Optical Time Domain Reflectometers

Transkriptio

1 Agilent Technologies Optical Time Domain Reflectometers Taskuopas Agilent Technologies

2 Ilmoitukset Tämän oppaan tekijänoikeus kuuluu Agilent Technologies GmbH:lle. Kaikki oikeudet pidätetään. Kaikenlainen jäljentäminen, lainaaminen tai kääntäminen on kielletty ilman Agilent Technologies GmbH:n kirjallista lupaa. Oppaan osanumero E Painettu Saksassa, huhtikuu 2001 (E0401). Copyright 2001 Agilent Technologies Deutschland GmbH Herrenberger Str Boeblingen Germany 2

3 Tietoja sisällöstä Tämän julkaisun tiedot voivat muuttua ilman ennakkoilmoitusta. Tämän julkaisun teksti ja ohjeet eivät ole takuu tuotteen ominaisuuksista. Agilent Technologies ei takaa tuotteen jälleenmyyntiarvoa tai sopivuutta tiettyyn tarkoitukseen. Agilent Technologies ei takaa sitä, että tämän julkaisun tiedot ja ohjeet ovat virheettömiä tai että laitteisto ja ohjelmat sopivat tiettyyn tarkoitukseen. Takuu Agilent ei takaa tämän taskuoppaan keskeytymättömyyttä ja virheettömyyttä. Mitään muita takuita ei myönnetä. Korvausvelvollisuus Tässä kuvattu korvaus on ainoa ostajan saama korvaus. Missään tapauksessa Agilent Technologies ei ole vastuussa mistään välittömästä, välillisestä, erityisestä, seuraukseen perustuvasta tai muusta vahingosta riippumatta siitä, mihin korvausvaatimus perustuu. Tuki Agilent Technologies tarjoaa tuotteidensa käyttäjille ylläpitosopimuksiin tai muihin asiakastukisopimuksiin perustuvia tukipalveluita. Lisätietoja saat lähimmältä Agilentin myynti- tai huoltoedustajalta. Varotoimenpiteet Yleisiä turvaohjeita on noudatettava laitteen kaikkien puhdistamisvaiheiden aikana. Agilent Technologies ei vastaa seurauksista, jos laitteen käyttäjä ei noudata näitä vaatimuksia. 3

4 4

5 1 Kuituoptiikan perusteet 9 Kuituoptiikka 9 Kuitutyypit 11 Liitintyypit 13 2 Kuitujen mittausvälineet 15 Valokaapelitutka (OTDR) 15 Laserturvallisuus 16 3 Kuitujen tapahtumat 17 Yksittäiset kuidut 17 Kokonaiset linkit 18 Kuidun alku 18 Kuidun loppu tai katkos 19 Liitin tai mekaaninen jatkos 20 Hitsausjatkos 21 Taipumat ja makrotaipumat 22 Murtumat 23 Liitosjohdot 23 4 Tärkeitä parametreja 25 Kuidun ominaisuuksiin liittyvät parametrit 25 Mittausparametrit 27 Suorituskykyparametrit 31 5 Yleisimmät toimet 37 Kuidun puhdistaminen 37 Laitteen liittäminen kuituun 39 OTDR-näyttö 41 Piirtojen zoomaus 42 Merkkien oikea sijoittaminen 45 Linkin kokonaisvaimennuksen määrittäminen 48 Kuidun kahden pisteen vaimennuksen määrittäminen 50 Kuidun vaimennuksen määrittäminen 51 Jatkoksen vaimennuksen määrittäminen (väliinkytkentävaimennuksen analysointi) 52 Liittimen vaimennuksen määrittäminen 54 5

6 Liittimen heijastuksen määrittäminen 56 6 Käytännöllisiä vihjeitä OTDR-ammattilaisilta 57 Tunne testattava linkki 57 Liitäntöjen puhdistaminen 57 Onko liitäntä tai liitosjohto viallinen? 57 Laiteasetukset 58 Suositeltavat asetusparametrit 58 Piirron kohina 58 Tosiaikatila 58 Hyvin pitkä kuollut alue 59 Toimet, jos piirto ei tule näkyviin 59 Taitekertoimen säätäminen 59 Tarkka yksisuuntainen vaimennus 59 Taipumavaimennus 60 Ennen piirron tallentamista 60 7 Automaattinen piirtoanalyysi 61 Kynnysarvon ylittävien tapahtumien hakeminen 61 Valitun tapahtuman tarkasteleminen 62 8Agilentin OTDR:t 63 Analysointia ja dokumentointia varten: OTDR Toolkit IIplus 63 Katkosten etsintää ja ylläpitoa varten: Kuitukatkoksen etsin 65 Asennusta ja käyttöönottoa sekä tapahtumien havaitsemista varten: Mini-OTDR 66 Liitosjohdot 70 9Taulukot 71 Tyypilliset tulokset 71 Yksikkömuunnokset 72 6

7 10 Palvelu ja tuki Termisanasto 77 Hakemisto 93 Muistiinpanoja 97 7

8 8

9 1 Kuituoptiikan perusteet Tämä luku sisältää perustietoja kuituoptiikasta sekä yleisimmistä kuitu- ja liitintyypeistä. Tekstin tarkoitus on tutustuttaa lukija termeihin, joiden tuntemusta tarvitaan tämän julkaisun lukemisessa ja valokaapelitutkan (OTDR) käyttämisessä. Tämä luku ei sovellu kuituoptiikan pohjana olevien fysikaalisten periaatteiden ja tekniikkojen perusteelliseen opettelemiseen. Kuituoptiikka Tarve siirtää tietoja yhä nopeammin ja yhä kauemmas on johtanut uusien tekniikkojen kehittämiseen. Kaapeleita pitkin tapahtuva tiedonsiirto käyttämällä fotoneita elektronien asemesta mahdollistaa aiempaa paljon suuremmat kaistanleveydet ja selvästi pienemmät kustannukset. Vaikka ajatus valon avulla tapahtuvasta tiedonsiirrosta ei ole uusi, vasta viime vuosikymmenien aikana kehitetyt laitteet ja materiaalit ovat mahdollistaneet tiedonsiirron kustannustehokkaan hyödyntämisen. Kuituoptisten kaapeleiden edut perustuvat lasin eristäviin ominaisuuksiin. Materiaali ei lähetä eikä absorboi häiritseviä energiakenttiä. Lasin vaimennus on hyvin pieni ja modulointitaajuudesta riippumaton. Tiedonsiirto-ominaisuuksiltaan samanlaiseen kuparikaapeliin verrattuna optinen kuitukaapeli on paljon pienempi ja kevyempi. Optinen kaapeli on myös kuparikaapelia huomattavasti edullisempi ratkaisu, jos otetaan huomioon kaikki käytössä tarvittavat laitteet ja asennuskustannukset. Tekniikkojen kehittyminen pienentää kuituoptisten verkkojen kustannuksia entisestäänkin. Edullisesta hintakehityksestä hyötyvät kaikki osa-alueet, kuten tuotanto, asennus, ylläpito ja tietenkin verkon käyttäjät. Tietojen lähettäminen kuituoptista kaapelia pitkin edellyttää moduloidun valon lähdettä. Lähde on yleensä laserdiodi, joka lähettää valopulsseja kuituun. Kuidun toisessa päässä on Agilent Technologies 9

10 Kuituoptiikan perusteet oltava valonilmaisin, joka on tavallisesti puolijohdekomponentti. Laite muuntaa valoa sähkövirraksi aurinkokennon tavoin. Nykyisten kuituoptisten laitteiden käyttämä valon aallonpituus on noin 1 µm. Tämä vastaa taajuutta Hz tai GHz. Teknisistä syistä useimmat laitteet käyttävät intensiteettimodulaatiota (IM), jolloin kaistanleveys on 5-10 GHz. Tätä kantotaajuuteen verrattuna hyvin pientä arvoa rajoittavat käytettävissä olevat tekniikat. Valon vaimennus lasikuidussa riippuu aallonpituudesta. Vaimennuskäyrän minimit sijaitsevat kohdissa nm ja nm. Näiden kohtien ympärillä olevia noin 100 nm:n levyisiä alueita kutsutaan ikkunoiksi. Kyseiset ikkunat ovat tiedonsiirtokäyttöön suositeltavat taajuudet. Nykyisten kuitujen käyttöalueeseen kuuluu useita ikkunoita (1 300/1 400/1 500/1 600 nm). Voit syöttää eri aallonpituuksia käyttäviä signaaleja kuidun samaan ikkunaan ja erottaa ne optisesti kuidun toisessa päässä. Tämä aallonpituuskanavointi (WDM) mahdollistaa usean kanavan käyttämisen ikkunaa kohti yksittäisessä kuidussa. Toisessa käytetyssä tekniikassa lähetetään eri aallonpituuksia käyttäviä signaaleja molempiin suuntiin saman kuidun kautta. Tämä kaksisuuntainen tiedonsiirtotapa vähentää tarvittavan kaapelimäärän puoleen. Aikajakokanavointi (TDM) on myös puhelinliikenteessä käytetty tekniikka. Useita hitaita signaaleja voidaan lähettää samanaikaisesti yhden nopean sarjasignaalin aikaväleissä. Synkroninen näytteenotto ja kanavoinnin purkaminen erottavat signaalit uudelleen kuidun toisessa päässä. 10 OTDR-taskuopas

11 Kuituoptiikan perusteet Kuitutyypit Useimmat nykyisistä kuitukaapeleista valmistetaan piidioksidista. Piidioksidi on erittäin puhdas ja kimmoinen materiaali, jota on saatavilla lähes rajattomasti, toisin kuin esimerkiksi kuparia. Jotkin kuidut valmistetaan kuitenkin polymeereistä tai muista synteettisistä materiaaleista. Niitä voidaan kuitenkin käyttää vain lyhyiden etäisyyksien tiedonsiirrossa niiden suuren vaimennuksen vuoksi. Kuitujen halkaisijat ovat yleensä suuria, joten niihin voidaan lähettää paljon valoa. Kuitu koostuu ytimestä, eristeenä toimivasta kuoresta ja puskurista, joka suojaa mekaanisilta kuormituksilta. Kaapelit nimetään niiden ytimen ja kuoren halkaisijoiden mukaan. Esimerkki tyypillisestä yksimuotokuitukaapelista on 9/125 µm, jonka ytimen halkaisija on 9 µm ja kuoren halkaisija 125 µm. 9/125 µm -kuitua ympäröivän puskurin halkaisija olisi tavallisesti noin 250 µm. Yleensä käytetään seuraavia kuitutyyppejä: Askelkuitu (yksimuotokuitu) Kuva 1 Yksimuotokuitu Askelkuidussa ytimen ja kuoren taitekertoimet eivät ole yhtä suuret. Yksimuotokuitujen ytimen halkaisija on hyvin pieni (< 9 µm). Tämä sallii vain yhden muodon (aallon etenemisen) siirtämisen kuidussa. Kuiduilla on hyvin pieni vaimennus ja suuri kaistanleveys (> 10 GHz km). Pulssin levenemistä tai siirtymäaikaeroja ei esiinny. Tyypillinen käyttökohde: 9/125 µm -kuidut aallonpituudella nm suuria siirtoetäisyyksiä käytettäessä. OTDR-taskuopas 11

