Кабельні тестери / OTDR. Тестування зворотних втрат у мідних кабелях та оптоволокні

Магазин Gtest(R) пропонує широку номенклатуру кабельних тестерів за посиланням наприкінці цього Розділу, а також рекомендовані прилади для тестування кабельних та мережевих інфраструктур. Також рекомендуються статті для подальшої самоосвіти

Що таке поворотні втрати?

Поворотні втрати - це відношення потужності сигналу, введеного з джерела, до кількості, яка повертається або відбивається до джерела. Це критично важливий параметр продуктивності як у мідних кручених парах, так і в волоконно-оптичних кабельних системах, оскільки цей параметр може заважати сигналу, що передається, і може сприяти збільшенню виміряних внесених втрат (кількості потужності, яке сигнал втрачає при проходженні по кабельній лінії). Якщо більше потужності відбивається назад до джерела, на дальньому кінці кабелю залишається менше потужності. У деяких волоконно-оптичних системах втрати можуть навіть пошкодити лазерне джерело приймача.

Формула расчета возвратных потерь

Вимірювані в децибелах (дБ) зворотні втрати розраховуються шляхом порівняння вхідної (або падаючої) потужності з відображеною потужністю за такою формулою:

Поворотні втрати = 10*log (потужність падаючого сигналу/потужність відбитого сигналу) +дБ

Результат завжди є позитивним числом, і що більше значення, то краще. (Той факт, що значення виражається як позитивне, є вимогою стандартів TIA та ISO, але може призвести до плутанини — дізнайтеся більше у статті: Ви впевнені, що воно негативне?) Подумайте, якби жодна частина потужності вихідного сигналу не відображалася назад, були б нескінченні поворотні втрати. Вищі поворотні втрати, як правило, корелюють з меншими спотвореннями в сигналі, що передається.

Поворотні втрати versus відображення

Відображення насправді є зворотної величиною зворотних втрат. Замість кількості введеного сигналу порівняно з кількістю повернутого, відображення є кількістю поверненого сигналу порівняно з кількістю введеного. Відображення також виявляється у дБ, але це негативне число, як показано в цій формулі:

Коефіцієнт відбиття = 10*log (відбита потужність/падаюча потужність) в –дБ

Чим менше число, тим краще відбивна здатність. Один із способів дізнатися, які значення краще - високі або низькі, - це пам'ятати, що значення, більш віддалені від нуля, краще як для зворотних втрат, так і для відображення. Зверніть увагу, що в той час, як зворотні втрати використовуються для перевірки всієї волоконно-оптичної лінії, відбивна здатність використовується для окремих подій, тобто точок з'єднання. (Дізнайтеся більше в нашій статті про різницю між зворотними втратами та відбивною здатністю.)

Поворотні втрати в оптоволокні

Поворотні втрати в оптоволоконних кабельних системах набагато менші, ніж у мідних. Це одна з причин, через яку оптоволокно підтримує набагато більші відстані. Наприклад, типові оптичні поворотні втрати коливаються від 20 дБ до 75 дБ залежно від застосування та типу, довжини хвилі, ширини імпульсу та коефіцієнта зворотного розсіювання волокна, що тестується. Для порівняння, межа поворотних втрат для мідної кручений пари категорії 6 становить 10 дБ на частоті 250 МГц.

Окремі точки з'єднання також мають значення відбиття, яке можна виміряти за допомогою оптичного рефлектометра тимчасової області (OTDR). Однак більшість виробників вказують відбивну здатність своїх компонентів у поворотних втратах, що означає, що значення виражається позитивним числом. Пам'ятайте, що відбивна здатність – це негативне число; чим менше число, тим краще будуть загальні поворотні втрати і втрати, що вносяться в лінії. Хороший багатомодовий волоконно-оптичний роз'єм матиме відбивну здатність -35 дБ або нижче (або поворотні втрати 35 дБ або вище), у той час як хороший одномодовий роз'єм матиме відбивну здатність -50 дБ або нижче. Хороша зварна сполука зазвичай має набагато нижчі значення, і ці значення часто неможливо виміряти за допомогою більшості польових тестерів.

