Σύνολο δοκιμών οπτικών απωλειών στην εγκατάσταση οπτικών ινών

Αυτό που μετράει είναι το αποτέλεσμα

Κατά την εγκατάσταση οπτικών ινών χρησιμοποιούνται πολλές διαφορετικές μέθοδοι μέτρησης – μεταξύ άλλων το λεγόμενο σετ μέτρησης απώλειας, γνωστό και ως Optical Loss Test Set (OLTS). Μπορεί όμως να μετρηθεί η απώλεια; Μια σύντομη επισκόπηση.

Τι μπορεί να πάει στραβά κατά την εγκατάσταση των οπτικών ινών; Αν οι καλωδιώσεις έχουν τοποθετηθεί σωστά και
υπάρχει εισροή φωτός στο καλώδιο, τότε θα λειτουργήσει. Αυτές και παρόμοιες δηλώσεις ακούγονται συνεχώς. Αλλά γιατί υπάρχουν τόσες πολλές διαφορετικές μέθοδοι μέτρησης στον τομέα της τεχνολογίας οπτικών ινών; Αυτό το άρθρο θα εξετάσει μία από τις απλούστερες, αλλά και πιο αποτελεσματικές μεθόδους: το Optical Loss Test Set, γνωστό στα γερμανικά και ως Optischer Dämpfungs-Test, που συχνά αναφέρεται λανθασμένα ως μέτρηση απώλειας.

Αλλά ας επιστρέψουμε στην αρχή: Όποιος αλλάζει μια λάμπα στο σπίτι, ξέρει – ακόμα και ως παιδί – τι πρέπει να κάνει στη συνέχεια: να πατήσει τον διακόπτη και να ελέγξει αν η λάμπα ανάβει. Γιατί θα έπρεπε να παρεκκλίνουμε από αυτή την απλή και δοκιμασμένη μέθοδο κατά την εγκατάσταση καλωδίων οπτικών ινών;

Εάν, λοιπόν, δεν υποψιαζόμαστε κάποιο σφάλμα, αλλά μια σωστή τοποθέτηση των ινών, τότε στο τέλος ρίχνουμε φως στην αρχή της ίνας και παρατηρούμε πόσο από αυτό φτάνει ακόμα μετά από 2, 4 ή 8 χιλιόμετρα μήκους καλωδίου. Αυτό ακριβώς κάνει ένα Optical Loss Test Set.

Σε αυτή την περίπτωση, δεν έχει σχεδόν καμία σημασία ποια τεχνολογία (από σημείο σε σημείο, PON κ.λπ.) θα εφαρμοστεί αργότερα στη γραμμή. Εάν το σήμα φτάνει αξιόπιστα και προβλέπεται επαρκές περιθώριο, ανάλογα με την ευαισθησία των δεκτών, μπορεί κανείς να υποθέσει ότι η εγκατάσταση πληροί τουλάχιστον τις βασικές απαιτήσεις. Μια πολύτιμη απόδειξη – ειδικά κατά την παράδοση του ολοκληρωμένου τμήματος της γραμμής στον πελάτη.

Σύνδεση OLS και OPM κατά τη διάρκεια μέτρησης εκτός λειτουργίας ή εν λειτουργία (μέτρηση επικάλυψης).

Δεν πρόκειται για μέτρηση εξασθένησης

Στη λεγόμενη μέτρηση απόσβεσης μετράται στην πραγματικότητα το επίπεδο στο άκρο της γραμμής – πρόκειται, λοιπόν, για οπτική μέτρηση επιπέδου και όχι για μέτρηση απόσβεσης. Η διαφορά σε σχέση με τον κανονικό προσδιορισμό στάθμης σε ήδη ενεργοποιημένες γραμμές στις οποίες διοχετεύεται φως συνίσταται στο ότι, κατά τη δοκιμή οπτικής απώλειας, δεν υπάρχει ενεργή τεχνολογία, δηλαδή πηγή φωτός, στη γραμμή και αυτή πρέπει να συμπληρωθεί. Ένα σετ δοκιμής οπτικής απώλειας (Optical Loss Test Set) αποτελείται επομένως πάντα από δύο μέρη: μια πηγή φωτός, γνωστή στα αγγλικά και ως Optical Light Source (OLS), και ένα όργανο μέτρησης φωτός ή αλλιώς Optical Power Meter (OPM). Η πηγή φωτός εισάγει, με όσο το δυνατόν μικρότερες απώλειες εισαγωγής, ένα καθορισμένο οπτικό επίπεδο σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος που πρέπει να καθοριστεί στην οπτική γραμμή οπτικών ινών.

