Методы тестирования оптических кабелей для локальных сетей.

Неослабевающий спрос на высокоскоростные сети привел к буму инсталляций оптических кабельных систем. Благодаря своей высокой пропускной способности и лучшим характеристикам потерь сигнала с расстоянием оптическое волокно становится наиболее предпочтительной средой передачи на многих сетевых соединениях с большими объемами трафика. Если медь по-прежнему несет основную нагрузку на уровне рабочих групп в локальных сетях, то оптические сегменты доминируют на территориальных магистралях, в сетях центральных офисов, а также в городских и глобальных сетях.

Учитывая, что трансмиссионная емкость медных линий, по-видимому, приближается к своему теоретическому пределу в проводке Категории 6, а переход к Категории 7, скорее всего, окажется сопряжен со значительными финансовыми затратами, некоторые компании стали рассматривать оптические линии как реальную альтернативу для локальных сетей. Локальные сети на базе оптических кабелей представляют собой вполне жизнеспособное решение для многих отраслевых приложений, где может потребоваться оптика до рабочего стола. По данным экспертов, общемировое потребление оптических кабелей растет в среднем на 19% в год и к 2001 году должно достигнуть около 14,9 млрд долларов. Хотя оптические кабельные системы монтируются операторами связи преимущественно для телекоммуникационных приложений, все же их доля в области приложений передачи данных по локальным и глобальным сетям должна вырасти с 11 до 14% и составить 2,17 млрд долларов (источник: ElectroniCast Corp.).

Эта тенденция смещения интересов в сторону оптической проводки ставит ряд новых задач с точки зрения монтажа и тестирования и открывает ряд новых возможностей перед инсталляторами кабельных систем для локальных сетей. Например, оптическая проводка может быть многомодовой или одномодовой и поддерживать различные расстояния и длины волн, поэтому инсталляторам придется запланировать покупку тестового оборудования для охвата всего спектра оптических кабелей. Кроме того, часто им имеет смысл также приобрести относительно недорогой инструментарий для быстрой проверки кабелей до их инсталляции и проложенной проводки до ее терминирования. Однако медь вряд ли перестанет использоваться в обозримом будущем, поэтому инсталляторам необходимо рационально распределить расходы на тестеры медных и оптических кабельных систем для локальных сетей.

МНОГОМОДОВЫЙ В СРАВНЕНИИ С ОДНОМОДОВЫМ

Более низкая стоимость трансиверов и устройств генерации оптических сигналов в случае многомодовых линий, с одной стороны, и более короткие допустимые для них расстояния передачи, с другой, порождают своего рода дилемму: что выбрать? Многомодовое волокно обычно используется на коротких соединениях, а одномодовое — на протяженных. Например, в соответствии со стандартом IEEE соединения Gigabit Ethernet могут быть реализованы либо как соединения 1000BaseSX на базе менее дорогостоящей коротковолновой (850 нм) технологии для многомодового волокна, либо как соединения 1000BaseLX на базе более дорогостоящей длинноволновой (1300, 1310 или 1550 нм) лазерной технологии для одномодового волокна. В зависимости от длины волны и диаметра используемого волокна 1000BaseSX позволяет поддерживать расстояния до 550 м по многомодовому кабелю, а 1000BaseLX — до 5000 м по одномодовому кабелю.

Ввиду различия соотношений цена/качество большинство организаций предпочитают прокладывать многомодовый кабель в локальной сети здания, а одномодовый — на территориальных магистралях между зданиями. Однако различия в стоимости кабелей не столь существенны по сравнению с затратами на последующую замену кабеля, поэтому некоторые заказчики решаются подстраховаться «на будущее» и используют одномодовые кабели как на длинных, так и на коротких соединениях, даже несмотря на то, что это сопряжено с более высокими первоначальными расходами.

Что касается инсталлятора, то он должен располагать всем необходимым оборудованием для эффективного тестирования как многомодовых, так и одномодовых кабелей на длинах волн 850 нм, 1300 нм и 1550 нм.

