วิธีคำนวณ Fiber Optic Loss Budget รวม Connector, Splice และระยะสาย พร้อมสูตรและตัวอย่างใช้งานจริง

Fiber Optic Loss Budget คำนวณอย่างไร? ให้นำค่าการลดทอนของสายไฟเบอร์ตลอดระยะทาง รวมกับค่าการสูญเสียของรอยสไปซ์ จุดประกบ Connector และอุปกรณ์ Passive เช่น Optical Splitter แล้วเปรียบเทียบผลรวมกับ Optical Power Budget ที่อุปกรณ์ส่งและรับแสงรองรับ พร้อมเผื่อค่า System Margin ตามข้อกำหนด

สูตรพื้นฐานคือ

Total Link Loss = Fiber Loss + Splice Loss + Connector Loss + Passive Device Loss

โดยสามารถขยายเป็นสูตร

Total Link Loss = (Distance × Fiber Attenuation) + (Number of Splices × Splice Allowance) + (Number of Connections × Connector Allowance) + Other Passive Loss

ตัวอย่างการคำนวณสำหรับสาย Single-mode Fiber ระยะ 10 กิโลเมตร

ระยะสาย 10 กิโลเมตร
Attenuation สมมติ 0.35 dB/km
Fusion Splice 8 จุด จุดละ 0.10 dB
Connector ที่ประกบกัน 2 คู่ คู่ละ 0.30 dB
ไม่มี Splitter

ผลการคำนวณคือ

Fiber Loss = 10 × 0.35 = 3.50 dB
Splice Loss = 8 × 0.10 = 0.80 dB
Connector Loss = 2 × 0.30 = 0.60 dB

Total Link Loss = 4.90 dB

หากเผื่อ System Margin อีก 3.00 dB จะได้ค่า Optical Budget ที่ต้องเตรียมสำหรับการออกแบบอย่างน้อย 7.90 dB ตามสมมติฐานนี้

ตัวเลขทั้งหมดเป็นตัวอย่างเพื่ออธิบายวิธีคำนวณ ไม่ใช่ค่าการลดทอนหรือเกณฑ์รับรองของสายและอุปกรณ์ทุกรุ่น

บทความนี้ comsiam จะอธิบายสูตร Loss Budget ตั้งแต่พื้นฐาน การนับ Connector และ Splice ให้ถูกต้อง วิธีคำนวณที่ 1310 nm และ 1550 nm การคำนวณระบบ FTTH ที่มี Splitter การเปรียบเทียบกับ Optical Transceiver Budget และการตรวจสอบผลด้วยเครื่องมือวัด Fiber Optic

① Fiber Optic Loss Budget คืออะไร?

Fiber Optic Loss Budget คือการประเมินการสูญเสียกำลังแสงรวมที่คาดว่าจะเกิดขึ้นบนเส้นทางส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติก

จุดประสงค์คือช่วยให้นักออกแบบและช่างติดตั้งประเมินได้ว่าระบบมีการสูญเสียสูงเกินความสามารถของอุปกรณ์หรือไม่

ปัจจัยที่ต้องนำมาคำนวณ ได้แก่

ความยาวสาย Fiber Optic
Fiber Attenuation ต่อกิโลเมตร
จำนวนรอย Fusion Splice
จำนวน Mechanical Splice ถ้ามี
จำนวนจุดประกบ Connector
Optical Splitter ถ้ามี
Passive Optical Components อื่น
Margin ที่กำหนดสำหรับระบบ

Loss Budget มีความสำคัญก่อนเริ่มติดตั้ง เพราะช่วยป้องกันการออกแบบลิงก์ที่มีการสูญเสียมากเกินไป

② ทำไมต้องคำนวณ Loss Budget ก่อนติดตั้ง Fiber?

หากออกแบบระบบโดยดูเพียงความยาวสายหรือระยะรองรับของ SFP อาจมองข้ามความสูญเสียจากจุดต่อและอุปกรณ์อื่น

ผลที่อาจพบคือ

Optical Receive Power ต่ำเกิน
Link ไม่ทำงาน
สัญญาณไม่เสถียร
ระบบเกิด Error
ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ Optical Transceiver
ต้องลดจำนวน Connector
ต้องแก้แนวสาย
ต้องปรับโครงสร้าง Splitter

การคำนวณก่อนติดตั้งช่วยให้วางแผนเลือกสาย อุปกรณ์ และตำแหน่งเชื่อมต่อได้เหมาะสมกว่าแก้ปัญหาหลังส่งมอบ

③ Loss Budget กับ Optical Power Budget ต่างกันอย่างไร?

Loss Budget คือผลรวมการสูญเสียที่คาดว่าจะเกิดบนเส้นทางสายและอุปกรณ์ Passive

Optical Power Budget คือความสามารถในการรองรับการสูญเสียของอุปกรณ์ส่งและรับแสง โดยคำนวณจากกำลังส่งขั้นต่ำกับความไวรับของตัวรับตามเงื่อนไขสเปก

รายการ	Loss Budget	Optical Power Budget
สิ่งที่ประเมิน	Loss ของเส้นทาง	ความสามารถของ Transceiver
ปัจจัย	สาย, Splice, Connector, Splitter	Tx Power และ Rx Sensitivity
หน่วย	dB	dB
เป้าหมาย	ไม่ให้ Loss มากเกิน	มีงบกำลังแสงเพียงพอ
ต้องเผื่อ Margin	ใช่ ตามการออกแบบ	ต้องประเมินร่วมกัน

