Измерение оптоволоконных линий связи

Измерение оптоволоконных линий связи

Собственно с оптоволокном производят два вида измерений. Первый это оценка общего затухания сигнала от одного оконечного устройства до другого. Суть его в том, что с одной стороны к волокну подключается инфракрасный лазер с длиной волны соответствующей требуемому окну прозрачности. С другой включают фотодиод и по изменению тока через него определяются потери в волокне. Этот класс приборов называют оптическими тестерами. В настоящее время имеют карманные размеры. Различаются составом отдельного блока, то есть в каждом блоке могут содержать и излучатель и приёмник или излучатель отдельно приёмник тоже. Не способны определить расстояние до повреждения и применяются только для контроля целостности или для приёмо-сдаточных измерений. Выдают значение в децибелах.

Более подробно и официально тема измерений оптическими тестерами раскрыта на странице «Измерение потерь с помощью оптических тестеров» из книги Листвиных «Рефлектометрия оптических волокон».

Измерения ВОЛС (оптоволокна) оптическими рефлектометрами

Измерения оптоволоконных линий оптическими рефлектометрами

Второй вид — измерение оптическим рефлектометром.

Рефлектограмма измерений оптоволокна изображённая оптическим рефлектометром.

В отличие от измерений на медном кабеле рефлектрограмма на оптоволокне красива и понятна. Прибор сам отмечает то, что принимает за начало линии, конец и другие неоднородности.(на рисунке соответствующие галочки внизу). Сам составляет таблицу этих неоднородностей, называемую таблицей событий. Вносит в эту таблицу и расстояние и величину затухания на всём, что принимает за события. Как правило не ошибается или ошибается незначительно. Иногда пропускает хорошо сваренные стыки в муфтах при затухании на них менее 0,05 дБ. В этом случае предусмотрена возможность добавления события в ручную.

Таблица заполняемая автоматически ПО рефлектометра.

Наиболее значимыми параметрами являются:

длина волны, соответствует выбранному окну прозрачности. Для одномодового 1550 и 1310 нм, для многомода 1300 и 850 нм.

коэффициент преломления. Во многом аналогичен коэффициенту укорочения при измерении медного кабеля. Влияет на точность измерения расстояния. При монтаже и приёмо-сдаточных измерениях берётся из паспортов барабанов, а при плановых из паспорта трассы. Как правило вся документация по оптоволокну ведётся аккуратно и «липа» встречается редко.

Оптические рефлектометры могут быть выполнены, как цельным прибором, имеющим всё «на борту», так и работающими в паре с компьютером. Те у которых «всё в одном» более удобны для работы и компактнее, но стоят дороже. Зато, на работающих в паре с ПК можно веселее провести время (всё таки полноценный компьютер с собой).

В настоящее время некоторые модели запросто умещаются в кармане. Все оптические рефлектометры имеют возможности для записи и передачи данных на цифровые носители.

Подробнее и более официально тема оптической рефлектометрии раскрыта на страницах книги Листвиных «Рефлектометрия оптических волокон». На сайте из этой книги есть главы:

Из книги «Волоконная оптика. Теория и практика» есть страница Оптические рефлектометры временных интервалов

Стоит заметить, что в оптоволоконном кабеле измеряется ещё и изоляция оболочки . Оптоволокно то же боится воды, в воде стекло мутнеет и теряет свои оптические качества (на рефлектограмме участки, долго находившиеся в воде, выглядят как очень плохие стыки). Поэтому целость полиэтиленового покрова брони контролируется обычным мегомметром. Методы поиска повреждений оболочки такие же, как в медном кабеле. Но, учитывая что дополнительных проводящих жил в оптическом кабеле нет чаще используется метод описанный на страницах:
→ Подключение генератора кабелеискателя.
→ Индукционный метод. Поиск трассы кабеля кабелеискателем.
→ Контактный метод. Поиск повреждения кабеля штырями или ИМПИ-3.

Часть документации заполняемой при измеренииях на ВОЛС есть на странице с формами протоколов. коннекторы, скол ОВ сплайсы, сварка, укладка.

Некоторые вопросы по ВОЛС из переписки на странице «Ответы по измерениям на оптоволоконных линиях»

Инструкции по монтажу муфт:

Муфта оптоволоконная укороченная МОГу

Муфта тупиковая оптоволоконная МТОК

Источник

Измерение оптоволоконных линий связи

Сразу оговорюсь, что если вы соединяете ВОЛС между двумя офисами своей фирмы и они расположены на расстоянии друг от друга менее 5 км, эту страница не для вас, у вас всё заработает и без этих проблем. Даже если вы умудритесь сварить стыки с затуханием в 1 дБ, при этом их будет 2 или 3 аппаратура всё равно будет работать. Речь на странице пойдёт о линиях связи длиной более 10 км.