НАХОЖДЕНИЕ РАЗРЫВОВ

Рисунок 1. С помощью Visual Fault Finder компании Wavetek Wandel Goltermann оператор может определить протяженность кабеля и найти разрыв по пробивающемуся из кабеля свету.
Как упоминалось ранее, инсталлятору было бы полезно проверить качество кабелей, прежде чем тратить время и силы на их инсталляцию. Эту задачу призваны решить относительно недорогие «карманные» тестеры — так называемые визуальные обнаружители разрывов. По сути, такой тестер состоит из простого источника света для подачи в кабель хорошо видимого красного сигнала в непрерывном или импульсном режиме. Свет будет проникать наружу в тех местах, где в оболочке волокна в результате перегиба или разрыва имеется щель, поэтому для обнаружения разрыва оператору остается только осмотреть кабель на предмет наличия постоянного или мерцающего красного пятна. Визуальные обнаружители разрывов пригодны для проверки как многомодовых, так и одномодовых кабелей протяженностью до 5 км. Помимо предварительной проверки кабелей при использовании совместно с другими методами такие тестеры позволяют обнаружить разрывы и в инсталлированном кабеле. Визуальные обнаружители разрывов особенно эффективны для выявления наиболее часто встречающихся разрывов в пределах нескольких метров от соединителя.

ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРИ МОЩНОСТИ

Измерение потери мощности является основным для обнаружения проблем с затуханием и непрерывностью сигнала в инсталлированных кабельных линиях. Оборудование для измерения мощности сигнала состоит из источника и измерителя оптического сигнала. Если инсталлятору необходимо проводить относительно простое тестирование на одной длине волны, например 850 нм, то он может приобрести простые, недорогие, предварительно откалиброванные источники и измерители сигналов. Эти базовые устройства обычно представляют результаты измерений потери мощности в виде простой столбчатой диаграммы с шагом, например, -2 дБ для быстрой оценки характеристик затухания в оптической линии на заданной длине волны. При регулярном тестировании серии однотипных линий они представляют собой экономичную и удобную альтернативу тестовым устройствам старшего класса, однако обладают неустранимыми недостатками, так как не позволяют проводить тестирование на разных длинах волн.

На другом конце шкалы находятся полнофункциональные программируемые измерители и источники оптических сигналов. Они позволяют оператору быстро переходить с одной длины волны на другую и калибровать показания измерений в точном соответствии с выходной мощностью источника света. Благодаря возможности моделирования и измерения потерь мощности на разных длинах волн и при разных уровнях мощности как для многомодовых, так и для одномодовых оптических линий эти инструменты пользуются чрезвычайной популярностью среди тех инсталляторов, кому приходится иметь дело с широким спектром оптических кабелей. Кроме того, благодаря своей способности хранить многочисленные показания и параметры тестирования в локальной памяти они оказываются чрезвычайно полезны при тестировании множества различных линий.

Конечно, приобретение отдельного специализированного прибора старшего класса для тестирования оптических линий может иногда оказаться не по карману некоторым инсталляторам, в частности, когда они только начинают переводить часть своих заказчиков с меди на комбинацию меди и оптики. В этих случаях экономичной альтернативой для них могут послужить дополнительные оптические аксессуары для уже имеющихся тестеров медных кабелей. Такие вспомогательные комплекты предоставляют многие из возможностей устройств старшего класса для тестирования оптических кабелей за существенно меньшие деньги. Например, недорогой вспомогательный оптический комплект может предоставлять функции источника и измерителя оптического сигнала как для многомодового, так и для одномодового кабеля с использованием имеющихся измерительных возможностей, дисплея и памяти тестового устройства для медных кабелей. Помимо минимизации дополнительных затрат на оборудование, как считают многие инсталляторы, применение вспомогательных оптических комплектов снижает затраты на переобучение, потому что их монтажникам не приходится осваивать совершенно новое устройство.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕСТОВ OTDR ДЛЯ ОДНОМОДОВЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ

Рисунок 2. FOD 1204 работает с точностью до третьего знака после запятой.
Оптические рефлектометры (Optical Time Domain Reflectometer, OTDR) оказываются незаменимы при проверке протяженных оптических линий и/или локальных сетей сложной конфигурации, в особенности если они содержат множество сращиваний или сопряжений. Рефлектометр с помощью лазера подает световой импульс в оптическую линию и затем производит выборку отраженных сигналов за указанный интервал времени. Ввиду того, что оптическим кабелям в определенной мере свойственно обратное рассеивание, отраженный сигнал анализируется рефлектометром для получения точного представления о функциональных характеристиках линии на заданных расстояниях. Конкретные точки линии, такие, как сращивания, соединители и конечные точки, могут быть идентифицированы и локализованы по времени возвращения отраженного сигнала.