หลักการคือ

Loss Budget + Required Margin ต้องไม่เกิน Available Optical Power Budget

นอกจากนี้ต้องตรวจขีดจำกัดกำลังแสงสูงสุดที่ตัวรับรองรับ โดยเฉพาะลิงก์สั้นที่ใช้ Transceiver กำลังส่งสูง

④ หน่วย dB และ dBm ต่างกันอย่างไร?

dB เป็นหน่วยลอการิทึมสำหรับแสดงอัตราส่วน เช่น การสูญเสียกำลังแสง

dBm เป็นหน่วยแสดงกำลังแสงเทียบกับกำลัง 1 มิลลิวัตต์

ตัวอย่าง

Fiber Loss = 3 dB
Connector Loss = 0.3 dB
Optical Transmit Power = -3 dBm
Optical Receive Power = -8 dBm

ถ้ากำลังส่ง -3 dBm และเส้นทางมี Loss 5 dB

กำลังรับโดยประมาณคือ

-3 dBm – 5 dB = -8 dBm

ไม่ควรนำค่า dBm ของอุปกรณ์มาบวกรวมกับ Loss โดยไม่คำนึงถึงเครื่องหมายและความหมายของหน่วย

⑤ สูตรคำนวณ Fiber Optic Loss Budget มาตรฐานที่ใช้งานทั่วไป

สูตรสำหรับเส้นทาง Passive Fiber แบบพื้นฐานคือ

Ltotal = (D × α) + (Ns × Ls) + (Nc × Lc) + Lpassive

โดย

สัญลักษณ์	ความหมาย	หน่วย
Ltotal	Loss รวมของเส้นทาง	dB
D	ความยาว Fiber	km
α	Attenuation Coefficient	dB/km
Ns	จำนวน Splice	จุด
Ls	Loss Allowance ต่อ Splice	dB/จุด
Nc	จำนวน Mated Connections	คู่
Lc	Loss Allowance ต่อ Connection	dB/คู่
Lpassive	Loss ของอุปกรณ์ Passive เพิ่มเติม	dB

เมื่อได้ผลแล้ว ให้บวก Design Margin ตามข้อกำหนดของระบบแยกต่างหาก

⑥ Fiber Attenuation คืออะไร?

Fiber Attenuation คือการลดทอนกำลังแสงระหว่างเดินทางภายในเส้นใย

นิยมแสดงค่าเป็น dB/km

ตัวอย่างค่าสมมติในการคำนวณ

1310 nm = 0.35 dB/km
1550 nm = 0.22 dB/km

ค่าเหล่านี้เป็นตัวอย่างสำหรับ Single-mode Fiber ไม่ใช่ค่าของสายทุกรุ่น

ควรใช้ข้อมูลจาก Datasheet ของสายที่เลือก หรือค่าเผื่อจากข้อกำหนดออกแบบโครงการ

⑦ สูตรคำนวณ Fiber Loss จากระยะสาย

สูตรคือ

Fiber Loss = Distance (km) × Attenuation (dB/km)

ตัวอย่าง

สายยาว 5 กม.

Attenuation = 0.35 dB/km

Fiber Loss = 5 × 0.35

Fiber Loss = 1.75 dB

หากสายยาว 10 กม.

Fiber Loss = 10 × 0.35

Fiber Loss = 3.50 dB

ระยะทางที่ใช้ควรเป็นระยะเส้นใยจริง รวมระยะที่เดินอ้อมและความยาวส่วนที่เกี่ยวข้อง ไม่ใช่ระยะทางตรงระหว่างอาคาร

⑧ คำนวณ Fiber Loss ที่ 1310 nm อย่างไร?

สำหรับตัวอย่างสาย Single-mode ระยะ 12 กม.

กำหนด Attenuation ที่ 1310 nm = 0.35 dB/km

สูตรคือ

12 × 0.35

ผลลัพธ์ 4.20 dB

ค่านี้คือ Fiber Loss เฉพาะส่วนเส้นใย ยังไม่รวมรอยสไปซ์ Connector หรือ Splitter

⑨ คำนวณ Fiber Loss ที่ 1550 nm อย่างไร?

ใช้สายเส้นเดิมระยะ 12 กม.

สมมติ Attenuation ที่ 1550 nm = 0.22 dB/km

12 × 0.22 = 2.64 dB

เมื่อเปรียบเทียบกับค่า 1310 nm ในตัวอย่าง จะเห็นว่าค่า Fiber Loss ต่างกัน

แต่การวัดจริงยังต้องพิจารณา Macro Bend และเงื่อนไขการติดตั้งด้วย เพราะ 1550 nm อาจไวต่อการดัดโค้งมากกว่าในหลายสถานการณ์

⑩ Splice Loss คืออะไร?

Splice Loss คือการสูญเสียกำลังแสง ณ จุดเชื่อมต่อเส้นใย

ประเภทที่พบ ได้แก่

Fusion Splice
Mechanical Splice

Fusion Splice ที่ทำได้ดีมักมีค่าการสูญเสียต่ำ แต่ผลจริงยังขึ้นอยู่กับ Fiber Type, Core Alignment, Cleave Quality และการติดตั้ง

ตัวอย่างค่าเผื่อออกแบบที่อาจใช้ตามข้อกำหนดโครงการ ได้แก่ 0.05, 0.10 หรือ 0.20 dB ต่อรอย

ไม่ควรกำหนดค่าเดียวสำหรับทุกงานโดยไม่ตรวจเกณฑ์โครงการ

⑪ สูตรคำนวณ Splice Loss

สูตรคือ

Total Splice Loss = Number of Splices × Splice Allowance

ตัวอย่าง

Fusion Splice 10 จุด

กำหนด Allowance = 0.10 dB/จุด

10 × 0.10 = 1.00 dB

ถ้ามี 20 จุด

20 × 0.10 = 2.00 dB

ต้องนับจำนวนรอยสไปซ์ที่แสงเดินทางผ่านจริง ไม่ใช่นับทุก Core หรือทุกรอยสไปซ์ใน Closure รวมกัน

⑫ Mechanical Splice ต้องคำนวณแยกไหม?

