Измерения параметров волоконно-оптических кабелей

• Цена: $23.30

Еще лет 20 назад оптические сети были атрибутом достаточно серьезных связных организаций. Но время идет и оптика приходит если не к каждому компьютеру, то уж точно в практически каждый дом и офис. А вместе с ней — и проблемы, сильно отличающиеся от проблем «медных» сетей. Данный прибор является одним из самых простых оптических тестеров и состоит из двух почти независимых устройств — красного лазера подсветки и измерителя уровня излучения. Разумеется, у профессиональных прокладчиков и обслуживальщиков оптических сетей имеются (обычно имеются ;)) существенно более сложные и дорогие приборы, по сравнению с тем, о котором я хочу рассказать. Если провести аналогию, то обозреваемый прибор по функционалу похож на лампочку с батарейкой по сравнению с мультиметром. Впрочем, и лампочкой с батарейкой можно решить много задач.Краткий и очень упрощенный ликбез по оптическим линиям связиСейчас расплодилось великое число различных оптических проводов. Общий принцип примерно одинаков — имеется некая прозрачная жила в оболочке, по которой распространяется свет. Материалы жилы и оболочки подобраны таким образом, что бы при распространении свет отражался от поверхности жилы внутрь жилы и не выходил наружу (по возможности). На пропускную способность и дальность канала влияет величина ослабления сигнала (из-за потерь на непрозрачность и неполного отражения) и разница в пути волны из-за множественных отражений. Немного поясню вторую часть. Если жила достаточно толстая, то свет может разделиться на несколько пучков с чуть разными углами отражения. В результате, к приемнику эти пучки придут по немного разному пути с немного разной задержкой. Чем длиннее кабель, тем больше будет размыт импульс. Чем больше диаметр жилы, тем большая разница в пути может быть. Если разделить по виду жилы, то распространены следующие виды кабелей: 1) Пластиковый (толстый). Жила из пластика, диаметр около миллиметра. Самый дешевый вид, минимальные требования к точности сопряжения, очень простые приемник и передатчик (обычные фото- и свето-диоды), но большие потери. Для передачи обычно используется видимый участок спектра, красный. Типичная длина кабеля — в пределах десятка метров. Чаще всего его можно встретить в s/pdif кабеле бытовой аудиоаппаратуры. В цифровых системах связи на сегодня можно сказать и не используется. За последние лет 15 не могу припомнить хоть одно сетевое устройство с таким кабелем. 2) Мультимодовый кабель. Жила из стекла диаметров 50 мкм или (чуть более старый стандарт) — 62.5 мкм. Вместе с оболочкой — 125мкм. Иногда так и назывался: 50/125. Тут требования к точности сопряжения повыше, соответственно цельнопластиковые разъемы не годятся. Типичная предельная длина канала — до полукилометра, скорость — до 1Гбит/с. В некоторых системах и на более короткое расстояние (внутри серверной) поддерживалась скорость 2.5 Гбит/с. С определенными ограничениями и потерей скорости можно «растянуть» на пару километров, но это уже нестандарт. Лет 15-20 назад был самым распространенным для прокладки магистралей внутри зданий (или в соседнее здание) из-за дешевизны кабеля и активного оборудования. Для передачи обычно используется инфракрасный диапазон (850nm). Впрочем, изредка встречается использование и красных излучателей, и 1310 nm. 3) Одномодовый кабель. Похож на мультимодовый, но жила — 9мкм. Иногда называется 9/125. Требования к точности изготовления высокие, ответственные части изготавливаются из полированной керамики. Самый распространенный на текущий момент. Сейчас уже и для связи внутри здания кладут, разница в цене с мультимодом минимальна. Первоначально использовалась длина волны 1310 nm и (реже) старое оборудование на 850nm. В последнее время распространился 1550 nm. Почему выбраны такие длины волн? Красный — самое дешевая пара приемник/передатчик 850nm — раньше были проблемы с изготовлением излучателей на большую длину волны. 1310nm — Первое «окно» прозрачности волокна. Выше и ниже потери возрастают. 1350nm — Второе окно, причем еще лучшее, но излучатели появились позже. Чем так хорош одномод? Не вдаваясь в сложный и давно забытый школьный курс физики и всякие уравнения Максвелла, углы отражения дискретны, а их число конечно. И при достаточно тонкой жиле (диаметр зависит от длины волны и составляет примерно 10 лямбд) у света остается только один путь. Таким образом, световой импульс, проходя по линии связи, не разделяется на несколько пучков, только ослабляется. Качество фронта будет определяться только излучателем, линия связи (что 10м, что 100 км) не меняет фронты сигналов. Условно говоря, одномодовый кабель, давно проложенный для канала в 100 Мбит/с позволяет перейти на 10 Гбит/сек «простой» сменой активного оборудования. Значительное влияние на «зоопарк» кабелей оказывают разъемы. Вот три самых распространенных типа: FC — разъем обеспечивает самую надежную фиксацию. Главным образом