Máy đo cáp quang

Máy đo cáp quang là nhóm thiết bị chuyên dụng dùng để kiểm tra chất lượng, công suất, suy hao và tình trạng của tuyến truyền dẫn Fiber. Tùy phương pháp đo, thiết bị có thể xác định mức công suất quang tại một điểm, đo suy hao giữa hai đầu tuyến hoặc phân tích chiều dài và vị trí xảy ra sự cố trên cáp. Máy đo quang được sử dụng trong thi công FTTH, mạng viễn thông, Data Center, hệ thống LAN quang và quá trình bảo trì hạ tầng Fiber.

Máy đo cáp quang là gì?

Máy đo cáp quang là thiết bị dùng để đánh giá các đặc tính của tín hiệu ánh sáng và tuyến Fiber trong quá trình thi công, nghiệm thu hoặc xử lý sự cố.

Không giống thiết bị test cáp mạng chỉ kiểm tra sự liên tục của các lõi đồng, hệ thống quang cần đánh giá tín hiệu ánh sáng truyền qua Core của sợi.

Một tuyến đo cơ bản có thể hình dung:

Nguồn quang → Cáp quang → Thiết bị đo

Tùy loại máy, kết quả có thể cho biết công suất quang đang nhận, mức suy hao của toàn tuyến hoặc vị trí có mối hàn, Connector và điểm đứt bất thường.

Máy đo quang đặc biệt quan trọng bởi Fiber có kích thước rất nhỏ và nhiều lỗi không thể xác định bằng mắt thường. Một tuyến nhìn bên ngoài hoàn toàn bình thường vẫn có thể bị suy hao cao do Connector bẩn, mối hàn không tốt, sợi bị uốn quá mức hoặc xuất hiện tổn hao tại một vị trí bên trong tuyến.

Các loại Máy đo cáp quang phổ biến

Thiết bị đo quang được chia thành nhiều nhóm theo nguyên lý và mục đích kiểm tra. Trong thực tế, OTDR và Optical Power Meter là hai nhóm quan trọng nhất, bên cạnh nguồn phát quang và các dụng cụ hỗ trợ xác định lỗi Fiber.

Máy đo OTDR

OTDR – Optical Time Domain Reflectometer là thiết bị dùng để phân tích tuyến cáp quang dựa trên ánh sáng phản xạ và tán xạ quay trở lại máy.

OTDR phát một xung ánh sáng vào Fiber:

OTDR → Xung quang → Tuyến Fiber

Trong quá trình ánh sáng truyền đi, một phần năng lượng quay trở lại thiết bị do tán xạ Rayleigh hoặc phản xạ tại các điểm Connector, mối nối và sự kiện trên tuyến.

Dựa trên thời gian tín hiệu quay lại, OTDR có thể ước tính khoảng cách tới từng sự kiện.

Kết quả thường được hiển thị dưới dạng một đường biểu diễn theo khoảng cách, giúp kỹ thuật viên quan sát toàn bộ tuyến Fiber thay vì chỉ đo tại hai đầu.

OTDR đặc biệt hữu ích khi cần tìm vị trí đứt cáp, mối nối có suy hao cao hoặc xác định chiều dài của một tuyến quang.

Máy đo công suất quang

Optical Power Meter – OPM là thiết bị đo mức công suất ánh sáng đang có tại một điểm trong hệ thống.

Cấu trúc:

Nguồn quang → Fiber → Power Meter

Máy nhận tín hiệu quang tại đầu cuối và hiển thị công suất, thường dưới dạng dBm hoặc đơn vị công suất tương ứng.

Ví dụ, khi kiểm tra một thuê bao FTTH, Power Meter có thể được kết nối tại đầu quang để xác định mức tín hiệu tới ONU/ONT.

Khác với OTDR, Power Meter không tạo ra bản đồ toàn tuyến và không trực tiếp cho biết vị trí lỗi. Thiết bị tập trung vào câu hỏi:

Tại điểm này đang có bao nhiêu công suất quang?

Đây là phép đo rất quan trọng khi kiểm tra nguồn phát, suy hao tuyến và chất lượng tín hiệu tại thiết bị đầu cuối.

