Как проверить оптический кабель – Поиск и устранение сбоев в волоконной оптике | Журнал сетевых решений/LAN

Тестирование волоконно-оптических каналов СКС

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

Далее, в таблице 4, приведены сведения о максимальной рекомендуемой длине кабеля и максимально допустимых потерях сигнала для различных приложений. Наиболее стро­гие требования предъявляются к высокопроиз­водительным гигабитным се­тям. Ограничения на потери сигнала в техноло­гии Gigabit Ethernet близки к установленным в стандартах TIA и ISO значениям потерь для структурированных кабельных систем. Требования, предъявляемые ранними сете­выми технологиями на величину потерь, значительно мягче. Физическая среда пере­дачи данных не будет отрицательно сказы­ваться на производительности приложений, пока требования приложений не превосхо­дят спецификаций стандартов TIA и ISO.

Таблица 4 Требования приложений с учетом типа волокна и источника излучения
Приложение	Источник излучения	Длина волны излучения, нм	Максимальная длина канала, м		Макси-мальные потери, дБ
			62,5 мкм   |    50 мкм	62,5 мкм	50 мкм
10Base-FL	Светодиод	850	2000	12,5	7,8
100Base-FX	Светодиод	1300	2000	11	6,3
ATM 155	Светодиод	1300	2000	10	5,3
ATM 155	Лазер	850	100	7,2	7,2
ATM 622	Светодиод	1300	500	6,0	6,0
ATM 622	Лазер	850	300	4,0	4,0
1000Base-SX	Лазер	850	220-275(*) /500-550 (*)	2,38	3,56
1000Base-LX	Лазер	1300	550	2,35	2,35
*- максимальная длина кабеля зависит от пропускной способнос­ти, минимальное значение приведено для кабеля с низкой пропу­скной способностью (160 МГцхкм)

 

После того, как кабель проложен и полностью выполнена коммутация оптических волокон кабеля, наступает время тестирования. Каждую оптоволоконную кабельную систему  необходимо проверить на наличие обрыва или замкнутых участков. ВОЛС необходимо проверить на наличие сквозных потерь сигнала и, при необходимости, устранить неисправности. На ВОЛС внешней прокладки возможно дополнительное тестирование в отдельности мест сращивания оптоволоконного кабеля при помощи оптического рефлектометра. Это единственный способ, при помощи которого можно убедиться в исправности каждого из участков сети. Если вы являетесь пользователем сети, вы наверняка захотите проверить  оптический бюджет, так как именно этот показатель  подскажет вам, все ли в порядке с ВОЛС.

Вам понадобится несколько специальных инструментов и приспособлений для проведения тестирования волоконно-оптических кабелей.

Итак, приступаем к работе

Даже если вы квалифицированный инсталлятор (или монтажник), проверьте, не забыли ли вы о том, что работать следует с исправным инструментом и тестовым оборудованием. 

Вам понадобятся:

· Измеритель оптической мощности – тестовый прибор или диагностический комплект для проведения измерений оптических потерь с необходимыми для тестирования кабельной системы  разъёмами и адаптерами.

· Набор оптоволоконных кабелей для выполнения калибровки, того же типа, что и используются в тестируемой кабельной системе, а также соответствующие адаптеры, включая адаптеры смешанного типа, если в них есть необходимость.

· Прибор для определения повреждений оптоволокна, или прибор для локализации видимых неисправностей в ВОЛС.

· Очищающие средства – салфетки из нетканого полотна (или специальные без ворса) и чистый изопропиловый спирт.

· Оптический рефлектометр (OTDR) с измерительной катушкой и  оптическим шнуром для наружных работ.

Своим тестовым оборудованием нужно уметь пользоваться

Прежде, чем приниматься за дело, соберите все свои инструменты и убедитесь, что они исправны, а вы и ваши монтажники знаете, как с ними обращаться. Трудно работать результативно, если с монтажной площадки приходится часто звонить по мобильному телефону производителю тестового оборудования и спрашивать его совета. Заранее опробуйте все оборудование в действии в офисе до того, как выехать на объект для проведения тестирования. Протестируйте с его помощью коммутационный оптический шнур, который будете использовать для калибровки методом тестирования оптической мощности излучения в одну сторону, чтобы убедиться, что все шнуры в порядке.  Если ваш измерительный прибор имеет функцию встроенной памяти для записи показаний, удостоверьтесь, что знаете, как ею пользоваться.  Если есть возможность настроить эту функцию в соответствии с личными установками, выясните это до начала производства работ на объекте. Таким образом, вы, возможно, сэкономите массу времени, а время на монтажном участке – это деньги!

Желательно заранее подробно изучить ту конфигурацию сети, которую вы тестируете

Убедитесь, что у вас есть схема сети (ВОЛС) или кабельный журнал для каждого оптического волокна, которое нужно протестировать. До того, как приступить к работам на объекте, подготовьте сводную таблицу всех кабелей и оптических волокон и распечатайте себе экземпляр для записи результатов тестирования. Данные тестов можно записывать либо вручную, либо ваш измерительный прибор, при наличии в нем соответствующей функции, сохранит тестовые показания во встроенной памяти или на внешнюю карту памяти, откуда, по возвращении в офис, их можно будет распечатать или перенести в рабочий компьютер.

Не забывайте об индивидуальных средствах защиты! Пользуйтесь защитными очками. Берегите глаза при работе с источником оптического сигнала LASER или VCSEL.

Источники оптического сигнала тестового оборудования, как правило, слишком маломощные, чтобы вызвать какое-либо повреждение глаз. Тем не менее, все же стоит проверить оптические разъемы измерителем оптической мощности излучения до того, как заглядывать в них. Некоторые телекоммуникационные сети, использующие технологию спектрального уплотнения (DWDM) и системы кабельного телевидения (CATV) используют одномодовые источники сигнала, обладающие высокой мощностью, следовательно, они могут быть потенциально опасными.

Тестирование оптического волокна (ВОЛС) можно разделить на три основных этапа, каждый из которых мы рассмотрим в отдельности:

• Визуальная проверка целостности и тестирование коннекторов;
• Тестирование на наличие потерь;
• Тестирование сети.

Рассмотрим первый этап: визуальную проверку целостности.

Проверка целостности позволяет убедиться, что оптические волокна ВОЛС не повреждены, и проследить соединение оптических волокон от одного до другого через большое количество промежуточных соединений. Для этой цели рекомендуется использовать прибор видимого излучения: “оптоволоконный трассировщик” или  “портативный прибор для визуального обнаружения неисправностей”. Монтажники очень часто называют его просто “фонариком”. Действительно, выглядит он как  карманный фонарик или похожий на ручку инструмент со светодиодом или полупроводниковым лазером, который подсоединяется к оптоволоконному разъему. Для тестирования подключите кабель к устройству визуального обнаружения неисправностей и посмотрите на другой конец кабеля, видимое излучение должно проходить вдоль всей сердцевины оптоволокна. Если этого нет, проверьте еще раз все промежуточные соединения для обнаружения повреждённого участка кабеля.

Одним из способов  сэкономить время и деньги – проведение тестирования оптоволоконного кабеля на катушке (бобине) до момента его прокладки. Здесь, как правило, выполняется проверка целостности оптических волокон  после транспортировки катушки на место будущей установки. Внимательно ищите видимые следы повреждений. Это могут быть поцарапанные или сломанные ребра катушки, перегибы кабеля и т.п. В процессе тестирования возникает необходимость сопряжения прибора визуального обнаружения неисправности с тестируемым кабелем. Это возможно при помощи адаптера голого волокна. Подключая кабели к коммутационным панелям, используйте прибор визуального обнаружения неисправности, чтобы выбрать для каждого соединения только два волокна.

Визуальное определение места повреждения

В мощной модификации прибора визуального обнаружения неисправности,  который так же помогает находить повреждения, используется лазер. Красное излучение лазера обладает достаточной мощностью, чтобы показать места повреждения волокна или большие потери в коннекторах. Фактически, вы можете увидеть затухание яркого красного излучения даже через большое количество жёлтых или оранжевых защитных оболочек  оптоволоконного симплексного кабеля, за исключением чёрных или серых оболочек. Можно использовать этот прибор для оптимизации процесса механического сращивания волокон или в процессе оконцевания кабеля методом сращивания с предварительной полировкой. На самом деле, о возможности высокопродуктивного соединения волокон одним из выше указанных способов без использования “оптоволоконного трассировщика”, даже не думайте.

Визуальная проверка оптических коннекторов

Оптоволоконные микроскопы используются для проверки качества оконцевания оптических кабелей с помощью оптических разъемов и для диагностики возможных проблем. При качественно выполненном соединении конец оптического волокна будет отполирован и проверка волокна не покажет никаких признаков возможных трещин, сколов или мест, где волокно будет вылезать из керамического наконечника, или будет не доходить до его края.

Кратность увеличения микроскопа при проверке оптических разъемов может варьироваться в пределах от 100 до 400 раз, но рекомендуется использовать среднее увеличение. Лучшие микроскопы позволяют нам проверить коннектор под разными углами, либо с помощью наклона коннектора, либо при помощи изменения угла подсветки, что помогает получить чёткую картину происходящего. Проверьте, чтобы микроскоп был снабжён простым в использовании адаптером, с помощью которого можно подсоединить микроскоп к коннектору.

И не забудьте заранее удостовериться, что в оптическом кабеле отсутствует излучение, перед тем как выполнить визуальную проверку посредством микроскопа – это защитит ваши глаза!

Хорошие результаты проверки целостности оптических волокон и оптических шнуров дает простой в использовании прибор VFL (Visual FaultLocator) – прибор визуального обнаружения неисправностей в оптоволокне. Его иногда называют “оптическим фонариком”. Длина волны оптического излучения VFL представляет собой видимый человеческому глазу спектр излучения, воспринимаемый, как красный свет. Нажав кнопку подсветки оптоволокна на приборе, можно определить неисправность по преломленному оптическому  излучению, выходящему за пределы оптической жилы в оптическую оболочку. В месте излома оптоволокна или обрыва, свечение в виде красного цвета будет очень заметным даже невооруженным глазом.

