คราวที่แล้วเราได้พูดถึง ค่าการสูญเสียพลังงานภายในสาย (Insertion Loss) ไปในตอนแรก มีประเด็นต่างๆ ที่น่าสนใจ ท่านสามารถคลิกอ่านตอนที่ 1 ได้ครับ และครั้งนี้มาตอนกันในตอนที่สองที่มีความเข้มข้นไม่แพ้กัน
สาเหตุการเกิดค่าการสูญเสียภายในสายไฟเบอร์
ถ้าค่าการสูญเสียพลังงานภายในสายสูงเกินในแต่ละรูปแบบการใช้งานก็อาจจะเป็นเพราะองค์ประกอบบนลิงค์ที่ไม่ได้คุณภาพ หรือมาจากการเชื่อมหรือเข้าหัวไม่ดีพอ เช่น การเสียบเข้าหัวต่อไม่ตรง หรือหน้าตัดสายสกปรก โดยเฉพาะเมื่อระบบสายไฟเบอร์มีการขยับเคลื่อนย้าย เพิ่มเข้าออกโดยไม่ได้ทำความสะอาดหรือตรวจสอบหน้าตัดสายไฟเบอร์ดีพอ แม้ตอนติดตั้งตอนแรกจะทำความสะอาดไว้ดีแล้ว ก็อาจกลับมาสกปรกจนไปเพิ่มค่า Insertion Loss ให้ช่องสัญญาณโดยรวมได้ อีกหนึ่งสาเหตุที่เป็นไปได้ก็คือ การคำนวณผิดพลาดเวลากำหนดโควต้าหรือ Budget ค่าลอส หรือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นหลังจากการออกแบบการติดตั้งครั้งแรก เช่น การเพิ่มจุดเชื่อมต่อ หรือลิงค์จริงเกิดต้องลากยาวกว่าที่วางแผนไว้ ปัญหาที่มักเกิดหลังการติดตั้งก็อาจมาจากตัวลูกค้าเองที่ไปอัพเกรดใช้รูปแบบการใช้งานที่เร็วกว่าเดิม ทำให้ใช้เกณฑ์ Insertion Loss ที่เข้มงวดกว่าเดิม กว่าตอนที่คำนวณโควต้าค่าการสูญเสียพลังงานเดิม ลองดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสาเหตุของการสูญเสียสัญญาณภายในสายได้จาก flukenetworks.com/blog/cabling-chronicles/what-went-wrong-insertion-loss
อย่างที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ถ้าประสิทธิภาพของค่า Return Loss ดูดี ก็หมายถึงค่า Insertion Loss ควรจะดีตามด้วย แต่ถึงแม้ค่า Insertion Loss เป็นพารามิเตอร์หลักด้านประสิทธิภาพที่จำเป็นในการพิจารณาว่ารองรับรูปแบบการใช้งานต่างๆ ได้หรือไม่นั้น ก็มีรูปแบบการประยุกต์ใช้บางแบบที่อ่อนไหวต่อค่าการสะท้อนสัญญาณหรือ Reflectance ที่ทั้งจำนวนและค่า Return Loss ของหัวต่อต่างส่งผลถึงโควต้าค่า Insertion Loss สูงสุดที่มีได้ สถานการณ์แบบนี้มักเป็นกรณีที่ใช้ตัวทรานซีฟเวอร์ราคาถูก กำลังส่งต่ำกับรูปแบบการใช้งานแบบซิงเกิลโหมดระยะทางสั้น ซึ่งสามารถศึกษาความต้องการด้านค่า Insertion Loss ในสายไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดแบบ Short-Reach ได้เพิ่มเติม
การแก้ปัญหาการสูญเสียพลังงานในสายไฟเบอร์