31. 05. 2012 в рубрике «Вопрос-ответ» на странице «Нормы потерь на стыке, при измерении оптических кабелей» появилось дополнение к этой странице.

Измерения оптоволоконного кабеля (ВОЛС) в процессе монтажа

Какой совершенной ни была бы аппаратура для сварки оптоволокна проверка сварных стыков при монтаже остаётся обязательной и оговорённой различными нормативными документами. Выполняется оптическими рефлектометрами (OtdR) и ведётся с первого стыка на соединении кабель-шнур до самой последней муфты. Стекло осталось стеклом и, несмотря на очистку и совершенные сварочные аппараты иногда подкидывает сюрпризы.

На теперешнее время выработаны некоторые требования к затуханиям на стыках (неразъёмных соединениях). Вот, например, выдержка из РД РБ 02140.17-2003 (Беларусь):

Длина волны λ, мкм	Потери А вс , дБ, не более, в %-max неразьёмных соединений
	100	50
	Для магистральных и внутризоновых сетей
1,3	0,2	0,1
1,55	0.1*	0,05
Для местных сетей
1,3	0.3
1,55	0,2
*В исключительных случаях допускается максимальное значение потерь на стыке не более 0,15 дБ, если меньшее значение не достигнуто после 3-х повторений сварки. При этом в монтируемой муфте на кассете должен оставаться запас оптического волокна не менее 3-х витков.

Значение потерь для каждого неразъёмного соединения определяется как среднее арифметическое результатов измерения оптическим рефлектометром с двух сторон ЭКУ.

Сноска в таблице этого документа весьма показательна, не всегда, даже хорошими приборами и инструментами можно сварить оптоволокно с затуханием на стыке менее 0,15 дБ. Можно ломать и переваривать стык хоть 10 раз такое, даже большее затухание остаётся именно на этой паре волокон. Связывают это с разностью в количестве примесей в сердечнике оптоволокна и с некоторыми особенностями изготовления оптоволоконного кабеля. Так, если соединять кабель с одного и того же барабана стыки могут оказаться практически неразличимы на рефлектограмме (0,03-0,05 дБ), а при соединении кабеля от разных заводов такие «гладкие» соединения уже не получаются.

Подробней проблема «неварящихся» стыков рассмотрена на странице → Ошибки из-за флуктуации диаметра модового пятна

Вообще говоря, о нормах на затухание стыков следует напомнить, что они на протяжении 10 лет менялись, как бы следуя за возможностями сварочных аппаратов. При сварке прибором типа КСС, где весь процесс сварки проводился вручную, часто оставлялись стыки 0,2-0,25 дБ. Просто не удавалось добиться лучшего. С появлением российской «Совы» — сврочника-полуавтомата стыки стали делаться в 0,10-0,15 дБ и до этих значений подтянули нормы. Сейчас все профессионалы приобрели аппараты от Fujikura, Ericsson и тому подобные с автоматической сваркой и требования к стыкам оптоволокна возросли. Теперь уже ни кто не удивляется стыкам не различимым на рефлектрограмме, то есть 0,03-0,05 дБ.

Нормы на распределение потерь в неразъемных соединениях ЭКУ (0,1 дБ) есть в: ↓
• Руководстве по строительству линейных сооружений местных сетей связи
страница → Испытания оптических кабелей.
• Правилах проектирования, строительства и эксплуатации ВОЛС на ВЛ электропередачи 0,4-35 кВ
страница → Выполнение спусков ОК с опор. Монтаж соединительных муфт
• Правилах проектирования, строительства и эксплуатации ВОЛС на воздушных ЛЭП 110 кВ и выше
страница → Измерение элементарных кабельных участков.

• Для многомодовых волокон (0,3 дБ) в ОСТ 45.62-97. Линейное оборудование абонентских линий учрежденческо-производственных автоматических телефонных станций. Нормы эксплуатационные
страница → Нормы оптические эксплуатационные на волоконно-оптические АЛ УПАТС

Измерение ВОЛС оптическим рефлектометром (OTDR). Контроль сварки соединений.

Начинают процесс соединения проложенных оптических кабелей с оконечного устройства, то есть с оптического шнура. Первой проблемой для контроля стыка является так называемая мёртвая зона рефлектометра. Связана она с особенностью работы прибора и зависит от ширины зондирующего импульса. На рефлектрограмме выглядит всплеском, следующим за зондирующим импульсом. Как правило растягивается на десятки метров (на рисунке 48,3 м, обведено красным) и делает невозможным контроль первого стыка.