VFL (Visual Fault Locator) – прибор визуального обнаружения неисправностей в оптоволокне

Оптическая мощность – мощность или потери (“абсолютное” против “относительного”)

Практически каждое измерение в оптоволоконной технике связано с понятием оптической мощности. Мощность оптического сигнала на выходе источника или сигнала на приёмной стороне является “абсолютной”  величиной, поскольку измеряется фактическая мощность сигнала. Потери оптического сигнала являются “относительной” величиной, так как в этом случае измеряется разница между мощностью потерь в компонентах оптического канала: кабеле или коннекторе, и мощностью, которая передаётся через сам кабель. Эта разница называется оптическими потерями и определяет производительность оптоволокна, коннекторов, сплайсов и т.д.

Измерение оптической мощности излучения

Мощность излучения в оптоволоконных системах играет ту же роль, что и напряжение в электрических цепях, то есть, лежит в основе их работы. Важно, чтобы мощность излучения была достаточной, но не избыточной и чрезмерной. Если мощности не хватает, то оптический приемник не сможет распознать сигнал на фоне шумов и помех. Слишком большая оптическая мощность перегружает приёмник и также вызывает ошибки передачи.

Для измерения мощности оптического излучения потребуется только измеритель мощности (большинство моделей укомплектовано адаптером, который совместим с тестируемым оптическим разъемом).. Помните, что параметры измерения оптической мощности в приборе должны быть откалиброваны. Требуемый диапазон обычно измеряется в дБм, в некоторых случаях в микроваттах, но не в децибелах дБ, так как этот параметр является относительным и применяется только для тестирования потерь сигнала на заданной длине волны, соответствующей используемому источнику оптического сигнала. Следуйте инструкциям по настройке и эксплуатации, приложенным к тестовому оборудованию (и не затягивайте с калибровкой и испытанием оборудования до момента, когда уже нужно приступать к работам на объекте)!

Для определения оптической мощности подсоедините ваттметр к тому волокну, по которому передается исходный сигнал, который вы хотите измерить. Тестирование оптической мощности излучения на входе можно произвести на приёмной стороне при помощи эталонного оптического шнура (проверенного и исправного), подключенного к оптическому передатчику, выступающему в качестве “источника оптического сигнала”. Включите передатчик/источник сигнала и откалибруйте мощность, которую фиксирует ваттметр. Сравните полученное значение показателя со значением, указанным в спецификации для данной оптической системы, и убедитесь, что эта мощность достаточна, но не превышает необходимого уровня.

Хорошие результаты на практике дает применение измерительных тестеров-квалификаторов локальных вычислительных сетей, совмещающих одновременно сразу несколько функций. Так, можно использовать измерительный тестер-квалификатор SIGNALTEK II FO производства IDEALIndustries (CША), позволяющий выполнить измерения как оптической мощности излучения для многомодового и одномодового волокон в оптическом кабеле на длинах волн 850 нм и 13ХХ нм, так и проверить прохождение сигнала в медножильной ЛВС по протоколу 1000BASE-T на гигабитной скорости.

Тестирование оптической мощности излучения тестером IDEAL SIGNALTEK II FO

Тестирование потерь оптического сигнала

Тестирование потерь оптического сигнала заключается в выявлении разницы между уровнем мощности, поступающим в оптоволокно со стороны передатчика и уровнем на выходе из волокна на приёмной стороне. Для  определения потерь измеряют суммарные потери оптической мощности в кабеле, включая оптические разъемы, места сращивания и т.д. при помощи источника оптического сигнала и измерителя оптической мощности (ваттметра), подсоединив тестируемый кабель к эталонному образцу.

Дополнительно, кроме ваттметра нам понадобится тестовый источник оптического излучения. Источник должен соответствовать типу тестируемого оптического волокна (светодиод или лазер) и  требуемой длине волны (850, 1300, 1310 и 1550 нм). Будьте внимательны, читайте инструкцию, прилагаемую к тестовому оборудованию!

Дополнительно, в зависимости от теста, который вы собираетесь выполнить, необходимо иметь один или два эталонных оптических коммутационных шнура. От их качества будет напрямую зависеть точность проведенных вами измерений. Всегда проверяйте эталонные оптические коммутационные шнуры до момента начала тестирования при помощи однонаправленного измерения потерь, описанного далее, чтобы убедиться в их абсолютной исправности. 

Далее, необходимо выставить эталонную мощность оптического сигнала для измерения потерь, откалибровав прибор на значение 0 дБм. Без правильно установленной эталонной мощности, проведение измерений потерь сигнала  не представляется возможным!

Выполните очистку оптических разъемов изопропиловым спиртом и проконтролируйте их чистоту при помощи оптического микроскопа или оптическим видео зондом. Согласно ISO/IEC 14763-3, использование оптических разъемов с загрязнением поверхности более 25% (даже если эти разъемы используются впервые) запрещено. Оптические разъемы необходимо очистить от пыли и грязи, а если это не поможет, заполировать до их полной очистки. После этого настройте измерительное оборудование следующим образом:

Приведите в действие источник оптического излучения и выберите длину волны, которая подходит для тестирования данного оптоволокна. Включите измеритель оптической мощности, выберите размерность “дБм” или “дБ”, диапазон и требуемую длину волны. Измерьте показание уровня мощности. Это значение будет эталонным показателем мощности для всех производимых вами измерений. Если ваш измеритель оптической мощности имеет функцию “обнуления”, установите это показание прибора за “эталонный ноль”. Теперь повторное включение/выключение  измерительного прибора недопустимо, так как это собьет уже установленные эталонные значения и всю описанную процедуру калибровки придется повторять заново.

Иногда в справочной литературе и руководствах по эксплуатации приводится способ настройки эталонного уровня мощности для определения потерь оптического сигнала по двум кабелям: пусковому и тестируемому, подключаемым к измерительному адаптеру или даже по трем эталонным кабелям. Этот способ приемлем для некоторых тестов и, более того, обязателен, если оптические разъемы на вашем тестовом оборудовании не соответствуют разъемам на тестируемой кабельной системе. Полученные, таким образом, эталонные значения будут занижены на уровень потерь эталонных кабелей при последующем обнулении потерь (когда вы устанавливаете потери в 0 дБ). Кроме того, если в пусковом кабеле или приемном есть дефекты, использование обоих кабелей для определения эталонных значений мощности скроет этот факт. Следовательно, вы можете начать тестирование с неисправными пусковыми кабелями, что исказит результаты всех производимых вами измерений. Спецификация EIA/TIA 568 C потребует применения одного эталонного кабеля, в то время как OFSTP-14 допускает оба вышеперечисленных способа.

Тестирование на наличие потерь сигнала

Уровень потерь сигнала измеряют двумя методами: односторонним и двусторонним измерением потерь. Для измерения методом одностороннего измерения потерь используется только пусковой кабель, в то время как  метод двухстороннего измерения потерь дополнен ещё и приемным кабелем, который подключается к измерителю на приемной стороне.

При работе по методу одностороннего измерения, тестируемый кабель  подключают к эталонному пусковому кабелю и прибором измеряют мощность сигнала на его приемном конце. Таким образом, выясняют потери сигнала в оптическом разъеме, который сопряжён с пусковым кабелем (первом оптическом разъеме после прибора в схеме измерения). Данный  способ описан в FOTP-171. Для проверки коннектора на другом конце схемы просто подключите кабель с другой стороны.

Тестирование  по методу двустороннего измерения потерь предполагает, что тестируемый кабель подключается с обеих сторон схемы измерений к двум эталонным кабелям, один из которых подключен к источнику сигнала, а другой – к измерительному прибору. Так определяется уровень потерь сигнала в оптических разъемах на обоих концах оптического кабеля и, дополнительно, потери в кабеле или кабелях, расположенных между ними. Этот способ отмечен в OFSTP-14 в качестве основного теста на измерение потерь сигнала в уже установленных кабельных системах.

Какое затухание вы должны получить при тестировании кабеля?

Несмотря на то, что в этом вопросе трудно делать общие рекомендации, вот некоторые из них:

• На каждом коннекторе потеря мощности сигнала может составлять  0.5 дБ (максимум – 0.75 дБ).
• На каждом механическом сростке не более  0.3 дБ.
• Для многомодового волокна, потеря сигнала составляет 3,5 дБ/км, при длине волны 850 нм, и 1,5 дБ/км при длине волны 1300 нм.
• Для одномодового волокна потеря сигнала составляет 1 дБ/км при  длине волны 1310 нм и 1550 нм (оптоволокно G.652 A и B) и 0.4 дБ/км на километр (оптоволокно G.652 С и D).

Формально, потери  на участке ВОЛС приблизительно можно вычислить по следующей формуле:

(0.5 дБ X число оптических разъемов) + (0.2 дБ x количество сростков) + затухание сигнала в оптическом кабеле на данной длине волны х длину кабеля в (км).

Советы по устранению неисправностей

Если вы обнаружили большие потери сигнала в кабеле, обязательно переподключите его в противоположном направлении и проверьте его по методу одностороннего измерения потерь. Поскольку в этом методе потери измеряются только в оптическом разъеме на одном конце кабеля, вы самостоятельно сможете локализовать местонахождение проблемного оптического разъема. Это будет оптический разъем кабеля, подключенный к  пусковому кабелю, при помощи которого выполняется тестирование.

Причина возникновения больших потерь, выявленных с помощью метода двустороннего измерения потерь, должна быть локализована посредством  повторного тестирования по методу одностороннего измерения потерь с дальнейшим подключением кабеля в обратном направлении для определения, является ли оптический разъем на конце кабеля источником этих потерь. Если потери сигнала будут такими же, вам необходимо проверить каждый сегмент кабеля в отдельности, или использовать оптический рефлектометр.

Если вы не можете определить наличие оптического излечения в кабеле (в случае очень больших потерь) при проверке кабеля с помощью оптического трассировщика, то вероятнее всего причиной потерь является один из оптических разъемов. В этой ситуации у вас всего несколько вариантов возможных действий. Наилучшим решением будет локализация  проблемного участка кабеля и удаление оптического разъема на одном из его концов. Скорее всего, выбранный вами оптический разъем и был главным источником больших потерь сигнала (ваши шансы 50 на 50).

