Многие проблемы с работоспособностью сети на физическом уровне возникают из-за низкого качества соединений в кабельных системах. В сущности, общая производительность и степень надежности функционирования сетевого порта напрямую зависят от качества проводки, к которой он подсоединен. В наибольшей степени это касается волоконно-оптических кабельных соединений, когда даже незначительные отклонения в совмещении волокон могут привести к серьезному ухудшению общих характеристик проводки.

 

Часть проблем с качеством соединений можно обнаружить с помощью эксплуатационных испытаний готовых каналов. Однако предписанный стандартами контроль вносимых потерь не позволяет выявить все вероятные упущения и гарантировать целостность установленной ВОЛС. Ниже перечисляются еще ряд факторов, которые могут серьезно повлиять на качество монтажа оптических кабельных систем и характеристики передачи, и объясняется, почему эксплуатационные испытания могут дать ложное ощущение надежности.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ДОГОВОРНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА

При полевом тестировании волоконно-оптических линий и соединений, как правило, удостоверяются в том, что торцы волокон чистые, а настройки тестового оборудования верны, держа при этом в уме бюджет потерь. Если все эти условия соблюдены, то для монтажника, а значит и для конечного пользователя, достаточно будет отметки о прохождении теста. Но на самом деле и подрядчику, выполняющему монтаж, и пользователю надо принять во внимание гораздо больше факторов, особенно если от оптической кабельной инфраструктуры зависит функционирование сети.

Предприятию, чей бизнес зависит от работоспособности оптической сети и состояния ее соединений, нужны гарантии окупаемости вложений в высококачественные и надежные кабельные компоненты. Каким образом можно проверить, правильно ли выполнен монтаж, с учетом того, что измерение вносимых потерь не позволяет выявить все возможные проблемы из-за ненадлежащих характеристик проложенных оптических линий?

ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Вносимые и возвратные потери — основные параметры, по которым оценивается пригодность волоконно-оптических линий для конкретных сетевых приложений. Измерение вносимых потерь, как правило, служит основой приемочных испытаний установленных каналов.

Хотя при эксплуатационных испытаниях обычно ограничиваются контролем вносимых потерь, это не единственный параметр, который может влиять на работоспособность и надежность сети. Чтобы обеспечить ее долгосрочное и стабильное функционирование, дополнительно следует измерить потери на отражение, провести контроль геометрии торцевой поверхности волокна, а также удостовериться в его чистоте, отсутствии поверхностных дефектов и механической целостности.

ПОТЕРИ НА ОТРАЖЕНИЕ

Согласно отраслевым стандартам, проверка потерь на отражение в смонтированной проводке не обязательна, однако это необходимое требование для волоконных соединителей и соединений. Между тем потери на отражение — критический показатель для оптических свойств каналов, поскольку отраженные сигналы могут влиять на работу датчиков как в прямом, так и в обратном направлении. Эти отражения ухудшают соотношение сигнал/шум и обычно представляются в виде «глазковых» диаграмм: при высоких обратных потерях раскрытие «глаза» (высота от пика до пика) меньше. Проводя измерения в обоих направлениях и на обеих длинах волн, можно обнаружить аномалии, ухудшающие оптические характеристики кабельных каналов.

ГЕОМЕТРИЯ ТОРЦЕВОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Общая производительность волоконно-оптических соединений также зависит от механических характеристик совмещения волокон и физического контакта световодов. Важнейшим фактором воспроизводимости и повторяемости соединений является геометрия торцевой поверхности (см. рис. 1).

Рис. 1. Геометрия торцевой поверхности
Рис. 1. Геометрия торцевой поверхности

 

Ее основные параметры:

  • радиус кривизны, то есть закругленность торцевой поверхности соединителя;
  • смещение вершины (апекса), то есть точность центровки торцевой поверхности наконечника (см. рис. 2);
  • углубление/выступ волокна, то есть высота или глубина, на которую сердцевина выступает или углубляется относительно поверхности соединителя.
Рис. 2. Примеры испытаний для контроля верхней точки (APEX) и радиуса кривизны (ROC)
Рис. 2. Примеры испытаний для контроля верхней точки (APEX) и радиуса кривизны (ROC)

 

От геометрии торцевой поверхности зависит надежность физического контакта между сердцевинами, поэтому перечисленные параметры необходимо тщательно проконтролировать, чтобы обеспечить полное сопряжение и эксплуатационную совместимость проводки. Иначе доля сопряженных соединений, оптические характеристики которых не отвечают нужным требованиям, будет статистически возрастать. Другими словами, плохой контроль торцевой поверхности создает возрастающий риск того, что после первичной приемки при дальнейшей эксплуатации будут происходить сбои.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ, ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ПОДПОВЕРХНОСТНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Трещины сердцевины оптического волокна и присутствие загрязнений на соединителях, стыковых муфтах или пылезащитных колпачках приводят к сильному разбросу как вносимых потерь, так и потерь на отражение (см. рис. 3). Это отдельный класс проблем, который не менее сильно, чем контроль торцевой поверхности, влияет на вероятность приемки кабельной системы с первого раза. Важно отметить, что подобные нарушения подрывают целостность сети: загрязнение и трещины ухудшают оптические характеристики, причем результаты могут сильно варьироваться и быть абсолютно непредсказуемыми.

