Różne kategorie kabli wielomodowych
Obecnie kable wielomodowe dzielą się na 4 różne kategorie: od OM1 do OM4. Wszystkie kategorie umożliwiają przesyłanie światła o długości fali od 850 do 1300 nm, różnią się one jednak pod względem szerokości pasma modalnego, maksymalnej wspieranej długości i innych parametrów transmisji optycznej. Maksymalna wspierana długość również zależy od zastosowania. Dalsze różnice między tymi kategoriami obejmują różnice w średnicy rdzenia włókna. OM1 ma średnicę rdzenia równą 62,5 µm, natomiast OM2, OM3 i OM4 mają średnicę rdzenia równą 50 µm. Nowe wersje stosownych norm międzynarodowych będą także uwzględniać nową kategorię kabli – OM5; kable te również będą miały średnicę rdzenia równą 50 µm, ale będą wspierać więcej długości fal niż OM1-OM4, co ma na celu podnieść maksymalną możliwą przepustowość informacyjną.
Istnienie 4, a w przyszłości – 5 kategorii kabli wielomodowych powoduje powstanie pytania interesującego z punktu widzenia badań światłowodów: „Czy kategoria przewodu(-ów) pomiarowych ma wpływ na wyniki badań?”.
Innymi słowy, czy uzyskam inny wynik, jeśli użyję przewodu OM2 i inny w przypadku OM4?
Odpowiedź – jak to często w życiu bywa – brzmi: „Cóż, to zależy…”.
Niestety na to pytanie nie można po prostu odpowiedzieć „tak” lub „nie” – zależy to od tego, jakie kable mają być zbadane i jaką metodą – transmisyjną (OLTS) czy reflektometryczną (OTDR).
W dalszej części artykułu odpowiemy na 10 pytań, które pomogą w doborze odpowiednich komponentów przy pomiarze światłowodów.
Odniesienia do norm
Można by tu podać listę norm, która zajęłaby całą stronę. Aby zachować zwięzłość, wspomniane zostaną jedynie 2 najistotniejsze normy. W IEC 14763-3 określono sposób badania kabli światłowodowych metodą OLTS i OTDR. W normie IEC 61280-4-1 określono właściwości źródeł światła stosowanych do pomiarów OLTS kabli światłowodowych.
Warunki określone w umowie
W celu udanej realizacji projektu polegającego na wykonaniu okablowania, wykonawca musi spełnić warunki określone w umowie. Jeśli obejmują one konkretne przewody pomiarowe, muszą one być użyte do testów. Jeśli warunki te wydają się być nieprawidłowe lub niekompletne, wykonawca powinien zgłosić swoje obawy klientowi i wyjaśnić te kwestie przed rozpoczęciem certyfikacji.
Czystość
Zalecane jest upewnienie się, że złącza przewodów pomiarowych są czyste, przed podłączeniem JAKIEGOKOLWIEK światłowodu do urządzenia służącego do pomiaru światłowodów. Softing zaleca stosowanie sond do inspekcji wizualnej, takich jak wideo-mikroskop firmy Softing, który potrafi sprawdzić złącza pod kątem zgodności z międzynarodowymi normami IEC, a także odpowiednich produktów do czyszczenia światłowodów. Użytkownik musi także pamiętać, że końcówka przewodu pomiarowego, która będzie podłączona do łącza również musi być czysta, aby a) pomiary były dokładne i b) nie roznosić brudu po wszystkich badanych łączach. Współczesne mikroskopy, takie jak wideo-mikroskop Softing 226539, oferują nawet sprawdzanie pod kątem zgodności z normami IEC.
Odpowiedź nr 1: Niezależnie od złącz, kategorii włókien i rodzaju pomiaru, należy zawsze upewnić się, że przewody pomiarowe i porty urządzeń są czyste PRZED podłączeniem światłowodu – najlepiej za pomocą wideo mikroskopu. Należy zawsze korzystać z profesjonalnych narzędzi czyszczących.
