Основные средства и методы контроля состояний и параметров волоконно-оптических линий связи (ВОЛС)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева

Основные средства и методы контроля состояний и параметров волоконно-оптических линий связи (ВОЛС)

Боссу А., студент магистратуры 2 курс, институт «Приборостроения, автоматизации и

информационных технологий»

Тютякин А.В., кандидат технических наук, доцент доцент кафедры «Электроника, радиотехника и системы связи»



Аннотация

Статья посвящена оптические рефлектометры (OTDR), оптические тестеры (OLTS) и их методы контроля состояний и параметров волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Статья не несет в себе глубокой технической новизны, а рассматривает уже известные средства и методы контроля волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), и группирует их по основным параметрам.

Ключевые слова: оптический рефлектометр, оптический тестер, методы контроля, состояния и параметры волоконно-оптических линий связи.



Annotation

The article is devoted to optical reflectometers (OTDR), optical testers (OLTS) and their methods of monitoring the states and parameters offiberoptic communication lines (FOCL). The article does not carry deep technical novelty, but considers the already known means and methods for controlling fiber- optic communication lines (FOCL), and groups them according to the main parameters.

Key words: optical reflectometer, optical tester, control methods, conditions andparameters of fiber-optic communication lines.



В разных странах в мире сегодня оптические сети строятся и в больших и малых городах. Но мало их построить, их надо обслуживать.

Передача информации по оптоволоконным кабелям переживает бурный рост. Сначала оптоволоконная связь захватила область телекоммуникаций, вытеснила медные кабели на магистральных каналах и сегодня пробирается в крупные локальные сети и пресловутую "последнюю милю" между провайдером и "домашней" сетью Ethernet. Если Вам предстоит работать с волоконной оптикой, то представляется полезным разобраться в выборе контрольно-измерительной аппаратуры и монтажного оборудования для ВОЛС.

Оптоволоконные связи - это современный способ оперативной передачи данных на существенных расстояниях. Для бесперебойной работы такой системы необходимо на завершающем этапе ее проведения обязательно тестировать. Тестирование ВОЛС и настройки новой системы связаны между собой, так как это обеспечит будущую бесперебойную работу сетей. Во время настройки следует изучить состояние каждого проводка на наличие повреждений, дефектов, неверных подключений, чтобы в дальнейшем сеть могла работать без каких-либо проблем и сложностей.

Для направления по оптоволокну электронные сигналы преобразуются в оптические сигналы в виде цифровых световых импульсов. Эти сигналы передаются через оптоволоконные кабели на приемник в конце линии, где сигналы преобразуются, чтобы вернуться к их исходной двоичной форме. Это формат, читаемый компьютерными системами и устройствами. Для обеспечения целостности этих оптических сигналов по всей длине междугородных кабелей и сложных сетей процессы оптоволоконного тестирования должны постоянно развиваться.

Для контроля качества волоконно-оптических линий связи путём измерения в них потерь необходимо и достаточно применения двух типов измерительной аппаратуры. Это оптические тестеры (OLTS -- Optical Loss Test Set), позволяющие измерять полные потери в линии и оптические рефлектометры (OTDR -- Optical Time Domain Reflectometer), с помощью которых можно измерять распределение потерь вдоль линии.

Отличие в их применении заключается в том, что при использовании тестера необходимо использовать два устройства и подключаться к обоим концам линии, в то время как рефлектометр для измерения нужно подключать к линии только на одном конце. Разница обусловлена различными принципами измерения потерь. Оптический тестер, который в общем случае представляет из себя комплект из двух устройств -- источника оптической мощности и измерителя оптической мощности, -- проводит прямые измерения, то есть для определения потерь сравнивается уровень мощности на входе в линию и на выходе из неё. Разница в дБ и будет искомым результатом.

Рефлектометр же, будучи подключенным только с одного конца ВОЛС, зондирует волокно тестовыми импульсами и получает отклик в обратном направлении, вызванный обратным рассеянием в волокне. Анализируя этот отклик, процессор рефлектометра рассчитывает, сколько оптической мощности теряет сигнал в каждой точке ОВ. Такой вид определения потерь можно назвать косвенным.

Именно с этим, с погрешностью косвенного метода, связаны некоторые приближения в подсчёте полных потерь в линии. Этим же объясняется и превосходство по точности оптических тестеров. Помимо этого, тестером можно измерять потери в линиях любой протяжённости (от 0 м), в то время как рефлектометр не позволяет оценить потери в коротких, порядка нескольких метров волокнах (оптические шнуры).

I. Оптический рефлектометр(OTDR)

Основные понятия и краткие характеристики рефлектометра (OTDR)

Оптический рефлектометр или OTDR - это устройство для обнаружения неоднородностей в оптической линии связи и определения расстояния до их местоположения. Прибор способен обнаружить: сварку двух волокон, макроизгиб волокна, обрыв волокна (конец линии), сплиттер, коннектор. Он достаточно дорогой.