ควรคำนวณแยกเมื่อใช้ค่า Allowance ต่างจาก Fusion Splice

ตัวอย่างสมมติ

Fusion Splice 8 จุด จุดละ 0.10 dB
Mechanical Splice 2 จุด จุดละ 0.25 dB

Fusion Loss = 8 × 0.10 = 0.80 dB

Mechanical Loss = 2 × 0.25 = 0.50 dB

Total Splice Loss = 1.30 dB

ควรใช้ค่าจริงจากข้อมูลผู้ผลิตและข้อกำหนดการออกแบบสำหรับ Mechanical Splice รุ่นที่ใช้

⑬ Connector Loss คืออะไร?

Connector Loss คือการสูญเสียกำลังแสงที่จุดประกบหัว Fiber Connector

ตัวอย่างหัวต่อที่พบ ได้แก่

SC/UPC
SC/APC
LC/UPC
LC/APC
FC
Connector ประเภทอื่น

ค่า Loss ของจุดประกบขึ้นกับคุณภาพ End Face การจัดแนว ความสะอาด และความเข้ากันได้ของหัวต่อ

สำหรับการวางแผน อาจใช้ค่าเผื่อ 0.30 dB หรือค่าอื่นตามสเปกและเกณฑ์โครงการ

⑭ นับ Connector Loss อย่างไรให้ถูกต้อง?

สิ่งสำคัญคือการนับ Mated Connector Pair หรือจุดประกบ Connector หนึ่งคู่

หัว Connector สองหัวที่ประกบกันผ่าน Adapter โดยทั่วไปนับเป็นหนึ่ง Connection

ตัวอย่าง

จุดประกบฝั่ง A = 1 คู่
จุดประกบฝั่ง B = 1 คู่

รวม = 2 Mated Connections

หากกำหนด Allowance 0.30 dB/คู่

Connector Loss = 2 × 0.30

Connector Loss = 0.60 dB

ไม่ควรนับเป็น 4 Connections เพียงเพราะมีหัว Connector ทั้งหมด 4 หัว

⑮ Connector Loss 0.30 dB กับ 0.50 dB เลือกค่าไหน?

เลือกตามสเปกและข้อกำหนดโครงการ

ตัวอย่าง

หาก Connector Pair จำนวน 4 จุด

ใช้ค่าเผื่อ 0.30 dB/คู่:

4 × 0.30 = 1.20 dB

ใช้ค่าเผื่อ 0.50 dB/คู่:

4 × 0.50 = 2.00 dB

ต่างกัน 0.80 dB

ดังนั้นการเลือกค่า Allowance มีผลต่อการออกแบบอย่างชัดเจน

หากไม่มีข้อกำหนดเฉพาะ ควรตรวจ Datasheet และมาตรฐานที่ใช้แทนการเลือกจากความเคยชิน

⑯ Connector UPC และ APC มีผลต่อ Loss Budget อย่างไร?

UPC และ APC มีรูปแบบ End Face ต่างกัน

APC ออกแบบให้ช่วยลดการสะท้อนกลับในระบบที่ต้องการ Reflectance ต่ำ

แต่ไม่ได้หมายความว่า APC ต้องมี Insertion Loss ต่ำกว่า UPC ทุกผลิตภัณฑ์

การคำนวณ Connector Loss ต้องใช้ข้อมูลของจุดประกบจริง

ห้ามประกบ UPC กับ APC โดยตรง เพราะหน้าสัมผัสไม่เข้ากันและอาจเกิด Loss สูงหรือความเสียหาย

⑰ Optical Splitter Loss คืออะไร?

Optical Splitter เป็นอุปกรณ์ Passive ที่กระจายกำลังแสงจากหนึ่งพอร์ตไปหลายพอร์ต

พบมากในระบบ FTTH, GPON และ XGS-PON

เมื่อแสงถูกแบ่งออกไปหลายทาง จะเกิดการลดระดับกำลังแสงในแต่ละทางออก

Splitters จึงมี Loss ที่ต้องรวมใน Loss Budget

ตัวอย่างอัตราส่วน

1:2
1:4
1:8
1:16
1:32
1:64

ต้องใช้ค่าการสูญเสียสูงสุดจาก Datasheet ของ Splitter หรือข้อกำหนดระบบ รวมถึงการสูญเสียส่วนเกินของอุปกรณ์ตามที่ระบุ

⑱ ตารางตัวอย่าง Splitter Loss

ค่าต่อไปนี้เป็นเพียงค่าประมาณสำหรับฝึกวางแผน ไม่ใช่สเปกของผลิตภัณฑ์ทุกยี่ห้อ

Splitter Ratio	Loss เชิงอุดมคติจากการแบ่งเท่ากัน	ตัวอย่างค่าเผื่อรวมที่อาจใช้
1:2	3.01 dB	3.6 dB
1:4	6.02 dB	7.2 dB
1:8	9.03 dB	10.5 dB
1:16	12.04 dB	13.8 dB
1:32	15.05 dB	17.0 dB
1:64	18.06 dB	20.5 dB

ค่าจริงขึ้นกับเทคโนโลยี Splitter, Wavelength, ความสม่ำเสมอแต่ละพอร์ต และผลิตภัณฑ์

ต้องตรวจว่าสเปกที่ใช้รวม Connector บน Splitter แล้วหรือไม่ เพื่อป้องกันการนับ Loss ซ้ำ

⑲ System Margin คืออะไร?

