Как протестировать оптический кабель

Обзор методов тестирования оптических кабелей рефлектометром: что выбрать для проверки новых ВОЛС?

Модернизация базовых сетей 100/400G и подготовка к развертыванию 5G требуют качественной проверки волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Выбор правильных методик и подходящих приборов имеет решающее значение при тестировании оптоволокна, так как ошибки могут обойтись крайне дорого.

О каких бы современных оптических сетях ни шла речь, физическая целостность волокна и качества соединения оптических линий все еще имеют решающее значение. Модернизация существующих сетей предполагает проверку их состояния, а прокладка новых ВОЛС — контроль качества соединений. Чем выше скорости ВОЛС, тем более строгие требования к качеству их диагностики. И здесь возникает проблема выбора методики тестирования, например, всегда ли «проверка по максимуму» с применением двунаправленных тестов — лучший вариант?

Двунаправленное тестирование ВОЛС рефлектометром: панацея или новые проблемы?

Важно понимать, что оптоволоконная связь тесно связана с рефлектометрией. Без качественного рефлектометра OTDR невозможно создать надежно работающую ВОЛС. Поэтому решение проблемы сводится к правильному первоначальному выбору оборудования и определению наиболее подходящих методик тестирования.

Существует два основных метода рефлектометрии: односторонний (к одному концу линии подключается одна компенсационная катушка), двусторонний (с компенсационной катушкой на ближнем конце и такой же на дальнем).

Направление движения света может повлиять на результаты тестирования. В любом волокне существует разница коэффициентов обратного отражения и в одном направлении потери света могут быть больше.

При одностороннем тестировании OTDR можно пропустить множество аномалий. Так, места соединения волокон с разными коэффициентами отражения в одном из направлений могут компенсировать потерю тестового сигнала, а в другом — существенно его ослаблять. Кроме того, существуют мертвые зоны, в которых рефлектометр не регистрирует события.

На рисунке ниже показан пример разницы в потере уровня сигнала в зависимости от направления измерений. С одной стороны, тестирование даже показывает отрицательные потери в -0,3 дБ, что, конечно, невозможно. В данном случае наблюдается эффект усиления, связанный с разницей в коэффициенте обратного рассеяния в месте соединения двух кабелей.

Поэтому одностороннее тестирование оптических кабелей рефлектометром лучше подходит для простых тестов, например, для поиска и локализации мест разрыва, излома волокна, а также оценки общего затухания сигнала в волокне, проверки коннекторов и т. д. В таком случае нет необходимости тратить время на двунаправленное тестирование. Главным преимуществом односторонней диагностики ВОЛС является то, что нужно выполнять всего одну процедуру инспекции и очистки оптоволокна на каждую линию. Это важно, поскольку вносимые загрязнения коннекторов могут привести к выходу из строя ВОЛС, которая до тестирования работала исправно. Иногда клиенты настаивают на двустороннем «полном тестировании», но это может быть избыточным и даже вредным решением хотя бы из-за большего риска неудачной процедуры очистки оптических разъемов.

Двунаправленная проверка оптоволокна без беготни

Односторонние тесты не подходят при прокладке новых сетей и мониторинге производительности ВОЛС. В таких случаях отраслевые стандарты требуют двунаправленной проверки оптических кабелей рефлектометром (Bi-dir OTDR) с замером сигнала с обоих концов линии. Это нужно, чтобы выявить аномалии, которые не видны при обычной односторонней рефлектометрии. Также, бывают уникальные случаи, когда в линии используются кабели с волокном разного диаметра, при этом двустороннее тестирование может оказаться полезным. Тестирование Bi-dir OTDR дает возможность усреднить параметры измерений и дать четкую оценку качества ВОЛС. В итоге можно однозначно определить, поддерживает ли тестируемая линия высокоскоростную передачу данных. Это сэкономит время и деньги, которые клиент может потерять в случае запуска неисправной кабельной системы.

Традиционная двунаправленная проверка ВОЛС предполагает сначала замер с одной стороны:

А потом тестирование оптической линии с другой стороны:

После чего определяются средние параметры. Это трудоемкая работа, требующая ручной обработки данных. Ее можно ускорить, используя одновременно два аналогичных прибора с двух сторон кабельной трассы (методика bi-directional OTDR), но это требует дополнительных расходов на оборудование.

Ещё одной из наиболее эффективных методик является тестирование оптическим рефлектометром с замкнутой цепью (loopback). Данный метод предполагает применение рефлектометра на одном конце линии и эталонной петли оптоволокна на другом. Таким образом можно проверить две оптические линии по двум направлениям, поочередно меняя местами кабели. Это наиболее эффективный способ с точки зрения экономии средств и трудозатрат, так как требуется лишь один рефлектометр, коммутация петлёй и две компенсационные катушки.