встречается в оптических кроссах. Ранее, практически все кроссы использовали этот тип, сейчас значительно потеснен разъемом типа SC. Правильно закрученный разъем FC очень плотно фиксируется, его можно сломать, но выдернуть не получится. Небольшой минус в том, что до закручивания нужно правильно вставить выступ на разъеме в специальный паз гнезда. Для отдельных криворуких монтажников это непосильная задача. Зато со всей дури завернуть плоскогубцами — на это дури хватает. SC — пожалуй, сейчас это самый распространенный разъем. Легко вставляется, но выдернуть, потянув за провод, не получится. Вернее — у некоторых получается, но после этого разъем приходится менять. Для правильного извлечения нужно тянуть только за корпус разъема. Фиксация менее слабая (по сравнению с FC). LC — младший брат SC. Он примерно вдвое меньше (центральный штырь тоже тоньше), пара таких разъемов помещается в корпус стандартного sfp-трансивера. Для многих применений раздельное использование волокон (для приема и передачи) имеет свои плюсы. Самый слабый из трех разъемов. И, наконец, есть еще такая замечательная вещь, как тип полировки торца разъема. Их (типов) довольно много, но главное отличие проявляется между APC и всякими *PC, в частности — UPC UPC — традиционный, с «плоской» полировкой. Типично, он вносит примерно 0.2 dB потерь и имеет уровень обратного отражения порядка -40..50 dB. APC — изначально был придуман для сетей кабельного телевидения и компьютерных сетей с разветвлением, где уровни сигнала не симметричны. Для уменьшения уровня отраженного сигнала торец делают под небольшим углом. За это расплачиваются увеличением потерь примерно до 0.3 dB, но уровень отраженного сигнала уменьшается еще на 10dB. Печаль ситуации в том, что даже однократным соединением UPC и APC кабеля можно сколоть или поцарапать торцы. Обычно разъемы UPC (и совместимые с ним) окрашены в синий цвет, а разъемы APC — в зеленый. Но какой нормальный монтажник смотрит на цвета, если разъемы подходят и даже нормально фиксируются… Разъемы и оптические кроссы. В отличие от медных проводов, гнезда на большинстве кроссов — это просто стальная втулка с точно выполненной керамической трубочкой внутри. С обоих концов во втулку завинчиваются или вставляются одинаковые вилки (но можно найти и не симметричные переходники, например FC/SC). Прецизионная керамическая трубка обеспечивает точное позиционирование центральных штырей с волокном друг напротив друга. Для чего (мне) нужен такой прибор Покупка прибора была совершена довольно спонтанно. Просто в одном магазине выбирал другие «финтифлюшки» и он случайно попался на глаза. Далее был беглый просмотр цен (чтобы не купить вдвое дороже) и клик по кнопке купить. Посему вполне возможно, что найдется и дешевле. Но если брать оффлайн, то сходные по функционалу приборы продаются в разы дороже. Возможно, они точнее измеряют мощность, но мне достаточно буквально четырех градаций: «Сигнала нет» / «сигнал еле виден» / «сигнал примерно нормален» / «кто подключил Звезду Смерти с другой стороны?» Последнее — не совсем шутка. Передатчик для 100-километрового канала может физически выжечь приемник на коротком кабеле. У продавца было около десятка вариантов подобных приборов. Основные отличия: 1) Наличие лазера подсветки и его мощность (1 или 10 мВт) 2) Форма корпуса и что-то типа пластикового чехла. 3) Интерфейс для снятия результатов измерений. Интервал цен — от $17 до почти $40. Чем так уж хорош самый дорогой не вполне понятно, по описанию принципиальных отличий найти не удалось. USB-интерфейс для устройства такого уровня кажется мне совершенно бесполезной опцией. Внешний вид пластикового чехла как-то не понравился (он еще закрывает «уши» с отверстиями, за которые очень удобно подвешивать прибор на пузо). А вот опцию лазера на 10 мВт я решил взять, она требуется как бы не чаще, чем измеритель мощности. Комплект прибора: Кроме самого прибора и чехла к нему (чехол простой, по вполне годный, можно вешать на ремень) имеются два металлических переходника под разъемы типа FC и SC. Разъем под SC идет с заглушкой, FC — без заглушки. Поэтому лучше хранить с навернутым переходником на SC. Как видно, прибор имеет два разъема: для передатчика и для приемника. Разъем передатчика не имеет переходников для фиксации патч-кордов. Под откручивающимся колпачком (колпачок на цепочке) имеется стальная трубка с керамической ферулой (ferrule) внутри. Диаметр самый распространенный — 2.5 мм. Для тонких патч-кордов (LC и аналогичных) потребуется придумывать какой-то переходник. FC/SC нормально держатся и на трении. Разъем приемника выполнен по-другому. Ферулу там пожалели, оставили только стальную трубку. Вероятно (т.