Современные приборы характеризуются параметрами, определяющими их возможности, отличаясь: поддерживаемыми длинами волн, нм (нанометры); динамическим диапазоном, дБ (децибелы); «мёртвой» зоной по событию (EDZ), м (метры); «мёртвой» зоной по затуханию (ADZ), м (метры); разрешающей способностью; конструктивным исполнением (моноблок или модульный); типом подключаемого коннектора и полировки ферулы; функциональностью програмного обеспечения для обработки рефлектограмм на ПК и др.

Максимальная длина проверяемой оптической линии зависит от величины динамического диапазона, достигающего в современных рефлектометрах 50 дБ (приблизительно 230 км). Чем выше динамический диапазон, тем дороже прибор или оптический модуль.

«Мёртвая» зона по событиям - это минимальное расстояние между двумя событиями, которые могут быть обнаружены прибором, без определения потерь. Чем меньше этот показатель, тем точнее определяется место или причина повреждения ВОЛП. «Мёртвая» зона по затуханию - это минимальное расстояние между отражениями, потери в которых могут быть точно измерены рефлектометром.

Тип конструктивного исполнения рефлектометра (моноблок или модульный) влияет на его функциональность и применимость. Моноблок конфигурируется под определённые задачи, без возможности изменения его параметров в будущем. Модульный рефлектометр состоит из базовой платформы, в которую вставляются модули, увеличивающие функциональные возможности прибора. Моноблок подойдёт для обслуживания ВОЛП, имеющих стабильную длину и неизменяемую архитектуру, модульный прибор целесообразен для обслуживания развивающейся сети или при тестировании сетей, отличающихся структурой и длиной.

Выбирая рефлектометр необходимо учитывать типы подключаемых оптических адаптеров ^С, ST, SC, LS) и типы полировки ферулы (вертикальная UPC или угловая АРС), чтобы избежать повреждения прибора или коннектора ВОЛП.

Оптический рефлектометр также является единственным инструментом, способным идентифицировать любой отказ на оптическом канале, определяя, как далеко он находится, и идентифицируя типы отказов: обрыв волокна, изгибы и чрезмерные потери.

Среди общих проблем, обнаруживаемых с оптическими рефлектометрами, - потери сигнала из-за проблем с грязными или поврежденными разъемами. Рефлектометр может также обнаружить чрезмерное изгибание волокна или когда оно раздавлено или зажато. И наконец, рефлектометр определяет, как далеко был разорван и отрезан оптоволоконный или оптический кабель. Для этих применений используются оптические рефлектометры, использующие технологию Рэлея. Оптические рефлектометры, использующие технологии Рамана и Бриллюэна, могут использоваться для прогнозирования разрывов и контроля состояния оптического волокна с помощью измерений температуры и напряжений. Независимо от используемой технологии, оптический рефлектометр является идеальным инструментом для тестирования волоконно-оптической сети Телеком или для распределенных измерений температуры и напряжений в волоконной оптике. Многие проблемы, которые постепенно повреждают оптическое волокно, могут быть обнаружены и решены даже до того, как перерыв в обслуживании затронет клиента.

Хотя первоначально поколения оптических рефлектометров были разработаны для дальних оптоволоконных применений, они также могут использоваться для диагностики значительно более коротких кабелей, например, для внутренней кабельной сети самолета или для инфраструктуры корпоративно.

Общие принципы работы оптического рефлектометра (OTDR)

Понимание работы оптического рефлектометра требует определенных научных знаний. Понимание принципов физики, на которых основаны приборы, позволяет углубить знания, касающиеся принципов работы оптического рефлектометра.

Когда Альберт Эйнштейн выдвинул гипотезу, что электроны могут быть стимулированы для излучения определенной формы волны, он посадил зерно, которое в конечном итоге привело к созданию первого операционного лазерного луча в анн приложения, которые были предусмотрены в то время, вероятно, не включали использование оптических волокон в контексте телекоммуникаций, эта технология в настоящее время является одним из главных достижений 21-го века с точки зрения возможности подключения.

За эти годы было сделано много революционных открытий в разработке оптических рефлектометров.

Оптический рефлектометр содержит лазерный диод, фотодиод и сверхточную схему синхронизации (или временную базу). Лазер излучает оптический импульс на определенной длине волны. Этот оптический импульс проходит через тестируемое волокно, и при этом небольшое количество рассеянного света отражается или рассеивается обратно в направлении фотодиода, содержащегося в рефлектометре. Интенсивность этого возвращенного света и время, которое он встретил, чтобы вернуться к детектору, у нас есть значение затухания (вставка и коэффициент отражения),

рефлектометр оптический связь

Рисунок 1. Принципы работы оптического рефлектометра (OTDR) Свет возвращается на фотодиод с помощью различных механизмов:

> Рэлея и обратного рассеяния

Физики прошлого века все еще были затронуты такими фундаментальными вопросами, как: «Почему небо голубое? Ответ на этот вопрос, данный лордом Рэлеем в 1904 году, теперь известен как распространение Рэлея. Когда фотоны света рассеиваются молекулами, присутствующими в воздухе, световые волны, создаваемые и видимые на Земле, преимущественно располагаются на синем конце спектра, потому что синий свет рассеивается более эффективно, чем красный свет ,

Когда свет вводится в волокно, часть фотонов света рассеивается в случайных направлениях из-за микроскопических частиц, присутствующих в волокне. Это называется радиопередачей Рэлея. Кроме того, часть света возвращается в направлении, противоположном направлению пропускания света. Это явление называется обратным рассеянием.