Η διαφορά μεταξύ της ήδη γνωστής και σταθερά καθορισμένης στάθμης εκπομπής και της ακριβούς μέτρησης της οπτικής στάθμης στο άλλο άκρο της γραμμής αντιπροσωπεύει την εξασθένηση της διαδρομής και, συνεπώς, αποτελεί το αποτέλεσμα ενός υπολογισμού: η εξασθένηση, επομένως, δεν μετράται, αλλά υπολογίζεται. Γι’ αυτό και ο αγγλικός όρος OLTS είναι καταλληλότερος από τον γερμανικό όρο Dämpfungsmessset – ακόμη και αν ο τελευταίος χρησιμοποιείται επανειλημμένα στα πρότυπα DIN ή VDE (για παράδειγμα, DIN EN 61280 ή DIN EN 50346).

.

Εμφάνιση αποτελεσμάτων μιας αυτοματοποιημένης δοκιμής οπτικής απώλειας (Optical Loss Test) ως μέτρηση Out-of-Service σε τρία μήκη κύματος.

Πηγή οπτικού φωτός

Ένα τυπικό επίπεδο εισαγωγής, κατάλληλο για τις περισσότερες διαδρομές και τεχνολογίες, είναι για παράδειγμα το -5 dBm, η λεγόμενη ισχύς εκπομπής. Η εισαγωγή υψηλότερων επιπέδων, τα οποία είναι για παράδειγμα συγκρίσιμα με αυτά ενός OLT (Optical Line Terminal), θα ενείχε τον κίνδυνο μη γραμμικοτήτων και θα αλλοίωνε τις τιμές μέτρησης του μετρητή στάθμης λόγω κορεσμού. Επιπλέον, η χρήση χαμηλών επιπέδων είναι ασφαλέστερη για τον χρήστη: Ένα επίπεδο -5 dBm αντιστοιχεί σε ισχύ περίπου 0,3 mW και, ως εκ τούτου, βρίσκεται εντός του εύρους που είναι ασφαλές για τα μάτια. Τα υψηλά επίπεδα ενός OLT έχουν σχεδιαστεί για τη μετάδοση χρήσιμων σημάτων σε όσο το δυνατόν μεγαλύτερες αποστάσεις, ενώ το επίπεδο εκπομπής ενός OLS αποσκοπεί στην επίτευξη ακριβών μετρήσεων.

Είναι ιδιαίτερα σημαντικό η πηγή φωτός να εκπέμπει σταθερά, κατά το δυνατόν με σταθερό επίπεδο εκπομπής και χωρίς διακυμάνσεις στο μήκος κύματος. Αποκλίσεις έως ±0,5 dB στο επίπεδο εκπομπής και επιπλέον έως ±0,1 dB με την πάροδο του χρόνου, καθώς και ±10 nm στο μήκος κύματος, είναι ακόμη αποδεκτές. Στην ιδανική περίπτωση, τα OLS και τα OPM βαθμονομούνται από τον κατασκευαστή και παραδίδονται με σχετικό πιστοποιητικό. Συνιστάται ανεπιφύλακτα η επανάληψη της βαθμονόμησης κάθε δύο χρόνια.

Για να είναι δυνατή η προσομοίωση της συντριπτικής πλειοψηφίας των τεχνολογιών μονότροπων ινών, συχνά αρκούν δύο μήκη κύματος (ελάχιστη απαίτηση): Αφενός, το μήκος κύματος των 1550 nm· αυτό βρίσκεται στο 3ο οπτικό παράθυρο της μετάδοσης μέσω οπτικών ινών και παρουσιάζει τη χαμηλότερη απώλεια ανά χιλιόμετρο μήκους καλωδίου. Επιπλέον, εδώ συχνά τοποθετείται το σήμα επικάλυψης βίντεο (Video Overlay) σε δίκτυα GPON
ή XGS-PON
, προκειμένου να τροφοδοτηθεί ένα τηλεοπτικό σήμα ευρείας εμβέλειας ως μονοκατευθυντική ροή προς τα κάτω (downstream).

