OTDR műszerek

A Viavi OTDR műszerek moduláris felépítésű, flexibilis, hordozható és jól kezelhető műszerek. A Viavi OTDR műszerei a minőségük és tudásuk miatt népszerűek. Aki Viavi OTDR-t vásárol, jól tudja, hogy ezek a műszerek nem saccolnak, nem véletlenszerűen rajzolnak görbéket. A Viavi OTDR műszerei minden egyes eseményt, problémát tökéletesen érzékelnek, analizálnak és a mérési eredményeket a érthető módon interpretálják.

Mire alkalmas az OTDR műszer?

Az optikai visszaszóródás mérő (Optical Time Domain Reflectometer - OTDR) optikai hálózatok és szálak mérésre alklmas, az optikai link karakterizáció egyik legfontosabb mérőműszere. Az OTDR feladata az optikai összeköttetés eseményeinek érzékelése, mérése és az események helyének megállapítása, továbbá az eseményekhez tartozó analitika. Leggyakorabban az alábbi mérések céljából használjuk az OTDR műszereket:

• Optikai szálak hosszának megállapítása
• Kábelhajlítások, hegesztések helyének meghatározása, szabványoknak való megfelelése
• Hibahely, esemény meghatározása a távolság függvényében
• Optikai szakasz reflexió mérése

Általános OTDR trace

Optikai szál tesztelés OTDR műszerrel

Az OTDR-el az optikai szakasz különböző paramétereit mérhetjük:

• A szál csillapítása
• A szál mechanikai hibái:
  • Mikrohajlítások
  • Makrohajlítások
• A szakasz vesztesége, vagy beiktatási csillapítása
• ORL (Optical Return Loss): Az ORL a teljes felhalmozódott fényenergiát jelenti, ami visszaverődik a forrás felé az optikai szakaszból, tehát a szálból magából valamint az összes csatlakozási pontról visszavert fény összege.
• Passzív hálózati elemek csillapításának mérése reflexió alapján pl. koszos csatlakozó, osztó, hegesztés stb.
• Passzív hálózati elemek és események helyének és típusának meghatározása
• Szakasz teljes hosszának meghatározása

PON hálózat sematikus felépítése, mint egy általános mérendő hálózat

Összességében egy OTDR műszerrel képesek vagyunk, a szakasz minden passzív elemének és eseményének csillapítását és távolságát megállapítani.

Viavi SmartLink nézet egy OTDR műszeren

A Viavi OTDR műszereinek saját szoftveres különlegessége a Smart Link Mapper, mely ábrázolja az OTDR mérés eredményeit egy egyszerű, ikonokból felépült térképen (SmartLink view). Ezzel letisztult diagnosztikát ad az eredményekről, és az általános veszteség/távolság diagram helyett a mért optikai szakasz térképét jelenítni meg annak eseményeivel, melyekhez távolságot és csillapítást párosít.

Optikai szál tesztelés

Az OTDR műszerrel elvégezhető tesztek:

• Átviteli teszt során az előbb felsorolt eredményekkel gazdagodhatunk.
• A terepi tesztek a központ, és a végfelhasználó irányába is elvégezhetők. Viavi Fiber Complete esetén két műszerrel, egyszerre mindkét irányba teljes teszt sorozat végezhető, mely során a két műszer egymással egy másik kommunikációs csatornán (másik optikai szál vagy felhő alapú szolgáltatás) információt is cserél, így a teszt részletesebb és pontosabb eredményekkel szolgálhat, mint egy egyoldalú mérés.
  • OLT – downstream átvitel
  • ONT – Upstream átvitel
• Telepítés után validációs feladatok elvégzése, a fenti paraméterek szabványban meghatározott értékével összehasonlítva minősíthető az új hálózat.
• A telepített hálózaton meghatározott időközönként ellenőrizni kell a szakaszok paramétereit pl. karbantartási munkálatok során.
• Az OTDR műszerek leggyakoribb felhasználása a hibahely keresés – akár cm-es pontossággal -, a műszer elengedhetetlen optikai hálózatok hibaelhárításakor. A vezetékes hálózatok fizikai sérüléseit, és öregedését könnyen kimérhetjük, és azok helyét meghatározhatjuk, ezzel segítve a minél korábbi hibaelhárítást.