12 Kuituoptiikan perusteet Askelkuitu (monimuotokuitu) Kuva 2 Monimuotokuitu Monimuotokuitujen halkaisija on melko suuri (> 100 µm). Tämä mahdollistaa monien muotojen siirtymisen kuidussa. Kuiduilla on yksimuotokuitua suurempi vaimennus ja pieni kaistanleveys (< 100 MHz km). Pulssi levenee voimakkaasti, ja siirtymäaikaeroja esiintyy. Kuituja käytetään tyypillisesti lähiverkkosovelluksissa (> 300 m). Asteittaiskuitu (monimuotokuitu) Kuva 3 Asteittaiskuitu Asteittaiskuidun taitekerroin muuttuu asteittain siirryttäessä ytimestä kuoreen. Kuitujen siirtymäaikaerot, pulssin leveneminen ja vaimennus ovat pieniä. Kaistanleveys on < 1 GHz km. Tyypillinen käyttökohde: 50/125 µm- tai 62,5/125 µm -kuidut lyhyitä siirtoetäisyyksiä käytettäessä (< 500 m). 12 OTDR-taskuopas

13 Kuituoptiikan perusteet Liitintyypit Liittimiä käytetään liitettäessä kuituja toisiinsa. Liittimien aiheuttaman vaimennuksen on oltava pieni jopa useiden liitostoimien jälkeen. Myös liitoksen aiheuttaman heijastuksen on oltava mahdollisimman pieni. Lisäksi liittimen on oltava helppo asentaa ja hinnaltaan edullinen. Liittimet valmistetaan pääasiassa keraamisista materiaaleista, kovametalleista sekä joistakin seoksista ja synteettisistä materiaaleista. Saatavilla on monentyyppisiä liittimiä. Liittimet voidaan ryhmitellä kuidun pään muodon mukaisesti lieriömäisiin, kartiomaisiin ja linssimäisiin liittimiin. Yleensä liittimet ryhmitellään kuitujen toisiinsa liittämistavan mukaan: Suora kosketus (kupera hionta, PC) Kuitujen päät painetaan vastakkain liittimessä. Heijastuksia aiheuttavaa ilmaväliä ei synny. Heijastusvaimennus on db. Tämä on yleisin yksimuotokuitujen liitintyyppi (esimerkiksi FC/PC-, ST-, SC/PC-, DIN-, HMS- ja E liittimet). Viistokosketus (APC, vino hionta) Näissä liittimissä kuitujen päät on viistetty. Ilmaväliä ei synny tässäkään liitoksessa. Tämän liitostavan heijastusvaimennus on paras (60-80 db). Näitä liittimiä käytetään suurinopeuksisessa tietoliikenteessä ja CATV-linkeissä (esimerkiksi FC/APC-, SC/APC- ja E 2000-HRL -liittimet). OTDR-taskuopas 13

14 Kuituoptiikan perusteet Suora ilmaväli Näiden liittimien sisällä on pieni ilmaväli kuitujen päiden välillä. Heijastusvaimennus on alle 14 db ja heijastus melko suuri. Suoran ilmavälin liittimiä, kuten ST-liittimiä, käytetään monimuotokuiduissa. 14 OTDR-taskuopas

15 3 Kuitujen tapahtumat Kuidun tapahtuma on mikä tahansa kuitumateriaalin normaalista sironnasta poikkeavaa vaimennusta tai heijastusta aiheuttava ilmiö. Tämä pätee kaikenlaisiin liitäntöihin sekä myös taipumien, murtumien ja katkosten tapaisiin vaurioihin. OTDR-piirto esittää mittauksen tulokset graafisesti näytössä. Pystyakseli kuvaa tehoa ja vaaka-akseli etäisyyttä. Tässä luvussa esitellään yleisimpien tapahtumien piirtoja. Yksittäiset kuidut Yksittäisen kuidun piirto on esitetty oheisessa kuvassa. Hieman laskenut tehotaso (vaimennus) ja voimakkaat heijastukset kuidun päissä ovat selvästi havaittavissa. Easy-OTDR Heijastukset Vaimennus Suhteellinen teho Etäisyys 5 db/div 300m/Div Kuva 4 Yksittäinen kuitu Agilent Technologies 17

