Pomiary torów światłowodowych

Połączenia światłowodowe to standard używany nie tylko w zastosowaniach telekomunikacyjnych czy operatorskich, ale także centrach danych i sieciach lokalnych. Prawidłowo wykonana instalacja światłowodowa powinna spełniać określone parametry jakościowe. Jednym z etapów instalacji światłowodowych jest wykonanie pomiarów torów światłowodowych.

Istnieje wiele opracowań naukowych dotyczących specyfiki pomiarów światłowodowych, szczegółowo opisujących analizę i realizację wskazanego procesu. Celem poniższego opracowania jest przekazanie praktycznych informacji na temat najważniejszych przyrządów pomiarowych, wskazanie metod rozwiązywania problemów i analizę istotnych parametrów pomiarowych, zarówno w topologii połączeń punkt-punkt, ale także rozwiązań FTTX (Fiber-to-the-X).

Źródła światła i mierniki mocy

Wśród przyrządów pomiarowych stosowanych do analizy połączeń światłowodowych, mamy do czynienia z prostymi urządzeniami pozwalającymi testować wybrane parametry toru, ale także bardzo rozbudowanymi, przykładowo reflektometrami OTDR.

Jeżeli światłowód jak nazwa wskazuje umożliwia transmisję impulsów światła, najłatwiejszym sposobem na znalezienia problemów w torze optycznych będzie „wpuszczenie” widzialnego światła z jednej strony włókna i obserwację możliwych „wycieków” w ramach całego toru. Urządzeniem realizującym taką funkcję jest źródło światła widzialnego. Inna nazwa to wizualny lokalizator uszkodzeń VFL (Visual Fault Locators). Jest to proste urządzenie wysyłające „widzialne” światło, co pozwala na sprawdzenie przerw w trakcie światłowodowym, szczególnie w przypadku problemów na złączkach, splitterach czy patchcordach. Szczególnie widoczne jest światło „wydostające się” na zewnątrz włókna światłowodowego przy każdej nieciągłości (pęknięcie, zerwanie włókna). Jeżeli tor jest sprawny, przyłączając VFL z jednego końca włókna, powinniśmy zauważyć światło na drugim jego końcu. Najpopularniejsze urządzenia VFL wykorzystują źródło światła HeNE i diody lub lasery o długościach fal 630nm, 635nm, 650nm, 670nm. Moc wyjściowa to najczęściej 1-10 mW. Decydując się na tego typu rozwiązanie warto sprawdzić jaka długość włókna będzie możliwa do przetestowania dla określonego typu urządzenia. VFL to dość proste i tanie urządzenie, przeznaczone jednak wyłącznie do podstawowej diagnostyki, pozwalające jedynie na stwierdzenie występowania problemu oraz wstępną jego lokalizację.

Zbliżonym funkcami do VFL jest źródło światła o długościach fal, typowych w zastosowaniach telekomunikacyjnych ((850/1300/1310/1550/1625nm). Źródło światła jest urządzeniem, które dostarcza światła o określonej długości fali, stanowiącego stabilne źródła energii do testów tłumienności. Źródło światła zawiera diodę LED (dla testów światłowodów wielomodowych) lub laser (dla światłowodów jednomodowych), stabilizowany przy pomocy mechanizmów automatycznej kontroli wzmocnienia. Opcjonalnie istnieje możliwość konfiguracji długości fali którą będzie generowało źródło. Źródło światła współpracuje z miernikiem mocy optycznej i jest elementem do badania tłumienia włókna.

Jednym z najważniejszych, ale stosunkowo niedrogich urządzeń do pomiarów światłowodowych jest miernik mocy optycznej, czasami określany jako miernik stratności. Miernik mocy optycznej to urządzenie wskazujące moc sygnału odbieranego przez fotodiodę, wbudowaną w urządzenie. Mierniki mocy wykorzystują fotodiodę wykonaną z Ge (germanu) lub InGaAs (Indium Gallium Arsenide) dla jednomodowych oraz wielomodowych systemów pomiarowych. Wykorzystanie fotodiod InGaAs jest szczególnie przydatne dla fal dłuższych niż 1600nm. Dodatkowe funkcjonalności mierników mocy to stabilizacja temperaturowa, kalibracja dla różnych długości fal, odniesienie do poziomu referencyjnego, czułość, zakres dynamiki. Zakres dynamiki danego miernika zawsze wprowadza ograniczenia pomiarów. Jeżeli jednak umieścimy tłumik na wejściu miernika, możemy zwiększyć zakres pomiaru ponad zakres dynamiki.

Najszybszą metodą pomiaru strat we włóknie światłowodowym jest wykorzystanie źródła światła o znanej mocy i pomiar poziomu mocy za pomocą miernika na drugim końcu włókna. Ten proces wymaga wielokrotnego dostępu do obu końców włókna. Urządzenie LTS (Loss Test Sets) łączy w jednym narzędziu źródło światła oraz miernik mocy optycznej. Z tradycyjnym niezależnym źródłem światła oraz miernikiem mocy optycznej, należy przeprowadzić testy dwustronne. Istnieje możliwość, że parametry będą różne w zależności od kierunku pomiaru. W celu przeprowadzenia testu potrzebujemy przemieszczać się z urządzeniami wiele razy lub wykorzystać dwa mierniki mocy i dwa źródła światła, łącznie cztery urządzenia. LTS pozwala ustawić na każdym końcu po jednym urządzeniu, bez konieczności przemieszczania się. Większość nowych urządzeń LTS jest w pełni zautomatyzowana. W pomiarach z LTS oraz niezależnymi źródłami światła/miernikami mocy jak wspomniano wcześniej, przydatne są pasywne tłumiki optyczne. Tłumik redukuje moc optyczną propagowaną we włóknie.

Istnieją także specjalizowane mierniki mocy optymalizowane dla sieci PON. Miernik tego typu pracuje w trybie przelotowym, pozwalającym na wpięcie urządzenia pomiędzy OLT (koncentrator PON) a urządzenie końcowe klienta ONT. ONT nadaje wyłącznie w przypadku, gdy otrzymuje sygnał od OLT, więc taka konfiguracja pomiarowa jest często niezbędna. Miernik PON pozwala zbadać oba parametry, zarówno poziom sygnału odbieranego, jak i nadawanego. W praktyce poprawny poziom mocy w kierunku od OLT do ONT, zapewnia także poprawną transmisję w drugą stronę od ONT do OLT.

Reflektometr OTDR

Urządzeniem stanowiącym standard pomiarowy wśród narzędzi wykorzystywanych do testowania włókien światłowodowych jest reflektometr OTDR (optical time-domain reflectometer). Reflektometr podobnie jak miernik mocy także potrafi określić poziom strat optycznych w torze optycznym, ale realizuje ten proces w innej niż miernik formie. Dodatkowo reflektometr OTDR znajduje i charakteryzuje różne zjawiska powstające we włóknach optycznych.


TOP 200