System Margin คือค่าเผื่อที่กำหนดเพื่อรองรับความไม่แน่นอนหรือการเปลี่ยนแปลงของระบบในอนาคตตามหลักการออกแบบ

อาจใช้รองรับความเสื่อมของอุปกรณ์ การเปลี่ยนแปลงของเส้นทาง หรือความแตกต่างจากสมมติฐานที่ใช้คำนวณ

ตัวอย่างเช่นกำหนด Margin 3 dB

หากคำนวณ Link Loss ได้ 8 dB

Budget Required = 8 + 3

Budget Required = 11 dB

ค่า Margin 3 dB เป็นตัวอย่างเท่านั้น ไม่ใช่ค่าบังคับของทุกระบบ

⑳ ตัวอย่าง Loss Budget ระยะ 1 กิโลเมตร

กำหนดข้อมูลสมมติ

สายยาว 1 กม.
Fiber Attenuation = 0.35 dB/km
Splice 2 จุด จุดละ 0.10 dB
Connector Pair 2 จุด จุดละ 0.30 dB
ไม่มี Splitter

คำนวณ

Fiber Loss = 1 × 0.35 = 0.35 dB

Splice Loss = 2 × 0.10 = 0.20 dB

Connector Loss = 2 × 0.30 = 0.60 dB

Total Link Loss = 1.15 dB

ถ้ากำหนด Margin 3 dB

Required Budget = 4.15 dB

㉑ ตัวอย่าง Loss Budget ระยะ 5 กิโลเมตร

ข้อมูลสมมติ

สายยาว 5 กม.
Attenuation = 0.35 dB/km
Splice 4 จุด
Connector Pair 2 จุด
Splice Allowance = 0.10 dB
Connector Allowance = 0.30 dB

คำนวณ

Fiber Loss = 5 × 0.35 = 1.75 dB

Splice Loss = 4 × 0.10 = 0.40 dB

Connector Loss = 2 × 0.30 = 0.60 dB

Total Loss = 2.75 dB

ถ้าเผื่อ Margin 3 dB

Required Budget = 5.75 dB

㉒ ตัวอย่าง Loss Budget ระยะ 10 กิโลเมตร

ข้อมูลสมมติ

ระยะ 10 กม.
Attenuation 0.35 dB/km
Splice 8 จุด
Connector Pair 2 จุด
Splice Allowance 0.10 dB
Connector Allowance 0.30 dB

คำนวณ

Fiber = 3.50 dB

Splice = 0.80 dB

Connector = 0.60 dB

Total Link Loss = 4.90 dB

หากเผื่อ Margin 3 dB

Required Budget = 7.90 dB

ต้องนำไปเทียบ Optical Power Budget ของ SFP หรืออุปกรณ์ที่ใช้งานจริง

㉓ ตัวอย่าง Loss Budget ระยะ 20 กิโลเมตร

ข้อมูลสมมติ

ระยะ 20 กม.
Attenuation = 0.35 dB/km
Splice 12 จุด
Connector Pair 2 จุด

คำนวณ

Fiber Loss = 20 × 0.35 = 7.00 dB

Splice Loss = 12 × 0.10 = 1.20 dB

Connector Loss = 2 × 0.30 = 0.60 dB

Total Loss = 8.80 dB

หากเผื่อ Margin 3 dB

Required Budget = 11.80 dB

ในงานระยะ 20 กม. ต้องตรวจทั้งค่า Loss รวมและสเปกระยะรองรับของ Optical Transceiver ไม่ใช่ดูเฉพาะค่าหนึ่งค่า

㉔ ตารางเปรียบเทียบ Loss Budget ตามระยะทาง

ใช้สมมติฐาน

Attenuation = 0.35 dB/km
Splice Allowance = 0.10 dB/จุด
Connector Allowance = 0.30 dB/คู่
ไม่มี Splitter
Margin = 3 dB

ระยะสาย	Splice	Connector Pair	Link Loss	รวม Margin
1 km	2	2	1.15 dB	4.15 dB
5 km	4	2	2.75 dB	5.75 dB
10 km	8	2	4.90 dB	7.90 dB
20 km	12	2	8.80 dB	11.80 dB

ตารางนี้ใช้เพื่อฝึกการคำนวณเท่านั้น

㉕ วิธีคำนวณ Loss Budget สำหรับ FTTH

ระบบ FTTH อาจมี Feeder Fiber, Distribution Fiber, Drop Cable, Connector, Splice และ Optical Splitter

ควรคำนวณเส้นทางจริงตั้งแต่จุดส่งถึงจุดรับ

ขั้นตอน

ระบุ OLT Port และ ONU/ONT ที่ต้องการประเมิน
ตรวจ PON Class ของอุปกรณ์
ตรวจระยะ Feeder
ตรวจระยะ Distribution
ตรวจระยะ Drop Cable
รวมความยาว Fiber ที่แสงผ่าน
นับ Splice จริงในเส้นทาง
นับ Mated Connector Pairs
ตรวจ Splitter Ratio
ตรวจจำนวน Splitter ที่ต่ออนุกรม
รวม Passive Loss
เผื่อ Margin
ตรวจเกณฑ์ Optical Budget
ตรวจข้อจำกัดระยะและการทำงานของระบบ

ต้องคำนวณแต่ละเส้นทางลูกค้า ไม่ใช่นำ Loss ของทุกกิ่ง Splitter มารวมกัน

㉖ ตัวอย่าง FTTH GPON ที่ใช้ Splitter 1:32

ข้อมูลสมมติ

Fiber Loss รวม = 2.00 dB
Splice 6 จุด จุดละ 0.10 dB
Connector Pair 3 จุด จุดละ 0.30 dB
Splitter 1:32 Loss สมมติ = 17.00 dB

คำนวณ

Fiber Loss = 2.00 dB

Splice Loss = 0.60 dB

Connector Loss = 0.90 dB

Splitter Loss = 17.00 dB

Total Link Loss = 20.50 dB

หากเผื่อ Margin 3 dB

Required Budget = 23.50 dB

ต้องตรวจค่า Optical Budget ที่รองรับตาม PON Class และข้อมูล OLT/ONT จริง รวมถึงเกณฑ์อื่นของระบบ

㉗ Splitter สองชั้นต้องคำนวณอย่างไร?