A mérések két oldalú elvégzése sokszor indokolt lehet, de általában az utazás és mérés időigénye miatt elhanyagolják. Mi javasoljuk, hogy amennyiben csak lehetséges a szakaszokat mindkét irányból lemérjék. A pontosabb eredményeken kívül, egy gyakorlati példa lehet, amikor két eltérő törésmutatójú szál hegesztését az egyik irányból veszteségesnek, míg a másik irányból nyereségesnek mérjük. Nyilvánvalóan a hegesztés nem hozhat nyereséget, tehát plusz energiát a rendszerbe, és nem erősítheti az optikai jelet. Azonban, az eltérő törésmutatók miatt, a fény törése és visszaverődése egy oldalról mérve valóban kis nyereségként jelenik meg a mérőműszeren. Ilyen esetben tudhatjuk, hogy a mérést meg kell ismételni a másik oldalról is.

Az OTDR méréseknél tanácsos továbbá az előtétszál használata. Az OTDR műszerekre jellemző egy kezdetleges holtzóna. Emiatt előfordulhat, hogy a közvetlen közeli eseményeket a műszer figyelmen kívül hagyja. Ha nagy impulzusszélességgel, vagy rövid szakaszokat mérünk, gyakran szükségünk lehet előtétszálak használatára.

Ahogy az előtétszál a szakasz közelebbi oldalának mérését segíti, úgy utótétszálra is szükségünk lehet, ha a szakasz túloldalán a túl nagy reflexió miatt már nem látjuk a zajszintben a szál lezárása előtti eseményeket, vagy az utolsó csatlakozót.

Az OTDR műszer bemutatása

Az OTDR műszer először adóként a vizsgált szálba fényt injektál, majd érzékeny vevőként a visszaverődött fényt analizálja. A műszer számára ezért rendkívül fontos megkülönböztetni az alábbi tényezőket:

Az optikai szál veszteségei és csillapítása

Az OTDR műszer belső felépítése

Az OTDR műszer blokkvázlata

Két fajta fényforrás létezik, ezek a LED és a lézeradók.

A műszer vevője érzékeny fotódióda, mely méri az extrém alacsony szintű visszavert fényértékeket, amiket korábban a lézerdióda a szálba injektált, majd a szálból visszaverődtek. Minél érzékenyebb annál jobb a műszer, viszont nagy reflexió esetén az érkény vevő telítésbe kerülhet és egy időre megvakulhat, lásd holtzónák.

Az OTDR műszer működése tehát a radarokét mintázza.

Az OTDR választás során figyelembe ajánlott specifikációk

OTDR dinamikatartománya

Ez specifikáció determinálja a teljes szakaszra vetített optikai csillapítást, melyet az OTDR analizálni képes, vagyis ez által az optikai szakasz teljes hosszát is megmondja, amit az esz­közzel mérhetünk. A nagyobb dinamika tartomány értelemszerűen hosszabb szakasz analizálását teszi lehetővé a számunkra. A dinamikatartományt dB-ben adjuk meg.

 Különböző szabványok, és az azokban megállapított legnagyobb tűrhető csillapítás

Különösen fontos, hogy az OTDR műszer dinamikatartománya jelentősen nagyobb legyen a vizsgált szakasz teljes csillapításánál. Ha az dinamikatartomány megegyezik, vagy csak alig nagyobb, mint a szakasz csillapítása, akkor a szakasz végéről nem kapunk majd megbízható eredményt. Ha a szakasz valamely elemének csillapítása jelentősen megnő pl. egy koszos csatlakozó miatt, akkor a kis dinamikatartományú műszerrel megtörténhet, hogy a szakasz végét tévesen a koszos csatlakozónál mérjük a valódi szálvégződés helyett.

OTDR impulzusszélessége

Az impulzusszélesség adja meg a szálba injektált fény mennyiségét. A rövid impulzusszélesség nagy felbontóképességet eredményez, de csökkenti a dinamikatartományt, ami miatt csak rövid szakaszokra használható. Nagy impulzusszélességgel nagy dinamikatartományt érhetünk el, de csökken a távolsági felbontóképesség, és megnőnek a holtzónák.

Egészen pontosan az impulzusszélesség azt az időt jelenti, amíg a lézer bekapcsolt állapotban van. Az impulzus energiát szállít, a kis energia rövidebb utat tesz meg a szál veszteségein hamarabb elnyelődik. A hosszú impulzus nagy energiát szállít.

Az impulzusszélesség jelentősége

Ha az impulzus túl rövid, még azelőtt elnyelődik, mielőtt a szálvégéről visszaverődne. Ha túl kevés az energia, tehát a műszer dinamikatartománya túl kicsi, a szál végén az információ eltűnik a zajszintben, és az eredmény a szálvégén értelmezhetetlen.

