Снип 3.05.07-85 => оптические кабели. 3.135-3.142. (введены дополнительно, изм. № 1). 4. индивидуальные испытания. (измененная редакция,…

Требования сетевых приложений

В спецификациях приложений всег­да имеются в виду соединения «точ­ка-точка», которые в TIA и ISO на­зываются «каналами». Если кабель устанавливается или тестируется по сегментам, то для обеспечения нор­мальной работоспособности прило­жений нужно позаботиться о том, чтобы суммарные потери и длина волокна в каждом канале не превышали максимально допустимого значения.

Далее, в таблице 4, приведены сведения о максимальной рекомендуемой длине кабеля и максимально допустимых потерях сигнала для различных приложений. Наиболее стро­гие требования предъявляются к высокопроиз­водительным гигабитным се­тям. Ограничения на потери сигнала в техноло­гии Gigabit Ethernet близки к установленным в стандартах TIA и ISO значениям потерь для структурированных кабельных систем. Требования, предъявляемые ранними сете­выми технологиями на величину потерь, значительно мягче. Физическая среда пере­дачи данных не будет отрицательно сказы­ваться на производительности приложений, пока требования приложений не превосхо­дят спецификаций стандартов TIA и ISO.

Таблица 4 Требования приложений с учетом типа волокна и источника излучения

Источник

Тестирование волоконно-оптических каналов СКС

Потребность в быстрой передаче больших объемов данных привела к росту популярнос­ти высокоскоростных сетей Gigabit Ethernet и их распространению в LAN-сетях. В активном сете­вом оборудовании 1 и 10 Gigabit Ethernet, включая маршрутизаторы и коммутаторы, в качестве источников излучения используются не светодиоды, а лазерные диоды. Какой источник излучения должен использоваться в измери­тельном оборудовании, когда для передачи данных используются и светодиоды, и лазе­ры? Рассмотрим этот вопрос подробнее.

В высокоскоростных сетях на основе одномодового волокна применяются полупроводнико­вые лазеры различных конструкций. В LAN-сетях обычно используют лазеры Фабри-Пе­ро, излучающие на длине волны 1310 или 1550 нм. Для измерения потерь оптического сигнала в одномодовом волокне следует ис­пользовать приборы с аналогичными лазерны­ми источниками излучения. В этом случае ха­рактеристики источника излучения, используе­мого в тестирующем оборудовании, будут сов­падать с характеристиками реального источ­ника излучения, используемого в активном се­тевом оборудовании, а измеренная величина потерь будет очень близка к реальной величи­не потерь сигнала при работе сети.

С тестированием кабельной инфраструкту­ры сетей на основе многомодового волокна ситуация несколько сложнее. В таких сетях могут применяться как светодиодные, так и лазерные источники излучения. В активном сетевом оборудовании, рас­считанном на 10- и 100-мегабитный Ethernet, применяются светодиоды. В то же время для передачи данных со скоростью 1 и 10 Гбит/с нужны лазерные источники оп­тического сигнала. Наиболее часто для пе­редачи данных по многомодовому волокну используются VCSEL-лазеры (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором). Лазеры VCSEL излучают на длине волны 850 нм, они пригодны для высокоскорост­ной передачи данных и стоят значительно дешевле лазеров Фабри-Перо. Хотя рабочие длины волн светодиодов и VCSEL-лазеров совпадают, пространствен­ные характеристики их излучения значитель­но отличаются (также отличаются и спект­ральные характеристики). На практике это означает, что они обес­печивают разные условия ввода излучения в волокно. Светодиод сравнительно равномер­но заполняет излучением всю сердцевину и угло­вую апертуру многомодового волокна. Лазе­ры VCSEL излучают узконаправленным пучком с меньшей расходимостью и более высокой яркостью. Пучок излучения сосредоточен бли­же к центру волокна, его интенсивность быстро уменьшается по мере удаления от центра; внешняя часть сердцевины волокна, прилегающая к его оболочке, практически не освещается (т.е. лазером в многомодовом волокне возбуждается малая группа мод). Разные условия ввода светового пучка приводят к разной ве­личине измеренного значения затухания. Как правило, затухание, измеренное с использова­нием светодиода, выше изме­ренного с использованием VCSEL-лазеров. Этот фактор способен повлиять на заключение о работоспособности сети в условиях, когда к допустимому оптическому бюджету потерь предъявляются жесткие требования.