สมมติระบบใช้

Splitter 1:4
Splitter 1:8

ต่ออนุกรมในเส้นทางเดียวกัน

กำหนดค่า Loss สมมติ

1:4 = 7.2 dB
1:8 = 10.5 dB

Total Splitter Loss = 7.2 + 10.5

Total Splitter Loss = 17.7 dB

จากนั้นจึงบวก Fiber Loss, Splice Loss และ Connector Loss ของเส้นทางที่แสงผ่าน

ต้องตรวจว่า Loss ของ Splitter ตาม Datasheet รวม Connector แล้วหรือไม่ ก่อนนับ Connector เพิ่ม

㉘ วิธีคำนวณ Loss Budget สำหรับ SFP

อุปกรณ์ SFP มีข้อมูลสำคัญ เช่น

Minimum Tx Power
Maximum Tx Power
Receiver Sensitivity
Receiver Overload
Supported Wavelength
Supported Fiber Type
Specified Distance

สำหรับการประเมิน Budget ขั้นพื้นฐาน ใช้

Available Optical Power Budget = Minimum Tx Power – Receiver Sensitivity

โดยใช้ค่า dBm จากสเปกที่เข้ากันได้ของระบบ

ผลต่างจะมีหน่วยเป็น dB

ต้องตรวจเงื่อนไข Bit Rate, Modulation, Forward Error Correction และข้อกำหนดอื่นที่มีผลต่อ Receiver Sensitivity เมื่อเกี่ยวข้อง

㉙ ตัวอย่างคำนวณ SFP Optical Power Budget

สมมติอุปกรณ์ระบุ

Minimum Tx Power = -3 dBm
Receiver Sensitivity = -18 dBm

Available Optical Power Budget = -3 – (-18)

Available Budget = 15 dB

หาก Link Loss = 10 dB

และกำหนด Margin = 3 dB

Required Budget = 13 dB

ดังนั้นตามสมมติฐานนี้ ยังมีส่วนต่าง

15 – 13 = 2 dB

อย่างไรก็ตาม ต้องตรวจข้อจำกัดอื่น เช่น Receiver Overload และความเข้ากันได้ของ Transceiver ด้วย

㉚ Optical Receive Power คำนวณอย่างไร?

สูตรพื้นฐาน

Estimated Rx Power = Tx Power – Total Link Loss

ตัวอย่าง

Tx Power = -2 dBm

Link Loss = 6 dB

Rx Power โดยประมาณ = -2 – 6

Rx Power = -8 dBm

หาก Receiver Sensitivity ต่ำสุดที่รองรับคือ -16 dBm ตามสเปกสมมติ

ค่ารับ -8 dBm สูงกว่าขีดจำกัดความไวรับขั้นต่ำ จึงมีส่วนต่างด้าน Sensitivity

แต่ต้องตรวจด้วยว่า -8 dBm ไม่สูงเกิน Receiver Overload

㉛ Receiver Sensitivity กับ Receiver Overload ต่างกันอย่างไร?

Receiver Sensitivity คือขีดจำกัดกำลังแสงระดับต่ำที่ตัวรับสามารถทำงานได้ตามเงื่อนไขสเปก

Receiver Overload คือระดับกำลังแสงด้านสูงที่อาจเกินขอบเขตการทำงานของตัวรับ

ดังนั้นลิงก์ที่ Loss ต่ำมากก็ไม่ได้แปลว่าปลอดภัยต่ออุปกรณ์ทุกกรณี

ตัวอย่างการตรวจรับต้องดูทั้ง

Minimum Receive Power
Maximum Receive Power
Tx Power Range
Link Loss
Power Margin

㉜ Loss Budget ผ่านแต่สัญญาณยังใช้งานไม่ได้ เกิดจากอะไร?

แม้ค่าคำนวณอยู่ภายใน Optical Power Budget แต่ระบบอาจมีปัญหาอื่น เช่น

Wavelength ไม่ตรงกัน
SFP ไม่เข้ากัน
Tx/Rx ต่อสลับผิด
Connector UPC/APC ไม่ตรง
Connector สกปรก
Optical Receive Power ผิดจากค่าคำนวณ
Fiber Bend
Optical Return Loss ไม่เหมาะสม
Link Configuration ผิด
อุปกรณ์ Active มีปัญหา

จึงต้องใช้ Loss Budget เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบและตรวจสอบ ไม่ใช่ข้อรับประกันว่าเครือข่ายจะทำงานได้แน่นอน

㉝ วิธีวัด Loss จริงด้วย Optical Power Meter

Loss Budget เป็นผลการคำนวณ ส่วนค่าที่ติดตั้งจริงควรตรวจด้วยวิธีทดสอบที่เหมาะสม

สำหรับการวัด End-to-End Insertion Loss สามารถใช้ Optical Light Source และ Optical Power Meter หรือ OLTS ตามขั้นตอน

แนวทาง

ตรวจ Fiber Type
ตรวจ Wavelength
ตรวจสถานะความปลอดภัยของลิงก์
ตรวจ Connector End Face
ทำความสะอาด Connector
ต่อ Test Reference Cord
ตั้งค่า Reference ตามวิธีที่กำหนด
ต่อ Fiber Under Test
วัด Insertion Loss
บันทึกผล
เปรียบเทียบกับเกณฑ์
ทดสอบซ้ำหากค่าผิดปกติ

Reference Method มีผลต่อขอบเขต Loss ที่ถูกรวมในการวัด จึงต้องระบุวิธีที่ใช้ให้ชัดเจน

㉞ OTDR ใช้ตรวจ Loss Budget ได้ไหม?

