ngưỡng chấp nhận ở 0,1 dB mỗi mối. Mối hàn vượt ngưỡng nên hàn lại thay vì bỏ qua.

Tại sao suy hao tăng theo thời gian sử dụng?

Bản thân sợi thủy tinh thay đổi rất chậm, nên phần lớn suy hao tăng theo thời gian đến từ môi trường: đầu nối bám bụi, cáp bị ép hoặc uốn cong, nước vào măng xông, mối nối sửa chữa. Vì vậy tuyến cần đo định kỳ và lưu số liệu gốc để so sánh.