Тестирование при помощи оптического рефлектометра

Как было нами сказано ранее, оптические рефлектометры используются для  проверки состояния оптических кабелей и каналов ВОЛС в месте сращивания оптоволокна. Рефлектометры с успехом могут применяться  для поиска неисправностей ВОЛС.  Несколько слов уделим тому, каким образом рефлектометр может применяться при тестировании и устранении неисправностей кабеля.

Типичная рефлектограмма

На экране рефлектометра отображается много различной информации. Угол наклона рефлектограммы показывает степень затухания волокна и может быть  откалиброван на рефлектометре в дБ/км. Для измерения затухания в оптическом волокне, нам потребуется кабель достаточно большой длины без искажений сигнала на обоих его концах для того, чтобы избежать перегрузки приёмника оптического рефлектометра, вызванного большим отражением сигнала. Если оптическое волокно обладает нелинейностью на одном из концов, особенно рядом с “событием”, вызывающим отражение, пропустите эту секцию волокна при подсчете потерь.

Оптические разъемы и места сращивания в терминологии рефлектометрии называются “событиями”. Они оба показывают потерю сигнала, но оптические разъемы и механические соединители (сплайсы) порождают отражающий всплеск.  Следовательно, вы можете отличить их от мест сварки оптических волокон, которые этого всплеска не вызывают. Кроме того, высота такого всплеска показывает величину отражения оптического сигнала во время данного “события”, за исключением случаев, когда оно настолько велико, что перегружает приёмник рефлектометра.

 Динамический диапазон рефлектометра и типичные события

Также оптические рефлектометры могут обнаруживать дефекты кабеля до момента или в процессе инсталляции. Если волокно было повреждено,  то его длина, определённая с помощью рефлектометра, окажется существенно меньше всей длины оптического кабеля, а место скола волокна будет видно на рефлектограмме как место сращивания с высокими потерями. Если на кабель была оказана чрезмерная нагрузка, вызванная превышением допустимого радиуса изгиба или просто недопустимым изгибом, то рефлектометр определит это событие просто как кабельный сросток в недопустимом месте.

Ограничения на применение  рефлектометрии

Ограниченная способность рефлектометра по дальности измерений, делает его использование весьма затруднительным в локальных вычислительных сетях (ЛВС) или структурированных кабельных системах (СКС), где оптические кабели обычно имеют длину в несколько сотен метров. Рефлектометр имеет ограниченное функционирование при работе с кабелями коротких длин в ЛВС и с большой вероятностью покажет “призрачный” сигнал (сигнал многократного отражения), отраженный от оптического разъема ближнего конца, чем способен достаточно просто ввести пользователя рефлектометра в недоумение.

Есть несколько правил, которые сделают применение рефлектометра более простым и понятным. Всегда используйте длинный пусковой кабель, который позволит рефлектометру стабилизироваться после стартового импульса. Этот кабель является эталонным для тестирования оптоволоконного участка после первого оптического разъема, который необходимо проверить. Для лучшего анализа, всегда начинайте проверку рефлектометром с установки наименьшей длительности импульса и  используйте пусковой кабель (нормализующую катушку), длина которого превышает длину оптического кабеля, который вы тестируете, как минимум, в два раза. Сделайте стартовую трассировку, и вы увидите, какие параметры необходимо изменить, чтобы получить хорошие результаты.

Нормализующая катушка

Самое главное, никогда не идите по легкому пути, просто подсоединив рефлектометр к измеряемой ВОЛС и нажав кнопку “автоматическое тестирование”)! Подобные случаи, зачастую, могут привести к поломке оборудования и потере значительной части финансовых средств. Если вы самостоятельно выполнили установку должным образом, то сможете попробовать запустить автоматическое тестирование и посмотреть, дает ли рефлектометр адекватные  результаты, но никогда не используйте его “вслепую”.

Поиск и определение неисправностей

Возможно, что в какой-то момент потребуется выявить и устранить неполадки в структурированной кабельной системе. Если вы используете критически важное сетевое приложение или ваша сеть состоит из очень большого числа кабелей, надо быть готовым сделать это самостоятельно. Если вы планируете заняться поиском неисправностей самостоятельно, то имейте под рукой исправное и готовое к работе необходимое оборудование: дополнительные кабели, механические соединители оптических волокон (сплайсы), оптические разъемы для быстрого оконцевания оптических волокон и т.д., а также измерительное оборудование и, конечно, надежного помощника, который умеет с ним обращаться.

Невозможно преувеличить важность наличия хорошей кабельной  документации на СКС. Если не иметь представления, куда идут кабели, какова их длина и результаты тестирования оптической мощности излучения, то работа может застопориться с самого начала. Также вам понадобятся инструменты для диагностики неисправностей и их ликвидации, оборудование, включая портативный сварочный аппарат для сварки оптических волокон или несколько механических сплайсов, а также запасные кабели. Другими словами, когда вы прокладываете оптический кабель, поберегите остатки для восстановительных работ!

Первое, что следует выяснить – где именно возникла проблема: в оптическом кабеле или в оборудовании, использующем эти кабели. При помощи простого измерителя оптической мощности излучения  протестируйте источник на возможность передачи сигнала, а приёмник – на возможность его приема. С помощью оптического трассировщика проверьте целостность оптоволокна. Если неполадки обнаружатся в кабельной системе, то для их дальнейшей локализации используйте оптический рефлектор.

Возможно, что указанные нами методы и средства смогут быть вам полезными в нелегком труде по эксплуатации ВОЛС, СКС и ЛВС. Безусловно, все вышеперечисленное не является панацеей в вопросе ликвидации всех возможных неисправностей в оптических кабельных системах. Но, практика покажет, ведь она – критерий истины!

 

Чрезвычайная близость спецификаций Gigabit Ethernet к требованиям стандартов TIA и ISO может служить дополнительным аргу­ментом в пользу тестирования ВОК на основе многомодового ОВ с использованием VCSEL-лазеров. Например, пользователь может за­казать прокладку оптимизиро­ванного под лазер волокна для того, чтобы в дальнейшем мож­но было перейти на стандарт 1 или 10 Gigabit Ethernet. Если ка­налы передачи данных будут сертифицированы на соответ­ствие стандартам ТIA и ISO с ис­пользованием лазерных источ­ников излучения VCSEL, полу­ченные данные не будут соот­ветствовать наихудшим услови­ям эксплуатации. Однако пер­воначальная установка обору­дования 100 Мбит/с в такие ли­нии не вызовет никаких проб­лем, так как допустимый уро­вень потерь в 100-мегабитных системах существенно выше. Гораздо важнее при прокладке сети будет убедиться в том, что в будущем сеть можно будет перевести на стандарт Gigabit Ethernet, и что в сети выполнены все требования этого стандарта, предъявляемые к длине кабель­ного соединения и величине затухания.

Евгений Запорощенко, к.т.н., доцент, xdw.ru

nag.ru

как проверить оптический кабель прибором, тестирование линий

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 связи

Сейчас 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

Сразу скажу, что прокладкой оптики я не занимаюсь, официальные тесты с распечатками красивых графиков затухания мне не нужны. Я эксплуататор. Посему покупка каких-нибудь рефлектометров и прочих умных приборов смысла не имеет. Особенно за свои деньги.
Но вот необходимость быстро проверить работу оптики и активного оборудования периодически возникает. В основном, нужно быстро определить уровень проблемы: одно дело, когда порвали/недокрутили патчкорд, другое дело — когда сдох медиаконвертер, и совершенно отдельное, когда экскаваторщик перебил кабель на 24 жилы.
Поэтому мне, как «дилетанту широкого профиля» вполне достаточно аналога «лампочки с батарейкой».

Основные функции прибора:
1) Подсветить красным лазером жилу — можно увидеть порванный/надломленный патч-корд или определить нужную жилу в кабеле (если в кроссе под сотню выходов — найти нужный иногда не так уж просто).
2) Посмотреть примерный уровень сигнала из жилы. Но слово «измерить» я бы не стал применять.

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.

mysku.ru

Измерения параметров волоконно-оптических кабелей

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.

�

tools.ru

Особенности тестирования оптических кабельных систем | Журнал сетевых решений/LAN

Оптические системы связи все чаще применяются как в инфраструктуре ЦОДов, так и в корпоративных сетях. Причина очевидна: скорость передачи данных, обеспечиваемая оптикой, выше, чем в случае использования медножильной проводки, а поддерживаемые расстояния значительно больше. Но, чтобы оптическая кабельная система гарантированно выполняла свои задачи по поддержке высокопроизводительных сетевых приложений — как сегодняшних, так и будущих, необходимо выполнять ее тестирование и сертификацию.

Иногда приходится слышать рассуждения о бесполезности проведения тестирования, поскольку все чаще используются претерминированные кабельные решения, в которых волокна оконцованы коннекторами на заводе и все там же проверено. По большому счету, применение претерминированных решений исключает только возникновение затухания сигнала на сварных соединениях, потому как сваривать волокна в «полевых» условиях уже не требуется. Однако никто не гарантирует, что не возникнет проблем из-за возможного загрязнения соединителей или чрезмерного изгиба кабеля в процессе укладки.

Как известно, воздушная прослойка между сопрягаемыми волокнами должна быть минимальной. Однако в процессе транспортировки, инсталляции или эксплуатации на коннекторы может попасть грязь, что приведет к увеличению зазора и повышению затухания. Причем наиболее чувствительны к загрязнению все более востребованные многоволоконные коннекторы MPO, а попадание на них грязи может обернуться ухудшением характеристик сразу всех соединений, организуемых через MPO.

Помимо затухания сигнала в соединениях, необходимо учитывать затухание в самом оптическом кабеле, которое априори определяется качеством изготовления волокон и кабеля в целом. Ясно, что в процессе инсталляции снизить затухание нельзя, зато его можно существенно повысить. Например, если радиус изгиба кабеля окажется меньше минимально допустимого значения из-за неграмотной инсталляции, то возможно не только резкое усиление затухания, но даже нарушение связи. Качество прокладки, как правило, удается установить только путем тестирования.