Holtzóna

A holtzónák a reflexiós eseményektől származ­nak (pl. csatlakozók, mechanikus kötések, egyéb reflexiós események, stb.) az optikai szakasz mentén, és komoly hatással van az OTDR precíz mérési képességére rövidebb linkeken és közeli események helyeinek elkülönítésében, mint pl. csatlakozók a patch panelon, pigtail kötések, stb.

Amikor az erős optikai reflexió egy ilyen esemény­ről eléri az OTDR bemenetét, akkor a detektor áramköre telítésbe kerül (saturáció) egy speciális időtartamig (OTDR esetén távolságra konvertáló­dik), amíg visszanyeri a mérési képességét és újra képes a visszaszóródás elvén precíz méréseket végezni. Ennek telítettségnek az eredményeként a reflektív esemény után egy olyan rövid szálop­tikai szakasz követ, amit nem vagyunk képesek látni az OTDR által, így a kifejezés maga is az, hogy holtzóna.

Csillapítási holtzóna: ez a minimálisan meg­követelt távolság a reflektív esemény után, aminél az OTDR már képes mérni egy reflektív vagy nem reflektív esemény csillapítását. Rövid szakasz kimérésére és karakterizálására, vagy hibahely keresésre patch kábelen és pigtail kö­tésen, a lehető legrövidebb csillapítás holtzóna a legjobb.

Esemény holtzóna: ez a minimálisan megkö­vetelt egymást követő reflektív eseményekre utal, amit meg kell „oldani” valamilyen mó­don, hogy megkülönböztessük az eseményeket egymástól. Ha egy reflektív esemény az előző esemény holtzónáján belül van, akkor nem lesz detektálható és így természetesen mérhető sem helyesen.

A dinamikatartomány és a holtzóna kapcsolata

A dinamikatartomány és a holtzóna szorosan összekapcsolódó paraméterek. Hosszú szakaszok teszteléséhez széles impulzusokra van szükség, mivel csak rendkívül nagy dinamikatartománnyal lehet elérni a szakasz végét. Ahogy a dinamikatartomány, és az impulzusszélesség növekszik, úgy nő a holtzóna is. Emiatt az egymást szorosan követő események eltűnhetnek. Rövid szakaszok esetén kis impulzusszélességre van szükség, hogy a felbontóképesség javuljon és redukáljuk a holtzónákat. Az impulzusszélességet a nano- vagy mikroszekundumban szokás megadni.

A Viavi műszerei a Smart beállítást választva az adott szakaszhoz igazítják a mérési paramétereket. A tapasztalt szakemberek az Expert OTDR funkciót használva saját kezűleg választhatják meg a fenti paramétereket.

Az OTDR műszer felbontásai

• Csillapítási felbontás, a visszavert fény optikai teljesítmény érzékelésének pontossága
• Mintavételező felbontás, a visszavert fény észlelésének részletessége, az adatgyűjtési pontok száma 250000 mérési pont felett már jónak számít
• A távolsági felbontás határozza meg mekkora távolságok között tud különbséget tenni a műszer. Hosszú szakaszok esetén a távolsági felbontás romlik (0,5-1m), míg rövid szakaszok esetén javul (cm-es pontosság)

OTDR hullámhosszai

Általánosságban a szálakat ugyan azzal a hullámhosszal kéne tesztelni, amin az átvitel is folyik:

• 850nm és/vagy 1300nm többmódusú kapcsolatokra
• 1310nm és/vagy 1550nm és/vagy 1625nm egymódusú kapcsolatokra
• Szűrt 1625nm vagy 1650nm „in-service” hibakeresés egymódusú kapcsolatoknál
• CWDM hullámhosszak (1271-1611nm-ig 20nm-es csatornakiosztással) egymódusú CWDM kapcsolatokra
• 1490nm FTTH rendszerekhez (opcionális – a tesztelés végrehajtható 1490 nm-en de gyakori ajánlások szerint 1550nm is használható)
• PON rendszereknél általában 1310nm upstream irányban és 1490 downstream irányban

Az egy hullámhosszon végzett tesztelés legjobb esetben is csak hiba feltárást fog eredményezni. A telepítési és hibakeresési fázisban több hullámhosszos tesztelés ajánlott. A hibák jellegükből kifolyólag esetenként csak egyetlen, vagy csak bizonyos hullámhosszon jelentkeznek.