Стандарты и методики диагностики кабельных систем на витой паре и оптоволокне

Инструментальные  параметры погрешности. Каждый из параметров погрешности, 
определенных ниже, является собственной характеристикой любого полевого тестового инструмента. Каждый параметр погрешности влияет на полную точность измерений тестера различным образом и в разной степени. Воздействие каждого из этих параметров погрешности на полную точность измерений изменяется с частотой и величиной измеряемых сигналов. В Приложении 1 описаны некторые математические модели, которые формализуют отношение между различными влияниями и полными точностями измерений потерь NEXT и затухания.

 

Модели  оценки точности измерений

Динамическая  точность измерений. Этот параметр описывает точность работы центрального детектора полевого тестера и измеряется с помощью сравнения сигнала на выходе детектора тестера с калиброванным эталонным источником. Идеальный тестер не должен иметь динамической погрешности измерений (0 дБ). Для более точного анализа параметр должен быть измерен на различных частотах в пределах рабочего диапазона и при разных уровнях входного сигнала в диапазоне, перекрывающем динамически диапазон инструмента.

Обратные  потери представляют собой ошибки измерений вследствие несоответствия 
импедансов полевого тестера и тестируемой нагрузки. Идеальный тестер должен иметь бесконечно высокие обратные потери (бесконечно высокое значение дБ). Этот параметр должен быть измерен на каждой паре при режимах приема и передачи сигналов. Измерения должны быть проведены во всем диапазоне рабочих частот.

Остаточные  потери NEXT. Этот фактор представляет собой ошибку измерений вследствие наличия собственных потерь NEXT в полевом тестере. Идеальный тестер не должен иметь остаточных потерь NEXT (бесконечно высокое значение дБ). Этот параметр должен быть измерен для всех шести комбинаций пар во всем диапазоне рабочих частот.

Баланс  сигнала на выходе. Этот фактор представляет собой ошибку, обусловленную любым дисбалансом дифференциальных сигналов, передаваемых полевым тестером. Идеальный тестер должен обладать абсолютным балансом (бесконечно высокое значение дБ). Этот фактор должен быть измерен для каждой пары во всем диапазоне рабочих частот.

Игнорирование недифференциальных сигналов. Этот фактор представляет собой 
ошибку измерений, связанную с любым сбоем полевого тестера в игнорировании недифференциальных сигналов, присутствующих на тестируемой кабельной системе. Идеальный тестер должен иметь абсолютную невосприимчивость к недифференциальным сигналам (бесконечно высокое значение дБ). Этот параметр должен быть измерен на всех парах во всем диапазоне рабочих частот.

Средний уровень шума. Средний уровень шума определяет вклад ошибки, связанной 
с близостью уровня измеряемого сигнала к фоновому уровню шума измерительного прибора. При уровнях сигнала, близких к порогу шума прибора, тестер не в состоянии отличить сигнал от фонового шума. Идеальный тестер не должен иметь фонового шума (бесконечно высокое значение в дБ). Данный параметр должен измеряться для всех пар во всем рабочем диапазоне частот.

 

Требования  к точности измерений Уровень 2 (Level II)

TSB-67 требует, чтобы тестеры, соответствующие требованиям level II, отвечали как требованиям к общей точности, так и дополнительным требованиям к каждому из шести параметров погрешности, входящих в модель расчета полной точности измерений потерь NEXT и затухания.

Требования к полной точности измерений  level II базовой линии:

• точность измерения потерь NEXT - 1,6 ДБ;
• точность измерения затухания - 1,0 дБ.

Минимальные требования level II к каждому параметру модели погрешности         Приложения А (табл. 4):

 

Таблица 4. Минимальные требования к точности измерений параметров полевыми 
тестерами level II

Параметр погрешности	100 МГц	Функция частоты (f, МГц)
Порог случайного шума	65 дБ	65-15 log (f /100) дБ
Остаточные потери NEXT	55 дБ	55-15 log (f /100) дБ
Баланс выходного сигнала	37 дБ	37- 15log(f/100)flB
Игнорирование недифференциальных сигналов	37 дБ	37- 15log(f/100)flB
Динамическая точность измерений	0,75 дБ	0,75 дБ
Обратные потери	15 дБ	15 дБ

 

Дополнительные тесты, выполняемые полевыми измерительными приборами

Измерение сопротивления постоянному току петли кабеля. Обеспечивает эффективную проверку целостности кабеля и коннекторов. Предоставляемая информация: результаты измерений сопротивления петли каждой кабельной пары; сравнение результатов с максимально допустимым значением для определенного типа кабеля (для типичного кабеля CAT 5, 100 метров - около 16 Ом)

Измерение взаимной емкости между двумя проводниками каждой пары в кабеле. 
Предоставляемая информация: позволяет определить некачественное терминирование 
коннекторов, растянутый кабель.

Характеристический импеданс определяется аппроксимированный характеристический импеданс кабеля.Предоставляемая информация: индикация результата Pass/Fail в случае нахождения измеренного характеристического импеданса в рамках выбранного для тестирования стандарта (тест TDR даст сообщение о всех точках и величинах изменения импеданса).

Средний импеданс - характеристика кабельной системы, которая должна соответствовать системному импедансу ЛВС.

Предоставляемая информация: средний импеданс каждой пары; должен быть равен системному импедансу ЛВС - 100, 120 или 150 Ом ± 15 Ом.

Задержка в распространении  сигнала - время, необходимое сигналу для прохождения от передатчика до приемника по 4-парному кабелю 100 Ом.

Смещение задержки - разница во времени распространения сигнала по разным парам в одном кабеле (Максимально допустимое значение смещения задержки - 50 нс/100 м).