Мёртвая зона на рефлектограмме ВОЛС

Подробней и с теорией тема мёртвых зон при измерениях оптоволокна есть на странице «Мертвые зоны для событий» из книги Листвиных «Рефлектометрия оптических волокон»

Специально для решения этой проблемы используются километрические катушки, состоящие из некоторой длины (500 м или 1 км) оптоволокна и позволяющие контролировать первую сварку. Полностью проблемы это не решает так как соединение на коннекторах катушка – шнур, как правило, имеет большое затухание, да к тому же создаёт на рефлектограмме достаточно высокий отражённый импульс (на рисунке всплеск на расстоянии 1 км) и соответственно свою мёртвую зону.

Измерения ВОЛС с использованием километрической катушки.
Контроль стыка оптоволоконный шнур — кабель

В данном случае контроль относительный, так как невозможно различить, сколько вносят затухания коннектор, сколько сварной стык. На приведённом выше рисунке измеряется суммарное затухание на соединении, то есть, производится оценка потерь между участками катушка-кабель. В данном случае затухание не соответствует требуемой норме: должно быть 0,5 дБ на коннекторе плюс 0,15 на сварке, то есть 0.65 дБ, а на картинке (обведено красным) 0,897 дБ. Данный стык всё же был оставлен так как это лучшее значение после 3-4 сварок и неясно что вносит такое затухание коннектор или сварка.

Немного об этом есть на странице Влияние мертвых зон.

Чтобы контролировать стыки в муфтах, собственно, муфты необходимо делать последовательно от начала трассы. Как правило, каких-то дополнительных проблем не возникает, если используется кабель от одного завода изготовителя и барабаны раскладываются по порядку номеров выданных на заводе. Так же желательно соблюдать направление укладки, то есть начало следующего барабана соединяется с концом предыдущего. В этом случае стыки могут оказаться вообще не различимы. Пример такой трассы на следующей рефлектограмме. Длина 38 км, а соединений рефлектометр различает всего 5.

Пример хороших соединений (стыков)

Технология требует контроля с обоих сторон трассы, но при монтаже длинных участков это не всегда выполнимо (требуется «закольцовка» всех волокон на следующей муфте) поэтому трасса контролируется только с одной стороны. А проверка с другой стороны выполняется уже после окончательного соединения всей линии. При этом, естественно, могут быть накладки, вот, например, пример плохого стыка, который обнаружился при измерении с обратной стороны. Иногда приходится возвращаться на готовую муфту, чтобы переделать такую сварку.

Пример соединения (стыка) с большим затуханием

Как некоторую особенность измерений оптическим рефлектометром можно выделить возможность получения отрицательного затухания на стыке.

Отрицательное затухание на стыке

Если вникнуть в суть картинки на рефлектограмме можно подумать, что на стыке возник усилительный участок. В данном случае это, конечно же, ошибка, причём не ошибка OtdR, а ошибка самого метода измерений. Не стоит забывать, что измерения рефлектометром носят относительный характер (абсолютны показания оптического тестера). Волокно, находящееся за стыком отражает свет более интенсивно, чем волокно перед соединением, а рефлектометр фиксирует это подъёмом на рефлектограмме. Подобные стыки часто возникают при соединении оптических волокон от разных производителей кабеля. Часто при монтаже вставка другого кабеля выглядит как на экране OtdR как приподнятая платформа (хорошо видно на рисунке). При измерениях с обратной стороны трассы, эти подъёмы выглядят как «ямы».

Причём именно в таких случаях часто возникают ситуации, когда волокно невозможно сварить с нормальным затуханием на стыке. В данном случае стоит обратить внимание на выписку из руководящего документа (вверху страницы) о том, что значение потерь для каждого неразъёмного соединения определяется как среднее арифметическое результатов измерения. Как правило, стык, который сваривается только с большим затуханием с обратной стороны, будет отрицательным. Сложив отрицательное значение с одной стороны и затухание на «плохом» стыке, разделив на два, вы получите вполне приемлемую цифру.

Стоит заметить, что подобные «ступеньки» на рефлектограмме, не делают линию лучше, а скорее являются некоторой неизбежностью.

Намного более серьёзно тема отрицательных затуханий в стыках раскрыта на странице Ошибки из-за флуктуации диаметра модового пятна.

Измерение оптоволоконного кабеля OTDR. Особенности и глюки. Фантом.

Ну и напоследок описание некоторых «глюков», которые могут возникнуть при измерениях OtdR.