กรณีที่การทดสอบเทียบมาตรฐานด้วยเครื่อง OLTS ไม่ผ่านเกณฑ์ค่า Insertion Loss นั้น วิธีที่ดีที่สุดในการหาสาเหตุของปัญหาก็คือการใช้เครื่อง OTDR ที่สามารถวัดค่าการสูญเสียในแต่ละเหตุการณ์ที่จำเพาะได้ เช่น สายขาด สายโค้งงอ เกิดจากชุดเชื่อมสาย หรือตรงหัวต่อ เป็นต้น ทำให้ช่างหน้างานสามารถระบุต้นเหตุและตำแหน่งที่ทำให้เกิดการสูญเสียได้ตรงจุด เครื่อง OTDR เองก็ให้มุมมองภาพของลักษณะการเกิดการสูญเสียแต่ละกรณีบนลิงค์ไฟเบอร์ให้เห็นได้ชัดเจนด้วย
ผู้ที่มีประสบการณ์ใช้งาน OTDR อาจจะจำลักษณะของผลการทดสอบว่าน่าจะมาจากสาเหตุของหัวต่อเครื่องทดสอบ, สายที่ใช้ยิงแสง, หัวต่อต่างๆ, จุดต่อสไปลซ์สายทางกล, สไปลซ์แบบเชื่อมสายเข้าด้วยกัน, การต่อสายไฟเบอร์ที่ไม่ตรงไม่เข้ากัน, หรือการเกิดที่ปลายลิงค์ได้ แต่ไม่ใช่ว่าทุกคนจะเชี่ยวชาญในการวิเคราะห์แบบนี้ โชคดีที่เครื่อง OTDR ขั้นสูงอย่าง Fluke Networks OptiFiber™ Pro มาพร้อมกับหน้า Event Map ที่เป็นการแสดงภาพที่ดูง่าย ช่วยวิเคราะห์เหตุการณ์ที่เกิดค่าลอสต่างๆ ด้วยกลไกขั้นสูงที่ช่วยตีความผลการทดสอบให้ โดยดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการแก้ปัญหาค่า Insertion Loss ได้ที่ flukenetworks.com/edocs/white-paper-troubleshooting-fiber
ค่า Insertion Loss ในสายทองแดง
การสูญเสียกำลังสัญญาณภายในสายนี้เกิดได้กับการส่งสัญญาณทุกรูปแบบ จึงถือเป็นค่าพารามิเตอร์ด้านประสิทธิภาพในระบบสายเคเบิลแบบทองแดงด้วย เมื่อเทียบกับสายไฟเบอร์แล้ว สายทองแดงมักมีการสูญเสียพลังงานภายในสายมากกว่า ซึ่งความแตกต่างหลักๆ มาจากการสูญเสียสัญญาณบนสายทองแดงจะขึ้นกับความถี่ของตัวสัญญาณ โดยลิงค์สายทองแดงจะเกิดการสูญเสียมากถ้าใช้สัญญาณความถี่สูง ตัวอย่างเช่น เกณฑ์ค่าการสูญเสียสัญญาณสูงสุดสำหรับสายแบบ Category 5e ที่ความถี่ 100 MHz คือประมาณ 22dB ขณะที่บนสาย Category 6 กับสัญญาณความถี่ 250 MHz จะมีค่าสูญเสียขึ้นมาได้สูงกว่า 32 DB
วิธีทดสอบค่าการสูญเสียพลังงานในระบบสายเคเบิลแบบทองแดง
เนื่องจากค่าการสูญเสียสัญญาณจะแปรผันตามความถี่คลื่น จึงต้องทดสอบแบบครอบคลุมทั้งช่วงความถี่ที่ใช้สำหรับรูปแบบการใช้งานนั้นๆ เช่น บนช่องสัญญาณแบบ Category 5e ค่าการสูญเสียพลังงานภายในสายจะถูกทดสอบตั้งแต่ความถี่ 1 – 100 MHz ส่วนสาย Category 6A จะทดสอบในช่วงตั้งแต่ 1 – 250 MHz ซึ่งเครื่องทดสอบในตระกูล Fluke Networks’ DSX CableAnalyzer จะทดสอบบนแต่ละความถี่อิงตามมาตรฐานรูปแบบการใช้งานนั้นๆ ให้อัตโนมัติ พร้อมพล็อตกราฟผลการทดสอบตามช่วงความถี่ดังตัวอย่างในภาพด้านล่าง