OTDR ใช้ตรวจลักษณะการสูญเสียตามระยะทางและระบุ Event ต่าง ๆ ได้

ตัวอย่างเช่น

Fiber Attenuation
Splice Event
Connector Event
High Loss Event
Macro Bend
จุดขาด

แต่การตรวจ End-to-End Insertion Loss ตามเกณฑ์โครงการบางประเภทต้องใช้ OLTS หรือ Optical Light Source และ Power Meter

OTDR Event Loss และ OLTS Insertion Loss ไม่ควรนำมาใช้แทนกันโดยไม่ตรวจวิธีทดสอบ

㉟ ทำไมค่า OTDR กับ Power Meter ไม่เท่ากัน?

อาจเกิดจากหลายปัจจัย ได้แก่

หลักการวัดต่างกัน
Test Reference Method
Wavelength
Backscatter Difference
Dead Zone
Pulse Width
Connector Loss
การตั้งค่าเครื่อง
สภาพเส้นทาง

OTDR ประเมินเหตุการณ์ตามระยะทาง ขณะที่ OLTS วัดการสูญเสียรวมภายใต้การตั้ง Reference ที่กำหนด

ถ้าผลไม่ตรงกัน ควรตรวจเงื่อนไขก่อนสรุปว่าเครื่องใดเครื่องหนึ่งเสีย

㊱ ค่า Loss สูงกว่าที่คำนวณควรตรวจอะไร?

ขั้นตอนที่ 1

ตรวจข้อมูลความยาวสาย

ขั้นตอนที่ 2

ตรวจ Attenuation Coefficient ที่ใช้คำนวณ

ขั้นตอนที่ 3

ตรวจจำนวน Splice จริง

ขั้นตอนที่ 4

ตรวจจำนวน Connector Pair

ขั้นตอนที่ 5

ตรวจ Passive Devices

ขั้นตอนที่ 6

ตรวจว่า Loss ของ Splitter รวม Connector แล้วหรือไม่

ขั้นตอนที่ 7

ตรวจ Wavelength

ขั้นตอนที่ 8

ตรวจ Test Reference

ขั้นตอนที่ 9

ทำความสะอาด Connector

ขั้นตอนที่ 10

ตรวจ Patch Cord

ขั้นตอนที่ 11

ตรวจ OTDR Trace เพื่อระบุ Event ผิดปกติ

ขั้นตอนที่ 12

ตรวจ Bend Radius และ Splice Tray

ขั้นตอนที่ 13

แก้ไขจุดที่ยืนยันสาเหตุแล้ว

ขั้นตอนที่ 14

วัดใหม่และบันทึกผล

㊲ วิธีลด Loss Budget ของระบบ Fiber Optic

การออกแบบที่ดีสามารถลด Loss ที่ไม่จำเป็นได้โดย

เลือก Fiber Attenuation ต่ำตามความต้องการ
วางเส้นทางให้เหมาะสม
ลดจุด Connector ที่ไม่จำเป็น
ลดจุด Splice ที่ไม่จำเป็น
ใช้ Connector คุณภาพดี
รักษาความสะอาด Connector
ใช้ Fusion Splicing ที่ได้คุณภาพ
จัด Fiber ตาม Minimum Bend Radius
เลือก Splitter ตามระบบจริง
ตรวจความเข้ากันได้ของอุปกรณ์
ตรวจรับผลด้วยเครื่องมือที่เหมาะสม
เผื่อ Margin ตามข้อกำหนด

ไม่ควรลดจำนวนจุดเชื่อมต่อจนกระทบการบำรุงรักษาหรือความปลอดภัยของระบบ

㊳ ตัวอย่าง Troubleshooting: ออกแบบ Loss Budget 8 dB แต่วัดได้ 12 dB

สมมติโครงการคำนวณไว้ 8 dB แต่เมื่อทดสอบจริงวัด End-to-End Insertion Loss ได้ 12 dB

ส่วนต่างคือ 4 dB

วิธีตรวจ

ตรวจ Reference Method
ตรวจ Wavelength
ตรวจความสะอาดหัวทดสอบ
ตรวจ Connector ทั้งสองปลาย
ตรวจ Splitter และ Passive Components
ตรวจจำนวน Connector จริง
ตรวจว่าใช้เส้นทางเดียวกับแบบออกแบบหรือไม่
ใช้ OTDR ช่วยระบุ High Loss Event
ตรวจจุดที่ Loss สูงผิดปกติ
ซ่อมตามสาเหตุ
วัด Insertion Loss ใหม่
ปรับรายงาน As-Built

