Рисунок 1. Простейший тестер для проверки правильности раскладки на примере прибора Net-Rite производства JDSU.

С увеличением скорости передачи данных по симметричным кабельным линиям СКС растут и требования к измерительной технике для их тестирования. В простейшем случае применение разъемных соединителей и кабелей определенной категории — при условии правильного монтажа — служит гарантией того, что кабельная система будет соответствовать определенному классу (см. Таблицу 1). В этой ситуации можно ограничиться простейшим тестирующим прибором для проверки раскладки восьми пар симметричного кабеля по контактам разъемного соединителя (см. Рисунок 1). Это позволяет выявить от 80 до 90% всех возможных ошибок монтажа.

Статистика ошибок при инсталляции медножильной подсистемы СКС свидетельствует, что неправильное подключение отдельных проводов или даже целых пар по-прежнему составляет основную часть ошибок монтажа. Разумеется, правильная раскладка проводов по контактам не является гарантией нормального функционирования кабельного тракта. Например, нарушение скрутки отдельных витых пар может привести к невыполнению норм по межпарному переходному затуханию и сделать невозможной нормальную передачу сигналов, а значит, необходимы дополнительные тесты.

Рисунок 2. Базовый блок валидатора (Validatorpro NT компании JDSU).

Еще один вариант проверки потребительских качеств симметричной подсистемы СКС — контроль пропускной способности отдельных ее трактов. Однако на этапе монтажа кабельной сети обычно отсутствуют такие активные устройства, как коммутаторы, рабочие станции и серверы, поэтому с помощью соответствующей измерительной техники целесообразно убедиться в том, что после установки они будут функционировать в нормальном режиме. С помощью базового и удаленного блоков (см. Рисунки 2 и 3) подобные контрольные устройства (валидаторы) позволяют проверить пригодность кабельных трактов для эксплуатации активного сетевого оборудования.

Если раскладка проводов выполнена правильно, эти устройства проверяют и другие параметры, в том числе длину, время задержки и перекос задержки. Затем осуществляется проверка фактической величины отношения сигнала к шуму (в основном к шуму от переходных влияний) по отдельным парам. Обычное и переходное затухание, а также величину обратных отражений можно представить в графической форме. Кроме того, валидаторы способны определить частоту битовых ошибок — этот тест проводится путем передачи пакетов данных на той скорости, на которую рассчитана кабельная система. Результаты измерений можно сохранить во внутренней памяти прибора и при наличии соответствующего ПО перенести на ПК, чтобы распечатать в качестве протокола измерений. Для контроля 10-гигабитных сетей валидаторы пока не выпускаются.

По этой причине возникает потребность в еще одном классе измерительного оборудования: приборах для сертификации кабельных систем на соответствие требованиям кабельных классов D, E, EA (проект), F и FA (проект) в отношении частотных характеристик. Данные классы нормированы на международном и региональном уровнях (стандарты ISO/IEC 11801, EN 50173, DIN EN 50173 и др.). В основу указанных норм положены требования IEEE 802.3xx к соответствующим сетевым протоколам, в которых приводятся конкретные электрические характеристики используемых ими линий передачи. С появлением Gigabit Ethernet передача стала осуществляться по всем четырем парам, для чего необходимо обеспечить контроль дополнительных параметров. Современные приборы для сертификации кабельных систем выполняют инструментальную проверку следующих параметров:

  •   собственно среда передачи;
    •   длина отдельных пар;
    •   время задержки прохождения сигнала и разброс задержек по отдельным парам;
  •   высокочастотные параметры;
    •  затухание;
    •  переходное затухание (NEXT);
    •   переходное затухание на дальнем конце (FEXT);
    •  возвратные потери (Return Loss).
Рисунок 3. Базовый и удаленный блоки устройства для сертификации кабельных трактов (WireScope Pro компании Agilent).

Измерения выполняются в частотном диапазоне от 1 МГц до верхней граничной частоты соответствующего кабельного класса (см. Таблицу 2). Шаг изменения частоты зафиксирован в стандартах. Полный набор предоставляемых данных составляет 48 кривых примерно по 1600 точек в каждой, то есть в общей сложности содержит около 76 000 результатов отдельных измерений.