Пример фантома при измерении оптоволокна

На картинке так называемый фантом. Появляется крайне редко, как правило, вызывает некоторую растерянность у новичков. Создаётся впечатление, что оптическое волокно имеет крупную неоднородность в месте, где её быть не должно. Отличается от неоднородности на волокне своеобразной закруглённой «шляпой». Появление фантома связывают с ошибкой импульсного метода измерения. В измеряемой линии появляется своеобразное эхо, которое и вызывает ошибку. Фантом пропадает при изменении диапазона измерений, который рекомендуется устанавливать в два раза превышающим предполагаемую длину линии.

Подробней эта тема ра скрыта на странице Типичные ошибки оператора

Пример загрязнённого или поломанного коннектора на выходе OTDR

Примерно такая картинка видна на экране прибора при засорённом или сломанном коннекторе. Не забываете протирать коннектор спиртом перед подключением к оптическому рефлектометру. Крошечная пылинка способна перекрыть весь световой поток идущий по волокну. Подобная неприятность может случиться и с коннектором и с гнездом в приборе.

Ну и, наконец, рисунок, напоминающий о технике безопасности при работе с оптоволокном. В данном случае навстречу прибору поступает излучение с противоположной стороны оптоволокна.

В оптоволокне присутствует сигнал с противоположной стороны

Не смотрите в торец коннектора или сломанного волокна. Хотя случаи ожога сетчатки глаза достаточно редки, не стоит забывать старую шутку про лазерщиков. Сапёр ошибается один раз в жизни, а лазерщик два: первый раз одним глазом, второй вторым.

Часть документации заполняемой при измеренииях на ВОЛС есть на странице с формами протоколов.

Образцы документации (формы протоколов), заполняемой при приёмо-сдаточных измерениях смонтированных волоконно-оптических кабельных линий или секций есть на одноимённой странице из «Руководства по строительству линейных сооружений местных сетей связи, М., 2005″

Некоторые вопросы по ВОЛС из переписки на странице «Ответы по измерениям на оптоволоконных линиях»

Инструкции по монтажу муфт:

Муфта оптоволоконная укороченная МОГу

Муфта тупиковая оптоволоконная МТОК

Источник

Измерения на волоконно-оптических линиях связи

При монтаже и обслуживании волоконно-оптических линий невозможно обойтись без проведения ряда измерений. Конкретный набор параметров зависит от выполняемых работ. Самым типичным для этапа монтажа является измерение затухания с помощью измерителя оптической мощности как всей линии, так и отдельных сростков, выполненных с помощью сварки или механических сплайсов. На этапе пуско-наладочных работ и эксплуатации определяются уровни мощности оптического излучения на выходе передатчика и входе приемника, а также фиксируется коэффициент ошибок. В случае обнаружения каких-либо проблем производится диагностика линии с помощью оптического рефлектометра. При проведении кроссовых работ встает задача идентификации линий и их окончаний, проверки исправности коммутационных шнуров и правильности кроссировки (просветка, аналог «прозвонки» на металлических кабелях).

Стандарты на параметры волоконно-оптической линии определяют требования к максимальному погонному затуханию; максимальному затуханию, вносимому соединителем или сростком; максимальной протяженности линии и ее сегментов. Для некоторых приложений может потребоваться соблюдение дополнительных требований: минимальной полосы пропускания, максимальных величин затухания и длины канала на основе волоконно-оптической линии. Очевидно, что для проведения такого широкого спектра измерений и тестов понадобится несколько приборов, а стоят они весьма недешево, как и весь связанный с волоконной оптикой инструментарий. Тем не менее, даже обладая ограниченной суммой, сегодня без проблем можно подобрать универсальный комплект для проведения всех основных измерений.

Содержание

Оставьте свои контакты и наш специалист перезвонит Вам в течение нескольких минут.

Источник

Рефлектометрия оптических волокон (ВОЛС)

Принципиальное отличие рефлектометрии от прямого измерения оптических потерь приборами OLTS состоит в том, что оптический рефлектометр OTDR, размещенный на ближнем конце, посылает в проверяемый сегмент излучение и регистрирует сигналы, вернувшиеся назад к исходному порту. Измерительного оборудования или заглушек на дальнем конце сегмента нет.

Современные рефлектометры определяют значения оптических потерь на участках волокна, муфтах и коннекторных соединениях. Однако такая оценка производится на основании отраженного излучения – метод заведомо менее точный, чем непосредственное измерение потерь при помощи источника излучения на одном конце и измерителя на другом. Вместе с тем, рефлектометрия позволяет определить, какой из элементов ВОЛС вносит наибольший вклад в общие потери, в то время как прямое измерение двухмодульными приборами OLTS дает лишь суммарное значение потерь, без детализации по составным элементам линии.