Приобретите список предложений оптоволокна

Прежде чем вы сможете купить тестер оптоволоконного кабеля, вам нужно убедиться, что он поддерживает любой тип кабеля или линии передачи, которые вы надеетесь протестировать. Лучше всего начать с загрузки списка конкретных моделей, совместимых с кабелями разных типов.

Каждый тестер работает по-своему, и даже разные версии одинаковых тестеров не будут работать со всеми кабелями. Поэтому, прежде чем тратить деньги на кабельный тестер, убедитесь, что он совместим с любым конкретным типом оптоволоконного кабеля, который вы хотите протестировать.

Вот несколько лучших предложений по оптоволоконному кабелю.

Измеритель оптической мощности МИНИ NF-908

 

Хорошо подходит для тестирования низкого и среднего уровня, идеально подходит для начинающих пользователей и профессионалов с ограниченным бюджетом. Низкая стоимость облегчает начало работы по установке, обслуживанию и устранению неполадок волоконно-оптической сети.

Устройство поставляется со стандартным блоком питания переменного тока и имеет функцию автоматического выбора диапазона, которая отлично подходит для быстрого тестирования. Включает в себя мини-измеритель оптической мощности NF-908, а также кабели для измерения оптических потерь, универсальный интерфейсный кабель для ПК и футляр для переноски.

В коробке вы найдете все необходимое для начала работы. Расширенные функции включают функцию рефлектометра, которая позволяет проверить наличие разрывов в линии или соединений, которые могут повлиять на качество сигнала.

Этот продукт предлагает все основные функции, необходимые для повседневного использования, по доступной цене

Если вы ищете тестер начального уровня, обратите внимание на MINI Optical Power Meter NF-908.

Особенности продукта

ОЭМ/ОДМ: Да

Фирменное наименование: Нояфа

Номер модели: NF-908

• Место происхождения: Шэньчжэнь. Китай
• Интерфейс: интерфейс FC/ST/SC
• Длина волны: 850/980/1310/1490/1550/1625нм
• Питание: литиевая батарея 3,7 В 700 мАч

Преимущества

• Гарантия: 1 год
• Автоматическое сканирование и определение порядка сетевого кабеля.
• Ручное управление и цельная съемная конструкция обеспечивают еще большую гибкость при использовании этого устройства.
• Конструкция с питанием от человека, после 30 минут использования устройство автоматически отключится.
• Сделано в Китае и дешевле, чем у конкурентов с аналогичным качеством.

Сетевой уровень

Этот уровень отвечает за маршрутизацию данных внутри сети между компьютерами. Здесь уже появляются такие термины, как «маршрутизаторы» и «IP-адреса».

Маршрутизатор, который используют интернет-провайдеры. Обычно маршрутизатор — это Wi-Fi-роутерФото: Wikimedia Commons

Маршрутизаторы позволяют разным сетям общаться друг с другом: они используют MAC-адреса, чтобы построить путь от одного устройства к другому.

Данные на сетевом уровне представляются в виде пакетов. Такие пакеты похожи на фреймы из канального уровня, но используют другие адреса получателя и отправителя — IP-адреса.

Чтобы получить IP-адрес обоих устройств (отправителя и получателя), используется протокол ARP (Address Resolution Protocol). Он умеет конвертировать MAC- в IP-адрес и наоборот.

Тестирование отношения сигнал-шум (SNR)

Отношение сигнал-шум (Signal-to-Noise Ratio, SNR) является важным фактором определения возможности функционирования сети. Это степень стойкости сети к воздействию шумов. Отношение SNR выражается в децибелах (дБ) и позволяет понять, воздействие каких дополнительных помех может выдержать кабельная сеть, прежде чем будет превышено допустимое значение BER.

Например, допускаемый предел для отношения сигнал-шум, равный 3 дБ, будет означать, что если уровень шума в кабельной сети повысится на 3 децибела, то в сети будет появляться чрезмерное количество ошибок.