16 Kuitujen tapahtumat Kokonaiset linkit Kokonaisen (esimerkiksi kahden kaupungin välisen) linkin piirto voi näyttää seuraavalta. Normaalin vaimennuksen lisäksi piirto sisältää tapahtumia ja linkin lopun jälkeistä kohinaa. Easy-OTDR Tapahtumat 5 db/div Vaimennus Kohina 4km/Div Kuva 5 Kokonainen linkki Kuidun alku Jos käytät tavallista suoraa liitintä, kuidun alussa näkyy aina voimakas heijastus etuliitännän kohdalla. Easy-OTDR 3 db/div 100m/Div Kuva 6 Kuidun alku 18 OTDR-taskuopas

17 Kuitujen tapahtumat Kuidun loppu tai katkos Useimmissa tapauksissa kuidun lopussa näkyy voimakas heijastus, ennen kuin piirron teho laskee kohinan tasolle. Easy-OTDR Heijastus Kohina 3 db/div 100 m/div Kuva 7 Kuidun loppu Jos kuidun tiedonsiirto keskeytyy tai kuitu katkeaa, kyseessä on katkos. Katkokset ovat heijastamattomia tapahtumia. Piirron teho laskee kohinan tasolle. Easy-OTDR Kohina 0,5 db/div 200 m/div Kuva 8 Katkos OTDR-taskuopas 19

18 Kuitujen tapahtumat Liitin tai mekaaninen jatkos Linkin liittimet aiheuttavat sekä heijastuksia että vaimennusta. Easy-OTDR Heijastus Vaimennus 3 db/div 100 m/div Kuva 9 Liitin Mekaaninen jatkos vaikuttaa samoin kuin liitin. Jatkoksen aiheuttamat vaimennus ja heijastus ovat yleensä liittimen vastaavia arvoja pienemmät. 20 OTDR-taskuopas

19 Kuitujen tapahtumat Hitsausjatkos Hitsausjatkos on heijastamaton tapahtuma, joka aiheuttaa vain vaimennusta. Nykyaikaiset hitsausjatkokset saattavat olla lähes huomaamattomia. Easy-OTDR Vaimennus 0,5 db/div 200 m/div Kuva 10 Hitsausjatkos Huonon jatkoksen yhteydessä saattaa esiintyä heijastusta. Jotkin jatkokset näkyvät vahvistuksina, koska ne näyttävät kasvattavan tehotasoa. Tämä johtuu kuidun takaisinsirontakertoimen arvon muuttumisesta jatkoksen kohdalla. Easy-OTDR Tehonlisäys 0,5 db/div 200 m/div Kuva 11 Jatkos vahvistuksena OTDR-taskuopas 21

20 Kuitujen tapahtumat Jos havaitset vahvistuksen mitatessasi kuitua, suorita mittaus myös kuidun toisesta päästä alkaen. Tällöin kuidun vastaavassa kohdassa näkyy vaimennus. Vahvistuksen ja vaimennuksen välinen ero ("keskiarvoinen vaimennus") on kyseisen kohdan todellinen vaimennus. Siksi onkin suositeltavaa suorittaa kuidun keskiarvomittaus molempiin suuntiin. Taipumat ja makrotaipumat Taipumat aiheuttavat vaimennusta, mutta ne ovat heijastamattomia tapahtumia. Easy-OTDR Vaimennus 0,5 db/div 200m/Div Kuva 12 Taipuma tai makrotaipuma Taipumien erottaminen jatkoksista edellyttää asennus- ja ylläpitotietojen tarkastelemista. Makrotaipuman aiheuttama vaimennus on tuntemattomassa sijainnissa, kun taas jatkokset sijaitsevat tunnetuissa ja kirjatuissa sijainneissa. Jos mittaus suoritetaan suurella aallonpituudella, makrotaipumien vaimennus kasvaa. On suositeltavaa suorittaa mittaukset useilla aallonpituuksilla, jotta taipumat ja jatkokset voidaan erottaa toisistaan. 22 OTDR-taskuopas

21 Kuitujen tapahtumat Murtumat Murtuma viittaa osittain vaurioituneeseen kuituun, joka aiheuttaa heijastusta ja vaimennusta. Heijastus Easy-OTDR Vaimennus Piirron kohina 3 db/div 200 m/div Kuva 13 Murtuma Heijastus ja vaimennus saattavat muuttua kaapelia siirrettäessä. Liitosjohdot Liitosjohtoja käytetään liittämään OTDR testattavaan kuituun. Alkuheijastus ei peitä kuidun alkua, joten ensimmäisen liitännän tutkiminen helpottuu. Easy-OTDR Liitosjohto Kuitu 2 db/div 20 m/div Kuva 14 Lyhyt liitosjohto OTDR-taskuopas 23