 

Берегите здоровье!

Никогда не смотрите в торец оптического кабеля, если вы не уверены в том, что он отключен от источника света. Через неподключенные коннекторы может выходить излучение, если другой конец волокна соединен с лазером или светодиодным устройством (LED). Самый лучший вариант — использовать видеоскоп. Сегодня имеются наборы специальных средств осмотра, причем как для одноволоконных, так и для многоволоконных (MPO) коннекторов.

 

Проблемы усугубляются в результате ужесточения требований к допустимому уровню потерь при увеличении скорости передачи данных. Как видно из рис. 1, если для 10-мегабитного Ethernet этот уровень составлял 6,8 дБ, то для 100-гигабитной технологии снизился до 1,5–1,9 дБ. Подобная картина наблюдается и для технологии Fibre Channel, что подтверждает важность проведения тестирования и более точных измерений.

Рис. 1. Уровень максимально допустимых потерь в канале для различных оптических технологий Ethernet

 

ЧИСТОТА — ЗАЛОГ УСПЕХА

Конструктивные элементы современных высококачественных коннекторов обеспечивают точное центрирование волокон. Поэтому для минимизации затухания в соединении прежде всего надо убедиться в чистоте торцов сопрягаемых волокон. Такую проверку следует выполнять не только перед тестированием кабельной системы (до подключения тестовых шнуров, транковых кабелей, коммутационных шнуров), но и вообще перед каждым подключением.

Рис. 2. Принцип «проверьте, перед тем как подключить» (Inspect Before You Connect, IBYC)

 

Загрязнение диаметром всего 1 мкм может заблокировать сердцевину волокна, вызвав сильное обратное отражение сигнала и увеличив вносимые потери. Соединение загрязненного коннектора с чистым может повредить всё соединение и ухудшить работу линии связи в целом. Поэтому мы рекомендуем следовать принципу «проверьте, перед тем как подключить» (Inspect Before You Connect, IBYC) (см. рис. 2). Контроль состояния торцов волокон и коннекторов обычно осуществляется с помощью портативных микроскопов (см. рис. 3).

Рис. 3. Состояние торцов оптических волокон под микроскопом

 

Для очистки оптических элементов предлагаются различные наборы средств. Так, для обработки торцов волокон в коннекторах на коммутационных шнурах можно использовать чистящие кубы и карандаши со специальным растворителем, а для «уборки» поверхности внутри порта оборудования — специальные чистящие палочки.

Помимо загрязнения коннекторов, высокий уровень затухания, превосходящий допустимое значение, может быть обусловлен повреждением волокон, чрезмерным изгибом кабеля и т. д. (см. таблицу).

Возможные дефекты в кабельной инфраструктуре

 

УСЛОВИЕ ВВОДА ИЗЛУЧЕНИЯ

Для получения точных и воспроизводимых результатов измерений в многомодовых кабельных системах чрезвычайно важно, как именно излучение вводится в тестируемую систему. Одни источники излучения (например, светодиод LED) могут переполнять волокно светом (overfilling) — в этом случае световое пятно больше размера сердцевины волокна, тогда как другие (например, лазер), наоборот, не заполнят светом всю сердцевину волокна (underfilling) — см. рис. 4. В первом случае измеренное значение затухания может оказаться завышенным, во втором — заниженным. Ни о какой повторяемости результатов при использовании тестеров с различными типами источников света не может быть и речи.

Рис. 4. Засветка волокна в режиме неполного заполнения (underfilling) (вверху) и переполнения (overfilling) (снизу)

 

Результатом усилий отрасли по унификации условий ввода излучения стало принятие в 2009 году «шаблона» Encircled Flux (EF) в стандарте IEC 61280-4-1 ed.2 (и ANSI/TIA-526-14-С). Соответствие этому шаблону (см. рис. 5) позволяет снизить разброс измерений, что особенно важно, поскольку, как уже отмечалось, по мере увеличения скорости передачи данных допустимый бюджет потерь уменьшается.

Рис. 5. Пример заполнения волокна излучением в соответствии с «шаблоном» Encircled Flux (EF)

 

Соответствие условиям EF определяется с помощью специального аппаратно-программного комплекса, не предназначенного для использования в полевых условиях. Такой комплекс измеряет распределение света на выходе вводного шнура. Отвечающий требованиям EF световой поток можно получить непосредственно на выходе источника, однако обычно для гарантированного соответствия используют специальный модовый фильтр, который устанавливается между портом источника и вводным шнуром (см. рис. 6). Как правило, для выполнения требований EF применяются откалиброванные вводные шнуры, которые, как и приборы для ввода излучения, поставляются производителем тестового оборудования. Следование прилагаемым инструкциям позволит реализовать нужные условия ввода излучения EF без необходимости его проверки в полевых условиях.

Рис. 6. Использование модового фильтра для обеспечения соответствия характеристик вводимого в тестовую систему излучения «шаблону» Encircled Flux (EF)

 

УРОВНИ ТЕСТИРОВАНИЯ

При тестировании оптической кабельной системы для корпоративной сети, как правило, ограничиваются измерением затухания сигнала. Другие параметры, в частности ширина полосы пропускания, безусловно, тоже важны, но обычно качество выполнения работ по инсталляции не оказывает на них серьезного негативного влияния, а потому их проверка в полевых условиях не является необходимой. Тестирование, сфокусированное на измерении потерь и обычно выполняемое с помощью оптических тестеров (LSPM) или оптических модулей к кабельным анализаторам (OLTS), относится к тестированию уровня 1 (Tier 1), наряду с измерением длины линии и ее полярности.

Уровень 2 (Tier 2) предполагает тестирование с помощью оптического рефлектометра (OTDR). Предположим, тестирование уровня 1 выявило повышенное затухание сигнала в линии, но не предоставило информации для локализации причины роста затухания. Такой причиной может быть, скажем, резкий изгиб кабеля где-нибудь в скрытом труднодоступном месте. Рефлектометр поможет определить расстояние до него, а значит, оперативно найти и устранить последствия неквалифицированного монтажа.

Но вернемся к тестированию Tier 1, точнее к измерению затухания. Оно должно выполняться на каждом сегменте пассивной постоянной линии кабельной системы. Такой сегмент состоит из кабеля, коннекторов, адаптеров и сварных соединений (сплайсов), находящихся между терминирующими элементами (коммутационными панелями, информационными розетками и др.) — см. рис. 7. Каждое терминированное волокно, входящее в состав сегмента, должно быть протестировано. При измерении затухания в линии принимается во внимание затухание на коннекторах интерфейсов терминирующих элементов (с обоих концов линии), но не учитывается затухание на интерфейсах активного оборудования.

Рис. 7. Тестируемый сегмент постоянной линии

 

Сегменты горизонтальных линий относительно короткие, поэтому различие в затухании сигнала на разных длинах волн несущественно, а значит, достаточно провести тестирование только на одной длине волны: 850 или 1300 нм. Магистральные и составные линии могут быть гораздо длиннее, зависимость затухания от длины волны проявляется сильнее. Следовательно, необходимо выполнять проверку на обеих длинах волн.

Различия в результатах тестирования при разных направлениях прохождения сигнала, как правило, незначительны, поэтому обычно достаточно провести испытание только в одном направлении. Однако, когда в инсталляции имеются разные типы волокон или даже волокна с разным размером сердцевин, требуется выполнить тестирование в обоих направлениях, что позволит выявить непреднамеренную стыковку волокон с разными сердцевинами (например, 50 и 62,5 мкм), при этом потери в разных направлениях будут различными. Кроме того, тестирование в обоих направлениях необходимо в том случае, если полировка при терминировании осуществлялась в полевых условиях.

ОСОЕННОСТИ ТЕСТИРОВАНИЯ MPO

Процедуры измерения затухания сигнала в тестируемых кабельных системах подробно — пошагово — описаны в руководствах по полевому тестированию волоконно-оптических систем, которые читатель без труда найдет в библиотеках ведущих производителей кабельных систем и поставщиков тестового оборудования. Здесь же мы рассмотрим особенности тестирования многоволоконных систем с коннекторами MPO, которые все активнее применяются ввиду неизбежного перехода на приложения, где используется параллельная передача оптических потоков, как, например, в системах 40G/100G Ethernet.

Напомним, что коннектор MPO позволяет объединять несколько волокон в одном разъеме — обычно это 12 волокон, хотя есть решения и на 8 и 24 волокна (возможны и другие варианты). Если в такой системе на обоих концах установлены кассеты MPO-LC, то проверка может свестись к традиционному тестированию линий, оканчивающихся дуплексными разъемами LC (см. рис. 8). В этом случае для проверки всех 12-волоконных линий MPO необходимо выполнить шесть отдельных тестов.

Рис. 8. Тестирование линии с транком MPO и модулями MPO-LC (SC, ST) на обоих концах

 

Если тестируемая система представляет собой обычную магистральную линию (транк) MPO, то есть оканчивается разъемами MPO, в ней отсутствуют одноволоконные коннекторы, к которым можно было бы подключить одноволоконные тестовые шнуры. Чтобы разделить транк на одноволоконные каналы для измерения затухания с помощью тестеров, оснащенных адаптерами LC, можно использовать кабельные разветвители «гидра» (см. рис. 9).

Рис. 9. Тестирование транка MPO c разделением его на одноволоконные каналы с помощью кабельных сборок «гидра»

 

Однако сейчас на рынке уже появилось многоволоконное тестовое оборудование, позволяющее тестировать сразу все 12 волокон транка MPO. Примером такого устройства является тестер MultiFiber Pro компании Fluke. Благодаря таким инструментам существенно упрощается процесс тестирования MPO-магистралей, причем использовать шнуры-разветвители не требуется. Как утверждает производитель, приборы MultiFiber Pro дают возможность проводить тесты на 90% быстрее, чем при традиционном подходе, когда затухание измеряется в каждом одноволоконном канале.