Причини зворотних втрат в оптоволоконних системах

Поворотні втрати в оптоволоконній системі насамперед спричинені френелівськими відображеннями в точках з'єднання (тобто роз'ємах та зрощуваннях). Брудні торцеві поверхні роз'ємів є найбільш поширеною причиною, що погіршує поворотні втрати на 20 дБ і більше. Поворотні втрати також можуть бути викликані погано відполірованими торцевими поверхнями, погано пов'язаними роз'ємами (тобто повітряними зазорами та неспіввісністю сердечника), тріщинами у волокні, відкритими кінцями волокон та домішками, внесеними в осердя волокна в процесі виробництва. Мікро- та макровигини у волокні, які можуть виникнути внаслідок напруги при установці, таких як перевищення радіусу вигину або вимог до натягу, також можуть впливати на поворотні втрати. Кут торцевої поверхні гнізда також може впливати на поворотні втрати. Торцева поверхня роз'єму UPC (ультрафізичний контакт) злегка закруглена, тоді як торцева поверхня роз'єму APC (кутовий фізичний контакт) нахилена на 8 градусів

. 

Форми торців роз'ємів UPC та APC

Коли два роз'єми UPC з'єднуються, відображення направлено прямо через серцевину волокна до джерела. Однак похилий торець роз'єму APC змушує більшу частину відбитого світла нахилятися та поглинатися оболонкою, що оточує серцевину волокна. У той час, як гарний одномодовий роз'єм UPC буде мати значення -50 дБ або нижче, одномодовий роз'єм APC зазвичай має значення -60 дБ або нижче. Тому підключення APC часто використовується у волоконних додатках, які сприйнятливіші до відображення. (Докладніше про підключення волокна APC.)

Вимоги до поворотних втрат

Як згадувалося раніше, хороші показники повернення втрат також є хорошим показником хороших показників внесених втрат, які є основним параметром, необхідним для забезпечення підтримки оптоволоконних додатків і потрібні для сертифікаційного тестування згасання волокна (іноді званого втратами або рівнем 1). Низькі показники зворотних втрат можуть зрештою призвести до того, що оптоволоконна лінія не зможе пройти сертифікаційне тестування через втрати, що вносяться. Крім того, існують деякі програми, які більш сприйнятливі до відображення, де кількість і значення поворотних втрат точок підключення можуть знизити вимоги до максимальних втрат. Це ситуація з недорогими малопотужними трансіверами, що використовуються в нових додатках DR та FR з короткою досяжністю в одномодовому режимі. Отже, стандарти IEEE вказують значення відбивної здатності з'єднання для цих додатків на основі кількості пар, що сполучені в каналі. Це може вимагати зменшення кількості сполучених пар або максимально допустимих втрат каналу. (Докладніше про вимоги до втрат, що вносяться в одномодовому режимі з короткою досяжністю.)

Інструменти для тестування зворотних втрат в оптоволоконних системах

У той час як набір для тестування оптичних втрат (OLTS), такі як Кабельні тестери/OTDR Fluke Networks CertiFiber® Pro та NOYAFA-8601S, забезпечують тестування згасання каналу та лінії зв'язку з низькою невизначеністю, для польових випробувань на поворотні втрати, у волоконно- оптичній системі потрібно OTDR, який може вимірювати кількість світла, відбитого назад до джерела. Це необхідно для проектів, які визначають розширене (іноді зване Tier 2) тестування на додаток до тестування згасання. OTDR передають потужні світлові імпульси у волокно, і коли ці імпульси світла зустрічають події, що відображають (тобто з'єднання, розриви, тріщини, зрощування, різкі вигини або кінець волокна), вони відбиваються назад, відстежуються і характеризуються приладом. Поворотні втрати лінії зв'язку вимірюються шляхом розрахунку суми всього світла, відбитого від усіх подій, і загального зворотного розсіювання лінії зв'язку. OTDR також надає значення відбивної здатності та розташування для кожної окремої події, що ідеально підходить для таких програм, як одномодові кабелі з коротким радіусом дії, де вам необхідно знати питому відбивну здатність з'єднань, а також для усунення несправностей.