Для Gigabit Ethernet отношение сигнал-шум более критично, потому что количество логических уровней увеличено с трех до пяти с сохранением общей огибающей 2 В. Это приводит к уменьшению разницы между уровнями до 50%, и требует большего допускаемого предела для SNR.

Тестер NetXpert 1400 позволяет эффективно измерять значение SNR в кабелях 100 Мбит/с и 1 Гбит/с, что дает возможность находить в сети проблемы, которые способны отрицательно повлиять на высокоскоростную передачу данных.

3. Характеристики источника света и способ подачи света в волокно.

Условия излучения света и способ подачи света в волокно очень сильно влияют на измерение оптических потерь. Для многомодового волокна различное распределение излучаемой мощности (условия излучения света) дает различные результаты измерения затухания сигнала. Распределение мощности по модам контролируется за счет изменения размера светового пучка и углового распределения в оптической системе, через которую свет подается в волокно.

В градуированном ступенчатом волокне понижение индекса рефракции сердечника по мере приближения к оплетке приводит к тому, что моды высшего порядка движутся по кривой траектории, более длинной, чем осевой луч («режим нулевого порядка»). Поскольку моды высшего порядка перемещаются в стеклянном сердечнике по более длинной траектории, и так как вероятность поглощения или рассеивания для них более велика, для них характерна большая величина затухания, чем для мод низшего порядка. Поэтому в длинном, полностью заполненном волокне (все моды, запущенные в волокно, переносят одинаковую мощность) модами высшего порядка переносится меньший объем мощности, чем в коротком волокне. Термин «равновесное модовое распределение» (Equilibrium Modal Distribution, EMD) применяется для описания модового распределения в длинном кабеле, в котором произошла потеря мод высшего порядка. Разница в модовом распределении для короткого и длинного кабеля может существенно влиять на результат измерений.

Модовый фильтр отсекает высшие моды, но является лишь грубым приближением EMD.

Сетевые модели OSI и IEEE Project 802

Работа сети заключается в передаче данных от одного компьютера к другому. В этом процессе можно выделить несколько отдельных задач:

• распознать данные;
• разбить данные на управляемые блоки;
• добавить информацию к каждому блоку, чтобы:
• указать местонахождение данных;
• указать получателя;
• добавить информацию синхронизации и информацию для проверки ошибок;
• поместить данные в сеть и отправить их по заданному адресу.

Сетевая операционная система при выполнении всех задач следует строгому набору процедур. Эти процедуры называются протоколами или правилами поведения. Протоколы регламентируют каждую сетевую операцию.
Стандартные протоколы позволяют программному и аппаратному обеспечению различных производителей нормально взаимодействовать. Существует два главных набора стандартов: модель OSI и ее модификация, называемая Project 802. Чтобы изучить техническую сторону функционирования сетей, необходимо иметь четкое представление об этих моделях.

Оптические рефлектометры

Оптические
рефлектометры (Optical Time Domain Reflectometer — OTDR) являются наиболее
полнофункциональным прибором для эксплуатационного анализа оптических кабельных
сетей.

Рефлектометр
представляет собой комбинацию импульсного генератора, разветвителя и измерителя
сигнала и обеспечивает измерение отраженной мощности при организации измерений
с одного конца. Рефлектометры действуют по принципу радара: в линию посылается
импульс малой длительности, который распространяется по оптическому кабелю в
соответствии с релеевским рассеянием и френелевским отражением на неоднородностях
в оптическом кабеле (дефекты материала, сварки, соединители и т.д.).
Управляющий процессор обеспечивает согласованную работу лазерного диода и
электронного осциллографа, создавая возможность наблюдения потока обратного
рассеяния полностью или по частям. Для ввода импульсов в волокно используются
направленный ответвитель и оптический соединитель. Поток обратного рассеяния
через оптический соединитель и направленный ответвитель поступает на
высокочувствительный фотоприемник, где преобразуется в электрическое
напряжение. Это напряжение подается на вход Y электронного осциллографа,
вызывая соответствующее мощности потока обратного рассеяния отклонение луча
осциллографа. Ось X осциллографа градуируется в единицах расстояния, а ось Y —
в децибелах.