Предсказуемая природа рэлеевского рассеяния используется в качестве фундаментального принципа работы технологии рефлектометрии. Объем световой энергии от источника и обратно рассеянного к детектору обеспечивает надежный индикатор ослабления сигнала (или оптических потерь) внутри волоконно-оптической линии связи.

Рисунок 2. Эффекты рэлеевского рассеяния и обратного рассеяния в

волокне

Свойства отражения света, характерные для оптического физика Августина-Жана Френеля, предшествуют открытиям Рэлея, но не менее важны для разработки принципов работы оптических рефлектометров. Френель обнаружил коэффициент отражения, представляющий взаимосвязь между амплитудой отраженного света и амплитуды исходной волны. Он заметил, что коэффициент отражения для границы раздела между двумя материалами может быть определен на основе соответствующих показателей преломления каждого из этих материалов.

Отражение Френеля возникает, когда свет отражается на границе между двумя оптически пропускающими материалами, каждый из которых имеет свой коэффициент преломления. В оптическом волокне это происходит, когда два оптических разъема соединены, но также на уровне механического соединения, открытого оптического разъема (не подключен) или когда волокно повреждено.

Всякий раз, когда конец оптического волокна (который является стеклом) находится в контакте с воздухом, коэффициенты Френеля могут отражающих элементов.

Рисунок 3. Иллюстрация отражения Френеля

использоваться для определения типа, расположения и интенсивности

Р Поглощение

Другим физическим свойством, характерным для характеристик оптического волокна, является поглощение волокна. Как следует из названия, небольшой процент первоначальной интенсивности света поглощается внутренними примесями по всему сердечнику оптического волокна. Чем чище оптическое волокно, тем меньше поглощение, что означает более качественный материал и пониженное затухание сигнала (или оптические потери).

Поскольку элементы, которые вызывают поглощение, в основном не отражают, они не могут быть обнаружены с помощью коэффициентов Френеля. Таким образом, эффекты поглощения улавливаются эффектом обратного рассеяния, поскольку свет, отраженный к источнику, поглощается пропорционально свету падающего света.

Методы контроля ВОЛС при помощи рефлектометра( ОТЭЯ)

Чтобы понять науку об оптической рефлектометрии, необходимо начать с изучения некоторых основных понятий, которые являются неотъемлемой частью процесса тестирования оптической рефлектометрии.

Р Затухание (или ослабление)

Это снижение мощности светового сигнала при его передаче. Затухание выражается в децибелах на километр (дБ / км). Ослабление сигнала происходит из-за потерь, присущих оптическому волокну, таких как поглощение и рассеяние, но также вызвано сращиваниями, соединениями или макрокривизной. Знание оптического затухания системы важно при оценке ее общей производительности.

Обратное рассеяние

Когда мы посылаем импульс света в волокно, световая энергия рассеивается волокном во многих направлениях. Обратное рассеяние - это диффузия части световой энергии обратно в ее исходную точку. Количество обратно рассеянного света пропорционально величине затухания волокна. Чем больше света возвращается к источнику, тем больше затухание и тем больше будет потеря интенсивности сигнала. При испытаниях с помощью оптической рефлектометрии количество обратно рассеянного света, анализируемого устройством, составляет всего около одной миллионной части испытательного импульса.

Коэффициент отражения

Это количество световой энергии, отраженной элементом, присутствующим в соединении (соединение, соединитель ...), по сравнению с количеством падающей энергии. Выражается в децибелах (дБ). Оптический рефлектометр анализирует свет, отраженный этими элементами, чтобы определить их положение и потери, которые они будут иметь на сигнале.

Преломление

В рефлектометрии мы в основном говорим о показателе преломления. Это индекс, который дает скорость света в волокне. Этот индекс отличается в зависимости от типа используемого волокна. Это необходимо знать и информировать, чтобы расстояния, отображаемые рефлектометром, были правильными.

Методика оптической рефлектометрии

Процесс испытания оптической рефлектометрии зависит от типа оборудования и тестируемого оптоволоконного кабеля, а также от цели (целей) испытания. Однако некоторые процедуры испытаний оптической рефлектометрии являются общими для всех типов приложений.

Эталонные кабели

Перед подключением рефлектометра к оптическому волокну необходимо сначала проверить все разъемы, которые будут подключены во время измерения (порт рефлектометра, эталонные кабели, патч-панели и т. д.).

Следующий шаг в настройке теста оптической рефлектометрии состоит в том, чтобы надлежащим образом соединить пигтейлы и концевые витки волокна с обоими концами волоконно-оптической линии. Косичка - это волокно между оптическим рефлектометром и оптоволоконным каналом, подлежащим испытанию. Он используется, чтобы позволить оптическому рефлектометру охарактеризовать первый разъем испытанного оптического волокна. Разъем катушки должен быть совместим с тестируемым волокном, чтобы минимизировать отражательную способность этого соединения.