กฎ 3 dB
ตามมาตรฐานอุตสาหกรรมนั้น ค่าการสูญเสียพลังงานภายในสายทองแดงที่ผลออกมาต่ำกว่า 3 dB ให้มองข้ามไป จึงเรียกหลักการนี้ว่า “กฎ 3 dB” และเอามาใช้กับทุกค่าลิมิตมาตรฐานของสายทองแดงทุกประเภท ดังนั้นในช่วงความยาวลิงค์ที่สั้นมากๆ ที่ค่า Insertion Loss เรียกว่าไม่มีวันถึง 3 dB นั้น ก็ไม่จำเป็นต้องตรวจวัดค่าบนลิงค์ดังกล่าวอีก ดูรายละเอียดเกี่ยวกับกฎ 3 dB ได้จาก flukenetworks.com/knowledge-base/dtx-cableanalyzer/3-db-rule-dtx-cableanalyzer
กฎ 4 dB
นอกจากกฎก่อนหน้าแล้ว การวัดค่าครอสทอล์กที่ปลายสายฝั่งใกล้ตัวที่มีค่า Insertion Loss น้อยกว่า 4 dB ก็สามารถข้ามได้ ไม่ต้องตรวจด้วยเช่นกัน นั่นคือถ้าค่า Insertion Loss ไม่มีทางสูงถึง 4 dB แล้ว ก็ไม่ต้องตรวจค่าครอสทอล์กฝั่งใกล้ตัวได้เลย ถือว่าเสมือนไม่มี แม้ถ้าลงมือวัดค่าครอสทอล์กจริงแล้วค่าสูงเกินลิมิตก็ตาม โดยศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับกฎ 4 dB นี้ได้ที่ flukenetworks.com/knowledge-base/dtx-cableanalyzer/4-db-rule-dtx-cableanalyzer
ค่าเบี่ยงเบนของ Insertion Loss
Insertion Loss Deviation (ILD) เกิดจากค่าความต้านทานกระแส (Impedance) ของแต่ละชิ้นส่วนตลอดช่องสัญญาณลิงค์สายทองแดงนั้นไม่ตรงกัน โดยจะมีผลมากเมื่อเป็นรูปแบบการใช้งานที่ใช้ความถี่สูง ที่ความเร็วสูง รับส่งแบบ Full-Duplex เนื่องจากอาจเกิดคลื่นรบกวนที่ไปลดทอนประสิทธิภาพการส่งสัญญาณได้ ซึ่งการใช้งานรูปแบบดังกล่าวมักเกิดผลของ Insertion Loss ขึ้นลงเป็นระลอก (Ripple) ได้ที่ความถี่สูง (ประมาณ 75 MHz ขึ้นไป) บนลิงค์ที่มีความหลากหลายของค่า Impedance ทางโครงสร้าง ซึ่ง Ripple นี้จะเพิ่มขึ้นแปรผันตรงในลักษณะฟังก์ชั่นของความถี่สัญญาณและจำนวนองค์ประกอบหรือความซับซ้อนของโครงสร้างบนลิงค์ แม้ค่านี้จะไม่ใช่พารามิเตอร์ที่ทดสอบกันหน้างานทั่วไป แต่อย่างผู้ผลิตสายเคเบิลก็ต้องวัด ILD ไว้เผื่อกรณีที่แย่ที่สุด โดยพิจารณาค่า Insertion Loss ที่เป็นไปได้เทียบกับค่า Insertion Loss ที่วัดได้จริง
สาเหตุของการสูญเสียสัญญาณในระบบสายเคเบิลแบบทองแดง