Оптическая
схема типичного импульсного рефлектометра приведена на рисунке 28.

Рисунок  28 —  Оптическая схема типичного импульсного
рефлектометра

Работа
прибора основана на измерении мощности светового сигнала, рассеянного
различными участками волоконно-оптической линии.

Световые
импульсы относительно большой мощности от встроенного в импульсный оптический
рефлектометр источника вводятся в волокно, а высокочувствительный приемник
измеряет временную зависимость мощности светового сигнала, возвращающегося из
тестируемого волокна обратно в рефлектометр.

Главной
целью измерений, проводимых с использованием оптических рефлектометров,
является определение импульсной характеристики тестируемого волокна. Типичная
рефлектограмма импульсного рефлектометра приведена на рисунке 29

Рисунок
 29 — Типичная рефлектограмма оптического рефлектометра

Вертикальная
шкала определяет уровень рассеянного (отраженного) сигнала в логарифмических 
единицах. Горизонтальная  ось соответствует расстоянию от рефлектометра до
тестируемой области волокна.

 В
волоконных световодах рассеяние на частицах примеси может быть уменьшено
практически до нуля, но рассеяние на «вмороженных» неоднородностях
принципиально уменьшить нельзя, именно они определяют минимальную величину
потерь на рассеяние.

RFTS – Системы мониторинга ВОЛС

Одним из основных эксплуатационных факторов, позволяющих
прогнозировать ухудшение характеристик оптических волокон и обеспечивать
требуемый уровень надежности ВОЛС, является непрерывный мониторинг ОК ВОЛС. При
этом системы мониторинга ОК ВОЛС должны предусматриваться уже на этапе
планирования и проектирования современных цифровых сетей связи.

Такие системы — системы дистанционного
тестирования волокон RFTS (Remote Fiber Test System) — в настоящее время
выпускаются рядом зарубежных компаний. Однако для практического применения
подобных систем при построении больших протяженных сетей связи требуется
серьезный сравнительный анализ возможностей различных систем RFTS и изучение
проблемы их интеграции с системами информационной поддержки и управления такими
сетями.

Уровень TV сигнала по ГОСТу

Уровень ТВ сигнала измеряется в децибелах (дБ), взятых в отношении к действующему напряжению (1 мкВ). Обозначение выглядит следующим образом — «дБмкВ». В соответствии с существующим ГОСТом величина этого параметра должна находиться в диапазоне от 60 до 78 дБмкВ (эти показатели ориентированы на пакет, включающий более двадцати программ). Оптимальный уровень телевизионного сигнала, при котором входное соотношение сигнал/шум имеет допустимые значения (26 dB), является показателем чувствительности телевизионного приемника. Этот параметр указан в паспорте устройства. Современные ТВ приемники рассчитаны на минимальный входной сигнал:

• 32 dBmV в метровом диапазоне;
• 37 dBmV в дециметровом диапазоне.

С учетом того, что приемлемое качество изображения наблюдается только при значении уровня сигнала, превышающем паспортный показатель чувствительности приемника на 20 dB, это значение на входе приемной аппаратуры должно варьироваться в диапазоне 52-57 dBmV.

Кроме этого показателя на характеристики сигнала оказывают серьезное влияние такие параметры, как соотношение уровней сигнала и шума, а также показатель уровня интермодуляционных (нелинейных) искажений. Обычно такие сложные измерения специалистами не производятся, но, тем не менее, качество изображения во многом зависит от них.

Согласно существующим стандартам (ГОСТ ), величина этих параметров не должна превышать:

• -72 дБ/мВт (70 мкВ) для метрового диапазона;
• -69 дБ/мВт (100 мкВ) для дециметрового диапазона.

Чувствительность отдельно взятого видеоканала, с учетом ограничений, связанных с синхронизацией, напрямую зависит от минимального показателя амплитуды сигнала на входе телевизионного приемника, который обеспечивает устойчивую синхронизацию изображения. Значение этих параметров выглядит следующим образом:

• в метровом диапазоне оно допустимо в пределах -75 дБ/мВт (40 мкВ);
• в дециметровом — не должно превышать -72 дБ/мВт (70 мкВ).