Представьте себе открытый кран с неплотным или неплотным уплотнением. Это приведет к утечке воды и всплеску в суставе. В тестах на оптическую рефлектометрию аналогичный результат получается, если отражается слишком много света из-за низкого качества соединения и / или воздушного зазора между разъемом и концом кабеля. Плохие соединения / условия излучения, подобные этим, приводят к значительному снижению мощности лазерного импульса, передаваемого в испытанном оптическом волокне. Таким образом, вы только «увидите» или охарактеризуете короткий участок от начала волокна. Концевая катушка, расположенная на конце тестируемого звена, подойдет для окончательного разъема. Узнайте больше о характеристике волокна.

Параметры испытаний оптического рефлектометра

Для более опытного интересно понять параметры теста, доступные на приборах. Для остальных тестовый прибор автоматически оптимизирует их для лучшего разрешения и большей точности. Среди параметров теста OTDR мы обычно находим следующие элементы:

Диапазон: позволяет установить соответствующий диапазон

(расстояние) на основе общей длины тестируемого оптического волокна.

Ширина импульса: позволяет настроить длительность каждого

излучаемого лазерного импульса.

Время сбора данных: позволяет настроить продолжительность

измерения.

Показатель преломления: соответствует показателю испытуемого оптического волокна.

Как правило, длина кабеля определяет уровень разрешения, который можно получить с помощью параметров оборудования. Чем длиннее тестируемый кабель, тем меньше будет возможно обнаружить и охарактеризовать все события в волокне. Более длительное время тестирования также способствует лучшему разрешению за счет увеличения отношения сигнал / шум, что «сглаживает» данные, представленные на тестовой кривой.

При настройке тестов оптической рефлектометрии можно

предварительно запрограммировать пороговые значения для общих потерь в системе, а также разъемы и соединения. Это зависит от рыночного стандарта тестирования оптической рефлектометрии или проекта.

> Автоматические тесты оптической рефлектометрии

Несмотря на то, что многие тестовые модели оптической рефлектометрии включают функцию «Автоматическое тестирование», которая позволяет устройству автоматически определять оптимальные параметры для вашей системы, важно понимать, что представляют собой эти основные параметры, и как они влияют на ваши результаты.

Самые последние рефлектометры даже предлагают автоматически тестировать канал, используя несколько импульсов ширины, чтобы иметь возможность точно охарактеризовать события, близкие к началу линии, соединения или ответвители в середине, а также участки, расположенные в другой конец волоконно-оптической линии. Хотя эта функция может сэкономить значительное время на настройку, она эквивалентна режиму автофокусировки камеры, который может обеспечить лучшие результаты, если передать его в руки профессионального фотографа.

Интерпретация результатов испытаний оптической рефлектометрии

После завершения испытаний оптической рефлектометрии система отображаетрезультаты в цифровом и графическом форматах. Ось X дисплея показываетрасстояние, а ось Y показывает потерю сигнала в дБ. График, также называемый трассой, показывает местоположение каждого разъема, места соединения или другого типа события, четко показывая потери сигнала и характеристики отражения каждого элемента.

Рисунок 4. Общий вид рефлектограммы

Хороший оптический рефлектометр преобразует эту трассировку в линейный обзор, на котором каждый элемент и событие представлены простым для интерпретации значком, с четко видимым оператором прохождения / сбоя и четко отобр. Длина оптического волокна рассчитывается на основе показателя преломления волокна. Поэтому важно, чтобы это значение было правильно настроено для получения точных результатов испытаний оптической рефлектометрии.



Виды и характеристики рефлектометров

Оптический рефлектометр может быть переносным или смонтированным в стойке и, таким образом, использоваться для постоянного мониторинга сети, вызывая сигнал тревоги при повреждении оптического волокна.

На рынке оптических рефлектометров в мире основные игроки следующие:

GreenLee;

VIAVI;

EXFO;

Fluke Networks;

НПК СвязьСервис;

FOD;

СвязьПрибор.

Давайте рассмотрим самые продаваемые модели этих поставщиков.

GreenLee

GreenLee - это американская компания с 150-летней историей, более 30 лет выпускающая тестовое оборудование. GreenLee 920XC положительно зарекомендовал себя на отечественном рынке, сегодня ему на замену уже пришла новая линейка - Greenlee 930XC. В ней присутствуют модели для измерения одномодовых волокон на длинах волн 1310 нм и 1550 нм (930XC - 20C), многомодовых линий на длинах волн 850 нм и 1300 нм (930XC -20M) и пассивных оптических сетей на длинах волн 1310нм, 1490 нм, 1550 нм, 1625 нм (модели 930XC-30F (P). Это универсальные и практичные приборы. Они имеют высокую надежность и адаптированы как к жестким условиям работы «в поле» (небольшой экран, удобная система масштабирования рефлектограмм, ударо-, пыле- и влагостойкое исполнение), так и для полноценной обработки результатов на ПК и формирования отчетов (ПО позволяет добавлять события, которые не были определены рефлектометром в автоматическом режиме, вручную измерять и вносить потери и отражения на событиях, формировать отчеты).