Nguồn phát quang Optical Light Source

Optical Light Source tạo ra nguồn ánh sáng ổn định ở một hoặc nhiều bước sóng xác định.

Thiết bị thường được sử dụng cùng Power Meter:

Light Source → Fiber → Power Meter

Trước khi đo tuyến, kỹ thuật viên có thể tham chiếu mức công suất của nguồn. Sau khi tín hiệu đi qua Fiber, Power Meter đo mức còn lại tại đầu cuối.

Chênh lệch giữa hai giá trị cho phép xác định Insertion Loss – suy hao chèn của tuyến.

Đây là phương pháp phù hợp khi cần đánh giá tổng suy hao từ đầu này tới đầu kia thay vì xác định vị trí từng sự kiện.

Máy đo quang đa chức năng

Một số thiết bị tích hợp nhiều chức năng trên cùng một máy, chẳng hạn Power Meter, nguồn phát quang, VFL hoặc khả năng kiểm tra mạng PON.

Cấu hình tích hợp giúp giảm số lượng dụng cụ kỹ thuật viên phải mang theo khi làm việc ngoài hiện trường.

Tuy nhiên, khả năng đo cụ thể vẫn phụ thuộc vào từng thiết bị. Một máy có Power Meter tích hợp không đồng nghĩa với việc có khả năng phân tích tuyến như OTDR.

Máy OTDR hoạt động như thế nào?

OTDR hoạt động bằng cách gửi những xung ánh sáng ngắn vào sợi quang rồi phân tích tín hiệu quay trở lại.

Khi ánh sáng truyền trong Fiber, một lượng rất nhỏ bị tán xạ ngược về phía nguồn. OTDR đo mức năng lượng này theo thời gian.

Do vận tốc ánh sáng trong Fiber được biết tương đối chính xác, thời gian tín hiệu quay lại có thể được chuyển thành khoảng cách.

Có thể hình dung:

OTDR → Fiber → Sự kiện tại 500 m → Phản xạ → OTDR

Thiết bị sẽ hiển thị sự kiện tại vị trí tương ứng trên đồ thị.

Nếu tuyến xuất hiện mối hàn, Connector hoặc điểm đứt, hình dạng tín hiệu trên Trace sẽ thay đổi. Kỹ thuật viên dựa vào đó để xác định vị trí và mức tổn hao tương ứng.

OTDR vì vậy đặc biệt hữu ích trên những tuyến dài mà không thể kiểm tra trực tiếp từng đoạn cáp.

Những thông tin OTDR có thể cung cấp

OTDR không chỉ dùng để tìm điểm đứt. Thiết bị có thể cung cấp một cái nhìn tổng thể về toàn tuyến Fiber.

Chiều dài tuyến cáp quang

OTDR có thể xác định khoảng cách từ máy tới cuối tuyến dựa trên thời gian truyền của xung ánh sáng.

Nhờ đó, kỹ thuật viên có thể biết chiều dài quang học của tuyến ngay cả khi cáp được đi âm, đi ngầm hoặc chạy qua nhiều khu vực.

Kết quả rất hữu ích khi kiểm tra hồ sơ thi công hoặc xác định khoảng cách tới điểm xảy ra sự cố.

Vị trí mối hàn

Một mối hàn Fusion Splice tạo ra một thay đổi nhỏ về mức tín hiệu.

Nếu mức suy hao đủ lớn để thiết bị nhận biết, OTDR có thể hiển thị sự kiện tại vị trí mối nối.

Kỹ thuật viên có thể đánh giá:

Vị trí mối hàn → Khoảng cách → Suy hao tại mối nối

Nhờ đó, việc kiểm tra một tuyến có nhiều măng xông hoặc ODF trở nên thuận tiện hơn.

Vị trí Connector

Connector thường tạo phản xạ quang rõ hơn so với một mối hàn Fusion tốt.

Trên OTDR Trace, Connector có thể xuất hiện dưới dạng sự kiện phản xạ.

Những Connector bẩn, lỏng hoặc có bề mặt tiếp xúc không tốt có thể tạo ra suy hao và phản xạ lớn hơn bình thường.