Agilent FrameScope 350

Отличительной особенностью FrameScope 350 производства компании Agilent, которая входит в состав корпорации Hewlett Packard, является возможность измерять время отклика таких ключевых сетевых ресурсов, как вэб , файловые серверы и серверы электронной почты, серверы печати, служб DNS и DHCP.

FrameScope 350 позволяет тестировать как кабельную, так и сетевую инфраструктуру

Устройство позволяет получать данные о загрузке каналов 10/100 Ethernet, количестве широковещательных пакетов, коллизиях и ошибках, а также быстро выявлять неправильно присвоенные маски подсети, некорректно сконфигурированные серверы и продублированные IP-адреса.

FrameScope 350 быстро обнаруживает и выводит на свой экран все устройства IP и IPX как в коммутируемой сети, так и в различных подсетях. При этом цветной сенсорный экран и дружественный интерфейс существенно упрощают работу с прибором.

С помощью FrameScope 350 можно производить сертификацию СКС на соответствие категориям 3, 5, 5е и 6, а также многомодовых и одномодовых оптических соединений при использовании специальных адаптеров.

Измерение параметров кабельных линий производится с помощью модуля DualRemote 350. К основному блоку FrameScope 350 и удаленному модулю DualRemote 350 можно подключить наушники с микрофоном для переговоров во время тестирования. Тестирование оптических линий производится с помощью многомодового и одномодового адаптеров MM (SM) Fiber SmartProbe.

Все данные, полученные при тестировании, сохраняются на карту памяти стандарта CompactFlash. Внутренняя память прибора позволяет сохранить до 1000 кабельных тестов, карта памяти Compact Flash 32 МВ – до 9 900 тестов.

Тестирование сетевой конфигурации

Данная функция позволяет тестировать активные сетевые возможности. Например, чтобы определить наличие достаточной электрической мощности на нужных выводах, можно провести измерение Power over Ethernet (PoE). Также можно использовать функцию Port Discovery для определения возможности дуплексной передачи.

Дополнительные преимущества тестов сетевой конфигурации включают в себя:

• Discover CDP (Cisco Discovery Protocol), LLDP (Link Layer Discovery Protocol)
• Использование функции Ping для различных URL или IP-адресов
• Использование функции Ping для вызова до 10 адресов
• Поддержка IPV4, IPV6
• Тестирование активного Ethernet (состояние и возможности канала)
• VLAN
• Traceroute – определение маршрутов следования данных

Причины возникновения дефектов на оптико-волокнистом кабеле

Дефекты в системе оптической кабельной сети появляются вследствие развития таких ситуаций:

• 1. Непосредственное механическое воздействие (в основном, всевозможная строительная техника).
• 2. Перемещение поддерживающего зажима в точке ввода.
• 3. В случае прямого попадания молнии (подобные риски существенно возрастают в случае, когда кабель оснащен металлической броней, а также при прокладке коммуникаций на территории скального грунта или в условиях вечной мерзлоты).

Первая ситуация связана с высоким уровнем усилия и резким оказанием воздействия. Поэтому может произойти обрыв провода. В остальных ситуациях может наблюдаться частичное нарушение целостности системы. Поэтому довольно долго происходит обеспечение качественных коммуникаций.

Сетевые анализаторы

Сетевые анализаторы представляют собой эталонные измерительные инструменты для диагностики и сертификации кабелей и кабельных систем. В качестве примера можно привести сетевые анализаторы компании Hewlett Packard – HP 4195A и HP 8510C.

Сетевые анализаторы содержат высокоточный частотный генератор и узкополосный приемник. Передавая сигналы различных частот в передающую пару и измеряя сигнал в приемной паре, можно измерить затухание и NEXT. Сетевые анализаторы – это прецизионные крупногабаритные и дорогие (стоимостью более $20000) приборы, предназначенные для использования в лабораторных условиях специально обученным техническим персоналом.