Серьезным недостатком тестирования OTDR-loopback являются трудоемкие процессы записи и объединения данных тестирования. Зачастую ручная работа с данными приводит к ошибкам и нужны повторные тесты. Эта проблема решена в современных оптических рефлектометрах, таких как VIAVI T-BERD/MTS-4000 V2.

Платформа обладает возможностью аппаратного расширения (через подключение сменных модулей) и большим набором программного обеспечения для автоматизации рабочих процессов. С прибором VIAVI T-BERD/MTS-4000 V2 операции при любом методе тестирование сводятся к минимуму: выбор конфигурации тестовых настроек из готового списка и запуск серии двунаправленных тестов нажатием одной кнопки. Специальные программные алгоритмы контролируют правильность тестирования. Результаты измерений можно передать в облачный сервис и получить удалённый доступ ко всем отчетам для дальнейшего анализа.

При использовании таких совершенных приборов, как VIAVI T-BERD/MTS-4000 V2, задача специалистов сводится к качественному выполнению процедур очистки загрязнений оптических коннекторов и односторонней проверке компенсационных катушек перед началом двунаправленного тестирования.

Таким образом, модульная платформа предлагает возможность выбора любой методики диагностики оптического кабеля с максимальной автоматизацией. И этот выбор можно делать исходя из потребности, а не возможностей имеющегося оборудования. В конечном счете, такой подход снижает вероятность сбоев в работе ВОЛС.

Источник

Тестирование волоконно-оптических каналов СКС

Потребность в быстрой передаче больших объемов данных привела к росту популярнос­ти высокоскоростных сетей Gigabit Ethernet и их распространению в LAN-сетях. В активном сете­вом оборудовании 1 и 10 Gigabit Ethernet, включая маршрутизаторы и коммутаторы, в качестве источников излучения используются не светодиоды, а лазерные диоды.

Какой источник излучения должен использоваться в измери­тельном оборудовании, когда для передачи данных используются и светодиоды, и лазе­ры? Рассмотрим этот вопрос подробнее.

В высокоскоростных сетях на основе одномодового волокна применяются полупроводнико­вые лазеры различных конструкций. В LAN-сетях обычно используют лазеры Фабри-Пе­ро, излучающие на длине волны 1310 или 1550 нм. Для измерения потерь оптического сигнала в одномодовом волокне следует ис­пользовать приборы с аналогичными лазерны­ми источниками излучения. В этом случае ха­рактеристики источника излучения, используе­мого в тестирующем оборудовании, будут сов­падать с характеристиками реального источ­ника излучения, используемого в активном се­тевом оборудовании, а измеренная величина потерь будет очень близка к реальной величи­не потерь сигнала при работе сети.

С тестированием кабельной инфраструкту­ры сетей на основе многомодового волокна ситуация несколько сложнее. В таких сетях могут применяться как светодиодные, так и лазерные источники излучения. В активном сетевом оборудовании, рас­считанном на 10- и 100-мегабитный Ethernet, применяются светодиоды. В то же время для передачи данных со скоростью 1 и 10 Гбит/с нужны лазерные источники оп­тического сигнала. Наиболее часто для пе­редачи данных по многомодовому волокну используются VCSEL-лазеры (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором). Лазеры VCSEL излучают на длине волны 850 нм, они пригодны для высокоскорост­ной передачи данных и стоят значительно дешевле лазеров Фабри-Перо. Хотя рабочие длины волн светодиодов и VCSEL-лазеров совпадают, пространствен­ные характеристики их излучения значитель­но отличаются (также отличаются и спект­ральные характеристики). На практике это означает, что они обес­печивают разные условия ввода излучения в волокно. Светодиод сравнительно равномер­но заполняет излучением всю сердцевину и угло­вую апертуру многомодового волокна. Лазе­ры VCSEL излучают узконаправленным пучком с меньшей расходимостью и более высокой яркостью. Пучок излучения сосредоточен бли­же к центру волокна, его интенсивность быстро уменьшается по мере удаления от центра; внешняя часть сердцевины волокна, прилегающая к его оболочке, практически не освещается (т.е. лазером в многомодовом волокне возбуждается малая группа мод). Разные условия ввода светового пучка приводят к разной ве­личине измеренного значения затухания. Как правило, затухание, измеренное с использова­нием светодиода, выше изме­ренного с использованием VCSEL-лазеров. Этот фактор способен повлиять на заключение о работоспособности сети в условиях, когда к допустимому оптическому бюджету потерь предъявляются жесткие требования.