22 Kuitujen tapahtumat 24 OTDR-taskuopas

23 2 Kuitujen mittausvälineet Valokuitupohjaisten verkkojen kysyntä kasvaa kasvamistaan. Verkot ovat muuttumassa entistä suuremmiksi, tehokkaammiksi ja luotettavammiksi. Yhä useampien operaattorien, asentajien ja ylläpitäjien on pystyttävä tarjoamaan valokuituverkkoja koskevia tietoja nopeammin ja tarkemmin kuin koskaan aikaisemmin. Valokaapelitutka (OTDR) Valokaapelitutka (Optical Time Domain Reflectometer, OTDR) on laite valokuitujen analysointia varten. OTDR:n avulla voit tarkastella yksittäisen kuidun tai kokonaisen linkin ominaisuuksia. Vaimennukset, viat ja tapahtumien väliset etäisyydet on mahdollista nähdä yhdellä silmäyksellä. Agilentin OTDR:t tarkistavat kuituoptisten linkkien laadun mittaamalla takaisinsironnan. Standardeja julkaisevat järjestöt, kuten International Telecommunication Union (ITU), hyväksyvät takaisinsirontamittaukset kelvollisiksi kuidun vaimennuksen analyysimenetelmiksi. Takaisinsironta on myös ainoa kuituoptinen mittausmenetelmä, joka havaitsee asennetun linkin jatkokset. Menetelmän avulla voidaan myös mitata kuidun optinen pituus. OTDR on siis käyttökelpoinen työkalu kaikille valokuituja valmistaville, asentaville ja ylläpitäville henkilöille. OTDR toimii etsimällä kuidusta tapahtumia, joita voivat olla esimerkiksi epäjatkuvuuskohdat tai jatkokset. Laite soveltuu siis hyvin valokaapelien laadunvalvontaan valmistus-, asennus- ja ylläpitovaiheissa. OTDR paikantaa kuidun epäjatkuvuuskohdat sekä mittaa kohtien sijainnit, niiden väliset vaimennukset, niistä aiheutuvat häviöt ja vaimennuksen tasalaatuisuuden. Laite soveltuu erinomaisesti kentällä työskentelyyn. Sen avulla voit säännöllisesti tarkistaa, toimiiko linkki vaaditulla tavalla. Laadunvalvonnan tulosten kirjaaminen ja tallentaminen ylläpitotoimia varten edellyttää optisen pituuden, Agilent Technologies 15

24 Kuitujen mittausvälineet kokonaisvaimennuksen sekä kaikkien jatkosten ja liittimien aiheuttamien häviöiden (mukaan lukien heijastusvaimennusten) mittaamista. Laserturvallisuus Lasersäteeseen katsottaessa silmä saattaa keskittää valon hyvin pienelle verkkokalvon alueelle. Verkkokalvon absorboima energia voi vahingoittaa silmän näkökykyä tilapäisesti tai pysyvästi. Nykyisten kuituoptisten tiedonsiirtolinkkien käyttämät aallonpituudet ovat näkymättömiä. Pienetkin valokuitujen valotehot ovat vaarallisempia kuin kirkas näkyvä valo. Saatat katsoa lasersäteeseen paljon kauemmin kuin näkyvään valoon, koska et voi nähdä sädettä. Kansalliset ja kansainväliset järjestöt ovat määrittäneet kuituoptisten valonlähteiden turvallista käyttöä koskevat standardit. Kaikki Agilentin OTDR:t täyttävät yleisimpien standardien turvallisuusvaatimukset. Yhdysvalloissa kyseinen standardi on 21 CFR luokka 1 ja Euroopassa IEC 825 luokka 3A. Näiden standardien mukaisia tuotteita pidetään turvallisina, mikäli niitä ei tarkastella optisten työkalujen (esimerkiksi mikroskoopin) avulla. Laitteen lähtöliitäntöihin tai kuidun päähän katsomista on vältettävä, jos lasersäde saattaa olla käytössä. VAARA Katkaise virta OTDR:stä, ennen kuin puhdistat sen liitännät, tai sammuta ainakin lasersäde. VAARA NÄKYMÄTÖNTÄ LASERSÄTEILYÄ! ÄLÄ KATSO SÄTEESEEN SUORAAN TAI OPTISTEN LAITTEIDEN AVULLA. LUOKAN 3A LASERLAITE 16 OTDR-taskuopas

25 4 Tärkeitä parametreja Tämä luku sisältää tärkeimpien kuituja analysoitaessa käytettävien parametrien määritelmät. Kuidun ominaisuuksiin liittyvät parametrit Jos tarvitset yksityiskohtaisia tietoja tietystä kuidusta, ota yhteyttä kuitukeskukseesi. Taitekerroin OTDR laskee tapahtumien etäisyydet mittaamalla valon lähettämisen ja heijastuksen vastaanottamisen välisen ajan. Tapahtuma voi olla esimerkiksi etupaneeliliitännän heijastuksen nouseva osuus tai liittimestä tuleva heijastus. Näyttöön tuleva etäisyys ja mitattu aika liittyvät toisiinsa taitekertoimen välityksellä. Taitekerrointa kutsutaan joskus ryhmätaitekertoimeksi. Taitekertoimen muuttaminen muuttaa myös lasketun etäisyyden arvoa. OTDR mittaa etäisyyden seuraavasti: 13 Valopulssi Taitekerroin Heijastus etäisyys Kuva 15 Taitekerroin Agilent Technologies 25