Από την άλλη πλευρά, συνιστάται το μήκος κύματος των 1310 nm· αυτό βρίσκεται στο 2ο οπτικό παράθυρο της μετάδοσης μέσω οπτικών ινών και χρησιμοποιείται για την ανερχόμενη μετάδοση σε ευρέως διαδεδομένα δίκτυα GPON
, αλλά και σε ενεργές τεχνολογίες σημείο-προς-σημείο, δηλαδή σε συνδέσεις Ethernet
που βασίζονται σε οπτικές ίνες και στα λεγόμενα AON (Ενεργά Οπτικά Δίκτυα). Επιπλέον, το μήκος κύματος 1310 nm παρουσιάζει τη μικρότερη χρωματική διασπορά. Αυτό σημαίνει ότι τα μη ιδανικά, μη μονοχρωματικά λέιζερ εκπέμπουν σε μια συγκεκριμένη φασματική περιοχή και διάφορα συστατικά του φωτός, για παράδειγμα το τμήμα μικρού μήκους κύματος και το τμήμα μεγάλου μήκους κύματος του φωτός, φτάνουν σε διαφορετικούς χρόνους, παραμορφώνοντας ή διευρύνοντας έτσι το σήμα. Αυτό μπορεί να προκαλέσει προβλήματα, ειδικά σε μεγάλες αποστάσεις και/ή σε υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης.

Όποιος θέλει να παίξει σίγουρα, προγραμματίζει επίσης μια μέτρηση στα 1490 nm – αυτό είναι το σημαντικότερο μήκος κύματος κατά τη ροή προς τον χρήστη (downstream) για το ευρέως διαδεδομένο GPON
.

Επιπλέον, μπορεί κανείς να λάβει υπόψη και ένα μήκος κύματος όπως τα 1625 nm για τις λεγόμενες μετρήσεις εν λειτουργία (In-Service). Ακόμη και αν έχει ήδη πραγματοποιηθεί η ενεργοποίηση των διαδρομών και μεταφέρονται ενεργά δεδομένα μεταξύ OLT και ONT (Optical Network Terminal), μια λεγόμενη μέτρηση overlay εξακολουθεί να είναι δυνατή. Στην περίπτωση αυτή, το OLS συνδέεται, για παράδειγμα, από την πλευρά του OLT και παρέχει μια καλή προσέγγιση, χωρίς να απαιτείται η άμεση απενεργοποίηση ολόκληρου του κλάδου. Σημαντικό σε αυτό το πλαίσιο: τα ONT πρέπει να μπορούν να φιλτράρουν το μήκος κύματος των 1625 nm.

Εάν χρησιμοποιηθεί ένα OLS με πολλαπλά μήκη κύματος, για παράδειγμα 1310, 1490 και 1550 nm, για να ελεγχθεί η ακριβής απόσβεση διαδρομής μιας ίνας για χρήση σε δίκτυο GPON
, είναι επίσης εξαιρετικά χρήσιμο το OLS να κοινοποιεί αμέσως στο OPM με ποιο επίπεδο εκπομπής εκπέμπει σε κάθε μήκος κύματος. Έτσι, ο μετρητής στάθμης στην αντίθετη πλευρά μπορεί να προσδιορίσει διαδοχικά και με ακρίβεια την οπτική στάθμη στο εκάστοτε μήκος κύματος και να εμφανίσει όλες τις τιμές ταυτόχρονα μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, σε μια σαφή απεικόνιση. Μια τέτοια αυτοματοποιημένη, βασισμένη σε πρωτόκολλο μετάδοση του μήκους κύματος και της ισχύος εκπομπής (ισχύος Tx) είναι απαραίτητη, αν δεν επιθυμεί κανείς να πραγματοποιεί κάθε ρύθμιση χειροκίνητα. Ειδικά κατά τη θέση σε λειτουργία εκατοντάδων νεοεγκατεστημένων ινών, αυτή η λειτουργία Auto-Mode όχι μόνο εξοικονομεί σημαντικά χρόνο, αλλά μειώνει επίσης σημαντικά την πιθανότητα σφαλμάτων. Μια τέτοια λειτουργία είναι απαραίτητη και δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να παραλείπεται κατά την επιλογή της συσκευής.