Điểm đứt hoặc cuối tuyến

Khi Fiber kết thúc hoặc bị đứt, tín hiệu phản xạ và tán xạ thay đổi rõ rệt.

OTDR có thể xác định khoảng cách từ vị trí đo tới điểm này.

Ví dụ:

OTDR → báo cuối tuyến tại 2,35 km

Kỹ thuật viên có thể sử dụng dữ liệu đó để thu hẹp khu vực cần kiểm tra thay vì phải dò toàn bộ tuyến bằng phương pháp thủ công.

Máy đo công suất quang hoạt động như thế nào?

Power Meter có cảm biến quang ở đầu vào để nhận ánh sáng từ Fiber.

Khi ánh sáng đi vào máy, cảm biến chuyển năng lượng quang thành tín hiệu điện để bộ xử lý tính toán công suất.

Kết quả thường được hiển thị bằng dBm.

dBm là đơn vị logarithm tham chiếu tới 1 mW. Vì mức công suất quang trong nhiều mạng viễn thông khá nhỏ nên giá trị đo thường mang số âm.

Ví dụ, mức -10 dBm mạnh hơn -20 dBm.

Khi kiểm tra một tuyến, giá trị nhận được cần được so sánh với ngưỡng hoạt động của transceiver, ONU hoặc thiết bị đang sử dụng.

Nếu công suất thấp hơn mức thu tối thiểu, liên kết có thể mất kết nối hoặc hoạt động không ổn định.

Phân biệt OTDR và Máy đo công suất quang

Đây là hai thiết bị đều dùng cho Fiber nhưng phục vụ hai kiểu kiểm tra khác nhau.

OTDR

OTDR phân tích tuyến theo khoảng cách.

Có thể hiểu:

OTDR → lỗi nằm ở đâu?

Thiết bị giúp xác định chiều dài, vị trí Connector, mối nối và điểm đứt.

Đây là công cụ rất hữu ích cho việc xử lý sự cố và lập hồ sơ tuyến.

Optical Power Meter

Power Meter kiểm tra mức công suất tại một điểm.

Có thể hiểu:

Power Meter → tín hiệu tại đây mạnh hay yếu?

Khi kết hợp với nguồn phát quang, thiết bị còn được sử dụng để đo tổng suy hao từ đầu này tới đầu kia.

Vì vậy, OTDR và Power Meter không hoàn toàn thay thế nhau. Trong nhiều quy trình nghiệm thu chuyên nghiệp, cả hai phương pháp có thể được sử dụng để đánh giá tuyến từ những góc độ khác nhau.

Đo suy hao Cáp quang bằng Power Meter và nguồn phát

Để đo Insertion Loss của một tuyến, kỹ thuật viên sử dụng nguồn phát ổn định ở một đầu và Power Meter ở đầu còn lại.

Trước tiên cần tạo giá trị tham chiếu giữa Light Source và Power Meter.

Sau đó đưa tuyến Fiber cần kiểm tra vào giữa:

Light Source → Tuyến Fiber → Power Meter

Nếu mức tham chiếu ban đầu là 0 dB và sau tuyến thiết bị đo được mức thấp hơn tương ứng, phần chênh lệch thể hiện suy hao của tuyến.

Suy hao này bao gồm ảnh hưởng của sợi quang, mối hàn, Connector và các thành phần thụ động nằm trên đường truyền.

Phương pháp này rất phù hợp để xác định hệ thống có nằm trong Optical Power Budget hay không.

Máy đo Cáp quang Singlemode và Multimode

Thiết bị đo cần phù hợp với loại Fiber và bước sóng sử dụng trong hệ thống.

Đo Cáp quang Singlemode

Singlemode thường sử dụng các bước sóng như 1310 nm và 1550 nm, ngoài ra các mạng PON có thể sử dụng những bước sóng khác tùy công nghệ.

OTDR hoặc Light Source phải hỗ trợ bước sóng cần kiểm tra.

Ví dụ:

OTDR 1310/1550 nm → Cáp Singlemode

Việc đo ở nhiều bước sóng có thể giúp kỹ thuật viên quan sát những đặc tính khác nhau của tuyến.