ДЕЛАЙ РАЗ, ДЕЛАЙ ДВА, ДЕЛАЙ ТРИ

В сложных инфраструктурах, особенно в ЦОДах, используются различные сетевые технологии (Ethernet и FC) с поддержкой разных скоростей, имеется множество различных сред передачи, каналов и т. д. Чтобы облегчить проектирование, инсталляцию, проверку и последующее изменение или модернизацию кабельной системы, специалисты CommScope рекомендуют воспользоваться трехшаговым подходом.

Шаг 1. При помощи специальных расчетных таблиц (их примеры приведены в статье «Кабельная инфраструктура для сетевых фабрик» в сентябрьском номере «Журнала сетевых решений/LAN») можно определить максимальную длину линии и число соединений (одноволоконных и/или многоволоконных) для поддержки необходимой сетевой технологии (приложений) с учетом класса волокна, а при необходимости — учесть и возможность поддержки технологии, которую планируется внедрить на следующем этапе развития сети.

Например, согласно расчетным таблицам, в случае использования волокна LazrSPEED 550 и четырех соединений MPO технология 40GBase-SR4 (850 нм) будет гарантированно функционировать при длине линии 155 м. (Уменьшение числа соединений MPO приводит к увеличению максимальной протяженности линии, и наоборот.) При выборе того же волокна и того же числа соединений MPO гарантированная длина линии в случае 100GBase-SR4 сокращается до 114 м. Соответственно, если для построенной сети 40GbE протяженность линий не будет превышать 114 м, то в будущем поддержку скорости 100 Гбит/c удастся обеспечить без замены кабельной инфраструктуры.

Шаг 2. Для установленной на первом этапе топологии кабельных линий (длина линии + число соединений) необходимо определить максимально допустимое затухание. Данные по затуханию для отдельных компонентов могут быть получены из соответствующих спецификаций, однако простое сложение значений, скорее всего, приведет к завышенной оценке потерь в линии. Компания CommScope предлагает для этой задачи специальный калькулятор Fiber Link Loss Calculator, который доступен в числе прочего в версиях для мобильных устройств Apple и Android (см. рис. 10). При работе с ним необходимо задать общие характеристики: класс волокна, общую длину тестируемой линии, число соединений, модулей MPO, сплайсов и др.

Рис. 10. Пример формы калькулятора SYSTIMAX Link Loss Calculator на смартфоне Android

 

Вычисляемое калькулятором значение — это максимально допустимые потери, гарантирующие, что линия будет обеспечивать необходимую производительность. Заметим: полученный результат, скорее всего, будет меньше значения, определяемого стандартами TIA и IEC, как и значения, полученного простым сложением потерь всех отдельных компонентов, составляющих линию.

Шаг 3. Теперь надо инсталлировать кабельную систему (согласно топологии, определенной на этапе 1), измерить затухание и сравнить его с рассчитанным на калькуляторе (на этапе 2). Если затухание меньше расчетного, значит, все отлично: кабельная инфраструктура гарантированно обеспечит работу сетевой технологии (активного оборудования). Если в предопределенный лимит уложиться не удалось, придется проводить дополнительные проверки. Возможно, потребуется воспользоваться рефлектометром (тестирование Tier 2) для локализации дефекта или проблемного участка.

Если кабельная инфраструктура построена из качественных компонентов, а инсталляция проведена сертифицированными специалистами, то, скорее всего, измеренное затухание окажется в пределах расчетного значения. Заказчик получит надежную высокопроизводительную систему, способную обеспечить решение не только текущих задач, но и поддержку сетевых технологий следующего поколения с максимальным сохранением сделанных инвестиций.

Степан Большаков, технический директор CommScope

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

www.osp.ru

Установка оптических сетей начинается с их проверки и очистки | Журнал сетевых решений/LAN

Многие века оптические приборы проверяли и очищали, заботясь о том, чтобы они надлежащим образом пропускали свет. В этом отношении волоконно-оптические кабельные системы не являются исключением — контроль за их состоянием и удаление загрязнений играют большую роль при их эксплуатации. Однако в последнее время процедурам проверки и чистки волоконно-оптических разъемов стали уделять особое внимание, поскольку с увеличением скорости передачи данных уменьшаются бюджеты на компенсацию потерь. По мере сокращения допусков на общие потери света уровень затухания в адаптерах должен все более снижаться. Этого можно добиться путем их осмотра и чистки, причем эти процедуры следует выполнять самым тщательным образом. В то же время не следует опасаться жестких бюджетов потерь, ведь осмотр и чистка волоконно-оптических соединителей — несложный и отработанный процесс.

В ЧЕМ ПРОБЛЕМА?

Волоконно-оптический кабель передает импульсы света от источников к приемникам света. Импульсы света представляют пересылаемые по кабелю данные. Для их успешной передачи импульс света должен дойти до дальнего конца кабеля, при этом его уровень оптической мощности должен поддаваться измерению. Причин, из-за которых происходит потеря света в волоконно-оптическом кабеле, довольно много: затухание или потери в самом оптическом волокне, сварных соединениях, макроизгибах волокна и адаптерах, где стыкуются торцевые поверхности волоконно-оптических соединений.

В сетях с более низкими скоростями передачи данных выделяемые на компенсацию потерь бюджеты допускают достаточно высокий уровень затухания во всей линии без отрицательного воздействия на нее, однако в структурированных кабельных системах наблюдается стабильная тенденция к повышению пропускной способности сети. Поэтому при повышении скорости в волоконно-оптических линиях бюджеты потерь становятся значительно меньше, что приводит к необходимости минимизации всех потерь в линии.

Среди основных причин потерь, приводящих к снижению пропускной способности волоконно-оптической сети, наиболее недооценными являются загрязнение и повреждение торцевых поверхностей волоконных соединителей — по крайней мере такой вывод следует из опроса монтажников и владельцев частных волоконно-оптических сетей, проведенном Fluke Networks. Именно по этой причине произошли отказы волоконно-оптических линий в 85% случаев, что тем более поразительно, так как требуется лишь немногое — поддерживать должную чистоту. Тем не менее, этому важному вопросу уделяется недостаточно внимания, а кроме того, существует немало ложных представлений и заблуждений, связанных с методиками очистки кабелей.

ЧТО И КОГДА ИСКАТЬ?

Специалисты по сетям должны знать, что именно нужно искать при анализе состояния торцевых поверхностей волокон. Потери при выходе импульса света с торцевой поверхности и поступлении его на вход адаптера вызваны двумя типами проблем: загрязнением и повреждением.

Загрязнение. Поверхность загрязняется пылью, остатками масла, геля и т.д. Даже при простом прикосновении к наконечнику (ferrule) на торцевой поверхности немедленно откладывается недопустимо большое количество жира. Пыль и мелкие наэлектризованные частицы, находящиеся в воздухе, могут скапливаться в виде осадка на открытой концевой заделке кабеля. Особенно подвержено этой угрозе ремонтируемое оборудование или находящееся на стадии сборки. При установке нового оборудования заполняющий гель и жидкая смазка могут попасть на торцевую поверхность соединителя.

По иронии судьбы чаще всего собирают на себе пыль защитные, или пылезащитные, крышки. Они изготавливаются на высокопроизводительных прессах, где используется специальный состав для пресс-форм, который загрязняет торцевые поверхности контакта. В дальнейшем, по мере эксплуатации пластиковой крышки, пластифицирующие добавки разрушаются, что приводит к появлению дегазированного осадка. Наконец, содержащаяся в воздухе пыль попадает в защитную крышку и при надевании ее на наконечник проникает на торцевую поверхность. Таким образом, ошибочно считать, что торцевые поверхности остаются гарантировано чистыми, когда коммутационные шнуры или претерминированные полушнуры снабжены защитными крышками и поставляются в герметичных пакетах.

Поэтому рекомендуется всегда осматривать торцевые поверхности на предмет отсутствия загрязнителей. Наиболее критичной областью с точки зрения влияния на характеристики передачи является сердцевина волокна (core), почти столь же важен и контроль состояния оптической оболочки волокна (cladding). Загрязнение наконечника — вне торцевой поверхности — при сопряжении или обработке волокна может смещаться по направлению к сердцевине. Поэтому все видимые загрязнения следует по возможности удалять.

Повреждение. Решение сначала совместить все соединители, а затем осмотреть только те, которые не прошли тест, — опасный подход. Дело в том, что физический контакт загрязнений может привести к повреждению кабеля. Такое повреждение потребует повторной заделки кабеля (что и дорого, и долго) или замены претерминированных линий.

Торцевая поверхность кабеля повреждается из-за царапин, точечной коррозии, трещин и сколов. Обычно эти дефекты являются результатом плохой заделки или загрязнения кабеля. Независимо от причины необходимо провести анализ повреждения для определения необходимости принятия каких-либо мер (поскольку некоторые дефекты можно проигнорировать или скорректировать). До 5% внешних кромок оптической оболочки, как правило, имеют сколы, появляющиеся в процессе полировки. Сколы сердцевины кабеля не допускаются. При обнаружении царапин или частиц эпоксидной смолы для устранения проблемы следует повторно отполировать участок кабеля с помощью мелкозернистой шкурки. При наличии трещин или повреждений торцевой поверхности кабеля рекомендуется заново выполнить заделку кабеля.

В любом случае перед прокладкой кабеля все торцевые поверхности необходимо осмотреть. При сопряжении с портом последний следует тщательно проверить. Осмотр только одной стороны соединения неэффективен, поскольку загрязнения внутри порта могут не только привести к повреждению, но и отложиться на соединителе. Часто о портах оборудования забывают как о потенциальном источнике загрязнений, что особенно опасно при подключении к ним тестовых шнуров.

КАК ОСМАТРИВАТЬ КАБЕЛЬ?

Для осмотра торцевых поверхностей волоконно-оптических кабелей всегда использовали микроскопы. Настольные стереомикроскопы, применявшиеся ранее, были усовершенствованы для осмотра кабелей в процессе производства. Позднее был создан новый тип микроскопов, меньшего размера, который можно было бы взять с собой для проверки в коммутационном шкафу или работы в полевых условиях.