Рис. 3. Загрязнение и дефекты торцевой поверхности
Рис. 3. Загрязнение и дефекты торцевой поверхности

 

Поверхностные дефекты и чистота имеют большое значение, но их не всегда можно обнаружить при проверке вносимых потерь или контроле геометрии торцевой поверхности. Гладкое, но с трещинами волокно может пройти проверку на радиус кривизны, смещение вершины или величину выступа. Чистота перемычек при производстве и монтаже — критически важный параметр с точки зрения обеспечения надежности и достижения нужных оптических характеристик кабельных систем. Для получения требуемых показателей торцевые грани необходимо проверять на соответствие стандартам IEC 61300-3-35 и IEC 62627. При такой проверке выявляются нарушения, которые оказывают отрицательное влияние на оптические характеристики. К примеру, крупные частицы могут препятствовать физическому контакту, а мелкие, меньше 5 мкм в диаметре, — вдавливаться в поверхность, вызывая появление углублений и осколков.

Несоответствие геометрии торцевой грани стандартам и наличие загрязнений — главные причины нестабильности результатов эксплуатационных испытаний оптических характеристик и, как следствие, потерь времени и сил на поиск неисправностей волоконно-оптической проводки. Иногда монтажники проводят повторные испытания до тех пор, пока не будет получен положительный результат. Однако, если не отвечающие требованиям перемычки не заменить, создается риск неприемлемо высоких вносимых потерь при рабочей эксплуатации канала. Проблема еще и в том, что загрязнение может быть своего рода «вирусом», который передается перемычкам, используемым в качестве контрольных эталонов, а также интерфейсам оборудования. Даже если «зараженную» перемычку заменить, вред уже нанесен.

Хотя обеспечение чистоты перемычки — обязанность производителя, есть определенные процедуры, которых должен придерживаться монтажник, чтобы избежать ухудшения характеристик вследствие загрязнения или искажения геометрии торцевой плоскости. В частности, перед началом монтажа системы нужно удостовериться, что все противопылевые колпачки находятся на своих местах.

МЕХАНИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ

Согласно отраслевым стандартам, существует несколько тестов для проверки механической надежности. В частности, проводятся испытания на изгиб, кручение, разрыв, удержание кабеля, ударную прочность, устойчивость к вибрациям, износостойкость, а кроме того, выполняется тест на передачу данных под нагрузкой. Эти испытания позволяют удостовериться в том, что в течение долгого времени и при различных условиях окружающей среды перемычка выдержит типичные для ВОЛС процедуры монтажа и ремонтных работ, а также внутренние напряжения, обусловленные подпружиненным физическим контактом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Большинство оптических коммутационных шнуров успешно проходят тест на вносимые потери, но есть еще ряд не менее важных параметров: геометрия торцевой плоскости, возвратные потери, поверхностные дефекты и чистота.

Чтобы добиться гарантированной целостности смонтированной кабельной системы, необходимо уделять большое внимание и этим параметрам. Согласно отраслевым стандартам, контроль вносимых потерь — единственный обязательный эксплуатационный тест, но нужно удостовериться еще и в том, что кабели, компоненты и системы полностью отвечают стандартам. В частности, можно потребовать, чтобы для всех соединений предоставлялись объективные результаты испытаний на вносимые и возвратные потери, проведенных в обоих направлениях и на обеих длинах волн.

Не менее важны качество материалов и эффективность управления технологическим процессом на протяжении всего цикла производства, включая заключительную инспекцию и испытания. Применение наилучших материалов, а также высокоэффективных методов производства и контроля ведет к увеличению стоимости кабельных систем. Меньшая цена может быть привлекательной, но кабельные системы ненадлежащего качества в перспективе могут обойтись гораздо дороже из-за затрат на замену компонентов и устранение неисправностей. Выбирая для своей оптической сети кабельные системы, отвечающие самым жестким современным требованиям, вы предупреждаете появление «слабого звена».

Ли Фаннел — технический менеджер компании Siemon в регионе EMEA.

Купить номер с этой статьей в PDF