26 Tärkeitä parametreja Taitekertoimen määritelmä: taitekerroin = OTDR:n näyttämä etäisyys: mitattu aika x valon nopeus tyhjiössä etäisyys = taitekerroin Taitekertoimen arvo vaihtelee kuitumateriaalin mukaan. Kuidun tai kaapelin valmistajan on ilmoitettava arvo tuotteiden käyttäjille. Mitattavan kuidun taitekertoimen tunteminen on tärkeää. Taitekertoimen arvon epätarkkuudesta aiheutuva virhe on yleensä suurempi kuin mikään mittalaitteen epätarkkuuksien aiheuttama virhe. Sirontakerroin valon nopeus tyhjiössä valopulssin nopeus kuidussa OTDR vastaanottaa signaaleja tapahtumien lisäksi myös itse kuidusta. Rayleigh-sironta vaimentaa kuidussa kulkevaa valoa. Sironnan aiheuttavat lasin taitekertoimen pienet muutokset. Osa valosta siroaa suoraan takaisin OTDR:ään. Tätä ilmiötä kutsutaan takaisinsironnaksi. Sirontakerroin ilmaisee kuidussa takaisin siroavan valon osuuden. Takaisin sironneen valon määrä vaikuttaa heijastusvaimennus- ja heijastusmittausten tuloksiin. Sirontakerroin lasketaan jakamalla OTDR-lähdön optinen pulssiteho (ei siis energia) kuidun alkupään takaisinsirontateholla. Suhteen yksikkönä on db, ja suhde on kääntäen verrannollinen pulssin leveyteen, koska optinen pulssiteho ei riipu pulssin leveydestä. Tyypillinen 1 µs:n pulssin leveyttä vastaava arvo on 50 db. Arvo vaihtelee aallonpituuden ja kuitutyypin mukaan. 26 OTDR-taskuopas

27 Tärkeitä parametreja Mittausparametrit Pulssin leveys Yksi mittaustulosten tarkkuuden kannalta tärkeimmistä parametreista on kuituun lähetettävän valopulssin leveys. Se määrittää etäisyyden erotuskyvyn, jolla on ratkaiseva merkitys eroteltaessa tapahtumia toisistaan. Mitä lyhyempi pulssi, sitä parempi etäisyyden erotuskyky. Pulssin lyhentäminen johtaa kuitenkin aiempaa pienempään dynaamiseen alueeseen ja ehkä myös piirron kohinan lisääntymiseen. Jos haluat mitata pitkiä etäisyyksiä, tarvitset suuren dynaamisen alueen, joten pulssien tulisi olla pitkiä. Pitkät pulssit laskevat kuidussa keskiarvot laajemmalta alueelta kuin lyhyet pulssit, mikä huonontaa erotuskykyä. Mittaustavoitteeseen pääseminen edellyttää usein valintaa hyvän erotuskyvyn ja suuren dynaamisen alueen välillä. Valitse lyhyt pulssin leveys, jos haluat mitata lähellä toisiaan olevien jatkosten tai liittimien vaimennukset. Valitse pitkä pulssin leveys, jos haluat havaita kaukana olevan katkoksen. Lyhyt pulssin leveys Suuri erotuskyky mutta enemmän kohinaa. Voit lyhentää kuolleita alueita ja erottaa lähellä toisiaan olevat tapahtumat pienentämällä pulssin leveyttä. Easy-OTDR 5 db/div 6 km/div Kuva 16 Parempi erotuskyky lyhyillä pulsseilla OTDR-taskuopas 27

28 Tärkeitä parametreja Pitkä pulssin leveys Suuri dynaaminen alue mutta pitkät kuolleet alueet. Voit vähentää kohinaa ja havaita kaukana olevat tapahtumat kasvattamalla pulssin leveyttä. Easy-OTDR 5 db/div 6 km/div Kuva 17 Suuri dynaaminen alue pitkillä pulsseilla Tyypillisiä arvoja 5 ns / 10 ns / 30 ns / 100 ns / 300 ns / 1 µs (lyhyet linkit), 100 ns / 300 ns / 1 µs / 3 µs / 10 µs (pitkät kuitulinkit) 28 OTDR-taskuopas

29 Tärkeitä parametreja Optimointitila Tavallinen OTDR joutuu valitsemaan erotuskyvyn ja kohinan välillä. Mitä suurempi erotuskyky, sitä enemmän kohinaa. Tämä johtuu siitä, että laitteiden kaistanleveys on rajallinen. Jos kaistanleveys on pieni, kohina on vähäistä, mutta erotuskyky on pieni ja voimakkaan heijastuksen jälkeinen elpymisaika pitkä. Suuri kaistanleveys voi seurata vastaanotettua signaalia paljon nopeammin, mutta piiri myös tuottaa enemmän kohinaa. Agilentin OTDR:ien kussakin moduulissa on kolme erilaista vastaanottopolkua. Normaalitilan lisäksi käytettävissä on tila, jonka kaistanleveys on pienempi ja joka on optimoitu parasta dynaamista aluetta varten. Kolmannen käytettävissä olevan tilan hyvä erotuskyky on suuren kaistanleveyden ansiota. Polun valinta tapahtuu valitsemalla Optimointitila asetusten määrittämisen aikana. Kun optimoinnin kohteena on Dynaaminen alue, OTDR käyttää pitkiä pulsseja ja tuottaa vain vähän kohinaa sisältäviä piirtoja. Voit mitata kuitua jopa suurten etäisyyksien päästä. Pienemmän kaistanleveyden vuoksi vastaanotin pyöristää signaalin kulmia enemmän kuin erotuskykyä optimoivassa tilassa. Myös liitinheijastuksista elpyminen kestää muita tiloja kauemmin. Easy-OTDR Dynaaminen alue optimoitu Erotuskyky optimoitu 5 db/div 200 m/div Kuva 18 Erilaiset optimointitilat OTDR-taskuopas 29

30 Tärkeitä parametreja Mittausalue OTDR käyttää mittauksissaan tiettyä määrää näytteenottopisteitä. Pisteitä voi olla enintään Mittausalueen pituus määrittää näytteenottopisteiden sijaintipaikat kuidussa. Mittausalue määrittää siis sekä mittauksen etäisyyden että näytteenottotaajuuden. Näytteenottotaajuus on kahden vierekkäisen mittauspisteen välinen etäisyys. Merkit voidaan asettaa vain näytteenottopisteisiin. Voit yrittää sijoittaa merkit aiempaa tarkemmin vaihtelemalla mittausalueen pituutta, jolloin näytteenottopisteet saattavat sijoittua aiempaa lähemmäs tapahtumaa. Seuraava taulukko esittää näytteenottopisteen etäisyyden ja mittausalueen pituuden välisen yhteyden. Mittausalue enintään 1,2 km enintään 2,5 km enintään 5 km enintään 10 km enintään 20 km enintään 40 km enintään 80 km enintään 120 km enintään 160 km enintään 200 km enintään 240 km Näytteenottotaajuus 0,080 m 0,159 m 0,318 m 0,639 m 1,27 m 2,56 m 5,09 m 7,64 m 10,18 m 12,73 m 15,36 m 30 OTDR-taskuopas

31 Tärkeitä parametreja Suorituskykyparametrit Dynaaminen alue Dynaaminen alue on yksi OTDR:n tärkeimmistä parametreista. Se määrittää enimmäistehohäviön takaisinsironnan alkamisen ja kohinahuippujen välillä. Jos testattavan laitteen häviö on suuri, mittausalueen toinen pää katoaa kohinan sekaan. Jos häviö on pieni, kuidun toinen pää erottuu selvästi kohinan seasta ja katkoksen havaitseminen on mahdollista. On tärkeää muistaa, että piirto häiriintyy lähellä kohinatasoa. Esimerkiksi 0,1 db:n jatkoksen mittaaminen vaatii piirtoa vähintään 6 db kohinan yläpuolella. Katkoksen havaitseminen edellyttää noin 3 db:n eroa. OTDR:n dynaamisen alueen tulisikin olla vähintään 3-6 db järjestelmän kokonaisvaimennusta suurempi. Kuolleen alueen tavoin myös dynaaminen alue vaihtelee käytettyjen asetusten mukaan. Alueeseen vaikuttavat lähinnä pulssin leveys, optimointitila ja aallonpituus. Dynaamisen alueen tietoihin on siis sisällytettävä luettelo mittausasetuksista. Dynaaminen alue voidaan määrittää suhteessa kohinahuippuihin tai signaalikohinasuhteeseen (SNR) = 1. Kohinahuippujen käyttäminen on suositeltava tapa. Jos dynaaminen alue on annettu muodossa SNR = 1, voit laskea alueen huippujen avulla vähentämällä alueesta 2,2 db. OTDR-taskuopas 31

32 Tärkeitä parametreja Easy-OTDR Dynaaminen alue (huippu) Dynaaminen alue (SNR=1) ~ 2,2 db 5 db/div 6 km/div Kuva 19 Dynaaminen alue Vaimennuksen kuollut alue Kuollut alue on OTDR-piirron osa, jossa voimakas heijastus peittää mittaustiedot. Alue syntyy vahvan signaalin kyllästäessä vastaanottimen, jonka elpyminen kestää jonkin aikaa. Vaimennuksen kuollut alue kuvaa etäisyyttä heijastustapahtuman etureunasta kohtaan, jossa signaali palaa kuidun takaisinsirontatasolle. Tapahtuman etureunan alkupiste on helppo määrittää, mutta elpymisen päätepisteen määrittäminen on hankalaa. Monet yritykset määrittävät päätepisteen käyttämällä +/ 0,5 db:n aluetta takaisinsironnan ympärillä heijastuksen jälkeen. Kuollut alue päättyy pisteessä, jossa takaisinsironta pysyy määritetyn toleranssialueen rajoissa. Jatkoksen tai kuitukatkoksen havaitseminen edellyttää takaisinsironnan tutkimista. Kuolleen alueen tapahtumat saattavat jäädä havaitsematta, koska takaisinsirontaa ei voi näyttää. Vaimennuksen kuolleen alueen koko vaihtelee voimakkaasti laitteen asetusten mukaan. 32 OTDR-taskuopas

33 Tärkeitä parametreja Easy-OTDR +/ 0,5 db Vaimennuksen kuollut alue 0,5 db/div 1 km/div Kuva 20 Vaimennuksen kuollut alue OTDR-taskuopas 33

34 Tärkeitä parametreja Tapahtuman kuollut alue Tapahtuman kuollut alue on kahden samantyyppisen tapahtuman vähimmäisetäisyys, joka mahdollistaa tapahtumien havaitsemisen erillisinä. Jos esimerkiksi kaksi liitintä sijaitsee kahden metrin etäisyydellä toisistaan, piirron heijastuksessa näkyy kaksi huippua ja niiden välinen laakso. Laakso ilmaisee, että heijastuksia ja tapahtumia on todellisuudessa kaksi. Jos tapahtumat ovat liian lähekkäin, laaksoa ei näkyisi eivätkä tapahtumat erottuisi toisistaan. Tapahtuman kuollut alue vaihtelee voimakkaasti laitteen asetusten mukaan. Easy-OTDR 1,5 db Tapahtuman kuollut alue 0.5 db/div 50 m/div Kuva 21 Tapahtuman kuollut alue 34 OTDR-taskuopas