ไม่ควรสรุปว่ารอย Fusion Splice เสียทั้งหมดเพียงเพราะ Total Loss สูงกว่าที่คำนวณ

㊴ ตัวอย่าง Troubleshooting: FTTH Loss สูงเพราะ Splitter

สมมติระบบใช้ Splitter 1:32 และมี Loss รวมสูงกว่าที่คาด

ตรวจตามลำดับ

ตรวจ Split Ratio จริง
ตรวจจำนวน Splitter ต่ออนุกรม
ตรวจ Loss Specification ของแต่ละพอร์ต
ตรวจ Connector ที่ประกบกับ Splitter
ตรวจ Fiber Path
ตรวจ Wavelength
ตรวจ Optical Power ที่ OLT/ONT ตามวิธีที่รองรับ
ตรวจผล Insertion Loss
เปรียบเทียบกับ Optical Budget ของ PON Class
บันทึกค่าของเส้นทางลูกค้าแต่ละราย

ไม่ควรนำค่า Loss ของทุกกิ่งมาเพิ่มรวมกัน เพราะแสงที่ส่งไปยัง ONT หนึ่งตัวเดินผ่านเฉพาะเส้นทางของตัวนั้น

㊵ ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยในการคำนวณ Loss Budget

1. ใช้ระยะเส้นตรงแทนระยะ Fiber จริง

ทำให้ Fiber Loss ต่ำกว่าความเป็นจริง

2. ลืมรวม Splice Loss

ทำให้ Budget ไม่ครบ

3. นับ Connector สองหัวเป็นสอง Connection

อาจคำนวณซ้ำ

4. ใช้ค่า Attenuation ผิด Wavelength

ทำให้ Loss Budget คลาดเคลื่อน

5. ลืม Splitter Loss

เป็นความผิดพลาดสำคัญในระบบ PON

6. นับ Connector ของ Splitter ซ้ำกับค่า Insertion Loss ที่รวมอยู่แล้ว

ทำให้ค่าเผื่อสูงเกิน

7. ไม่เผื่อ Margin

ทำให้ระบบมีส่วนต่างน้อยกว่าที่ต้องการ

8. ใช้ค่า Typical แทน Maximum โดยไม่ตรวจข้อกำหนด

อาจออกแบบเผื่อต่ำเกิน

9. ดูเฉพาะ Receiver Sensitivity

ลืมตรวจ Receiver Overload

10. ใช้ค่า Estimated Loss จาก Fusion Splicer แทนผลตรวจรับ

ไม่ได้ยืนยัน End-to-End Link Loss

㊶ Checklist คำนวณ Fiber Optic Loss Budget

ตรวจ Project Name
ตรวจ Fiber Route
ตรวจ Fiber Type
ตรวจระยะสายจริง
ตรวจ Wavelength
ตรวจ Fiber Attenuation
ตรวจจำนวน Fusion Splice
ตรวจจำนวน Mechanical Splice
ตรวจ Splice Allowance
ตรวจจำนวน Mated Connector Pair
ตรวจ Connector Allowance
ตรวจ Connector UPC/APC
ตรวจจำนวน Optical Splitter
ตรวจ Splitter Ratio
ตรวจ Splitter Loss
ตรวจ Passive Components อื่น
ตรวจว่ามี Loss ซ้ำใน Datasheet หรือไม่
คำนวณ Fiber Loss
คำนวณ Splice Loss
คำนวณ Connector Loss
คำนวณ Passive Loss
รวม Total Link Loss
กำหนด System Margin
คำนวณ Required Budget
ตรวจ Minimum Tx Power
ตรวจ Receiver Sensitivity
ตรวจ Receiver Overload
คำนวณ Available Optical Power Budget
เปรียบเทียบ Budget
ตรวจข้อกำหนดระบบ PON หรือ SFP
ตรวจข้อจำกัดระยะทาง
วัด End-to-End Loss ตามข้อกำหนด
ตรวจ OTDR Trace เมื่อจำเป็น
บันทึกผล
ตรวจ Pass/Fail
เก็บรายงานส่งมอบ

㊷ คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ Fiber Optic Loss Budget

Fiber Optic Loss Budget คืออะไร?

คือการคำนวณการสูญเสียกำลังแสงรวมของเส้นทาง Fiber Optic เพื่อประเมินความเหมาะสมกับระบบรับส่งแสง

Loss Budget คำนวณอย่างไร?

นำ Fiber Loss, Splice Loss, Connector Loss และ Passive Loss อื่นมารวมกัน

Fiber Loss คำนวณอย่างไร?

นำระยะสายหน่วยกิโลเมตรคูณ Attenuation หน่วย dB/km

Splice Loss คำนวณอย่างไร?

นำจำนวนรอย Splice คูณค่าเผื่อ Loss ต่อรอย

Connector Loss คำนวณอย่างไร?

นำจำนวน Mated Connector Pairs คูณค่า Loss Allowance ต่อจุดประกบ

dB กับ dBm ต่างกันอย่างไร?

dB ใช้แสดงอัตราส่วนหรือการสูญเสีย ส่วน dBm ใช้แสดงระดับกำลังเทียบกับ 1 mW

Single-mode Fiber ใช้ค่า dB/km เท่าไร?

ต้องตรวจ Datasheet และ Wavelength ค่าที่ใช้คำนวณอาจแตกต่างตามสาย

1310 nm กับ 1550 nm มี Loss เท่ากันไหม?

ไม่จำเป็น เพราะ Attenuation ขึ้นอยู่กับ Wavelength

Fusion Splice Loss ควรเผื่อเท่าไร?

ใช้ค่าตามมาตรฐานการออกแบบหรือข้อกำหนดโครงการ เช่น 0.10 dB ต่อรอยในตัวอย่างหนึ่ง

Connector Loss 0.30 dB ใช้ได้ไหม?

อาจใช้เป็นค่าเผื่อในหลายงาน แต่ต้องตรวจสเปกและข้อกำหนดจริง

นับ Connector เป็นจำนวนหัวหรือจำนวนคู่?