Существует две основные группы микроскопов: оптические и видеомикроскопы. Оптические микроскопы состоят из линз объектива и окуляра и позволяют осматривать непосредственно торцевые поверхности кабеля. В настоящее время широко применяются бочкообразные микроскопы, входящие в набор инструментов для заделки кабелей и используемые для осмотра коммутационных шнуров
с целью поиска дефектов. Большим их достоинством является низкая цена — это наиболее дешевый инструмент для осмотра торцевых поверхностей, а недостатком — отсутствие возможности контроля  поверхности через перегородку или внутри оборудования. Поэтому такие микроскопы иногда называют микроскопами для осмотра коммутационных шнуров.

Видеомикроскоп состоит из оптического зонда и монитора для просмотра изображения, поступающего от оптического зонда. Последний имеет небольшие размеры, поэтому его можно подвести к портам, расположенным в труднодоступных местах. Мониторы позволяют увеличить изображение, что упрощает идентификацию загрязнителей и повреждений. Торцевая поверхность кабеля отображается на экране монитора, а не в микроскопе, поэтому травма глаза в результате воздействия светового луча лазера полностью исключается.

Самое главное — понять, что именно микроскоп позволяет увидеть специалисту. При осмотре волокна прежде всего надо идентифицировать все, даже самые незначительные загрязнители и повреждения, находящиеся в пределах исследуемой площади поверхности. Сначала специалисты должны определить минимальный размер загрязнения или дефекта, способного оказать влияние на систему. Элемент минимального размера, который микроскоп может обнаружить, называется разрешающей способностью. Микроскоп должен обеспечивать максимально возможное поле обзора при необходимой способности обнаружения. Выбор разрешающей способности и поля обзора предполагает компромисс, поскольку улучшение одного из этих параметров ведет к ухудшению другого.

Если способность обнаружения и поле обзора являются наиболее адекватными характеристиками микроскопа, то почему же предпочтение отдается степени увеличения микроскопа? Последняя характеристика как нельзя лучше подходит в качестве метрики оптического микроскопа, поскольку его возможности напрямую зависят от свойств линз объектива и окуляра. Для видеомикроскопов увеличение имеет меньшее значение, поскольку в них размер изображения — это функция увеличения линз и размера экрана монитора. Ситуация еще более усложняется из-за влияния эффекта контраста микроскопа на его способность обнаружения. Спецификацию увеличения для видеомикроскопов можно считать историческим пережитком, сложившимся в результате преобладания оптических микроскопов. Хотя увеличение непосредственно связано с разрешающей способностью, эта характеристика микроскопа менее точна, чем способность обнаружения и поле обзора.

КАК ОЧИЩАТЬ ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО?

Поскольку очистка волокна является частью технического обслуживания волоконно-оптических кабелей, большинство специалистов выработали свои подходы. Однако следует избегать плохих привычек, которые могут сформироваться со временем. По мере накопления базы знаний в отрасли наиболее передовые практические приемы стали распространяться активнее. Один из повсеместно принятых подходов к очистке торцевых поверхностей состоит в продувке соединителя или порта струей сжатого воздуха. Этот метод эффективен только для одного типа загрязнителей: крупных частиц пыли. Для очистки от масел и осадков, а также для удаления заряженных частиц пыли он непригоден. Более того, сжатый воздух вдувает крупные частицы пыли внутрь портов вместо того, чтобы осторожно удалить их.

Другой традиционный способ — очистка без использования растворителей. Растворители обладают рядом преимуществ. Например, большинство из них помогают избавиться от загрязнений, присохших или приклеившихся к торцевой поверхности волокна. Кроме того, растворители обволакивают частицы пыли и мусора, отделяют их от поверхности наконечника и смываются без повреждения торцевой поверхности. Наконец, они позволяют избежать распространения статического электричества при очистке с помощью сухой тряпки. Известно много случаев статического заряда торцевых поверхностей при очистке их без применения растворителей, в результате статически заряженные частицы пыли, содержащиеся в воздухе, притягиваются к торцевой поверхности. Статический заряд может быть таким сильным, что частицы пыли будут накапливаться на торце при коротких перемещениях от микроскопа к порту.

Уже в течение многих лет для очистки торцевых поверхностей при производстве оптического волокна широко применяется изопропиловый спирт. Однако современные растворители специально разрабатывались для очистки торцевых поверхностей и по всем показателям намного его превосходят. Они гораздо эффективнее, растворяют любой загрязнитель и даже неионогенные составы, например жидкую смазку и заполняющий гель, с которыми изопропиловый спирт не справляется. Имея более низкий коэффициент поверхностного натяжения, специальные растворители лучше обволакивают и удаляют загрязнения. При очистке внутри портов следует учитывать быстроту их испарения, поскольку оставшийся растворитель может оказаться в своего рода западне при фиксации соединения, из-за чего образуется вредный для здоровья налет. Растворители для оптического волокна имеют такие коэффициенты испарения, чтобы они успевали, с одной стороны, устранить загрязнение, а с другой — испариться до осуществления соединения. Наконец, изопропиловый спирт — очень гигроскопичен. Это означает, что его использование будет приводить к поглощению влаги из воздуха и образованию осадка на торцевой поверхности кабеля. Таким образом, во избежание проблем изопропиловый спирт лучше оставить для аптечки!

Для очистки торцевых поверхностей кабеля имеется целый ряд специальных средств. Чаще всего используются салфетки и тампоны, предназначенные для коммутационных шнуров и портов, соответственно (см. Рисунки 1 и 2). Более сложные средства включают ручные механические приспособления. Наиболее изощренные содержат нагнетаемые под давлением растворители или ультразвук
в воде. С их помощью можно наиболее эффективно очистить поверхность, но стоимость их довольно высока. Специалисты должны правильно выбрать нужное средство, исходя из задачи и бюджета. Одним из главных критериев обтирочных материалов является отсутствие ворса. Не протирайте кабели рукавом!

ЛУЧШИЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ

Независимо от того, какой подход выбран, при осмотре торцевых поверхностей волокна следует придерживаться общеизвестных истин. Во-первых, для достижения хорошего результата осмотр торцевой поверхности кабеля необходимо выполнять не только до его очистки, но и после нее (см. Рисунок 3). Если последующий осмотр выявил наличие загрязнений, очистку необходимо произвести вторично. Во-вторых, необходимо осматривать обе стороны соединителя, поскольку при любом стыке в контакт входят две поверхности. И, наконец, почти всегда проще и дешевле осмотреть и очистить торцевую поверхность до ее использования, чем после. Регулярная проверка соединителей с точки зрения их чистоты позволит избежать непредвиденных потерь времени и денег в будущем.

Дуг Ванденберг — менеджер по маркетингу волоконно-оптических продуктов компании Fluke Networks.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

www.osp.ru

Диагностика Оптического Кабеля – Information Technology

Вы и не должны видеть свет на одном из двух кабелей, там прием и передача ведь… лазерная указка есть? можно попробовать ей ) но не думаю что получится, да и вредно для глаз )

если Вы точно уверены что кабель в трубе никто не трогал то скорее всего проблема в гбиках или патчкордах, может уборщица повредила…

и попробуйте вытащить вставить гбики (надо коннекторы вытащить)

 

если не получится пишите в личку можем помочь с проверкой/тестированием.

по поводу пайки, ремонта и диагностики тоже.

 

по вопросам:

1. да

2. да можно, но понадобиться кусок кабеля для соединения метров 5-6 но не думаю что проблема в кабеле который тихо лежит в земле )))

3. вроде были когдато, клеили, может и сейчас есть, но то что Вам сказали делают все, дешево, сердито и надежнее.

4. речь идет о патчкордах, кабеля нужной длины заказывают потому что так дешевле, у нас не тот объем рынка… можно клеить но там помех больше.

по порядку:

Я знаю,что я не должен видеть свет на обоих жилах одного пигтейла. Я не вижу свет ни на одном из двух жил второго пигтейла.

Как проверить лазерной указкой? Можно поподробнее?

кабель никто не трогал, вечером выключили, все ушли, утром включили, связи нет. ГБИКи заменил, но и без замены было видно,что внутри ГБИКа свет есть (его свет виден на расстоянии 1 метра), уборщицы не было. Единственный неординарный шаг- выключили всё полностью, в том числе и свитчи, то есть в эту ночь вырубили свет с главного автомата, а раньше свитчи оставались включёнными, так как работает система видеонаблюдения. Но я обнулил свитчи, причём неоднократно. Не помогло. И даже без обнуления и без каких либо настроек индикатор рядом с портом должен загораться при успешном линке.

3. Однажды, примерно год назад у одного моего знакомого один патчкорд длиной 150 метров упал с высоты и пигтейл треснулся. Искал по всему городу спеца, обращался в известные фирмы, все ответили,что пигтейлы есть, но тут никто не вставляет их в концы кабеля (зачем тогда продавать тут пигтейлы, если его никто не сможет вставить?). Все предлагали только один вариант- срезать другой патчкорд и сварить в этот кабель.

4.Я как раз имел в виду патчкорды. Тут в Баку если тебе нужен патчкорд определённой длины, то никакая фирма в тот же день не сделает этот патчкорд. Все берут заказ, отправляют в Турцию и через несколько дней получают. Почему никто не делает это сам? Нельзя ли приобрести это оборудование и самому клепать пигтейлы? Или это такая сложная вещь,что его можно делать только в заводских условиях?

www.disput.az

методы и предосторожности / Habr

Статьи по прослушиванию оптоволокна достаточно редки в силу определенной специфики такого рода коммуникаций. По мере удешевления оборудования и стоимости организации каналов связи на основе оптоволокна, они давно применяются в коммерческой практике. Специалистам ИТ, отвечающим за вопросы безопасности коммуникаций, стоит знать об основных источниках угроз и методах противодействия. Данная статья представляет собой перевод научной работы, опубликованной в материалах конференции HONET (High Capacity Optical Networks and Enabling Technologies ) в 2012 году. В сети удалось найти полнотекстовый авторский препринт, датированный осенью 2011 года, который, хотя и содержит некоторые ошибки (авторы не являются оригинальными носителями английского языка), тем не менее достаточно хорошо описывает существующие проблемы.