к. прибор поддерживает мультимод) у приемного фотодиода достаточно большое отверстие и легкий люфт не влияет. Люфт действительно минимален, незначительно больше чем на нормальной керамической феруле. Внешний вид прибора: Прибор управляется восемью кнопками. Две левые красные кнопки управляют излучателем — верхняя (ON/OFF) включает его, а нижняя (CW/GLINT) переключает между постоянным горением и мерцанием. Для поиска на оптическом кроссе мерцание удобнее. Частота мерцания — 2 герца. Включение излучателя индицирует красный светодиод над экраном. В режиме мерцания диод мигает синхронно с лазером. Следующие две кнопки управляют включением измерителя и подсветкой экрана (light). Яркость подсветки не регулируется, но она вполне комфортна. Кнопка Auto OFF управляет функцией автоматического отключения. Кнопка dB переключает режим отображения мощности между линейной шкалой (в ваттах) и логарифмической (в децибелах). Кнопка Zero предназначена для калибровки ноля. Мне пока не требовалась — при вставленной заглушке на индикаторе и так ноль. Самая правая нижняя кнопка переключает измеряемую длину волны. На излучатель она никак не влияет, это касается только приемника. Впрочем, и в приемнике не вполне понятен механизм ее действия, т.к. фотодиод один и никаких управляемых фильтров там нет. Могу предположить, что кнопка просто вводит поправку результата измерения мощности в соответствии с графиком чувствительности фотодиода к разным длинам волн. Предполагаю (проверить сейчас нет возможности), что если на вход подать сигнал с несколькими длинами волн, то прибор выдаст не мощность на выбранной длине волны, а некую взвешенную сумму. Но линии со спектральным разделением каналов «в быту» встречаются редко, и я не считаю недостатком подобное поведение для прибора такого ценового диапазона. Расчлененка Прибор разбирается без проблем. С обратной стороны совершенно открыто имеется 4 больших винта и два поменьше (в ушах). Плата крепится еще одним винтом и двумя небольшими защелками. Приемник и передатчик смонтированы на отдельной пластиковой вставке. Как можно заметить, и на приемник, и на передатчик идет по два провода. Верхняя часть печатной платы: Сверху ничего интересного нет, только экран с подсветкой, да контакты кнопок. Кнопки подсветки не имеют. Нижняя часть печатной платы: На плате видны следующие компоненты: 1) Контроллер дисплея (распространенный HT1621B) 2) Управляющий процессор (Atmega) 3) не распаянный задел под usb-интрефейс 4) кучка логики и операционных усилителей 5) источники питания Управляющий процессор и контакты программирования: Колодка внутрисхемного программирования — обычные 6 контактов, только под pogo-pin. Между кварцем и процессом стоит восьминогий чип супервизора питания. Дискретные компоненты (ОУ и логика): Не могу обоснованно подтвердить полезность, но применение точных резисторов мне приятно. Монтаж вполне нормальный, похоже на промышленное производство. Если сравнить с одной из предыдущих картинок, явно видно, что дисплей впаивался вручную. Источники питания: Явно видны два независимых импульсных преобразователя на пятиногих микросхемах. Набор обвязки практически идентичен, только дроссель в одном из каналов значительно больше (но индуктивности совпадают). Что несколько удивило — различие в выходных фильтрах. На мощном канале сначала стоит электролит(С9), а после дросселя (L4) керамика. Во втором канале — наоборот. Причем это явно не ошибка монтажника, поскольку ширина монтажных площадок отличается. Особо анализировать схему я не стал. Как она работает — примерно понятно из набора компонентов, а тратить время на выяснение нюансов непродуктивно. Все равно TDR здесь не просматривается, обновлений прошивки тоже не будет. Показания при открытом разъеме (без заглушки и кабеля), 1310 nm, лазер выключен: Прибор ловит фоновую засветку, мощность минимальна. Но все-таки фиксируется целых 6 нановатт! В верхней строке показывается выбранная длина волны. На следующей строке выводится уровень принимаемого сигнала в dBm (децибелы, приведенные к 1 мВт). В большинстве случаев документация на оптические модули нормирует мощность именно в dBm. Нижняя строка переключаема — можно выбрать ватты или децибелы. Особой пользы от нижней строки нет, средняя строка вполне информативна в большинстве случаев. Фактически, это просто встроенный калькулятор из dBm в ватты/децибелы. Зачем на экране индикатор включения подсветки (солнышко) для меня не вполне понятно — разве что для проверки на случай сгорания подсветки? Еще на экране есть индикатор низкого заряда батарейки (справа) и индикатор автовыключения (слева). Подключаем кабель, лазер пока не включаем: Засветка ушла. Лазер включен, выбрано 850 nm: Сразу виден солидный уровень, неверную длину волны прибор игнорирует. Прибор показывает 3 мВт, при заявленной мощности лазера в 10 мВт. Но нужно учитывать, что рабочая длина лазера (650нм) далеко за пределами измерителя (850-1600 нм). Можно только предположить, что она явно больше 1 мВт — значит, с опцией мощности лазера не обманули. Лазер включен, выбрано 1310nm: Физическая мощность лазера не изменилась, но в вычислителе применили другие поправочные коэффициенты и индицируемая мощность упала в разы. Вероятно, на 850nm чувствительность приемника существенно слабее и прибор вводил значительный повышающий коэффициент. Для теста я попробовал оценить мощности двух старых медиаконвертеров при выборе разных длины волн. Первым взят сильно б/у, но вроде бы рабочий модуль Modultech MT8110SB-11-20B с передатчиком на 1550нм: нм dBm мкВт dB 850 1.38 1374 71.38 980 -5.17 304 64.83 1300 -6.87 205 63.13 1310 -5.93 255 64.07 1490 -7.30 186 62.70 1550 -7.12 194 62.88 1625 -7.38 182 62.62 По документации мощность передатчика должна быть в диапазоне -8..