โดยทั่วไปนับเป็น Mated Connector Pairs สำหรับการคำนวณ Connection Loss

Optical Splitter ต้องรวม Loss ไหม?

ต้องรวมถ้าอยู่ในเส้นทางส่งแสง

Splitter 1:32 มี Loss เท่าไร?

ขึ้นกับสเปกผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างที่ใช้ฝึกคำนวณอาจประมาณ 17 dB

FTTH ต้องคำนวณ Loss Budget ไหม?

ต้องคำนวณเพื่อประเมินว่าเส้นทางอยู่ภายใน Optical Budget ของระบบ PON หรือไม่

Backbone ต้องคำนวณ Loss Budget ไหม?

ควรคำนวณทั้งระยะ Fiber, Splice, Connector และ Margin

System Margin คืออะไร?

ค่าเผื่อที่กำหนดเพื่อเพิ่มความมั่นใจในการออกแบบตามเงื่อนไขของระบบ

ต้องเผื่อ Margin 3 dB ทุกงานไหม?

ไม่จำเป็น 3 dB เป็นเพียงตัวอย่าง ต้องใช้ค่าที่โครงการกำหนด

Optical Power Budget คืออะไร?

ความสามารถในการรองรับ Loss ของอุปกรณ์ส่งและรับตามสเปก

Optical Power Budget คำนวณอย่างไร?

นำ Minimum Tx Power ลบ Receiver Sensitivity ตามเงื่อนไขอุปกรณ์

Receiver Sensitivity คืออะไร?

ระดับกำลังแสงต่ำสุดที่ตัวรับรองรับตามเงื่อนไขใน Datasheet

Receiver Overload คืออะไร?

ระดับกำลังแสงด้านสูงที่ตัวรับรองรับได้ตามสเปก

Loss Budget ต่ำ แปลว่าระบบใช้งานได้แน่นอนไหม?

ไม่เสมอ ต้องตรวจความเข้ากันได้และเงื่อนไขอื่นของระบบด้วย

OTDR ใช้วัด Loss Budget ได้ไหม?

ใช้ช่วยตรวจเหตุการณ์และการสูญเสียตามระยะ แต่การตรวจ End-to-End Insertion Loss อาจต้องใช้ OLTS

Optical Power Meter ใช้ตรวจ Loss ได้ไหม?

ได้เมื่อใช้ร่วมกับ Light Source และวิธีตั้ง Reference ที่ถูกต้อง

ทำไม Loss ที่วัดได้สูงกว่าที่คำนวณ?

อาจเกิดจาก Connector สกปรก, Bend, Splice, Splitter, ข้อมูลออกแบบไม่ตรง หรือวิธีทดสอบ

ค่า Estimated Loss จาก Fusion Splicer ใช้แทน Loss Budget ได้ไหม?

ไม่ได้ เพราะเป็นค่าประเมินของรอยสไปซ์ ไม่ใช่ Total Link Loss

ทำไมต้องคำนวณแยกแต่ละ Wavelength?

เพราะ Fiber Attenuation และคุณสมบัติอุปกรณ์อาจแตกต่างตาม Wavelength

Loss Budget มีผลต่อการเลือก SFP อย่างไร?

ช่วยประเมินว่าความสามารถรับส่งแสงของ SFP เพียงพอสำหรับเส้นทางหรือไม่

ต้องตรวจ Loss Budget หลังติดตั้งด้วยไหม?

ควรเปรียบเทียบผลทดสอบจริงกับเกณฑ์ออกแบบและตรวจรับตามวิธีที่กำหนด

㊸ สรุป วิธีคำนวณ Fiber Optic Loss Budget ให้ถูกต้อง

Fiber Optic Loss Budget เป็นการคำนวณการสูญเสียกำลังแสงรวมของเส้นทาง Fiber Optic โดยรวมการลดทอนของสาย รอยสไปซ์ จุดประกบ Connector และอุปกรณ์ Passive

สูตรพื้นฐานคือ

Total Link Loss = Fiber Loss + Splice Loss + Connector Loss + Passive Loss

จากนั้นนำผลรวมไปบวก Margin ตามข้อกำหนด เพื่อประเมิน Optical Budget ที่ระบบต้องรองรับ

สิ่งที่ช่างต้องระวังคือการใช้ความยาวสายจริง เลือกค่า Attenuation ให้ตรง Wavelength นับ Connector เป็นจุดประกบตามขอบเขตการคำนวณ และรวม Splitter Loss เมื่อมี

สำหรับระบบ FTTH ต้องพิจารณา Feeder, Distribution, Drop Cable และ Splitter ที่แสงผ่านในเส้นทางของลูกค้าแต่ละราย

สำหรับระบบ Backbone หรือ Point-to-Point ต้องตรวจ Optical Power Budget ของ Transceiver รวมทั้ง Receiver Sensitivity และ Receiver Overload

หลังติดตั้งควรวัด End-to-End Insertion Loss ตามข้อกำหนด และใช้ OTDR ช่วยระบุเหตุการณ์ผิดปกติเมื่อจำเป็น

comsiam แนะนำให้ทีมออกแบบและติดตั้งจัดทำ Loss Budget ก่อนเริ่มงาน พร้อมบันทึกค่า Attenuation, Splice Allowance, Connector Allowance, Passive Loss และ Margin อย่างชัดเจน เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบกับผลตรวจรับจริงได้

การคำนวณอย่างครบถ้วนช่วยลดความเสี่ยงที่ลิงก์จะมี Optical Power ไม่เพียงพอ ช่วยเลือกอุปกรณ์ได้เหมาะสม และเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ Fiber Optic ในระยะยาว

ComSiam Professional Team