Μια μέτρηση εν λειτουργία σε μήκος κύματος όπως τα 1625 nm πρέπει οπωσδήποτε να πραγματοποιείται ξεχωριστά, για παράδειγμα μέσω μιας υποδοχής SC/APC. Με αυτόν τον τρόπο αποφεύγεται η κατά λάθος διαταραχή όλων των συνδρομητών σε ένα ενεργό δίκτυο λόγω εκπομπής σε ενεργά μήκη κύματος όπως τα 1310, 1490 ή 1550.

Μια συχνά υποτιμημένη, αλλά σημαντική λειτουργία είναι η καταγραφή. Οι απλές λύσεις εμφανίζουν τις μετρημένες τιμές σε μια οθόνη 7 τμημάτων ή – κάπως πιο σύγχρονα – σε μια οθόνη LCD. Δεδομένου ότι οι τιμές μέτρησης δεν μπορούν να αποθηκευτούν ή να μεταφερθούν απευθείας σε ένα cloud, σε έναν υπολογιστή, σε ένα smartphone ή σε μια βάση δεδομένων για τεκμηρίωση και αρχειοθέτηση, το μόνο που απομένει είναι η χειροκίνητη τεκμηρίωση – μια χρονοβόρα και επιρρεπής σε λάθη διαδικασία. Οι τιμές καταγράφονται λανθασμένα, ταξινομούνται εσφαλμένα ή ξεχνιούνται. Μορφές αποθήκευσης όπως HTML ή CSV, οι οποίες μπορούν να ανακτηθούν γρήγορα από τη συσκευή μέτρησης μέσω smartphone, καθώς και η μεταφορά μέσω κωδικού QR, αποτελούν πλέον πρότυπο και είναι απαραίτητες.

Οι τεκμηριωμένες μετρήσεις παραλαβής όχι μόνο αποδεικνύουν την ποιότητα της δικής σας εργασίας, αλλά μπορούν επίσης, αν δεν απαιτείται ήδη, να χρεωθούν ως πρόσθετη υπηρεσία προς τον πελάτη. Επιπλέον, σε περίπτωση διαφοράς, αποτελούν μια ξεχωριστή έκθεση ποιότητας, η οποία μπορεί να είναι καθοριστική.

Όσο σημαντικές και αν είναι οι τεχνικές προδιαγραφές και η μέγιστη ακρίβεια μέτρησης, σε όλες τις εργασίες ισχύει πάντα το εξής: η απόλυτη καθαριότητα και ακεραιότητα των συνδέσεων έχει ύψιστη προτεραιότητα.

Ρεαλιστική καμπύλη απόσβεσης μιας ίνας μονής λειτουργίας (PON) με ζώνες, καθώς και το δεύτερο και το τρίτο οπτικό παράθυρο.

Προκλήσεις και λύσεις

Στην αγορά υπάρχουν οι πιο ποικίλες λύσεις, και κάθε τομέας εφαρμογής έχει τις δικές του ειδικές απαιτήσεις όσον αφορά την προμήθεια. Θα αγοράσει κανείς ένα σετ που αποτελείται από δύο ξεχωριστές συσκευές σε μια θήκη, ή μήπως προτιμά μια συσκευή που καλύπτει όλες τις ανάγκες; Ακόμη και αν γνωρίζει κανείς ακριβώς ποιες τεχνικές παραμέτρους πρέπει να λάβει υπόψη κατά την επιλογή, η ευελιξία αποτελεί εδώ μεγάλο πλεονέκτημα. Οι τομείς χρήσης και οι εφαρμογές αλλάζουν – ειδικά η ανάγκη διεξαγωγής και τεκμηρίωσης μετρήσεων παραλαβής σε νέες εγκαταστάσεις υπόκειται σε διακυμάνσεις. Αυτές συχνά οφείλονται σε αλλαγές των πελατών ή σε εξελισσόμενα πρότυπα και οδηγίες.