-3 dBm. Учитывая потери на двух соединителях (около 0.5dB) — вполне вписывается, несмотря на то, что модуль сильно б/у и списан. Вторым взят полусдохший (снят, т.к. глючил) Dlink DMC920R на 1310нм: нм dBm мкВт dB 850 -3.79 419 66.23 980 -10.28 93.75 59.72 1300 -11.94 64 58.06 1310 -11 79.43 59 1490 -12.39 57.67 57.61 1550 -12.19 60.39 57.81 1625 -12.6 55.08 57.41 У самого Dlink в документации я не нашел выходной мощности передатчика, но внутри используется лазерный модуль LSB2-A3S-PC-N3, для которого декларирована мощность 0..-10dBm. Замеры показали пониженную мощность передатчика — вполне возможно, что глюки именно из-за этого. Про точность измерений сказать ничего не могу — под рукой нет эталонных приборов для проведения подробных контрольных замеров. Но разрешающая способность вполне на уровне. Результаты воспроизводимы до долей dBm, а при боковом давлении на разъем SC (не делайте так на рабочих системах!) уровень падает на 0.1-0.3 dBm. С практической точки зрения, вполне достаточно отличать уровни положительных dBm / 0..-10 dBm / -10..-20dBm / <-20dBm. А для выбора совпадающего комплекта или отбора «лучшего из худших» точные абсолютные значения и вовсе не обязательны, достаточно сравнения результатов. Теперь перейдем к излучателю. Принципиально, он не сильно отличается от лазерной указки. Но фокусирующей линзы на выходе нет, что приводит к такой картинке излучения лазера (в дырочку не заглядывать!!!): К сожалению, фотографии совершенно не передают того, что видит глаз. Так выглядит подсвеченный патч-корд в темноте: Любая неоднородность в кабеле сразу видна. Некоторые случаи (типа сколов и царапин на штекере) диагностировать сложно, но заломаный кабель или порванная жила более чем видна. В подозрительных случаях можно чуть изогнуть провод. По питанию. Как обычно в подобных устройствах, их авторы не умеют делать нормальное отключение батарейного питания, но любят ставить вместо нормального выключателя программную кнопку. В режиме сна прибор кушает 0.5 мА, на мой взгляд это много. В режиме измерений (без лазера) прибор потребляет примерно 20 мА. Подсветка добавляет еще 10 мА. Включение лазера — около 100 мА. Если включить все, что только можно, потребление будет около 120-130 мА. Свежих батареек гарантированно хватит на рабочий день даже при практически постоянном использовании лазера. Upd: Для частичного устранения проблемы высасывания батарейки в «отключенном» состоянии, я «вколхозил» дополнительный выключатель. Дополнительный выключатель расположился слева, в небольшой впадине корпуса. Так он не выходит за габариты. Для нормального размещения потребовалось сделать небольшой вырез в печатной плате: Снаружи выглядит не очень эстетично, но ни за что не задевает: Подводя итоги, могу сказать следующее: Плюсы: — Цена. За 1/10 цены прибора с хоть какими-то сертификатами — это идеальный прибор. — Бегло сравнивал с показаниями аналогичного, но дорогого прибора (около 20КРуб) — особой разницы по показаниям не заметил (доли децибела). А в моем случае не то что доли, даже пара децибел ни на что не влияют. Рассортировать по мощности sfp-шки или медиаконвертеры на «брак»/«сойдет» безусловно позволяет. — Питание от двух стандартных батареек AA (аккумуляторы тоже годятся, но быстрее загорается индикатор батарейки). — Есть переходники на два самых распространенных разъема. К слову — у дорогих приборов переходника на LC тоже обычно нет в комплекте, а за отдельный переходник, например, типа Grandway LG120 оффлайновые «спекулянты» хотят примерно $20. — Средней мощности лазер с функцией мерцания. Примерно аналогичный лазер у nag’овцев стоит в два раза дороже всего этого прибора. Недостатки: — Довольно большое потребление в отключенном состоянии. — Погрешность измерений все-таки есть, точность нигде не декларируется, сертификатов нет. — Измерителя длины кабеля, уровня отраженного излучения и других параметров нет. — Корпус чуть грубоват и его можно было сделать меньше где-то на треть. Впрочем, у отечественного и недешевого Топаза — не лучше. — При откинутой подставке в корпусе появляются сквозные дыры (видна плата). — Лазер на два вывода (без встроенного датчика). Что там со стабилизацией рабочей точки — вопрос. — Лазер работает только в режиме «красной светилки». Эталоном мощности на рабочие длины волн не является. Но, откровенно говоря, если исключить первый пункт, то прочие недостатки я скорее придумывал, чем они есть. Учитывая цену.

При сдаче сети в эксплуатацию обычно производится измерение уровня мощности оптического сигнала, степень затухания на протяжении всех трасс, коэффициент ошибок. При возникновении проблем в процессе эксплуатации возникает необходимость оценки целостности кабельной трассы, исправности соединений. При кроссировке обычно необходимо осуществлять просветку оптических волокон для их проверки на наличие дефектов и идентификации.Определение наличия, направления и мощности излучения в волокне Самый простой способ определения проводимости оптоволокна — просветка (аналог прозвонки витой пары). На один конец волокна подается световой сигнал и проверяется, есть ли он на противоположном конце. В зависимости от длины просвечиваемой трассы выбирают источник света. Для простой просветки небольших участков сети используют лазерные или светодиодные фонарики, подающие на волокно через коннектор свет малой мощности в пределах видимого спектра. Можно оценить наличие излучения в волокне и не размыкая сети. Световые волны, с помощью которых передается информация по волоконно-оптическим кабелям, находятся вне диапазона видимого света. Определить невооруженным глазом, идет ли в данный момент сигнал, невозможно. Для этих целей пользуются детекторами излучения с изгибным ответвителем: волокно, помещенное в паз ответвителя, изгибается под должным радиусом, и излучение из-за нарушенной геометрии выходит за пределы волокна, где и фиксируется,. Самые простые детекторы оснащены световым (иногда и звуковым) сигналом, показывающим наличие излучения. Более сложные оснащены измерителем его мощности. Проводить измерения детекторами излучения на основе изгибного ответвителя можно без нарушения целостности канала связи.Измерение степени затухания сигнала Затухание сигнала (снижение его мощности) на протяжении трассы — наиболее востребованный параметр в оптоволоконных сетях. Для оценки затухания необходим измеритель оптической мощности и источник излучения. Разница между мощностью подаваемого на линию связи и получаемого на противоположном конце магистрали сигнала и будет показателем степени затухания.Способы проведения замеров •На одном волокне в одном направлении (источник на одном конце и измеритель на другом). Задействованы два человека. •На двух волокнах, объединенных на одном конце магистрали перемычкой (источник и измеритель на одном конце магистрали). Может быть выполнено в одиночку. •Тестирование двух волокон в противоположных направлениях (источник и измеритель, либо прибор, объединяющий обе функции, присутствуют на обоих концах трассы). Так же, как в первом случае, выполняется двумя людьми. •С помощью приборов для автоматического двустороннего тестирования волокон. Выполняется двумя людьми, может производиться как по одному, так и по двум волокнам (в зависимости от вида тестера). Самым простым источником света может быть лазерный или светодиодный фонарик для оптического волокна с заданной мощностью излучения. Источники более сложной конструкции выдают излучение различной мощности и длины волны, непрерывное или модулированное (полезно при идентификации волокон в пучке). На противоположном конце можно использовать простой тестер. Однако удобнее для замеров использовать комбинированные приборы с источником и измерителем в одном наборе. Такой прибор позволяет не только замерить затухание в магистрали, но и оценить возвратные потери. Автоматические двусторонние тестеры оптического волокна — наиболее дорогой класс оборудования, но и он же наиболее точен. Если необходимы детальные замеры для документирования сети, стоит позаботиться о соответствующем оборудовании. Для выбора наиболее подходящей вам аппаратуры можно обратиться к консультанту магазина. Будьте в этом случае готовы к его вопросам о протяженности и масштабе сети, типах оптического волокна и коннекторов, способах прокладки магистралей.  