Поставляются приборы с различными типами адаптеров и полировкой UPC или APC. Цветной дисплей, интуитивно -понятный русифицированный интерфейс, встроенные опции оптического тестера и визуализатора повреждений и высокие технические характеристики превращают прибор в полноценный комплекс для диагностики оптического волокна на магистрали и сети доступа. Объём памяти - до 1000 рефлектограмм.

Линейка рефлектометров VIAVI (сейчас компания переименована в VIAVI) состоит из нескольких моделей. MTS-2000 - это модульный прибор, состоящий из базовой платформы и одного добавочного слота. Им проверяются одномодовые и многомодовые волокна в волновом диапазоне от 850 до 1650 нм. Характеризуется маленьким показателем EDZ - 0,8 м и от 2,5 до 4 м ADZ. Динамический диапазон прибора 42 дБ. Поддерживается работа с модулями MTS-4000. Доступные опции:

сенсорный дисплей;

измеритель мощности (PM);

измеритель излучения (LS);

оптический телефон (OTS);

визуализатор повреждений (VFL);

видеомикроскоп (через USB порт);

селективный измеритель мощности (PON);

анализатор оптического спектра OSA (CWDM).

Модели VIAVI MTS-6000 и пришедшая ей на замену 6000Av2 также конструктивно просты, но по рефлектометрическим функциям превосходят MTS-2000. Динамический диапазон в 50 дБ позволяет тестировать сети длиной до 230 км на каждом диапазоне волн. MTS-6000/6000А способен измерять хроматическую и поляризационную модовую дисперсию,

профессионально оценивая качество волокна, работающего на скоростях от 10 до 40 Гб/сек. Между собой модели различаются транспортными измерениями. MTS-6000Аv2, благодаря возможности тестировать сети Ethernet и SDH, универсальнее и дороже. Дополнительные опции аналогичны предыдущей модели.

Основные отличия разных моделей OTDR

Отличия эти можно описать следующими характеристиками:

динамический диапазон измерений OTDR,

одно- или многомодульная конструкция OTDR,

функционал оптического модуля,

размеры устройства, эргономичность, операционная система, интерфейс и пр.

Первую характеристику в этом списке, пожалуй, можно назвать самой главной, определяющей. Динамический диапазон -- это разница в децибелах между уровнем ввода и верхним уровнем шумов, где сигнал становится неразличимым. Строго говоря, это максимальное значение полных потерь, которые может увидеть и измерить наш рефлектометр. Динамический диапазон зависит от многих факторов, но основным из них является мощность источника лазерного излучателя. Львиная доля стоимости рефлектометра определяется именно этим компонентом.

Далее, если мы выбираем одномодульную конструкцию OTDR, мы должны понимать, что увеличить, расширить её функционал в дальнейшем

будет невозможно. В этом случае оптический модуль является одним целым с базовым и разделить их нельзя. Многомодульная конструкция предполагает возможность самостоятельного апгрейда, установки дополнительных оптических модулей, которые могут существенно расширить круг решаемых задач.

Эти возможности как раз и определяются различными конструкциями оптических модулей. Они могут содержать только один оптический порт, предназначенный для измерения на двух длинах волн, с небольшим динамическим диапазоном, а могут содержать в себе широчайший набор функций, таких как: порты для отдельного тестирования БЫ- и ММ-волокон, возможность измерения на различных длинах волн (вплоть до охвата всего С'^ОМ-диапазона), порт видимого излучения для локализации неисправностей, работу оптического порта в режиме постоянного источника заданной мощности и проч.

Ну и наконец, мы можем выбрать такую конструкцию, которую будет удобно использовать в тех условиях, в которых нам предстоит работать. В общем, все оставшиеся критерии можно назвать субъективными, поскольку они часто определяются личными предпочтениями.



Оптический тестер(OLTS)

Оптический тестер используется в первую очередь для оценки вносимых и возвратных потерь в оптоволоконной линии. Современный тестер оптического кабеля поддерживает работу с несколькими длинами волн, имеет дисплей, позволяет сохранять результаты измерений и передавать их для дальнейшей обработки на ПК. В зависимости от дополнительных возможностей цена на оптические тестеры может варьироваться в достаточно широком диапазоне.

В отличие от оптических рефлектометров, конструкции которых весьма сложны и работа с которыми требуют серьёзного навыка, ситуация с оптическими тестерами существенно упрощается.

В общем случае оптический тестер (OLTS) представляет из себя комбинацию генератора оптического излучения и измерителя оптической мощности. Комбинации эти, в зависимости от производителя и модели, могут быть совершенно различными, но принцип измерения потерь остаётся одним и тем же.

Основные методики измерений с помощью оптического тестера(OLTS)

рефлектометр оптический связь тестер

В соответствии с требованиями рекомендаций ITU-T G.651 и G.652, а также ГОСТ 26814-86 различают две основных методики измерений с помощью OLTS:

> Метод обрыва волокна и метод вносимых потерь.

Рассмотрим их подробнее.