На основании измеренных значений выполняется расчет еще нескольких параметров:

  •   защищенность ACR вычисляется как отношение затухания и переходного затухания NEXT (Attenuation Crosstalk Ratio, ACR);
  •   защищенность на дальнем конце ACR-F вычисляется как отношение затухания и переходного затухания на дальнем конце FEXT (Attenuation Crosstalk Ratio Far End, ACR-F; ранее данный параметр обозначался как ELFEXT).

Аналогичным образом для каждой пары витых пар рассчитываются суммарные помеховые параметры:

  •   суммарное переходное затухание PSNEXT определяется по междупарным величинам переходного затухания NEXT;
  •   суммарная защищенность PSACR определяется по междупарным величинам защищенности ACR;
  •   суммарная защищенность на дальнем конце PSACR-F определяется по междупарным величинам защищенности на дальнем конце ACR-F (ранее обозначалась как PSELFEXT).

В результате всех измерений и расчетов получаем комплексную характеристику кабельного тракта, включающую свыше 100 000 измеренных значений.

Современные устройства для сертификации кабельных линий СКС отличаются очень высокой скоростью выполнения измерений. Так, аналогичные устройства первых поколений, работавшие с кабельными линиями класса D (1995 год), справлялись с меньшим объемом измерений за пять минут, а сегодня все измерения, расчеты, сравнение с нормативными значениями и выдача результата по критерию «Годен» (PASS) или «Не годен» (FAIL) для кабельных линий классов ЕА, F и FA осуществляются за девять секунд.

Все результаты тестирования отображаются на сертифицирующих приборах в понятном удобочитаемом формате (например, на цветном сенсорном дисплее). Результаты измерений можно занести в память устройства, извлечь оттуда для дальнейшего анализа и использовать для определения местонахождения возможного дефекта. Современные сертифицирующие приборы способны определить точки увеличения переходной помехи и обратных отражений, что облегчает локализацию места ошибки.

С помощью входящего в комплект поставки специализированного ПО современная техника позволяет переносить результаты измерений на ПК через встроенный порт USB или посредством сменной карты памяти и хранить их там для дальнейшего использования. Результаты измерений могут быть представлены в форме протоколов (см. Рисунок 4) или в графическом виде. Затем их можно распечатать или сохранить в формате PDF.

Рисунок 4. Протоколы измерений кабельных линий СКС. 

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ СКС

По сравнению с приборами для тестирования симметричных кабельных линий оптические тестирующие устройства измеряют существенно меньшее количество параметров. Действующие стандарты нормируют для оптических линий только следующие характеристики:

  •   непрерывность цепи прохождения оптического сигнала;
  •   соблюдение полярности;
  •   затухание кабельного тракта.
Рисунок 5. Измеритель потерь в оптических линиях (на примере OWL Fiber).

В большинстве случаев инструментальное определение этих параметров не требует применения сложной техники. Для контроля непрерывности и полярности цепей прохождения оптического сигнала достаточно обычного визуализатора дефектов. Это устройство представляет собой достаточно яркий источник света (в большинстве случаев красного или зеленого цвета) с элементами подключения к волоконному световоду. Даже посредством простого просвечивания оптической линии можно проконтролировать ее непрерывность, а также правильность подключения отдельных волокон к розеткам коммутационной панели. Для этого визуализатор подсоединяют к одному концу линии, включают источник света и проверяют свечение противоположного конца волокна.

При работе с визуализатором важно соблюдать технику безопасности: монтажник не должен смотреть непосредственно в розетку оптического соединителя. Это обусловлено тем, что современные приборы изготавливаются в виде лазера, излучение которого может оказаться опасным для глаз. Чтобы проконтролировать выход излучения с противоположного конца волокна, достаточно поднести к нему лист бумаги. Когда установлены прозрачные пылезащитные колпачки, они будут подсвечиваться изнутри, что легко заметить.