Đo Cáp quang Multimode

Multimode thường được kiểm tra tại các bước sóng phù hợp như 850 nm và 1300 nm tùy phương pháp và hệ thống.

Máy đo phải có nguồn và cảm biến phù hợp với Multimode.

Không nên mặc định một OTDR Singlemode có thể được sử dụng trực tiếp để đo Multimode hoặc ngược lại nếu thiết bị không hỗ trợ cấu hình tương ứng.

Vai trò của VFL trong kiểm tra Cáp quang

VFL – Visual Fault Locator là nguồn laser nhìn thấy được, thường phát ánh sáng đỏ vào sợi quang.

VFL không thay thế OTDR nhưng rất hữu ích khi kiểm tra các lỗi ở khoảng cách ngắn.

Cấu trúc:

VFL → Fiber → Ánh sáng đỏ

Nếu Fiber bị gãy, uốn mạnh hoặc có điểm hở, ánh sáng đỏ có thể phát ra tại khu vực lỗi và giúp kỹ thuật viên nhận biết bằng mắt.

VFL cũng thường được sử dụng để xác định một Fiber cụ thể trong bó nhiều sợi hoặc kiểm tra tính liên tục trước khi thực hiện các phép đo chuyên sâu.

Vì sao cần vệ sinh Connector trước khi đo quang?

Bụi trên Ferrule là một trong những nguyên nhân phổ biến gây sai số khi đo Fiber.

Core của Singlemode chỉ có kích thước khoảng vài micromet, vì vậy một hạt bụi rất nhỏ cũng có thể che một phần vùng truyền ánh sáng.

Nếu Connector bẩn:

Power Meter → đọc công suất thấp bất thường

hoặc

OTDR → xuất hiện phản xạ/suy hao lớn tại đầu nối

Điều này có thể khiến kỹ thuật viên nhầm rằng tuyến cáp bị lỗi trong khi nguyên nhân thực tế chỉ nằm ở Connector.

Vì vậy, đầu Connector, Adapter và cổng máy đo cần được kiểm tra và vệ sinh phù hợp trước khi thực hiện phép đo chính thức.

Máy đo Cáp quang trong quá trình thi công và nghiệm thu

Đo kiểm nên được thực hiện ở nhiều giai đoạn thay vì chỉ sau khi toàn bộ công trình hoàn tất.

Sau khi hàn nối, OTDR có thể được sử dụng để đánh giá các sự kiện trên tuyến. Khi hệ thống hoàn thiện, Power Meter và Light Source có thể kiểm tra tổng suy hao giữa hai đầu.

Một quy trình có thể hình dung:

Thi công → Hàn Fiber → Đo OTDR → Hoàn thiện ODF → Đo suy hao → Nghiệm thu

Việc lưu kết quả đo còn giúp tạo dữ liệu tham chiếu cho quá trình bảo trì sau này.

Nếu một vài năm sau tuyến xuất hiện lỗi, kỹ thuật viên có thể so sánh kết quả mới với dữ liệu ban đầu để xác định khu vực đã thay đổi.

VTXVN – Đơn vị cung cấp Máy đo cáp quang

VTXVN cung cấp Máy đo cáp quang phục vụ thi công, kiểm tra và bảo trì mạng FTTH, hệ thống viễn thông, LAN quang, Camera và Data Center. Danh mục có thể đáp ứng nhiều nhu cầu từ kiểm tra công suất quang cơ bản đến phân tích tuyến Fiber bằng OTDR.

Các thiết bị đo quang có thể được sử dụng cùng máy hàn cáp quang, dao cắt sợi quang, dụng cụ vệ sinh Connector và các phụ kiện Fiber để tạo thành bộ công cụ thi công hoàn chỉnh.

Tùy loại tuyến Singlemode hoặc Multimode, bước sóng và phương pháp kiểm tra cần thực hiện, VTXVN hỗ trợ cung cấp thông tin kỹ thuật, tư vấn thiết bị và báo giá Máy đo cáp quang cho kỹ thuật viên, doanh nghiệp, nhà thầu và các dự án viễn thông.