Схема измерений по методу обрыва представлена на рис.10

На выходе источника оптического излучения устанавливается оптический шнур (пиг-тейл), который приваривается к тестируемой линии. С другого конца линии, используя адаптер голого волокна, тестируемое волокно подключается к измерителю оптической мощности. Источник излучения включают и регистрируют величину средней оптической мощности, выраженную в дБм, прошедшей через линию (Р2). Далее волокно обрывается на расстоянии порядка 2 метров от источника и через адаптер подключается к измерителю. Измеритель регистрирует уровень оптической мощности в отсутствие линии (Р1). Искомая величина потерь находится как разница между этими величинами и выражается в дБ.

Необходимо помнить, что для обеспечения наивысшей точности нельзя допускать даже малейших смещений коннектора в разъеме источника, так как это приведёт к изменению значения потерь на этом коннекторе. В случае с адаптером голого волокна на измерителе мощности, перекоммутация волокна не меняет величину потерь, поскольку в этом разъёме отсутствует внутренний коннектор. (Надо сказать, что это единственная ситуация, известная автору этих строк, в которой вообще можно использовать адаптер голого волокна.)

При соблюдении всех перечисленных требований мы получаем эталонное измерение потерь.

Основным недостатком этого метода является необходимость доступа к неоконеченному волокну, а этой возможности, как правило, нет, если речь идёт о введенных в эксплуатацию ВОЛС. Этот метод актуален для лабораторных измерений.

> Метод вносимых потерь

На практике же пользуются вторым, альтернативным методом, методом вносимых потерь. Его, в свою очередь, условно можно разделить тоже на несколько разновидностей. В первом случае, на рис.11 показана схема измерений с двумя эталонными перемычками.

Рисунок 11. Измерение по методу вносимых потерь (две эталонные

перемычки).

В источник и измеритель оптической мощности устанавливаются оптические шнуры типа патч-корд. Соединив их между собой в промежуточной оптической розетке, проводятся измерения уровня мощности без линии (Р1). Затем, коннекторы из розетки извлекаются, и подключаются к розеткам на концах тестируемой линии. Производится измерение мощности прошедшего через волокно излучения (Р2).

Потери в этом волокне определяются так же, как и в предыдущем случае, в виде разницы Р1 и Р2.

Основное отличие заключается в том, что нам остаются неизвестными точные потери в коннекторах оптических шнуров. Разъединив их и соединив снова (уже с другими коннекторами), мы получим некоторое отличие в величине потерь.

Тем не менее, этот метод так же обладает большой точностью при измерении суммарных потерь в линии, если сравнивать его с измерением обратного рассеяния (OTDR).

Однако, мы упомянули другую разновидность этого метода, а именно -- измерение с одной эталонной перемычкой. Этот метод рекомендуется стандартом TIA-568-С.3 как единственно правильный. Отличие заключается в том, что опорное значение мощности (Р1) измеряется только с одним патч - кордом, который остаётся на источнике. Далее к измерителю подключается второй патч-корд и проводится измерение мощности, прошедшей через линию (Р2).

Разница заключается в том, что в первом случае мы получаем потери только с учётом коннекторов тестируемой линии, а во втором к ним прибавляются потери от присоединяемых коннекторов.

Самым правильным решением при выборе методики будет следование пожеланиям заказчика, которому будут сдаваться результаты измерений.

В любом случае, необходимо чётко понимать, что и в каком случае мы измеряем и как можно трактовать полученные результаты.



Рисунок 11. Измерение по методу вносимых потерь (одна эталонная перемычка).

Если говорить об отличиях разных моделей тестеров, то они, разумеется, есть. Как мы уже упоминали, конструктивно тестеры могут совмещать в одном корпусе и источник, и измеритель, могут быть выполнены в виде отдельных приборов. В некоторых моделях, имеющих первую конструкцию, предусматривается тестирование линии в дуплексном режиме. То есть, два таких прибора подключаются к двум волокнам линии с обеих сторон, так, чтобы излучающий порт одного прибора соединялся с приёмным портом второго. В этом режиме тестеры позволяют определить также и длину линии.

Отличие может быть в номинальной мощности излучателя и в чувствительности фотоприёмника. Излучение в различных моделях может

проводиться не на двух длинах волн, а на трёх. (Приёмники при этом, как правило, позволяют измерять сигнал на любой длине волны). Некоторые, совсем уж продвинутые модели имеют большие и даже цветные дисплеи и позволяют подключать к ним видеомикроскопы для визуализации поверхностей коннекторов...



Примеры и характеристики оптических тестеров

FOD-1208 - тестер оптический (1,31/1,55 mkm, FC, LD)

Рисунок 12. Оптический тестер FOD1208

Оптический тестер FOD-1208 служит для быстрого измерения потерь в волоконно-оптических линиях связи.

Тестер объединяет в себе источник оптического излучения на длины волн 1310 и 1550 нм, измеритель оптической мощности и визуализатор повреждений волокна (VFL). Одновременная индикация на двух длинах волн позволяет экономить время и избежать ошибок измерения затухания оптических волокон.