Предоставляемая информация: величина задержки в наносекундах; многие приложения 
ЛВС чувствительны к времени задержки распространения (номинальное значение - 1 миллисекунда).

TDR выявляет аномалии импеданса в кабельной паре.

Предоставляемая информация: открытые концы, короткие замыкания, некачественные 
контакты, рассогласования в типах кабелей.

Тестирование в расширенном  диапазоне частот (155 МГц)

Измерение параметров до 155 МГц, однако, не существует стандарта, определяющего рабочие характеристики свыше 100 МГц.

 

Диагностика оптического волокна

Процедуры тестирования для оптоволоконных систем основаны на методиках, описанных в стандарте CCITT (ITU-T), рекомендации G.650 и G.651. Данные документы подлежат замене соответствующими стандартами IEC, как только они выйдут в свет. Методы тестирования применяются  для оптоволоконных кабелей независимо от их расположения. Оптическое волокно тестируется на непрерывность и затухание с помощью соответствующих видов тестов.

 

Тестирование  непрерывности

Тестирование  непрерывности волокна осуществляется с помощью источника света. Используется для проверки прохождения света  через волокно (непрерывность) для  идентифицирования отдельных волокон, для проверки полярности в дуплексных системах. Наиболее эффективно при поиске неисправностей. Простой способ проверки непрерывности волоконно-оптических линий малой и средней протяженности заключается в том, что в линию со сколотыми концами или присоединенными 
коннекторами направляют источник света и смотрят, выходит ли свет с другого конца. При малых протяженностях может быть необходимым сколоть только тот конец волокна, где свет источника входит в волокно.

Такая простая  проверка может быть осуществлена для  кабелей длиной до километра и более. Если концы кабеля находятся на улице, может использоваться солнечный свет. При больших расстояниях свет, наблюдаемый на другом конце кабеля может быть красным. Это нормально и происходит в результате фильтрации света внутри волокна.

Тестирование затухания. Измерение оптической мощности

После того, как произведен монтаж кабеля, осуществлено сращивание и подключены все коннекторы, необходимо определить, может ли система  передавать требуемую мощность. 
Для простейшего испытания требуется источник света с теми же типом, длиной волны и 
мощностью, как и у оборудования, предназначенного для дальнейшего применения. Само системное оборудование часто может являться источником, удовлетворяющим этим требованиям. Измерение выполняется с помощью источника света и измерителя оптической мощности. Измеряется величина потери сигнала при прохождении по волоконной линии.

Калибровка

Этап 1. Первый этап заключается в получении примерного значения исходной мощности излучения системы. Для этой процедуры может использоваться короткий тестовый кабель с волокном и коннектором того же типа, что и у установленного кабеля. Один конец короткого кабеля подсоединяется к оборудованию, излучающему свет. Другой конец подсоединен к измерителю оптической мощности.

Определение потерь оптической мощности (Р1) в конфигурации (рис. 5):

Рис. 5. Измерение  уровня оптической мощности на выходе источника

Тестирование системы

Этап 2. После того, как сняты первоначальные показания на коротком отрезке тестового кабеля, проводят такое же снятие показаний на установленном кабеле. Разница в показаниях указывает на дополнительные потери мощности из-за длины волокна и различий в оптических характеристиках коннекторов. Так как примерные потери волокна известны, потери, превышающие потери волокна более чем на 1,0 - 1,5 дБ, говорят о плохом соединении, требующем или полировки заново или переделки.

Определение потерь оптической мощности (Р2) осуществляется в конфигурации (рис. 6):

Рис. 6. Измерение  затухания, вносимого тестируемым  сегментом в линию

Потери в системе = Р1 - Р2. Обнуление показаний измерителя мощности. 
Типичные значения потерь:

Оптический кабель. На 850 нм - 3,75 дБ/км; на 1300 нм - 1,5 дБ/км.

Коннекторы. Типичные потери для пары коннекторов - 0,35 - 0,75 дБ.

Муфты. Менее 0,5 дБ на одну муфту.

 

Оборудование для диагностики

Измерители  оптической мощности часто дают показания непосредственно в единицах мощности, таких как дБм и дБц. Используя адаптеры для коннекторов и источники света, 
имеющие ту же длину волны, что и у установленного оборудования, можно провести очень точные измерения потерь линий с коннекторами и муфтами.

Оптический  рефлектометр с временным доменом (OTDR) обычно используют для 
измерения длины и затухания на всем протяжении волоконной линии. Их также используют для выявления особых точек в линии, где возникают потери, например, в местах расположения муфт.

OTDR - это оптический радар, измеряющий время прохождения и интенсивность отраженного короткого импульса света, излучаемого в оптическое волокно. На протяжении волокна возникают небольшие отражения, становящиеся слабее, когда уровни мощности понижаются с увеличением расстояния. В местах наиболее серьезных дефектов возникают большие отражения, появляющиеся на осцилоскопе в виде пиков.

Для испытания  волоконно-оптических систем малых  и средних длин редко требуется  применение OTDR. В малых системах гораздо более быстрым и эффективным является испытание с помощью измерителя оптической мощности. Многие компании, выпускающие инструменты, предлагают потребителю как OTDR, так и другое оборудование для тестирования.

Увеличительные  очки и микроскопы. Так как царапины и другие дефекты оптического волокна невозможно заметить невооруженным глазом, требуется использование увеличительного оборудования. При большинстве постоянно проводимых проверок приемлемые результаты можно получить, используя обычный работающий от батареек микроскоп с подсветкой с увеличением 30х - 100х. Пользователю также предлагаются микроскопы, имеющие особые адаптеры, специально разработанные для использования с волоконно-оптическими коннекторами.