Рефлектометр подключается только с одного конца оптической линии, поэтому эффективно работать с ним способен даже один человек. Для сравнения, при типичных измерениях потерь мощности источник требуется установить с одного конца линии, а измеритель — с другого. Рефлектометр позволяет без труда измерять потери мощности на сращивании, затухание сигнала в кабеле и возвратные оптические потери для всей линии или для любой точки на ней и, таким образом, попутно установить общую протяженность линии и расстояние до любого разрыва, перегиба, сращивания и т. д. Информация

Рисунок 3. Измеритель оптической мощности ПТ 200 в комплекте с одним из возможных источников излучения.
рефлектометра отображается в исчерпывающей графической форме, поэтому она позволяет визуально идентифицировать аномалии вдоль линии, не очевидные при других методах тестирования. Например, линия может соответствовать общим спецификациям для потерь в линии, непрерывности и т. д., но тем не менее содержать ряд сингулярных разрывов, например при 0,2 или 0,3 дБ, ухудшающих реальные характеристики. Большинство рефлектометров имеет встроенные программные алгоритмы для автоматического анализа линий с выявлением и указанием местонахождения любых близких к аномальным разрывов, наличие которых может сказаться на характеристиках линии.

Хотя первоначально рефлектометры разрабатывались для анализа и тестирования длинных линий, теперь они с успехом применяются для установления характеристик и более коротких оптических линий по типу локальных сетей, когда используются вместе со стартовыми соединительными кабелями. Стартовый кабель представляет собой компактную катушку кабеля длиной 1 км, подключаемую между рефлектометром и инсталлированным кабелем в целях минимизации любых фантомных аномалий, которые могут иметь место, когда общая протяженность линии между рефлектометром и ее дальним концом оказывается чересчур коротка. Применение анализа отраженных сигналов вместе с иммерсионным гелем на дальнем конце приобретает популярность в качестве быстрого метода проверки инсталлированного, но еще не терминированного кабеля. По сути, дальний конец кабеля расщепляется для создания всплеска при отражении импульса OTDR. Затем, пока кто-то наблюдает за экраном дисплея рефлектометра на ближнем конце, грубо обрезанный дальний конец опускается в иммерсионный гель, в результате чего отраженный след на рефлектометре должен исчезнуть, если передача по линии из конца в конец проходит гладко. Этот быстрый метод тестирования позволяет проверить промежуточную инсталляцию кабеля, даже если его не планируется терминировать или сращивать непосредственно вслед за проверкой.

С точки зрения инсталлятора кабельной системы, главный недостаток использования универсальных тестеров OTDR в локальных сетях состоит в высоких затратах. Как правило, эта сфера деятельности инсталлятора составляет хотя и растущую, но небольшую часть его бизнеса. На это производители оборудования ответили выпуском нового поколения мини-рефлектометров с невысокой ценой и модульной функциональностью, чтобы инсталляторы могли тестировать оптические локальные сети и постепенно увеличивать свои вложения с появлением новых требований. Например, специализирующийся на локальных сетях инсталлятор может приобрести базовый мини-рефлектометр только для коротких оптических линий, а затем докупить к нему модули для средних и длинных как одномодовых, так и многомодовых линий.

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Как при покупке любого другого тестового оборудования, важнейшим моментом при выборе приборов для тестирования оптических кабельных систем в локальных сетях является получение всех необходимых функций без чрезмерных первоначальных затрат, причем так, чтобы через какое-то время их не пришлось выбрасывать ввиду устаревания или нерасширяемости. По сути, это все та же вечная история о правильном выборе инструмента для выполнения имеющейся работы.

В быстро меняющемся мире кабельных инсталляций для локальных сетей зданий главное — это найти экономичный способ постепенной интеграции нового оптического тестового оборудования с существующими методами и процедурами тестирования. Используя сделанные вложения в оборудование и обучение персонала и избирательно добавляя новые возможности, такие, как рефлектометрия, специалисты смогут заявить о себе, как об инсталляторах одномодовых и многомодовых оптических локальных сетей, и, таким образом, получить прибыльное дополнение к имеющемуся бизнесу по прокладке медных кабельных систем.