При монтаже и обслуживании волоконно-оптических линий невозможно обойтись без проведения ряда измерений (см. дополнительно приборы для диагностики волоконно-оптического кабеля). Конкретный набор параметров зависит от выполняемых работ. Самым типичным для этапа монтажа является измерение затухания 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.

Самая распространенная задача при эксплуатации — коммутационные работы, для выполнения которых выпускается целый ряд простых и недорогих приборов. Пожалуй, наиболее полезным из них можно назвать инструмент для визуализации дефектов оптического волокна, коммутационных шнуров и некоторых типов оптических кабелей. Визуализатор пригодится для обнаружения целого ряда проблем: неисправностей на небольшой дистанции (до нескольких сотен метров), обрывов и изгибов малого радиуса в многомодовых коммутационных шнурах и кабелях, изгибов малого радиуса в одномодовых кабелях. Еще одно применение визуализатора — просветка волоконно-оптических линий (до 5 км на одномодовых и до 2 км на многомодовых) — может с успехом применяться для контроля их целостности и идентификации кабельных окончаний.

Визуализатор производится в нескольких вариантах. Самые удобные из них — «фонарик» и «брелок». Сам прибор содержит источник излучения красного цвета (длина волны около 650 нм) и элементы питания. Суть его применения довольно проста — в местах, где волокно имеет трещины или сколы, излучение хорошо заметно на поверхности. Поскольку наблюдать за ним иногда приходится при ярком свете, в некоторых приборах оно модулируется низкой частотой (около 1 Гц) для улучшения видимости.

Еще удобнее и безопаснее проверка целостности линии и идентификация окончаний кабелей может быть выполнена с помощью простого тестера. Кроме прочего, он позволяет проверить, соответствует ли уровень вносимого затухания допустимым пределам. Как и большинство других приборов, о которых речь пойдет ниже, тестер состоит из источника излучения (используемые излучатели обычно работают только в одном из рабочих диапазонов оптического кабеля) и приемника со световой и звуковой индикацией.

Определить наличие излучения в волокне и его направление, а также оценить его мощность — причем без нарушения связи и выполнения коммутаций — позволяет детектор излучения на основе изгибного ответвителя. Оптическое волокно вкладывается в паз ответвителя и изгибается с определенным радиусом. Вышедшее наружу из-за нарушения условий распространения излучение фиксируется и обрабатывается. Детекторы излучения рассматриваемого вида могут иметь не только световой, но и звуковой индикатор. Некоторые модели рассчитаны на использование вместе с источником тестовых сигналов в виде модулированного некоторой частотой излучения; в них встроен детектор для определения наличия и значения частоты модуляции. Такая пара незаменима для идентификации оптических кабелей и их окончаний.

Рассмотренные выше простые приборы не только облегчают работу, но и обеспечивают безопасность. При их отсутствии возникает желание заглянуть в волокно, чтобы проверить, есть ли в нем свет, а это верный путь повредить глаз, если волокно окажется подключенным… В соответствии с правилами техники безопасности все коммутационные работы следует выполнять в защитных очках, поскольку они оберегают глаза от типичного для оптических линий излучения (600–1700 нм). В крайнем случае, для обнаружения и идентификации излучения в волокне можно воспользоваться простейшими индикаторами. Фоточувствительный слой каждого из них преобразует невидимое инфракрасное излучение с определенной длиной волны в видимое, и, если поднести сердечник соединителя к индикатору, оно станет заметным.

Одно из основных измерений для волоконно-оптических линий — определение затухания. Эту величину можно измерить несколькими методами, отличающимися технологией калибровки и точностью измерения. Но неизменно для выполнения измерения требуется две вещи — стабилизированный источник излучения и измеритель оптической мощности. Задача заключается в определении разности мощности сигнала, поданного на линию, и мощности сигнала, полученного с нее на другом конце. Причем, ввиду различия условий распространения излучения в каждом направлении, измерение необходимо выполнить в обе стороны. И если уж совсем нет времени, оно должно проводиться в том же направлении, в котором установленное на этой линии оборудование будет впоследствии передавать данные.

Измерение можно провести следующими способами.

• Во-первых, на одном волокне в одном направлении двумя людьми с помощью одного источника излучения и одного измерителя оптической мощности. Для того чтобы провести измерение в обоих направлениях, приборы достаточно поменять местами. Во-вторых, на паре волокон, соединенных на дальнем конце перемычкой, в одном направлении одним человеком с использованием одного источника и одного измерителя или одного содержащего их прибора. В-третьих, на паре волокон в обе стороны двумя людьми с помощью пары источников и пары измерителей или двух содержащих их приборов. В-четвертых, на одном или двух волокнах в обе стороны двумя людьми посредством пары приборов для автоматического двухстороннего тестирования одного или двух волокон.

В качестве излучателя в источниках может встречаться как светодиод, так и лазер. Дешевле всего источники излучения на основе светодиодов. Они пригодны для тестирования лишь многомодового волокна, так как в одномодовое не удается ввести излучение достаточной мощности. Светодиодные источники вообще отличаются невысокой выходной мощностью и точностью в спектральной области (ширина их спектра составляет 30–200 нм). Тем не менее, благодаря стабильной мощности и низкой стоимости, они широко используются как в источниках излучений, так и в другом оборудовании для работы по многомодовому волоконно-оптическому кабелю. Лазерные источники дороже, но пригодны для тестирования одномодового волокна. Для них характерна более высокая, чем у светодиодных, мощность и точность (ширина спектра 0,1–5 нм), но стабильность выходной мощности ниже. Кроме того, большинство лазерных источников чувствительнo к отраженному излучению, наличие которого может привести к нарушению системы регулирования выходной мощности. Наибольшую стоимость имеют лазерные источники излучения с различными усовершенствованиями для обеспечения более высокой входной мощности и ее стабильности, а также более узкого или настраиваемого спектра излучения.