Особенности FOD-1208

Одновременная индикация на двух длинах волн

Измеритель мощности, источник излучения и визуализатор повреждений волокна в одном компактном приборе

Режим автоматической индикации длины волны WAVE ID (кнопка ID): режим работы лазерного источника, при котором совместно с оптическим излучением посылается кодовая информация о длине волны

> Режим автоматического определения модулированного тонального сигнала TONE DET (кнопка DEC): 270 Гц, 330 Гц, 1 кГц, 2 кГц



Технические характеристики FOD-1208

Таблица 1.

Характеристики измерителя оптической мощности
Одновременная индикация результатов измерений	1310/1550; 1490/1550; 1550/1625 нм
Длина волны калибровки	1310, 1490, 1550, 1625, 1650 нм
Диапазон измерений	от -47 до +23 дБм
Разрешение	0,01 дБ
Относительная погрешность в точке калибровки*	±0,25 дБ
Индицируемые единицы измерения	мВт, мкВт, нВт, дБм, дБ
Тип фотодиода	InGaAs
Диаметр активной площадки	1 мм
Автоматически определяемые тональные	1 кГц, 2 кГц, 270 Гц, 330 Гц, WAVE
частоты	ID
Диапазон обнаружения сигнала тональной частоты	-40 дБм
Диапазон автоматического обнаружения идентификатора длины волны	-35 дБм
Время работы без подзарядки	400 ч
Сменные адаптеры	универсальный 2,5 мм и 1,5 мм; FC; SC; ST; LC
Характеристики источника оптического излучения
Выходная мощность излучения	1 мВт
Генерируемые сигналы	1 кГц, 2 кГц, WAVE ID, CW
Длина волны излучения	1310±20 / 1550±20 нм
Нестабильность за 1 ч работы*	не более 0,05 дБ
Ширина спектра	-типичное значение: 2 нм -максимальное значение: 5 нм
Сменные адаптеры	универсальный 2,5 мм; FC; SC; ST; LC
Время работы без подзарядки	40 ч
Характеристики визуализатора повреждений (VFL)
Длина волны излучения	650±10 нм
Тип излучателя	лазерный диод
Выходная мощность излучения	0,8 мВт в SM волокне 9/125 мкм
Общие характеристики
Питание	-NiMH батарея -блок питания 100-240 В/50-60 Гц
Размеры	180х97х37 мм
Вес	0,375 кг
Температура эксплуатации	от -10 до +50 °С

Примечание: * При температуре 23±2 °С, уровне мощности -20 дБм на длине волны калибровки ±2 нм.

Рисунок 13. VIA VI OLTS-85

VIAVI OLTS-85 с PCM 850/1300/1310/1550 нм, -75 до +15 дБм, сменные коннекторы SC/PC и FC/PC - оптический тестер, соединяющий в себе функции источника излучения и измерителя мощности, которые генерирует свет в волокно и измеряют оптическую мощность в канале связи. В данный прибор также встроен микроскоп. Прибор позволяет пользователю создать собственные критерии, которые можно сохранить и при необходимости запустить тестирование. Инструкция The Input Select key помогает быстро и правильно настроить прибор. Прибор могут

VIAVI OLTS-85 оптический тестер с PCM 850/1300/1310/1550 нм, -75 до +15 дБм, сменные коннекторы SC/PC и FC/PC

использовать специалисты с любой квалификацией. Пробный тест и сертификация линии связи выполняются нажатием одной кнопки.

Виды измерений VIAVI OLTS-85 с PCM 850/1300/1310/1550 нм, -75 до +15 дБм, сменные коннекторы SC/PC и FC/PC:

измерение длины;

измерение оптических потерь (2 типа волокна, 2 длины волны);

проверка поляризации;

инспектирование торца волокна;

генерация отчеты

Особенности VIAVI OLTS-85 с PCM 850/1300/1310/1550 нм, -75 до +15 дБм, сменные коннекторы SC/PC и FC/PC:

Совмещение тестера и микроскопа в 1 -ом приборе

Полный тест волокна по стандартам (TIA/ISO/IEC) или критериям пользователя

Инспектирование торца волокна с помощью автоматизированного анализа прошел/ не прошел

Поддержка Encircled Flux (выраженная в процентах мощность оптического сигнала в зависимости от радиуса сердцевины ММ при передаче света в ММ передатчиком)

Мгновенный выход из режима сна

Встроенная память для сохранения результатов

Формирование отчетов

ПО FiberChekPRO™

Работа от батареи целый день

Характеристики VIAVI OLTS-85

Микроскоп для паткордов

Таблица 2.