Złącza
Niezależnie od kategorii optycznej, rodzaju złącza, rodzaju pomiaru lub normy, należy udzielić krótkiego ostrzeżenia dotyczącego złącz. W normach wyróżnia się złącza „losowe” i „referencyjne”. Złącza „losowe” dopuszczają znacznie szersze zakresy tolerancji parametrów optycznych niż złącza „referencyjne”. W IEC 14763-3 określono, że do badań stosować należy złącz „referencyjnych”. Należy zapewnić, że do badań używane są przewody pomiarowe ze złączami referencyjnymi, w przeciwnym razie tolerancje wynikające z samych różnic w tłumienności złącz mogą mieścić się w bilansie tłumienności badanego łącza lub nawet go przekraczać. (Przykład: Łącze wielomodowe ze złączami losowymi może mieć tłumienność na poziomie do 0,75 dB. Łącze wielomodowe ze złączami referencyjnymi – tylko do 0,1 dB.) Na tłumienność złącza wpływ mają parametry takie jak centrowanie rdzenia oraz jakość i kształt powierzchni złącza. W przypadku złącz referencyjnych przewidziano znacznie bardziej surowe specyfikacje dla tych parametrów i są one w pełni badane pod ich kątem.
Odpowiedź nr 2: Należy zawsze korzystać z przewodów pomiarowych ze złączami referencyjnymi.
OLTS – Badanie podstawowe (TIER 1)
Sposób wykonywania pomiarów
W badaniu OLTS mierzy się ogólną tłumienność kabla światłowodowego przy pomocy źródła światła znajdującego się z jednej strony łącza i miernika mocy optycznej z drugiej strony. Metoda ta jest również znana jako pomiar „podstawowy”.W metodzie tej do badania używa się krótkich przewodów pomiarowych, zazwyczaj o długości 2 metrów. W zależności od wymaganej konfiguracji stosuje się 1 przewód podłączony do źródła światła lub 2 przewody (1 do źródła światła i 1 do miernika mocy).
Bardziej zaawansowane zestawy testowe, takie jak WireXpert 4500, potrafią przeprowadzać to badanie na 2 długościach fal, wspierają badania dwukierunkowe i dodatkowo mierzą długość badanego łącza.
Średnica rdzenia
Średnica rdzenia przewodów pomiarowych ma ogromny wpływ na wyniki pomiarów. Jeśli OLTS było ustawiane pod przewody pomiarowe o średnicy 62,5 µm (OM1) (kalibracja do przewodów pomiarowych używanych w badaniach), lecz zbadany ma być kabel OM3 lub 4 o średnicy 50 µm, samo błędne ustawienie rdzenia spowoduje, że operator odnotuje wysoką tłumienność. I przeciwnie, jeśli OLTS ustawiane było pod przewody pomiarowe o średnicy 50 µm, lecz zbadany ma być kabel 62,5 µm, OLTS nie będzie wykrywać zdarzeń (np. brudu na złączach) zachodzących w wycinku od 50 do 62,5 µm
Odpowiedź 3: Tak, średnica rdzenia ma znaczenie – zawsze należy zadbać o to, by w badaniach używać właściwej średnicy rdzenia.
Przewody odporne na zginanie i badanie zgodności z Encircled Flux (EF)
Włókna wielomodowe odporne na zginanie (BIMMF) bardzo dobrze nadają się do transmisji światłowodowej, ponieważ włókna te mają bardzo małe promienie gięcia, a tłumienie sygnału wskutek zginania jest w ich przypadku niższe.
Jednak włókna tego rodzaju wywierają niepożądany wpływ na badanie zgodności z EF. (EF) opisano w IEC 61280-4-1, zasadniczo określa on właściwości źródła światła używanego do badań. We włóknach wielomodowych przez rdzeń włókna przepływa wiele modów światła. EF określa dozwolony rozkład mocy wszystkich tych modów. Włókna BIMMF mogą zmieniać rozkład modów w przypadku gięcia włókna, tym samym zmieniając rozkład mocy modów.