Порт рефлектометра совмещает функции передатчика и приемника. Источник отправляет в сегмент импульсы определенной мощности и продолжительности, затем отключается, и на том же порту начинает работать фотоприемник. Последний регистрирует мощность сигналов, отразившихся от различных препятствий в волокне, фиксирует время их поступления и «путешествия» в волокне и выдает результаты в виде графика — рефлектограммы с обнаруженными в сегменте событиями. Время регистрации событий пересчитывается в расстояние, которое откладывается по горизонтали в метрах или километрах.

Типичная рефлектограмма простой волоконно-оптической линии

На рисунке показана рефлектограмма одномодовой волоконно-оптической линии длиной 2887 м, снятая прибором OptiFiber Certifying OTDR производства Fluke Networks на длинах волн 1310 нм (синий график) и 1550 нм (зеленый график). Рефлектометр подключен к сегменту через катушку длиной 131 м (Launch Cable, согласующий кабель); нулевая отметка длины соответствует конечному разъему катушки и началу тестируемого сегмента.

Основная задача согласующего кабеля – перекрыть мертвую зону в начале рефлектограммы, чтобы к моменту, когда первые отраженные сигналы вернутся к фотоприемнику, тот уже пришел в рабочее состояние и мог их зарегистрировать. В старых моделях рефлектометров длина согласующего кабеля могла составлять несколько километров. В новых приборах, использующих более отзывчивые фотоприемники, длина катушки составляет 100-150 м.

Доля излучения, которая отражается в волокне от различных препятствий и направляется назад к фотоприемнику, очень мала. Самое сильное естественное отражение (например, от конца сегмента, представляющего собой заполированный под 90º торец волокна) не превышает 4% от исходной мощности излучения – это коэффициент отражения, близкий к френелевскому. Другие виды отражений существенно слабее, поэтому фотоприемники приходится делать очень чувствительными, а источники – очень мощными, особенно с учетом того, что сегменты могут иметь большую протяженность. По этой причине при проведении рефлектометрических измерений активное оборудование на дальнем конце лучше отключить из соображений безопасности.

Некоторые производители заявляют о наличии в портах активного оборудования светофильтров, отсекающих длины волн, на которых проводят измерение рефлектометры. Однако модели рефлектометров разнообразны, работают на разных длинах волн в зависимости от типа волокна и режима измерения, и надежнее физически отсоединять активное оборудование, чтобы исключить риск его повреждения мощным излучением рефлектометра. Кроме того, необходимо следить, чтобы рядом с последним разъемом сегмента при измерении не оказались блестящие и отражающие предметы – зеркала, мобильные телефоны, металлические браслеты от часов и т. п. Лучше всего закрыть последний разъем в сегменте защитным пластиковым или резиновым колпачком.

Анализ рефлектограммы оптического кабеля

Рефлектометр OTDR позволяет обнаружить и отобразить на рефлектограмме коннекторные соединения, сварные и механические соединения, изгибы и другие неоднородности волокна – так называемые события (Events). Неоднородности могут быть отражающими и неотражающими. Коннекторные соединения с полировкой PC/SPC/UPC, открытый конец сегмента с таким же разъемом, трещина в волокне или обрыв, образующие поверхность разлома под углом порядка 90º к оси волокна – примеры отражающих неоднородностей. В этих случаях происходит отражение части исходного излучения в направлении фотоприемника. На рефлектограмме такие события отображаются в виде пиков.

Отражающие и неотражающие неоднородности на рефлектограмме

Отражающие неоднородности сопровождаются потерями, ведь отражение части сигнала назад приводит к тому, что излучение, распространяющееся в прямом направлении, ослабевает как минимум на ту же величину. Однако для классификации события как отражающего принципиально именно наличие отражения. В отличие от отражающих неоднородностей, такие события как сварные соединения, трещины под углами, отличными от 90º к оси волокна, макро- и микроизгибы, внутренние дефекты световодов относятся к неотражающим неоднородностям. Отражающей составляющей в них нет, а потери вызваны рассеиванием излучения не в сторону источника. На рефлектограмме такие события (Loss Event) выглядят как ступеньки, направленные вниз. (Однако в случаях соединения волокон разных производителей, место сварного стыка может отображаться и ступенькой вверх). Такое событие «Gainer» описано ниже.

Чем больше угол трещины отклоняется от нормали к оси волокна, тем меньше доля отражаемого излучения:

Источник