Важливо, що використання OTDR вважається альтернативним методом тестування. Він не замінює OLTS, оскільки вимір загального згасання, досягнутий за допомогою OTDR, не обов'язково відображає загальні втрати, які виникнуть у лінії після її запуску. (Докладніше про використання як OLTS, так і OTDR для повної стратегії тестування.)

Процедура тестування зворотних втрат для оптичного волокна

Тестування зворотних втрат за допомогою OTDR вимагає використання шнурів запуску та прийому, які дозволяють вимірювати відбивну здатність першого та останнього роз'єму, щоб їх можна було включити у загальний вимір зворотних втрат. Довжини волокна запуску та шнура прийому також необхідно видалити з вимірювання за допомогою компенсації. Такі OTDR, як OptiFiber™ Pro, легко налаштувати, просто вибравши тип волокна та межі тестування, а потім установивши компенсацію запуску.

При використанні OTDR тестування виконується у двох напрямках, оскільки відбивна здатність певних роз'ємів та з'єднань залежить від напрямку тестування. Навіть якщо два з'єднані волокна одного типу, волокна можуть мати невеликі відхилення та різні коефіцієнти зворотного розсіювання, що може призвести до того, що після з'єднання відображатиметься більше світла, ніж до з'єднання.

OTDR відображає відбите і назад розсіяне світло у вигляді траси, що графічно відображає характеристику волоконної лінії. Досвідчені користувачі OTDR зазвичай можуть розпізнавати події для шнурів запуску, роз'ємів, механічних зрощування, зварних зрощень, невідповідних волокон і кінця лінії зв'язку. Однак не всі є експертами щодо аналізу трас. OptiFiber Pro має розширену логіку, яка автоматично інтерпретує трасу та надає «EventMap», яка вказує місце розташування та відбивну здатність роз'ємів, зрощування та аномалій. (Докладніше про пошук та усунення несправностей волокна, включаючи OTDR, у нашій білій книзі «Пошук та усунення несправностей волокна».)

Приклади EventMap та трасування результатів OTDR на інструменті OptiFiber

Поворотні втрати у міді

Поворотні втрати також є параметром продуктивності для мідних кручених парних кабельних систем. Ключовою відмінністю є той факт, що поворотні втрати по міді змінюються в залежності від частоти сигналу - по суті, вони вважаються виміром шуму і, отже, гірше на високих частотах. Наприклад, максимально допустимі втрати для категорії 5e, зазначеної для 100 МГц, становлять близько 16 дБ, в той час як для категорії 6A, зазначеної для 500 МГц, вони становлять всього 8 дБ. Пам'ятаєте, що вище число, то краще поворотні втрати. У мідних кабелях занадто великі втрати можуть збільшити перехресні перешкоди, спотворити сигнали і призвести до вищого рівня бітових помилок.

Причини зворотних втрат у мідних кабельних системах

Поворотні втрати у мідних кабельних з'єднаннях спричинені невідповідностями імпедансу, які можуть виникати між компонентами або незначними змінами імпедансу за довжиною кабелю. Ось чому виробники з'єднань прагнуть проектувати свої вилки та гнізда з узгодженим імпедансом, тоді як виробники кабелів прагнуть вимірювати та контролювати однорідність протягом усього виробничого процесу. Поворотні втрати також можуть бути спричинені перекрученими або пошкодженими кабелями або неналежною практикою термінування, такою, як додаткове непотрібне розкручування пар у точках термінування. Іншою потенційною причиною повернення втрат у мідних кабелях є вода в кабелі.

Як перевірити зворотні втрати в мідних кабельних системах

Оскільки зворотні втрати змінюються з частотою, вони перевіряються по всьому діапазону частот цієї програми. Наприклад, у каналі категорії 5e зворотні втрати перевіряються від 1 МГц до 100 МГц. Для категорії 6A вони перевіряються від 1 МГц до 500 МГц. Серія тестерів Fluke Networks DSX CableAnalyzer™ автоматично перевіряє кожну пару на кожній частоті в залежності від програми, що перевіряється, і виводить результати по всій частоті, як показано нижче.