Co ma to wspólnego z przewodami pomiarowymi?
Jeśli wymagane jest badanie na zgodność z EF, przewód pomiarowy nie może mieć wpływu na wyżej wspomniane mody światła przepływające przez przewody, aby zachować pewność, że światło zgodne z EF dopływa do badanego łącza.
Nie wszystkie krosowe kable optyczne na rynku są w stanie to zagwarantować, ponieważ przy standardowych kablach światłowodowych zgodność z EF nie jest istotna.
Odpowiedź nr 4: Jeśli wymagana jest zgodność z EF, należy upewnić się, że kable pomiarowe nie są wykonane
z włókien BIMMF i że nadają się do badania zgodności z EF.
OM3 czy OM4 – czy ma to znaczenie dla OLTS?
Włókna OM3 i OM4 różnią się pod względem szerokości pasma modalnego, które zasadniczo opisuje jak dużą ilość informacji włókno może przesłać na określoną odległość. OM4, dzięki temu, że posiada niższą tłumienność i lepszą dyspersję międzymodową (DMD), może przesyłać więcej informacji na większe odległości niż włókna niższych kategorii. W dłuższych wielomodowych łączach światłowodowych, DMD „rozmywa” krótki impuls (np. impulsy ramki Ethernetowej) do szerszego „rozmazanego” impulsu, ponieważ modom zewnętrznym płynięcie przez włókno zajmuje więcej czasu niż modom wewnętrznym. Ponieważ badanie OLTS polega na pomiarze światłem stałym, to „rozmywanie” nie jest istotne. Co więcej, tłumienność przewodów pomiarowych nie wchodzi w skład pomiaru, ponieważ OLTS zostało już dopasowane do przewodów przed pomiarem, a więc potencjalna różnica tłumienności między włóknem OM3 i 4 także nie ma znaczenia.
Odpowiedź nr 5: Dla OLTS nie ma znaczenia, czy do badania łącz OM3 lub OM4 stosowane są przewody pomiarowe OM3 czy OM4.
A co z OM5?
OM5 będzie używać dodatkowych długości fali do równoległej transmisji danych. Te dodatkowe długości fali będą mieścić się w tradycyjnym zakresie od 850 do 1300 nm. Jako że krzywa tłumienności włókien OM5 na odcinku od 850 do 1300 nm jest niemal liniowa, normy międzynarodowe będą wymagały badania jedynie klasycznych długości
fali – 850 i 1300 nm. Wyżej opisane kwestie związane z EF i szerokością pasma modalnego itp. będą także odnosić się do włókien OM5.
Odpowiedź nr 6: To , czy do badania OLTS łącz OM5 używane są przewody pomiarowe OM3, 4 czy 5 nie ma samo
w sobie znaczenia, jednak należy uwzględnić także poprzednie odpowiedzi oraz poniższe podsumowanie.
Patchcordy typu Mode Conditioning (MCP) i zgodność z EF
Patchcordy typu Mode Conditioning są przydatne do niektórych zastosowań Ethernetu, ale nie mogą być używane do badania zgodności z EF i nie można ich mylić z przewodami pomiarowymi zgodnymi z EF. Kable typu Mode Conditioning nie sprawią, że źródło światła niezgodne z EF stanie się urządzeniem zgodnym z EF.
Odpowiedź nr 7: Jeśli wymagana jest zgodność z EF, nie należy stosować kabli typu Mode Conditioning, lecz przewody pomiarowe zgodne z EF lub źródła światła zgodne z EF.
Podsumowanie:
Sama kategoria włókna nie wystarczy przy decydowaniu o tym, czy danego przewodu można użyć jako przewodu pomiarowego. Powyższe odpowiedzi wskazują, że zwykłe kable krosowe nie powinny być używane do pomiarów OLTS. Aby osiągnąć dokładne wyniki pomiarów, Softing mocno zaleca korzystanie z właściwych kabli pomiarowych.