1. Выбор источника излучения для сертификации волоконно-оптических каналов

При сертификации ВОЛС стандарты TIA и ISO требуют проверки полярности волокон и изме­рения величины потерь сигнала в каждом волокне на двух стандартных длинах волн (гори­зонтальную разводку длиной до 100 м доста­точно протестировать на одной длине волны.) Стандарт TIA-568-B.1 ссылается на стандарт TIA 526-14 «Измерение потерь оптической мощности в кабелях на основе многомодового волокна» (Optical Loss Measurement of Installed Multimode Fiber Cable Plant), OFSTP-14. В приложении А к последнему стандарту дается определение CPR-источника излу­чения.

Coupled-power ratio (CPR) — это качественное из­мерение, которое обычно используется для описа­ния распределения мощности оптического сигна­ла по модам (Mode-Power Distribution (MPD)) при его распространении в многомодовом кабеле. CPR — это отношение полной мощности на выходе из многомодового кабеля к мощности сигнала на выходе одномодового кабеля, который подключен к многомодовому кабелю. В русском языке пока нет устоявшегося тер­мина для CPR.

В стандарте опи­сан метод измерения CPR-источников сигна­ла, а сами источники разделены в зависимос­ти от величины CPR на пять категорий (по возрастанию CPR) — с 1-й по 5-ю. Как прави­ло, светодиоды относятся к источникам излу­чения категории 1, а лазеры Фабри-Перо — к источникам категории 5. Источникам излуче­ния посвящен раздел 3 стандарта TIA-526-14. В отношении выбора источника излучения в тестовом оборудовании стандарт дает сле­дующую рекомендацию:

«Если в соответствующем документе тип источника не оговорен особо, следует пользоваться источниками излучения категории 1, что должно быть отражено в отчете согласно пункту 7.1.3. При использовании источников категории 1 измеренные значения затуха­ния максимальны и представляют наиболее пессимистичные результаты». Промышленные стандарты на структуриро­ванные кабельные системы описывают и определяют только тип кабеля. В них не делается никаких предположений относительно способа его подключения и прокладки. Как уже было сказано, в кабеле на основе многомодового волокна затуха­ние сигнала максимально для светодиодных источников (категория 1). Поэтому, если на процедуры сертификации и измерения ве­личины затухания не наложены ограниче­ния на применение тех или иных источников излучения, рекомендуется использовать светодиодные источники в целях получения самых пессимистичных оценок. Однако в большинстве случаев владелец сети знает и представляет, для каких приложений создается кабельная инфраструктура. Напри­мер, если требуется поддержка работы Gigabit Ethernet, то измерения величины потерь лучше проводить с использованием тех же источников излучения, что будут работать в дальнейшем в активном сетевом оборудовании (маршрутиза­торах, коммутаторах, серверах и т.п.). В слу­чае Gigabit Ethernet их можно использовать в том случае, если существует не­обходимая информация о буду­щем использовании сети. И главное, если тестирование про­ведено с использованием источни­ка, не относящегося к категории 1, то это должно быть специально оговорено в соответствующей до­кументации .

2. Требования сетевых приложений

В спецификациях приложений всег­да имеются в виду соединения «точ­ка-точка», которые в TIA и ISO на­зываются «каналами». Если кабель устанавливается или тестируется по сегментам, то для обеспечения нор­мальной работоспособности прило­жений нужно позаботиться о том, чтобы суммарные потери и длина волокна в каждом канале не превышали максимально допустимого значения.

Источник

Как устроен оптоволоконный кабель и как его проверить лазером

Сегодня,для передачи сигнала интернет все чаще используют оптоволоконный кабель,заменяя кабель на витой паре.Сигнал в оптоволоконном кабеле передается с помощью света(фотоны) который промодулирован полезным сигналом.В отличие от кабеля на витой паре,сигнал по оптоволокну передается с намного большей скоростью и не подвержен действию электромагнитных наводок,также сигнал можно передавать на большие расстояния.

Основой оптоволоконного кабеля является оптоволокно,именно по нему распространяется свет с помощью внутреннего отражения. Оптоволокно похоже на леску и если его аккуратно надломить,то можно почувствовать хруст,а хрустит сердцевина-кварцевое стекло.Свет распространяется по сердцевине оптоволокна и отражается от оболочки.

Для проверки оптоволоконного кабеля собрал простой источник света-лазер из DVD-RW проигрывателя,соединил три оптоволокна в пучок и направил один конец волокна на лазер а другой на фотоприемник,лазер при этом промодулировал звуком.Фотоприемник подключен к усилителю и при его засветке из колонки будет слышен звук.С помощью мощного лазера можно проверять оптоволоконные кабеля.

Оптоволоконный кабель нельзя загибать под определенным углом,надавливать на него,иначе можно повредить оптоволокно. На фото видны места повреждения оптоволокна.

С помощью оптоволокна можно передать свет в темный бункер.Один конец кабеля снаружи направлен на солнце а другой в темное помещение.

Источник