Приклади результатів тестування мідного кабелю, що відображаються на Кабельному тестері DSX CableAnalyzer, демонструють відмову від поворотних втрат (ліворуч), частотний графік поворотних втрат (в центрі) та екран «Інформація про несправність», що діагностує причину відмови через повернення.

Коли поворотні втрати відбуваються в одній частотній точці, а решта частот проходить із запасом, це зазвичай вказує на проблему з кабелем. Як правило, коли всі чотири пари виходять з ладу (особливо на нижчих частотах), це може вказувати на неякісний кабель або наявність води в кабелі. Інтерпретація частотних графіків відмов зворотних втрат потребує значних знань, але ця здатність включена у функцію «Інформація про несправності» у DSX CableAnalyzer. (Дізнайтеся більше про те, як вимірювати та тестувати зворотні втрати в мідних системах.)

Що робить кабельні тестери/OTDR для тестування поворотних втрат хорошими?

Незалежно від того, чи ви тестуєте оптоволокно або мідь, ключ до хорошого тестера зворотних втрат — точність.

Для тестування сертифікації оптоволокна вам потрібен тестер, який підтримує тестування OTDR з можливістю тестування багатомодових та одномодових волоконних ліній на кількох довжинах хвиль та відповідно до галузевих стандартів або користувальницьких тестових меж. Крім того, можливість простого налаштування тестера та автоматичної інтерпретації траси OTDR з графічною картою, що показує розташування подій відображення, може мати велике значення для більш плавного усунення несправностей. Будучи частиною модульного сімейства продуктів для сертифікації кабелів Versiv™, OptiFiber™ Pro – це високоточний OTDR, який забезпечує зручність використання без громіздких та складних функцій для інженерів корпоративних мереж та установників кабелів як у корпоративних, так і у OSP-середовищах. OptiFiber Pro підтримує керування результатами на основі хмари LinkWare™ Live, може бути легко оновлений за допомогою останньої версії прошивки для підтримки нових програм та підкріплений комплексним планом захисту з цілодобовою технічною підтримкою.

Для сертифікаційного тестування міді важливо вибрати тестер, який незалежно сертифікований технічно кваліфікованою лабораторією для відповідності вимогам TIA та IEC для кабелів, які ви плануєте тестувати. Наприклад, для тестерів TIA категорії 6A/IEC класу EA потрібна точність рівня IIIe. Для максимальної гнучкості та забезпечення високої точності вимірювань вибирайте тестер із точністю TIA рівня 2G або IEC рівня VI. Тестер повинен мати можливість сертифікувати продуктивність усіх категорій кабелів та поточних програм. Він повинен показувати результати всіх параметрів на всіх чотирьох парах кабелю, включаючи поворотні втрати. (Також варто пам'ятати, що Alien Crosstalk є частиною стандарту, тому наявність тестера, який вимірює його, неоціненна в тих рідкісних випадках, коли це потрібно.) Нарешті, тестер з діагностичними можливостями може скоротити час, необхідний для усунення причин поворотних втрат. Серія тестерів сертифікації мідних кабелів DSX CableAnalyzer відповідає всім цим вимогам – і як частина платформи Versiv (як OptiFiber Pro), підтримує LinkWare Live, може легко оновлювати прошивку та підтримується комплексним захистом Fluke Networks.

Якщо ваша команда працює як з оптоволоконними, так і з мідними кабелями, шукайте тестер, який може виконувати обидва типи тестування через один і той же інтерфейс користувача, що може значно скоротити як час навчання, так і ймовірність помилок. Програмне забезпечення для створення звітів та архівування, яке підтримує результати тестування мідних та оптоволоконних кабелів, заощадить ще більше часу — і Versiv також відповідає цим вимогам, маючи єдиний інтерфейс користувача для сертифікації мідних кабелів і тестування OLTS і OTDR (і навіть огляду торцевої поверхні). Versiv дозволяє вказувати всі чотири типи тестування як частину одного проекту, гарантуючи, що тести не будуть пропущені помилково. А для створення звітів LinkWare надає єдину платформу для всіх цих тестів як у версіях для ПК, так і хмарних версіях.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник кабельних тестерів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/iskateli-skrytoi-provodki