Параметр	Значение
Источник излучения
	SM	MM
Оптический интерфейс	Фиксированный адаптер: SC/PC (опция: FC, ST и LC)	Фиксированный адаптер: FC/PC (опция: SC, ST и LC)
Тип источника и длина волны	Лазер (Фабри- Перо) 1310 ± 20 нм, 1550 ± 20 нм	Диод 850 ± 20нм, 1300 ± 20нм
Ширина спектра	5/5 нм	50/170 нм
Запуск		Функция Encircled Flux для TIA-526-14 и IEC 61280-412
Выходная мощность с шагом в 0,1 дБ	0 до -3 дБм	-20 до -23 дБм
Стабильность работы 15мин /8ч	±0,02/0,2 дБ
Режим работы источника	CW, модулированный сигнал, авто-Х, multi-X
Модулированный сигнал	270 Гц, 1 кГц, 2 кГц
Измеритель мощности
Оптический интерфейс	Фиксированный адаптер: LC/PC, LC/APC (опция: SC, ST, FC, DIN, E2000 and UPP 2,5 мм and UPP 1,25 мм)
Тип детектора	InGaAs
Диапазон длин волн / настройки	800 - 1700 нм/с шагом 1 нм
Калибровочные длины волн	850, 980, 1300, 1310, 1490, 1550, 1625 нм
Динамический диапазон	-75 до +15 дБм
Максимально допустимый входной уровень	+15 дБм
Параметр	Значение
Оптический интерфейс	LC дуплексный (другие адаптеры так же доступны)
Стандарты для тестирования прошел/ не прошел	IEC 61300-3-35 и настройки пользователя
Живая картинка	320 240 8 бит серого, 10
Источник света	Синий LED, время жизни 100.000ч
Увеличение поля зрения (наименьшее/наибольшее)	горизонтальное 740/370 мкм вертикальное 550/275 мкм
Абсолютная погрешность измерений	±0,13 дБ (±3%)
Линейность	0,1 дБ
Автоматическое обнуление	Есть
Единицы измерений	дБ, дБм, Вт
Разрешение дисплея	0,01 дБ / 0,0001 мкВт
Время прогрева	мгновенное
Общие характеристики
Дисплей	3.5 “ сенсорный LCD
Электрический интерфейс	2 x USB, 1 x микро USB, Ethernet
Электропитание	12 В, 2A и сменные вилки для EU, UK, US, and AU
Батарея	Литий-ионная 3,7 В, 20 ч (опция 8 NiMH /сухие батарейки)
Заряд батареи ( для литий- ионной)	>12 ч
Габариты (ВхШхГ) и вес	208 x 153 x 64 мм и 850 г
Рабочий диапазон температур	-5 до +45°C
Диапазон температур хранения	-25 до +55°C
Системы 1-ого уровня
Скорость тестирования	<6 c-удаленнй режим < 3с-непрервный режим
Предел нормы прошел/ не прошел	TIA 568.3, ISO 11801 и ISO/IEC 14763-3, проверка связи
Тип волокна	9/125 мкм	50/125 мкм 62,5/125 мкм
Номинальные длины волн для теста	1310/1550 нм	850-1310 нм
Максимальная длина измерений	100 км	12
Точность измерений длины	± 1,5 м и ± 1% от длины
Потери на погрешность измерений	<0,2 дБ

Несмотря на эти обстоятельства, основную свою задачу -- прямое измерение оптических потерь позволяют решать абсолютно все существующие модели.

Принимая во внимания перечисленные отличия, можно описать задачи, которые решаются двумя этими типами приборов:

Тестер:

Р измерение полных потерь в линии связи,

Р тестирование оптических шнуров.

Рефлектометр:

Р проверка качества ОВ кабеля на барабане (входной контроль),

Р оценка качества сварных соединений ОВ,

Р измерение полных потерь в линии связи (приблизительно),

Р поиск и локализация повреждений ОВ на линии.



Литература

Working Principle & Characteristics of OTDRs [Электронный ресурс]: - электрон. текст. дан. - Режим доступа https://www.viavisolutions.com/ru- ru/node/61189/ (Дата обращения: 02.07.21).

Самые популярные оптические рефлектометры [Электронный ресурс]: - электрон. текст. дан. - Режим доступа: https://skomplekt.com/samye- populiarnye-opticheskie-reflektometry-rossiia/ (Дата обращения: 02.07.21).

Тестирование волокна [Электронный ресурс]: - электрон. текст. дан. - Режим доступа https://www.viavisolutions.com/fr-fr/tester-la-fibre-optique (Дата обращения: 02.07.21)

Тест с оптическим рефлектометром [Электронный ресурс]: - электрон.

текст. дан. - Режим доступа: https://www.viavisolutions.com/fr-

fr/solutions/liaisons-filaires/tests-de-reflectometrie-optique (Дата обращения: 02.07.21).

Измерения на ВОЛС [Электронный ресурс]: - электрон. текст. дан. - Режим доступа: https://vols.expert/useful-information/izmereniya-vols/ (Дата обращения: 02.07.21).

VIAVI SmartClass Fiber OLTS-85/85P - оптические тестеры

[Электронный ресурс]: - электрон. текст. дан. - Режим доступа:

https://skomplekt.com/tovar/1/1/232/ (Дата обращения: 02.07.21).

FOD-1208 оптический тестер (1.31/1.55 mkm, FC, LD) [Электронный

ресурс]: - электрон. текст. дан. - Режим доступа:

https://fibertool.ru/catalog/vols/fod3443/fod 1208 opticheskiy tester 1 31 1 55

mkm fc ld/ (Дата обращения: 02.07.21).

Размещено на Allbest.ru

...