Ричард Хельстром — директор по маркетингу в подразделении по тестовому инструментарию для локальных сетей компании Wavetek Wandel Goltermann. С ним можно связаться через сервер Web по адресу: http://www.wavetek.com/cb.

Made in Russia

Публикуя материал о тестировании оптических линий, мы не можем не упомянуть о том, что оборудование, о котором идет речь в статье, производится и в России. Конечно, отечественный рефлектометр приобрести не удастся, потому что вследствие сложности и высоких требований к качеству приборы этого класса производить в нашей стране в настоящее время нерентабельно. Но производство оборудования для базового тестирования оптических линий в России освоено достаточно неплохо. Отечественные приборы весьма конкурентоспособны с точки зрения цены и качества, а также имеют то преимущество, что их можно проверить непосредственно у производителя. Отечественные производители представлены такими компаниями и организациями как FOD, «Перспективные технологии», ОПТЕЛ и ЛОНИИР.

Компания FOD опирается на научно-технический потенциал России и Литвы и выпускает самую разнообразную продукцию — от пассивных компонентов до лабораторных приборов. Некоторая продукция FOD используется западными производителями в рамках ОЕМ-контрактов. Из приборов для тестирования FOD производит источники сигналов, измерители оптической мощности и измерители обратного отражения. Источники сигналов предназначены для работы совместно с измерительными приборами и выпускаются в различных модификациях для разных типов волокон и длин волн. Так, модель 2114 поддерживает оба типа волокна и работает на длинах волн 1310 и 1550 нм. Кроме того, FOD производит так называемые брелки, т. е. источники света для визуального определения места обрыва волокна. Измерители оптической мощности выпускаются в двух основных моделях: 1202 — недорогой источник с модификациями для разных диапазонов волн, и 1204 — прибор с повышенной точностью измерения, сравнимый по классу с настольными приборами (см. Рисунок 2). Измеритель обратного отражения предназначен для контроля обратного отражения на магистральных линиях, где потери подобного рода играют значительную роль.

Линия приборов для тестирования оптических линий хорошо дополняет спектр продуктов и решений для волоконно-оптических сетей, предлагаемых «Перспективными технологиями». Основным средством тестирования является измеритель оптической мощности ПТ 2000, комплектуемый источниками сигналов серии ПТ 11хх. Источники выпускаются в одномодовых и многомодовых модификациях для разных длин волн. Весьма полезным при монтаже волоконно-оптических линий полевым прибором (хотя и не являющимся, строго говоря, тестирующим устройством) является оптический телефон ПТ 4000. В комплект входят само устройство и телефонная гарнитура. Максимальная дальность связи, поддерживаемая ПТ 4000, составляет 200 км на длине волны 1550 мкм и 120 км на длине волны 1300 мкм. Телефон подключается к разъемам ST, SC или FC; кроме того, он может быть доукомплектован механическим сплайсом и полувилкой для подключения к неоконцованному оптическому кабелю и клипсой для безразрывного ввода излучения, что расширяет возможности его применения.

ОПТЕЛ использует научно-технический потенциал России и Украины. Компания производит измеритель оптической мощности ОТУ-30, выпускаемый в различных модификациях в зависимости от типа волокна, с которым предполагается работать. Это устройство отличается от многих аналогичных тем, что помимо приемника излучения может содержать один или два источника, а также совмещать функции собственно тестера и оптического телефона (на корпусе у него имеется также гнездо для подключения телефонной гарнитуры). ОПТЕЛ выпускает и более простые устройства - источники ОТ-30-Х в различных модификациях и измеритель мощности ОТ-30-И.

ЛОНИИР (Ленинградский научно-исследовательский институт радио) производит измерители мощности «Алмаз-21» в комплекте с источниками «Алмаз-11». Последние выпускаются в нескольких модификациях с различными длинами волн.

Стоит также отметить, что в Белоруссии производится рефлектометр ОР-2-1. Аппаратная часть устройства состоит из базового блока и сменных модулей для одно- и многомодового волокна, а программная часть функционирует на подключаемом к устройству ноутбуке.

Александр Авдуевский