Что нужно знать об измеряемых параметрах

Основными электрическими параметрами, от которых зависит работоспособность кабельной линии, являются:

• целостность цепи (Connectivity);
• характеристический импеданс (Characteristic Impedance)и обратные потери (Return Loss);
• погонное затухание (Attenuation);
• переходное затухание (Crosstalk);
• задержка распространения сигнала (PropagationDelay)и длина линии (Cable Length);
• сопротивление линии по постоянному току (LoopResistance);
• емкость линии (Capacitance);
• электрическая симметричность (Balance);
• наличие шумов в линии (Electrical Noise, Electromagnetic Interference).

Целостность цепи

Основная задача тестера в этом режиме – выявить ошибки монтажа: замыкания, обрывы, перепутанные жилы. Поскольку ошибки подобного рода встречаются достаточно часто, существует большое количество недорогих приборов, единственной функцией которых является контроль целостности цепи.

Характеристический импеданс

Потери в медной линии также могут быть вызваны неоднородностью импеданса. Оценка влияния, оказываемого неоднородностями импеданса, выражается таким параметром, как обратные потери (отношение амплитуды переданного сигнала к амплитуде сигнала, отраженного в дБ).

Основными причинами, вызывающими неоднородность импеданса, являются:

• нарушение шага скрутки в местах разделки кабеля около соединителей;
• дефекты кабеля;
• неправильная укладка кабеля;
• некачественная установка соединителей.

Все полнофункциональные тестеры СКС имеют встроенный рефлектометр, с помощью которого место с аномальным импедансом может быть без труда локализовано.

Погонное затухание

Ослабление сигнала при его распространении по линии оценивается затуханием (выраженное в дБ отношение мощности сигнала, поступившего в нагрузку на конце линии, к мощности сигнала, поданного в линию). Затухание сильно увеличивается с ростом частоты, поэтому оно должно измеряться для всего диапазона используемых частот.

Переходное затухание

Этот параметр характеризует величину перекрестных наводок между витыми парами одного кабеля (отношение амплитуды поданного сигнала к амплитуде наведенного сигнала в дБ).

При определении переходного затухания на ближнем конце линии (Near End Cross Talk, NEXT; Power Sum NEXT, PS NEXT) подача сигнала и измерение производятся с одной стороны линии для всех частот заданного диапазона.

В первом случае для проведения измерения в одной паре сигнал подается поочередно на все остальные пары. Во втором случае тестирование производится по более жестким правилам: сигнал подается сразу на все остальные пары.

Оценку качества линии также очень удобно производить на основании комбинированных параметров – защищенности на дальнем конце линии (Attenuation to Crosstalk Ratio, ACR;Power Sum ACR, PSACR), выраженной как отношение величин погонного затухания и переходного затухания на ближнем конце линии.

Фактически этот параметр показывает, насколько амплитуда принимаемого полезного сигнала выше амплитуды шумов для заданной частоты сигнала.

Надо учитывать, что когда передача данных ведется по всем парам одновременно (например, 1000Base T), необходимо измерять и уровень переходного затухания на дальнем конце линии (Far EndCrossTalk, FEXT).

Поскольку на приемник в этом случае поступает суперпозиция полезного сигнала, передаваемого поданной паре, и сигнала, наведенного на нее с других пар, оценка качества линии производится на основании отношения величин полезного сигнала на дальнем конце линии (то есть с учетом его затухания) и наведенного сигнала.

Соответствующие характеристики – приведенное переходное затухание на дальнем конце линии (Equal Level Far End Cross Talk, ELFEXT; Power Sum ELFEXT, PS ELFEXT).

Задержка распространения

Для надежной работы высокоскоростных протоколов необходимо, чтобы задержка распространения сигнала не превышала заданной и была одинакова для всех пар кабельной линии. Следует отметить, что некоторые системы передачи (например, 1000Base T) весьма чувствительны не только к абсолютному значению задержки распространения сигнала, но и к ее разнице (Propagation Delay Skew) для различных пар одной кабельной линии.

Уровень шумов в линии

Электромагнитные помехи в ряде случаев могут сделать невозможной устойчивую передачу данных в линии. Большинство тестеров СКС позволяет измерить уровень шумов для последующего анализа и устранения их причин.