Należy zawsze używać kabli rozbiegowych i dobiegowych ze złączami typu referencyjnego
OTDR – Badanie rozszerzone (TIER 2)
Pomiar OTDR jest pomiarem jednostronnym. Reflektometr wysyła wyraźne impulsy światła do badanego łącza
i w tym samym porcie mierzy odbicie, które wraca z włókna. Reflektometry potrafią mierzyć nawet bardzo małe zdarzenia (np. łączenia, sploty, makro- i mikrozgięcia) wzdłuż włókna i podawać dokładne informacje dotyczące miejsca występowania takich zdarzeń we włóknie.
Reflektometr FiberXpert OTDR.
Reflektometry podłącza się do badanego łącza za pomocą „kabla rozbiegowego”. Jeśli ostatnie złącze łącza również musi być dokładnie zbadane, do końcówki tego łącza należy również podłączyć „kabel dobiegowy”.
Ponieważ źródło światła wysyła silne i wyraźne impulsy, a w tym samym porcie pomiarowym korzysta się z bardzo czułego odbiornika, należy tutaj brać pod uwagę inne efekty, które w przypadku badania OLTS nie mają znaczenia.
Długość kabla rozbiegowego i dobiegowego
Jako że reflektometry wysyłają i odbierają sygnał w tym samym porcie, kable rozbiegowe i dobiegowe muszą być znacznie dłuższe niż kable do pomiarów OLTS. Dodatkowy odcinek jest niezbędny, by dać odbiornikowi wystarczająco dużo czasu na stabilizację po wysłaniu impulsu przez nadajnik. Gdy nadajnik wysyła sygnał, odbiornik jest całkowicie nasycony (=oślepiony) przez pewien okres i nie jest w stanie dokonać pomiaru. Czas, w jakim odbiornik jest „oślepiony”, odpowiada określonej długości światłowodu. Zazwyczaj kabel rozbiegowy jest znacznie dłuższy niż minimalna wymagana długość – pozwala to uniknąć problemów.
Odpowiedź nr 8: Niezależnie od kategorii kabla, należy upewnić się, że przewód pomiarowy jest odpowiednio długi. Szczegóły można znaleźć w specyfikacjach poszczególnych testerów. Nie należy stosować przewodów pomiarowych, które są krótsze niż zalecane. Warto pamiętać, że niektóre normy wymagają stosowania kabli rozbiegowych i dobiegowych o różnych długościach.
Kategoria kabla
Ponieważ reflektometry mierzą zdarzenia wzdłuż kabla, są one w stanie wykryć zły dobór rodzaju włókna. Jeśli źle dobrany jest kabel rozbiegowy i badane łącze, może to mieć wpływ na wynik osiągnięty przez pierwsze złącze badanego łącza.
Odpowiedź nr 9: Zalecane jest stosowanie w kablach rozbiegowych i dobiegowych włókien tej samej kategorii, co w badanym łączu, w celu zredukowania potencjalnego wpływu złego doboru włókien przy pierwszym i ostatnim złączu badanego łącza.
Złącza
Podobnie jak w pomiarach OLTS – patrz Odpowiedź nr 2 powyżej – stosowanie złącz referencyjnych jest bardzo ważne dla pomiarów reflektometrycznych. Do dokładnego zmierzenia pierwszego złącza badanego łącza niezbędne są złącza typu referencyjnego, które ograniczają tolerancje wywołane złączem kabla rozbiegowego.
Odpowiedź nr 10: Należy zawsze używać kabli rozbiegowych i dobiegowych ze złączami typu referencyjnego.
Podsumowanie:
Podobnie jak w pomiarach OLTS, typowy, standardowy kabel krosowy nie powinien być używany w pomiarach. Aby pomiary były dokładne, należy zawsze dbać o to, by używane były odpowiednie pomiarowe kable rozbiegowe
i dobiegowe.