�

Простейшие источники выдают излучение только с одной длиной волны (660, 780, 850, 980, 1300, 1310, 1480, 1550 или 1625 нм). Более сложные имеют несколько выходов с разной длиной волны или один с возможностью электронного выбора ее необходимого значения из пары (например, 850/1300 — для многомодового, 1310/1550 и 1550/1650 — для одномодового волокна). Такие источники отличаются друг от друга в основном конструкцией и набором органов управления. Они могут иметь и некоторые дополнительные функции. Например, возможность получить на выходе не только непрерывное, но и модулированное излучение (обычно с частотой 270, 1000 или 2000 Гц), что чрезвычайно удобно для идентификации оптических кабелей.

При выборе источника прежде всего следует учитывать тип оптических кабелей и задействованные в используемом оборудовании длины волн. Но свое влияние могут оказать и дополнительные факторы, о которых нужно помнить. Например, на источники излучения для тестирования многомодовых волоконно-оптических линий в соответствии со стандартом TIA/EIA568 налагаются определенные ограничения: светодиодные источники могут работать только с модовым фильтром, нельзя применять некоторые лазерные источники излучения (лазеры VCSEL с длиной волны 850 нм и все лазеры с длиной волны 1300 нм). Поэтому без анализа возможных приложений и технических описаний источников излучения не обойтись.

Измерители оптической мощности различаются между собой по функциональным характеристикам гораздо существенней, чем источники излучения. Во-первых, это диапазон измерений, точность, рабочий диапазон длин волн (поскольку один измеритель может применяться с несколькими источниками) и ширина спектра (от 5 нм у точных приборов до 100 нм у простых), возможность одновременного измерения на двух длинах волн (обычно 850/1300 и 1310/1550 нм). Во-вторых, средства управления, обработки и отображения — речь идет о системе меню для выбора режимов работы, калибровке и автоматическом учете вносимого шнурами затухания, пересчете результатов измерения в другие единицы (мкВт, дБ, дБм), типе клавиатуры и дисплея. И наконец, возможность сохранения результатов измерений и их вывода на печать или записи в компьютер.

Нетрудно сделать вывод, что выбор измерителей оптической мощности очень широк. Чтобы не ошибиться, потенциальному покупателю стоит прислушаться к рекомендациям производителей, поскольку они предлагают специально подобранные комплекты приборов.

Но и это еще не все. Целый ряд комбинированных устройств содержит как источник излучения, так и измеритель. С помощью одного такого приспособления можно провести измерения параметров лишь коммутационных шнуров или оптических кабелей на катушке. Параметры дуплексного канала (пары волокон) определяются путем одновременной установки двух приборов в местах окончания линии.

Если же предусмотрена конструктивная возможность подключения к волокну выхода источника сигнала или входа измерителя оптической мощности, то пара таких устройств обеспечит измерение затухания в обоих направлениях без их перемещения и коммутационных работ. Это позволит существенно сэкономить время при проведении двухсторонних измерений. Односторонние измерения обходятся значительно дешевле (особенно, если нельзя воспользоваться прибором с поддержкой двухсторонних измерений), но качественное тестирование линий требует двухсторонних измерений. В противном случае существует вероятность того, что не обнаруженные при одностороннем тестировании проблемы проявятся впоследствии.

Кроме того, наличие в одном устройстве и источника, и средств измерения позволяет определить возвратные потери. Отражения полезного сигнала от различных неоднородностей линии в ряде случаев могут влиять на работоспособность приложений. Особенно принципиальны они, например, для систем передачи с использованием лазерных источников излучения (отраженное излучение служит препятствием для автоматического контроля уровня мощности) или высококачественных систем телевизионного вещания с аналоговой передачей сигнала (отраженное излучение вносит искажения в полезный сигнал). И, напротив, они не представляют опасности для линий на базе многомодового оптического кабеля, если передача осуществляется с помощью светодиодного источника излучения.

Величина отражений характеризуется коэффициентом отражения — долей излучения, отраженного от заданной точки на пути его распространения. Таким образом, этот параметр характеризует влияние, вносимое конкретной неоднородностью (например, соединителем). А вот по возвратным потерям судят о суммарном отраженном сигнале, зафиксированном в заданной точке волокна. Иначе говоря, возвратные потери позволяют оценить мощность отраженного излучения от всех неоднородностей на линии.

Возвратные потери можно измерить как с помощью специально для этого предназначенного, так и комбинированного прибора, при наличии у него соответствующей функции. Величина отраженного излучения от отдельных компонентов линии может быть определена и посредством рефлектометра, однако точность будет невысока, поэтому он больше подходит для диагностики (поиска конкретного места с сильным отражением), чем для измерений.