บนสายทองแดงนั้น ค่า Insertion Loss ส่วนใหญ่ขึ้นกับขนาดของลวดตัวนำ โดยลวดขนาด 23 AWG จะมีค่าการสูญเสียภายในสายน้อยกว่าลวดตัวนำขนาด 24 AWG (ลวดเล็กกว่า) ที่ความยาวเท่ากัน สังเกตได้ว่าในรูปแบบการใช้งานที่ใช้ความถี่สูงขึ้นก็ต้องใช้ลวดหน้าตัดใหญ่ขึ้นด้วย อย่างเช่นสาย Category 5e โดยทั่วไปใช้ลวด 24 AWG ขณะที่สาย Category 6A จะใช้ลวด 22 หรือ 23 AWG นี่จึงเป็นเหตุผลด้วยว่าทำไมสายเคเบิลแบบใหม่ที่กำลังนิยม ที่ลวดเล็กมากถึงระดับ 28 AWG จะมีขีดจำกัดระยะลากสายสั้นกว่าเพื่อทดแทนค่าการสูญเสียที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ลวดทองแดงแบบถักเกลียวยังทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานภายในสายมากกว่าลวดเดี่ยวตรงๆ ถึงประมาณ 20 – 50% นี่คือที่มาว่าทำไมถึงใช้ลวดเดี่ยวสำหรับสายส่วนที่ยาวกว่าบนลิงค์ถาวรของช่องสัญญาณแบบทองแดง ขณะที่ลวดแบบเส้นย่อยถักเกลียวจะถูกจำกัดให้ใช้กับสายแพ็ตช์คอร์ดสั้นๆ และสำหรับสายทองแดงแล้ว การอ่อนกำลังของสัญญาณหรือ Attenuation ยังสัมพันธ์กับอุณหภูมิด้วย
อุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้ค่า Attenuation ขึ้นตามในสายเคเบิลทุกรูปแบบ มาตรฐานต่างๆ จึงต้องระบุอุณหภูมิสูงสุดขณะใช้งานสำหรับสายทองแดง หรือต้องมีตัวคูณปรับลิมิตระยะลากสายสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานที่ร้อนกว่าด้วย ประเด็นนี้ยังเป็นข้อควรพิจารณาสำหรับสายทองแดงที่วิ่งกระแสไฟฟ้า DC ด้วยเทคโนโลยีการจ่ายไฟไปยังอุปกรณ์ปลายทางอย่าง Power over Ethernet (PoE) ที่อาจทำให้อุณหภูมิสายสูงขึ้นได้อีก โดยเฉพาะสายเคเบิลที่อยู่ใจกลางหรือใกล้กับแกนกลางมัดรวมสายเคเบิลที่ไม่มีการระบายความร้อนที่ดีพอ
นอกจากนี้ การใช้สารหล่อลื่นบนสายเคเบิลเพื่อให้ติดตั้งง่ายยังทำให้ผลการทดสอบค่าการสูญเสียล้มเหลวได้ แม้จะทดสอบด้านอื่นผ่านหมดก็ตาม เนื่องจากสารหล่อลื่นเป็นตัวนำไฟฟ้าดีมาก อาจทำให้อิเล็กตรอนหลุดหายออกมาจากสายเคเบิลจนไม่สามารถตรวจจับบนเครื่องทดสอบได้ แต่เมื่อใช้งานไประยะหนึ่ง ที่สารหล่อลื่นเริ่มเลือนหายและนำไฟฟ้าได้ลดลง ก็จะค่อยๆ ช่วยเรื่อง Insertion Loss ได้
อะไรเป็นปัจจัยในการพิจารณาเครื่องทดสอบ Insertion Loss ที่ดี
ไม่ว่าคุณจะทดสอบสายไฟเบอร์หรือทองแดงก็ตาม กุญแจสำคัญของการเป็นเครื่องตรวจหาค่าการสูญเสียที่ดีก็คือความแม่นยำ สำหรับการทดสอบรับรองเทียบมาตรฐานสายไฟเบอร์นั้น หมายความว่าเราต้องใช้เครื่องทดสอบที่ได้มาตรฐาน Encircled Flux พร้อมความสามารถในการทดสอบลิงค์ไฟเบอร์ทั้งแบบมัลติโหมดและซิงเกิลโหมด บนความยาวคลื่นหลายช่วงได้ และวิเคราะห์ผลผ่าน/ไม่ผ่านแบบขั้นสูงอิงตามมาตรฐานอุตสาหกรรม หรือค่าลิมิตที่ตั้งเองตามต้องการสำหรับการทดสอบได้แบบอัตโนมัติ นอกจากนี้ การที่สามารถตั้งค่าเครื่องทดสอบได้ง่ายและแม่นยำยังช่วยประหยัดเวลาและป้องกันความผิดพลาดในการทดสอบได้ด้วย เครื่องมือทดสอบสายเคเบิลที่ผ่านการรับรองในตระกูล Versiv™ อย่าง Fluke Networks’ CertiFiber(TM) Pro ให้ผลการทดสอบค่าการสูญเสียต่างๆ บนสายไฟเบอร์ได้แม่นยำมาก มาพร้อมฟีเจอร์ครบครันที่พร้อมเร่งความเร็วในการทดสอบเทียบมาตรฐานสายไฟเบอร์ทุกขั้นตอนอย่างรวดเร็ว เครื่อง CertiFiber Pro ยังสามารถอัพเดตเฟิร์มแวร์ล่าสุดเพื่อรองรับมาตรฐานรูปแบบการใช้งานใหม่ๆ อยู่เสมอ ใช้ได้กับระบบจัดการผลการทดสอบผ่านคลาวด์ LinkWare™ Live รวมทั้งแพลนรับประกันอย่างครอบคลุมที่พร้อมให้ความช่วยเหลือทางเทคนิคตลอด 24 ชั่วโมง และสำหรับการตรวจเช็คค่า Insertion Loss อย่างง่ายและรวดเร็ว รวมทั้งใช้แก้ปัญหาต่างๆ นั้น เครื่องวัดพลังงานแสง Fluke Networks’ SimpliFiber Pro ก็ช่วยทั้งประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายในการทดสอบค่า Insertion Loss ในหลายช่วงความยาวคลื่น และทำงานร่วมกับ LinkWare Live ได้ด้วยเช่นกัน
สำหรับการทดสอบเทียบมาตรฐานสายทองแดงนั้น สำคัญที่ต้องเลือกเครื่องมือทดสอบที่ได้ความแม่นยำตามมาตรฐาน Level V ที่ผ่านการประเมินอย่างเข้มงวดโดยห้องปฏิบัติการอิสระที่ผ่านการรับรอง เครื่องทดสอบดังกล่าวควรจะสามารถตรวจรับรองประสิทธิภาพเทียบมาตรฐานได้ครบทุกประเภทสายเคเบิลและมาตรฐานรูปแบบการใช้งานที่มีในปัจจุบัน รวมทั้งแสดงผลการทดสอบครบทุกพารามิเตอร์บนทั้ง 4 คู่สายย่อยในสายเคเบิลที่รวมถึงค่า Insertion Loss ได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญมากเนื่องจากค่า Insertion Loss ที่สูงเพียงแค่ในหนึ่งหรือสองคู่สายก็ส่งผลให้การเชื่อมต่อคุณภาพไม่ดีได้แล้ว นอกจากนี้ เครื่องทดสอบที่สามารถวินิจฉัยปัญหาได้ยังช่วยลดเวลาในการแก้ปัญหาสายเคเบิลได้เป็นอย่างดี เครื่องทดสอบเทียบมาตรฐานสายทองแดงในซีรี่ย์ Fluke Networks’ DSX CableAnalyzer(TM) นี้ตอบโจทย์ที่กล่าวมาได้ทั้งหมด และในฐานะส่วนหนึ่งของแพลตฟอร์ม Versiv ทำให้สามารถอัพเดทเฟิร์มแวร์ล่าสุดเพื่อรองรับมาตรฐานรูปแบบการใช้งานใหม่ๆ รองรับระบบจัดการผลการทดสอบผ่านคลาวด์ LinkWare™ Live และมีแผนการปกป้องลูกค้าที่ครอบคลุมจาก Fluke Networks ให้ด้วย