35 Tärkeitä parametreja Keskiarvoaika OTDR lähettää jatkuvasti valopulsseja kuituun. Kunkin pulssin tuloksista lasketaan keskiarvo. Tämä vähentää vastaanottimen satunnaiskohinaa. Easy-OTDR 5 db/div 6 km/div Kuva 22 Piirto kymmenen sekunnin keskiarvoajan jälkeen Keskiarvoajan pidentäminen kasvattaa dynaamista aluetta pienentämällä OTDR:n kohinatasoa. Piirron tulokset parantuvat eniten ensimmäisten kolmen minuutin aikana. Easy-OTDR 5 db/div 6 km/div Kuva 23 Piirto kolmen minuutin keskiarvoajan jälkeen OTDR-taskuopas 35

36 Tärkeitä parametreja 36 OTDR-taskuopas

37 5 Yleisimmät toimet Tässä luvussa esitellään yleisimmät kuituja ja linkkejä mitattaessa toteutettavat toimet. Toimien yksityiskohtaiset toteutusohjeet ovat käytetyn laitteen tai ohjelmiston oppaissa. Kuidun puhdistaminen Tarkkojen ja toistettavissa olevien mittaustulosten saaminen edellyttää, että kaikki käytetyt liitännät ovat puhtaita. Puhtauden merkitys on helppo ymmärtää verrattaessa tavallisen pölyhiukkasen ja kuidun ytimen halkaisijoita. Pölyhiukkasen halkaisija on µm, ja yksimuotokuidun ytimen halkaisija on 9 µm. Jos vain 5 prosenttia liitännän pinta-alasta muuttuu valoa läpäisemättömäksi, väliinkytkentävaimennus kasvaa 0,22 db. Jos mittaustuloksen oikeellisuutta on syytä epäillä tai jos mittaus ei ole toistettavissa, puhdista liitännät. Useimmissa tapauksissa virheiden aiheuttaja on likainen sovitin. Poista liitäntäpinta ja puhdista laitteen liitin sekä puhdista liitosjohdon ja testattavan kuidun liittimet. Liittimien puhdistamiseen suositellaan seuraavia välineitä: Pölysuojukset ja suojatulpat Kaikkien kaapelien mukana toimitetaan suojukset, jotka suojaavat kaapelin päitä vaurioilta ja lialta. Poista suojukset paikoiltaan vain silloin, kun laitetta käytetään. Pölysuojusten sijoittaminen takaisin paikoilleen laitteen käytön jälkeen edellyttää varovaisuutta. Älä paina suojusta liian syvälle kuidun päähän, koska suojuksessa oleva pöly voi naarmuttaa tai liata kuidun pintaa. Isopropyylialkoholi Käytä vain lääkinnällisiin tarkoituksiin soveltuvaa alkoholia. Älä koskaan käytä muita liuottimia tai lisäaineita sisältäviä alkoholeja, koska ne voivat vahingoittaa kuitua. Poista alkoholi ja pöly pehmeällä vanupuikolla tai kankaalla pölyn ja lian liuottamisen jälkeen. Agilent Technologies 37

38 Yleisimmät toimet Vanupuikot Käytä aitoja vanupuikkoja vaahtopuikkojen asemesta. Puhdista kuitu varovasti. Älä paina puikkoa liikaa, koska se voi naarmuttaa kuidun pintaa. Käytä vain uusia, puhtaita puikkoja. Pehmeät kankaat Selluloosakankaat ovat erittäin imukykyisiä ja pehmeämpiä kuin puuvillakankaat. Selluloosakankaat eivät siis naarmuta pintaa, ellet paina niitä liian voimakkaasti kuitua vasten. Puhdista kuitu varovasti ja käytä kangasta vain kertaalleen. Piipunpuhdistin Piipunpuhdistimia voi käyttää liitäntäpintojen puhdistamiseen. Käytä vain uutta, puhdasta ja pehmeää puhdistinta ja varo naarmuttamasta laitetta. Paineilma Paineilman on oltava kuivaa, eikä siinä saa olla pölyä, vettä tai öljyä. Aloita paineilman käyttö suihkauttamalla hieman paineilmaa ympäröivään ilmaan, koska ensimmäinen ilmasuihku saattaa sisältää tiivistynyttä vettä tai ponneainetta. Pidä ilmasäiliö aina pystyasennossa, jotta ponneaine ei pääse likaamaan puhdistettavaa laitetta. HUOM. Ole varovainen käyttäessäsi taitekertoimen sovitusöljyjä. Jotkin öljytyypit liuottavat liittimien sisältämiä sideaineita. VAARA Sammuta lasersäde tai katkaise laitteesta virta, ennen kuin aloitat liitäntöjen puhdistamisen. Lisätietoja on mittalaitteiden käsikirjoissa tai oppaissa. Lisätietoja on myös Agilentin taskuoppaassa Cleaning Procedures for Lightwave Test and Measurement Equipment (Agilentin osanumero F). 38 OTDR-taskuopas