Скрытное подсоединие к оптоволокну: методы и предосторожности

М. Зафар Икбал, Хабиб Фатхалла, Незих Белхадж

M.Z IQBAL, H FATHALLAH, N BELHADJ. 2011. Optical Fiber Tapping: Methods and Precautions. High Capacity Optical Networks and Enabling Technologies (HONET).

Аннотация

Связь с использованием оптоволокна далеко не так безопасна, как это обычно принято считать. Существует ряд известных методов, используемых для извлечения или вставки информации в оптический канал и позволяющих избежать обнаружения подключения. Ранее сообщалось о нескольких инцидентах, в которых успешное подключение было сложно обнаружить. В данной работе рассматривается ряд известных методов подключения к оптоволокну, приводится отчет о симуляции оптических характеристик волокна, к которому подсоединение выполнено методом сгиба, а также доказательство концепции в виде физического эксперимента. Также представлены схемы различных сценариев, где злоумышленник, обладающий необходимыми ресурсами и использующий существующие технологии, может скомпрометировать безопасность оптического канала связи. Обсуждаются способы предотвращения подключения к оптоволокну, либо минимизации последствий утечки информации, передаваемой по каналу связи.

Данная статья основана на работе, поддерживаемой Королевскими ВВС Королевства Саудовская Аравия.

М. Зафар Икбал работает в Исследовательском Институте Продвинутых Технологий Принца Султана ([email protected])
Хабиб Фатхалла – доцент (помощник профессора) Университета Короля Сауда([email protected])
Незих Белхадж – постдок-исследователь Универитета Лаваля ([email protected])

I. ВВЕДЕНИЕ

В противоположность общему представлению, оптоволокно, по существу, не имеет защиты от сторонних подключений и прослушивания. В настоящее время по оптическим каналам связи передается огромное количество критической и чувствительной информации, и есть риск того, что она может попасть в руки определенных лиц, имеющих необходимые ресурсы и оборудование.

Подключение к оптоволокну (fiber tapping) – процесс, при котором безопасность оптического канала компрометируется вставкой или извлечением световой информации. Подключение к оптоволокну может быть интрузивным либо неинтрузивным. Первый метод требует перерезания волокна и подсоединения его к промежуточному устройству для съема информации, в то время как при использовании второго метода, подключение выполняется без нарушения потока данных и перерыва сервиса. Неинтрузивным технологиям и будет посвящена данная статья.

В настоящее время сообщается лишь о нескольких зафиксированных случаях подключения к оптоволокну. Это связано с большими сложностями в обнаружении места подключения, в то время как собственно подключение выполняется достаточно просто. Вот список основных инцидентов:

• 2000, В аэропорту Франкфурта, Германия обнаружено подключение к трем главным линиям компании Deutsche Telekom [1].
• 2003, на оптической сети компании Verizone обнаружено подслушивающее устройство [1].
• 2005, подводная лодка ВМФ США USS Jimmy Carter модернизирована специальным образом для установки несанкционированных подсоединений к подводным кабелям [2],[3] (Отдельный пост на хабре — Подводная лодка USS Jimmy Carter, её специальные задачи и подводные оптические кабели).

В следующих разделах мы представим краткий обзор способов неавторизованного подключения [4]. Затем мы представим численное представление потери сигнала при сгибании волокна, сопровождаемое отчетом о физической демонстрации прототипа устройства для подключения к оптоволокну, разработанного в нашей лаборатории. Здесь же мы объясним устройство прототипа, используемое при этом оборудование и программное обеспечение. Также мы обсудим возможные сценарии подключения в реальных условиях и обговорим, какие ресурсы нужны для достижения этих целей. В итоге мы предложим несколько методик по защите оптических каналов против подсоединений.

II. МЕТОДЫ ПОДСОЕДИНЕНИЯ К ОПТОВОЛОКНУ

A.Сгибание волокна

При данном методе подключения, кабель разбирается до волокна. Данный способ основан на принципе распространения света через волокно посредством полного внутреннего отражения. Для достижения данного способа угол падения света на переход между собственно ядром волокна и его оболочкой должен быть больше, чем критический угол полного внутреннего отражения.

В противном случае, часть света будет излучаться через оболочку ядра. Значение критического угла является функцией показателей отражения ядра и его оболочки и представлено следующим выражением:

θ_c=cos^-1(μ_cladding / μ_core ), причем μ_cladding < μ_core;

Здесь θ_c – критический угол, μ_cladding — показатель преломления оболочки, μ_core — показатель преломления ядра

При сгибании волокна, оно искривляется таким образом, чтобы угол отражения стал меньше чем критический, и свет начал проникать через оболочку

Очевидно, что могут быть два типа сгибов:

1) Микросгиб

Приложение внешнего усилия приводит к острому, но при этом микроскопическому искривлению поверхности, приводящему к осевым смещениям на несколько микрон и пространственному смещению длины волны на несколько миллиметров (рис.1). Через дефект проникает свет, и он может использоваться для съема информации.

Рисунок 1.Микроизгиб

2) Макросгиб

Для каждого типа волокна существует минимально допустимый радиус изгиба. Это свойство также может использоваться для съема информации. Если волокно сгибается при меньшем радиусе, то возможен пропуск света (рис.2), достаточный для съема информации. Обычно минимальный радиус изгиба одномодового волокна составляет 6.5-7.5 см, за исключением волокна специального типа. Многомодовое волокно может быть изогнуто до 3.8 см.

Рисунок 2. Макроизгиб

B. Оптическое расщепление

Оптоволокно вставляется в сплиттер, который отводит часть оптического сигнала. Этот метод является интрузивным, поскольку требует разрезания волокна, что вызовет срабатывание тревоги. Однако, необнаруженное подключение такого типа может работать годами.

С. Использование неоднородных волн (Evanescent Coupling)

Данный способ используется для перехвата сигнала от волокна-источника в волокно-приемник посредством аккуратной полировки оболочек до поверхности ядра и затем их совмещения. Это позволяет некоторой части сигнала проникать во второе волокно. Данный способ трудновыполним в полевых условиях.

D. V-образный вырез (V Groove Cut)

V-образный вырез – это специальная выемка в оболочке волокна близкая к ядру, сделанная таким образом, что угол между светом, распространяющимся в волокне и проекцией V-выреза больше, чем критический. Это вызывает полное внутреннее отражение, при котором часть света будет уходить из основного волокна через оболочку и V-образный вырез.

E. Рассеяние

На ядре волокна создается решетка Брэгга, с ее помощью достигается отражение части сигнала с волокна. Это достигается наложением и интерференцией УФ лучей, создаваемых лазером с УФ возбуждением.

III. МОДЕЛИРОВАНИЕ

А. Методология

Для точной оценки потерь при сгибании оптоволокна типа SMF-28 используется полновекторный частотный решатель Максвелла, основанный на методе конечных элементов высокого порядка и допускающий адаптацию граничных условий — растягивающегося идеально согласованного слоя. Получены векторные расчеты констант распространения и электрических полей мод в изогнутых волноводах. Потери при сгибе рассчитываются на основе мнимой части константы распространения фундаментальной моды. Общие потери получены сложением потерь ортогональной и базовой моды. Результаты, полученные данным способом достаточно точны и были проверены в [5].

B. Данные для моделирования.

Для волокна SMF-28, радиус ядра и показатель преломления представляют собой соответственно.
r_c = 4.15 μm и n_c=1.4493
В оболочке, они соответственно равны:
r_cl = 62.25 μm and n_cl=1.444.
Коэффициент преломления воздуха равен 1.

C. Расчет потери мощности.

Радиус изгиба ρ взят по оси x, мода поляризуется вдоль оси y, а распространение идет по оси z, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3

Рисунок 4 представляет собой выраженную в числах потерю на сгибе как функцию радиуса изгиба волокна метровой длины. Наблюдается логарифмическая зависимость потерь относительно радиуса изгиба. Для небольших радиусов изгиба ( ρ < 10 mm ), потери превышают 40 dB/м. При обычных радиусах изгиба ( ρ > 15 mm) потери составляют меньше чем 1 dB/м

Рисунок 4. Численная оценка потери на изгибе, как функции от радиуса изгиба

IV. ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ПОДКЛЮЧЕНИЮ К ОПТОВОЛОКНУ

A. Последовательность действий при подсоединении к оптоволокну.

Полностью операция прослушивания может быть реализована с помощью следующих шагов:

1. Получение оптического сигнала с волокна
2. Детектирование сигнала.
3. Обнаружение механизма передачи (декодирование протокола)
4. Программная обработка обнаружения фреймов/пакетов и извлечение из них необходимых данных.

Эксперимент включал в себя передачу цифрового видеосигнала через оптический Ethernet с одного компьютера на другой. Подсоединяемое волокно было разделано до оболочки и помещено в оптический каплер (coupler), где волокно сгибается, вызывая излучение некоторого количества света, нарушающего принцип полного внутреннего отражения. Это устройство направляет захваченный свет в однонаправленный конвертер Ethernet. В дальнейшем, фреймы Ethernet обрабатываются и из них реконструируется видеопоток на третьем ПК. Для передачи потока и воспроизведения использовался VLC плеер. Анализатор протоколов WireShark использовался для захвата пакетов, а ПО Chaosreader использовалось для реконструкции видео из захваченных пакетов.

B. Процедура

Программное и аппаратное обеспечение соединено как на рисунке 5. Разделанное волокно проходит от источника видео до приемника, через зажим каплера. В зажиме отводится часть света и попадает в однонаправленный медиаконвертер, считывающий Ethernet-фреймы, которые затем передаются в третий PC, на котором стоит WireShark. Анализатор протокола конвертирует фреймы Ethernet и извлекает такую информацию как MAC –адреса источника и приемника. Также он обрабатывает содержимое фреймов и достает из него IP-пакеты. Информация, полученная из пакетов, включает в себя IP-адреса, сообщения сигнальных протоколов и биты служебной загрузки.

Рисунок 5.Экспериментальная схема для подсоединения к волокну методом изгиба

Пакеты собранные таким способом сохраняются в формате файла pcap (packet capture). Затем файл обрабатывается ПО Chaosreader, который реконструирует оригинальные файлы и создает индекс реконструированных файлов. Для обнаружения нашего захваченного видео, мы смотрим в каталоге и ищем *.DAT файлы большого размера. Затем этот файл открывается в плеере VLC и показывает перехваченную часть видеопотока.

C.Возможные действия при прослушке

Помимо проигрывания видео, экспериментальная система, описанная здесь, может быть использована для выполнения ряда задач по перехвату информации, такой например как сведения для атаки по IP-адресам, кражи паролей, прослушивания VoIP-переговоров, реконструкции сообщений электронной почты с помощью бесплатного, коммерческого или самодельного ПО.

V. ДАЛЬНЕЙШИЕ СЦЕНАРИИ ПОДСОЕДИНЕНИЯ.

Эксперимент, описанный здесь, выполнялся с использованием Ethernet компонентов, по причине их наибольшей доступности. Однако, некоторые сценарии, возможные в реальной жизни, вполне могут выглядеть так:

Рисунок 6 Сценарий подсоединения с удаленной обработкой.

А.Подсоединение к сети передачи данных

.

Ценная информация может быть получена из сетей передачи данных таких как SDH и SONET — двух основных стандартов передачи данных по оптоволокну через магистральные каналы связи и метросети.

Информацию из высокоскоростных сетей достаточно сложно сохранять и обрабатывать, но на рынке доступны высокотехнологичные анализаторы SDH-протоколов, которые могут быть использованы для получения низкоуровневых исходных сигналов[6].Частично это упрощает возможные сложности, связанные со скоростью передачи данных. Такие устройства могут быть впоследствии доработаны для получения различных типов трафика, проходящего через сеть. Например, можно извлекать ethernet поток, который сопоставлен некоторому потоку контейнера VC4.

Подсоединение с удалённой обработкой

Существует две важных стимула заниматься удаленной обработкой:

• При подключении к дальним высокоскоростным (несколькоГбит/сек) каналам связи, роль хранилища становится крайне важной. Захваченные пакеты заполняют диск крайне быстро.
• Привлечение сетевых экспертов для работы в полевых условиях может оказаться весьма затратным. Более удобно организовать им работу в удаленном центре обработки где присутствует любое необходимое оборудование, сложно выносимое в поле.

При использовании воображения, можно легко достроить все необходимые сценарии по работе с удаленными данными. Например:

1) Использование беспроводного интернета. При использовании Wi-Fi, прослушивающий компьютер может находиться в другой комнате или фургоне, за пределами здания, где установлено подключение. Эксперт может работать в относительной безопасности с возможностью доступа ко всем ресурсам.
2) Использование микрочастотного или спутникового канала. Наша экспериментальная схема была модифицирована и Ethernet трафик перенаправлялся на направленный спутниковый канал (рис.6).
3) Вставка сигнала.При помощи метода рассеяния, описанного ранее, теоретически возможно создать устройство, которое имеет возможность передавать сигнал внутрь волокна посредством видоизмененной технологии оптического каплинга (coupling)
Можно разработать технологии для постановки помех на волокно без разрыва в связи или даже внедрение зловредной информации.

VI. ЗАЩИТА ОТ ПОДКЛЮЧЕНИЙ.

Есть три основных категории методов предотвращающих или снижающих до минимума влияние посторонних подключений:

A. Наблюдение за кабелем и мониторинг.

1. Мониторинг сигналов вблизи волокна.

Производство оптоволокна с дополнительными волокнами, по которым передается специальный сигнал мониторинга. Использование такого метода увеличит стоимость кабеля, но любая попытка согнуть кабель вызывает потерю сигнала мониторинга, и вызывает срабатывание сигнала тревоги [7].

2) Электрические проводники

Другой метод состоит в интегрировании электрических проводников в кабель, и если оболочка кабеля нарушена, то изменяется емкость между электрическими проводниками и это может использоваться для срабатывания тревоги.

3) Мониторинг мощности мод.

Этот метод применим к мультимодовому волокну, в котором затухание – это функция от моды, в которой распространяется свет. Подсоединение влияет на определенные моды, но при этом затрагивает и другие моды. Это приводит к перераспределению энергии от проводящих мод к непроводящим, что меняет соотношение энергии в ядре волокна и его оболочке. Изменение энергии в модах может быть обнаружено на принимающей стороне соответствующим измерением, что будет являться информацией для принятия решения – есть подключение к кабелю или нет [8].

4) Измерение оптически значимой мощности

В волокне может осуществляться мониторинг уровня оптически значимой мощности. В том случае, если она отличается от установленного значения, срабатывает сигнал тревоги. Однако это требует соответствующей кодировки сигнала, так чтобы в волокне присутствовал постоянный уровень сигнала, не зависящий от наличия передаваемой информации [8].

5) Оптические рефлектометры

Поскольку подсоединение к волокну забирает часть оптического сигнала, для обнаружения подключений могут использоваться оптические рефлектометры. С их помощью можно установить расстояние по трассе, на котором обнаруживается падение уровня сигнала (рис.7) [8]

Рисунок 7. Поиск подключения на оптической трассе с помощью оптического рефлектометра

6) Методы с использованием пилотного тона:

Пилотные тоны проходят по волокну также как и коммуникационные данные. Они используются для обнаружения перерывов в передаче. Пилотные тоны могут использоваться для обнаружения атак, связанных с постановкой помех, но если несущие волновые частоты пилотных тонов не затрагиваются, то данный метод не является эффективным при обнаружении такого рода атак. О наличии подключения можно судить только по существенной деградации уровня сигнала пилотного тона [8]

B. Сильногнущееся волокно.

Эти виды волокна, обычно называемые волокном с низкими потерями и сильным радиусом изгиба, защищают сеть передачи данных, ограничивая высокие потери, возникающие при прокалывании волокна или его сгибании. Кроме того, для светового потока становятся менее повреждающими такие факторы как вытягивание, перекручивание и другие физические манипуляции с волокном. Существуют также другие типы волокна основанные на иных технологиях производства [9].

C. Шифрование

Хотя шифрование никак не препятствует подсоединению к волокну, она делает украденную информацию малополезной для злоумышленников. Шифрование обычно классифицируется по уровням 2 и 3.

1) Шифрование третьего уровня

Пример шифрования третьего уровня – протокол IPSec. Он реализуется на стороне пользователя, так что это вызывает определенные задержки в обработке. Протокол поднимается вначале сессии и общая реализация может быть весьма сложной если в работу вовлечено большое количество сетевых элементов. Рассмотрим, например, разработку мультимедийных подсистем. При первоначальной разработке, связь между различными узлами и элементами является незащищенной. Существенно позже IPSec был встроен в оригинальный дизайн, так как технологии нижнего уровня не предлагали никакого шифрования вообще.

2) Шифрование второго уровня.

Шифрование второго уровня освобождает элементы третьего уровня от любого бремени шифрования информации. Один из возможных источников шифрования второго уровня – это оптический CDMA, который считается относительно безопасным [10-12]. Данное допущение, в основном, базируется на методах расшифровки методом грубой силы и упускает из виду более продвинутые способы. Вероятность успешного перехвата данных является функцией нескольких параметров, включая отношение сигнал/шум, и дробление (fraction) доступной системной емкости. В [12] указывается что увеличение сложности кода может увеличить отношение сигнал/шум, требуемое для злоумышленника чтобы «сломать» кодирование всего лишь на несколько dB, в то время как обработка менее чем 100 бит со стороны злоумышленника может уменьшить отношение сигнал/шум на 12 dB. Перепрыгивание по длинам волн и распределение сигнала во времени в частности, и использование O-CDMA в общем, обеспечивают достаточный уровень секретности, но он высоко зависит от системного дизайна и параметров реализации.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы благодарят Исследовательский Институт Продвинутых Технологий Принца Султана за предоставление его ресурсов и выполнение экспериментальной части работы.

VII. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подсоединение к оптоволокну является весьма осязаемой угрозой интересам национальной безопасности, финансовым организациям а также персональной приватности и свободам. После подключения, получаемая информация может быть использована многими способами в зависимости от мотивации злоумышленника и его технических возможностей. В данной работе мы предоставили концепцию как в виде симуляции, так и в виде физического эксперимента, используя подключение посредством ‘подключения методом сгиба’ и также продемонстрировали возможность существования разных сценариев, выполнимых при помощи доступных технологий. Помимо получения информации с оптоволокна, существует ряд методик, позволяющих вставлять информацию в неё, как в случае с разделением на неоднородных волнах и достигнуть постановки помех или вброса неверной информации. Явная легкость прослушивания оптоволокна требует определенных предосторожностей, что также описано в этой статье.

ССЫЛКИ

1. Sandra Kay Miller, «Hacking at the Speed of Light », Security Solutions Magazine, April 2006
2. Davis, USN, RADM John P.«USS Jimmy Carter (SSN-23): Expanding Future SSN Missions». Undersea Waifare, Fall 1999 Vol.2, No. I
3. Optical Illusion by: Sandra Kay Miller Information security Issue: Nov 2006.
4. Optical Network Security: Technical Analysis of Fiber Tapping Mechanisms and Methods for detection and Prevention, Keith Shaneman & Dr. Stuart Gray, IEEE Military Communications Conference 2004.
5. R. Jedidi and R. Pierre, High-Order Finite-Element Methods for the Computation of Bending Loss in Optical Waveguides, lLT, Vol. 25, No. 9, pp. 2618-30, SEP 2007.
6. FTB-8140 Transport Blazer — 40143 Gigabit SONETISDH Test Module, EXFO
7. «Optical Fiber Design for Secure Tap Proof transmission», US Patent No. 6801700 B2, Oct. 5,2004.
8. All Optical Networks (A ON), National Communication System, NCS TIB 00-7, August 2000
9. DrakaElite, BendBright-Elite Fiber for Patch Cord, Draka Communications, July, 2010
10. W. Ford, «Computer Communications Security», Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 1994.
11. D. R. Stinson, «Cryptography», Boca Raton, FL: CRC, 1995.
12. N. Ferguson and 8. Schneier, «Practical Cryptography», Indianapolis, IN: Wiley, 2003.

habr.com