Функциональность универсального прибора или комплекта не ограничивается измерением возвратных потерь — при покупке не следует забывать о его дополнительных возможностях. Например, нужно обратить внимание на наличие в источнике излучения такой встроенной функции, как визуализатор неисправностей (источник видимого излучения). В случае, когда приобретается работающее в паре оборудование, полезным окажется и встроенное переговорное устройство. Учитывая высокую стоимость приборов, не стоит говорить о важности и необходимости «мелочей» наподобие резиновой защитной оболочки, сумки, комплекта надежных коммутационных шнуров, набора переходников с соединителями различного типа, калиброванной оправки.

Даже такая банальная вещь, как оправка (цилиндр калиброванного диаметра), может оказаться незаменимой при изготовлении нормализующей катушки. Несколько намотанных на оправку витков многомодового волокна (обычно четыре-пять) представляют собой модовый фильтр, который позволяет устранить в излучении моды высшего порядка и распространяющиеся в оболочке волокна. Фильтр необходим для повышения точности измерения затухания на коротких отрезках кабеля (до 1 км). Кроме того, оправка может применяться для подавления отраженного излучения в определенной точке для идентификации точного места на рефлектограмме.

Конечно, если речь идет о небольшом объеме работ, то от универсальности можно отказаться в пользу недорогого минимального комплекта приборов. При измерении затухания можно, например, воспользоваться простой парой приборов для получения приблизительной оценки. Но даже такой невысокой точности измерений достаточно в большинстве случаев, с которыми приходится сталкиваться при эксплуатации линий внутри компании.

Еще один экономичный вариант — приставка к мультиметру. В набор входят источник излучения и оптико-электронный преобразователь, подключаемый к мультиметру для проведения измерений. Так как без мультиметра в любом случае не обойтись, то экономия налицо. Но точность будет невысока, и удобств во время работы трудно ожидать.

Отдельную нишу занимают приборы для тестирования волоконно-оптических линий структурированных кабельных систем. Их функциональный набор ориентирован на проведение измерений в соответствии с требованиями стандартов на СКС. Возможности универсальных приборов и тестеров оптических СКС не пересекаются. Все дело в том, что последние предназначены для проведения большого объема максимально автоматизированных работ (речь, по сути, идет об абонентском участке). Кроме того, сертификационные тесты проводятся в соответствии с четко стандартизованными процедурами (TIA/EIA568, ISO11801 и EN 50173) и/или для известных приложений (различных вычислительных сетей, где в качестве физической среды используется оптическое волокно: 10BASE-F, 100BASE-F, 1000BASE-SX/LX, ATM, FDDI, Fibre Channel и др.). Поэтому результат предоставляется в виде «да/нет» с оформленным протоколом измерений, который можно сохранить в памяти прибора, считать с компьютера и распечатать. Пользователь имеет возможность редактировать процедуры тестирования волокна и допустимые пределы измеряемых параметров. Итак, двумя главными особенностями тестеров оптических СКС являются развитые сервисные функции для автоматизации измерений и достаточно узкая область применения (ограничения на диапазон измеряемых величин вытекают из типичных для СКС параметров оптических линий).

Несмотря на ограничения в использовании, тестеры оптических СКС, как и любые созданные для повышения производительности труда приборы, стоят достаточно дорого. Особенно недешевы полнофункциональные устройства для автоматического двухстороннего тестирования пары волокон. Между тем полезными могут оказаться и реализованные в них дополнительные функции, среди которых, например, измерение длины тестируемого волокна и задержки распространения сигнала, а также переговорное устройство. Именно такие приборы требуются тем, кто занимается монтажом и сдачей заказчику СКС с предъявлением оформленных результатов выполнения всех предусмотренных стандартами сертификационных процедур. А вот те, кто отвечает за обслуживание СКС, могут воспользоваться и более простым оборудованием с цифровым отображением информации для проведения элементарных измерений на одном волокне.

В случае, когда без пригодного для сертификации прибора не обойтись, единственный способ экономии состоит в приобретении оптических приставок к аппаратам для сертификации СКС на основе кабелей с витыми парами. Большинство производителей выпускают модели тестеров СКС Категорий 5 и 6, допускающие установку приставок для работы с волокном. Тестер с приставкой обеспечит проведение всего предусмотренного стандартами TIA/EIA568, ISO11801 и EN 50173 комплекса измерений и ничем не отличается от специального прибора для сертификации оптических СКС. В некоторых случаях можно даже выбрать из двух вариантов: приставка-измеритель оптической мощности вместе с отдельным источником излучения для одностороннего тестирования одного волокна (требуется один тестер) или две полнофункциональные приставки для одновременного двухстороннего тестирования пары волокон на двух длинах волн (требуется два тестера).

Применение приставок позволяет уменьшить затраты и сократить число необходимых для приобретения приборов, сохранив при этом полную функциональность и удобство. Но такое решение рекомендуется производителями, как малобюджетное, пригодное лишь для малого объема работ. Когда предполагаются полномасштабные измерения или монтаж меди и оптики выполняется разными бригадами, удобнее использовать специализированные приборы.

�

Используемые источники:

• https://mysku.ru/blog/aliexpress/53235.html
• https://cable.ru/articles/id-309.php
• https://tools.ru/tools/135896.php/