Η εταιρεία intec Gesellschaft für Informationstechnik mbH αναπτύσσει λύσεις μέτρησης υψηλής ακρίβειας για τους πιο διαφορετικούς τομείς εφαρμογής. Έτσι, για παράδειγμα, οι υπάρχουσες συσκευές μέτρησης, μερικές από τις οποίες χρονολογούνται ακόμη από την εποχή του DSL και είναι εξοπλισμένες με θύρα SFP, μπορούν να επεκταθούν σε OLTS με τη χρήση ενός SFP-OPM υψηλής συμπίεσης. Ακόμη και συσκευές OTDR που έχουν ήδη αγοραστεί ή πραγματικά μετρητές ταχύτητας PON με πραγματική προσομοίωση ONT και δοκιμές ταχύτητας IP έως 10 Gbit/s μπορούν με αυτόν τον τρόπο να αναβαθμιστούν οικονομικά και γρήγορα σε ένα πλήρως λειτουργικό OLTS. Επιπλέον, δεν χρειάζεται καν να αποσταλεί η ίδια η συσκευή – ένα πραγματικό πλεονέκτημα για εντατική χρήση στο πεδίο. Σε περίπτωση που η υποδοχή που χρησιμοποιείται στη συσκευή έχει φθαρεί λόγω συχνών αλλαγών, σε συστήματα που βασίζονται σε SFP μπορεί να αντικατασταθεί πολύ εύκολα με αλλαγή της μονάδας.

Οι λύσεις της εταιρείας από το Lüdenscheid, οι οποίες αναπτύσσονται και κατασκευάζονται εξ ολοκλήρου στη Γερμανία, καλύπτουν ολόκληρο το φάσμα της τεχνολογίας μέτρησης οπτικών ινών, από την απλή λύση αναβάθμισης μέσω SFP έως το συμπαγές και οικονομικό μετρητή ισχύος (3xOPM) για φιλτραρισμένες (επιλεκτικές) μετρήσεις στα κρίσιμα μήκη κύματος 1490 nm (GPON) και 1577 nm (XGS-PON), έως και τις ευρυζωνικές μετρήσεις OPM για λειτουργία OLTS. Επιπλέον, προσφέρουν πολυλειτουργικές συσκευές που μπορούν να συνδυάζουν σε ένα σύστημα το OTDR, το 5xOPM με λειτουργία Through-Mode, το εργαλείο επιθεώρησης για τον έλεγχο των ακραίων επιφανειών των ινών, καθώς και ολοκληρωμένους ελέγχους συνδέσεων για δίκτυα GPON, XGS-PON, Ethernet και WLAN, μαζί με λειτουργικότητα OLTS.

Συμπέρασμα και προοπτικές

Τα πλεονεκτήματα του OLTS γίνονται λοιπόν γρήγορα εμφανή: προσφέρει υψηλή ακρίβεια μέτρησης κατά τον προσδιορισμό της πραγματικής απόσβεσης μιας διαδρομής – ιδίως κατά τις μετρήσεις παραλαβής μετά την εγκατάσταση και τη συντήρηση. Σε αυτά προστίθενται η συμμόρφωση με πολυάριθμους εθνικούς (βλ. παραπάνω) και διεθνείς πρότυπα (για παράδειγμα ISO/IEC 14763-3, TIA-568), η γρήγορη και απλή εγκατάσταση, καθώς και ο εξαιρετικά εύκολος χειρισμός και η ανάλυση των αποτελεσμάτων. Τα μειονεκτήματα ενός OLTS συνίστανται στο γεγονός ότι δεν είναι δυνατή ούτε η ακριβής εντοπισμός σφαλμάτων ούτε η μέτρηση ανακλάσεων – γι' αυτό εξακολουθεί να απαιτείται ένα OTDR. Επιπλέον, η μέτρηση με ένα OLTS προϋποθέτει πρόσβαση και στα δύο άκρα της ίνας.

Ένα OTDR είναι ιδανικό για τη διάγνωση βλαβών, αλλά όχι για ακριβείς μετρήσεις εξασθένησης. Ένα OPM μετρά μόνο την εισερχόμενη ισχύ ενεργής τεχνολογίας (για παράδειγμα, το επίπεδο εκπομπής του OLT) – για τον ακριβή προσδιορισμό της απώλειας της γραμμής απαιτείται μια επιπλέον σταθερή πηγή φωτός και μια μέτρηση αναφοράς. Το Optical Loss Test Set απλά μετρά με μεγαλύτερη ακρίβεια – αυτό που έχει αποφασιστική σημασία είναι το τι πραγματικά φτάνει.