В случае работающих линий необходимо помнить, что они функционируют на длинах волн 850 и 1300 нм, находящихся вне видимого диапазона, но это излучение может ослепить человека!

Для определения затухания оптической линии применяется измерительная система, куда входят источник (передатчик) на соответствующей длине волны (850 и 1300 нм для многомодовой техники, 1310 и 1550 нм для одномодовой техники) и калиброванный прецизионный измеритель уровня оптического сигнала (приемник), который работает на соответствующих длинах волн (см. Рисунок 5). Перед проведением измерений следует провести согласование параметров источника и приемника, то есть установить показания индикатора последнего на 0 дБм. Для этого их соединяют друг с другом при помощи одной, двух или трех перемычек (в зависимости от используемого стандарта) и соответствующих розеток, а затем включают источник. После этого индикатор приемника показывает уровень измеренной мощности в дБм (то есть по отношению к 1 мВт). После нажатия кнопки на приемнике зафиксированный уровень принимается за базовый, и происходит «обнуление» индикатора.

Рисунок 6. Оптический рефлектометр (AXS-110 компании EXFO).

Если измеряемую линию с ее коммутационными шнурами подключить между передатчиком и приемником, выводимое на индикатор приемника значение будет указывать на величину потерь в тестируемой линии в дБ. Для того чтобы данное значение приобрело физический смысл, необходимо определить так называемый бюджет мощности. Этот параметр зависит от длины линии, типа применяемого волокна, длины волны, количества разъемных и неразъемных соединителей, использованных для построения сети. Фактическое затухание сравнивается с результатом расчета бюджета (см. Таблица 3) и не должно превышать его. Для сертификации оптических линий СКС целесообразно использовать специальные измерители, которые по заранее введенным в них данным определяют бюджет мощности и сравнивают его с фактически измеренным значением затухания, выдавая заключение в форме «Годен/Не годен» (PASS/FAIL).

Рисунок 7. Рефлектограмма и таблица событий.

В случае линий большой протяженности (в локальных сетях до 2 км, в сетях дальней связи до 200 км) работа с оптическим тестером отнимает много времени. Это обусловлено тем, что после «обнуления» показаний индикатора техник должен перенести измеритель на противоположный конец линии. Для устранения данного недостатка предложен другой метод, когда измерения выполняются посредством одного прибора только с одного конца. Этот метод используется при работе с электропроводными линиями, а его адаптация для оптической техники известна как оптическая рефлектометрия во временной области. Пример рефлектометра приведен на Рисунке 6. Рефлектометр генерирует импульсы света небольшой длительности и направляет их в оптическую линию. В результате рассеяния на молекулярном уровне возникает обратный поток света, который поступает в прибор и после отражения в полупрозрачном зеркале детектируется приемником. Оценка мощности обратного потока и его распределения во времени позволяет судить как о величине затухания линии, так и о его распределении по длине. Дополнительно рефлектометр фиксирует отражения на соединителях и другие события в виде импульсов. После обработки кривой обратного рассеяния, которая осуществляется в автоматическом режиме, формируется таблица событий (Рисунок 7), где сводятся данные о расстоянии до препятствий и величинах затухания в них. Рефлектограммы и таблицы событий сохраняются во внутренней памяти рефлектометра, их можно обрабатывать на ПК с помощью специального ПО и представлять в форме отчетов, в том числе распечатать на бумаге (см. Рисунок 8).

Рисунок 8. Протокол измерения оптической линии.

Оценка фактических параметров симметричных и оптических линий СКС может выполняться при помощи самых разнообразных приборов: от простейших устройств для проверки правильности раскладки и визуализаторов оптического сигнала до оборудования для сертификации и высококачественных оптических рефлектометров последнего поколения.

Томас Хюш — руководитель технического отдела компании Psiber Data.

© ITP Verlag
Таблица 1. Соответствие категорий кабелей и разъемных соединителей классам кабельных систем.

Таблица 2. Верхняя граничная частота и шаг изменений частоты при измерениях для различных кабельных классов.

Таблица 3. Расчет бюджета мощности оптической линии.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF