Зварювання оптичних волокон. Частина 4: вимірювання на оптиці, зняття і аналіз рефлекторам

    
 Дві рефлекторам однієї і тієї ж траси на різних довжинах хвиль, відкриті в програмі-viewer'е
 
Здравствуйте, хабражітелі! У цій, четвертою за рахунком, статті про роботу з оптикою, я розповім про те, як зняти рефлектограмм траси оптичним рефлектометром і як зрозуміти, що ми на ній бачимо. Також торкнемося питань вимірювань тестерами, налаштування рефлектометра та деяких інших.
Нова частина не виходила так довго, тому що я писав диплом, плюс були питання по роботі. Але тепер диплом захищений, лінь переможена і руки дійшли, щоб дописати статтю.
 
І ще. На мою особисту думку, ця стаття для масового читача здасться більш нудною і складною, ніж попередні, тому що одна справа подивитися на зварювання волокон, а інша справа — копатися в якихось нудних графіках. :) Але проте знати це необхідно тим, хто працює з оптоволокном.
 
 Частина 1 тут
 Частина 2 тут
 Частина 3 тут
 
Обережно: багато картинок, трафік!
 
 
 
У минулій частині ми розглянули схеми розпаювання муфти і схеми організації мереж, а зупинилися на тому, які бувають рефлектометри, навіщо вони потрібні і що вони вміють. Давайте тепер розглянемо впритул, що собою представляє результат вимірювання — рефлектограмм , що ми на ній можемо побачити і як її читати.
Я викладу зображення декількох типових рефлектограмм, постараюся все ілюструвати «живими» прикладами з моєї практики, але іноді може трапитися, що покажу щось на примірних схемах-імітаціях, намальованих в Paint'е або знайдених в інтернеті: просто дуже довго збирати по архівах підходящі і наочні рефлекторам для кожного випадку.
 
Для роботи на комп'ютері з рефлектограмм я використовую програму від виробників рефлектометрів Yokogawa. Вона відмінно розуміє найпоширеніший формат. Sor і в ній можна подивитися все, що потрібно. Опис її інтерфейсу і функцій я дам в кінці статті. Хто хоче спробувати свої сили на практиці — ось ця програма . Там же в архіві кілька рефлектограмм для тренування. Посилання на цей архів я вже давав в минулій статті.
 
Потрібно сказати, що навчитися добре знімати рефлекторам, аналізувати їх і розуміти, що ми бачимо перед собою — складніше, ніж навчитися паяти волокна. Існує безліч нюансів. Тут потрібно багато практики.
І ще. Я в минулій статті приводив посилання на велику статтю, в якій розповідається все про рефлектометром. Ось вона.
Хто вчиться працювати з рефлектометром — раджу не обходити стороною цей матеріал.
 
Для початку коротко — деякі важливі терміни.
 
 рефлектограмм — це маленький файлик формату. sor,. trc або інших, що містить в собі графік — інформацію про виміряної трасі.
 Загасання — це характеристика, що показує, скільки потужності (дБ або дБм) втрачається в даному місці (загасання на зварюванні, кросі) або на даній ділянці траси.
 Кілометріческое загасання — це загасання, приведене до віддалі. Якщо проміряли і у нас вийшло загасання всій лінії 0,66 дБ і довжина нашій лінії 3 км, то кілометріческое буде 0,66 / 3 = 0,22 дБ / км.
Якщо якісь терміни у статті неясні — напишіть в коментах, винесу сюди для ясності. І взагалі одна людина не може знати все: уточнення та поправлення вітаються.
 
Отже, що ми побачимо на рефлектограмме, коли відкриємо її на приладі або на комп'ютері?
Ми побачимо якийсь графік. По осі абсцис відкладено відстань, по осі ординат — рівень потужності сигналу. В цілому графік спадаючий, тому що все, що є на оптичній трасі, вносить загасання в подається сигнал: усілякі з'єднання, дефекти, і саме волокно теж має постійне затухання.
 
Рефлектограмм народжується так: рефлектометр посилає в лінію короткий імпульс світла (його тривалість задається в настройках), а потім слухає, що відбивається назад. Само волокно за рахунок релєєвського розсіювання трохи відбиває назад, і, аналізуючи потужність зворотного відображення і час, в який дана миттєва потужність прийшла, рефлектометр ставить крапки на координатній площині, поєднуючи їх у графік. Якщо десь є невідбивальним неоднорідність (зварювання, загин), то до неї рівень відбитого сигналу буде вище, ніж після неї — на графіку утворюється сходинка. Якщо є що відображає неоднорідність (мех.соедіненіе, тріщинка, кінець волокна), то рефлектометр бачить в цьому місці потужне відображення, набагато вище, ніж приходить від релєєвського розсіювання світло — ми бачимо на графіку пік. Так як 1 імпульс повертається дуже приблизно, дуже галасливий, для якісної рефлекторам в лінію посилається раз за разом багато імпульсів (тисячі і десятки тисяч), і результуюча рефлектограмм є їх усередненням. Чим більше імпульсів — тим точніше і рівніше рефлектограмм, але тим довше потрібно чекати закінчення вимірювання.
 
Рефлектограмм складається з мертвої зони на початку, робочої ділянки та області шумів в кінці траси. Ось на малюнку — сама типова рефлектограмм:
 
 
 
На цей малюнок буду посилатися далі по тексту, так що позначимо його «головний малюнок».
 
 
Розглянемо кожен елемент на цій рефлектограмме.
 
На самому початку йде пік зворотного відбиття від вхідного коннектора і шлейф після нього — це так звана мертва зона . Довжина траси починається з самого початку шкали звіту, тобто мертва зона — вже частина спостерігається нами траси. Вона нам заважає побачити, що відбувається на самому початку траси, і це сумно (ми не можемо прямо подивитися, чи хороше кросове з'єднання і чи гарна зварювання піг-Тейла з кабелем). Повністю позбавитися від цієї мертвої зони неможливо, проте якщо прийняти ряд заходів, можна її зменшити або обійти: знизити тривалість імпульсу, використовувати більш чутливий рефлектометр, використовувати компенсаційну котушку. І все ж ми ніяк не зможемо подивитися, скажімо, зварку піг-Тейла з волокном кабелю в кросі, ми можемо щось сказати про неї лише за непрямими даними. Побічно дізнатися про загасання на початку траси можна, використовуючи компенсаційну котушку з волокном (див. нижче).
Станом цієї мертвої зони можна багато що сказати! Чим чистіше наші механічні з'єднання і целее торці пасивне і піг-Тейл, також чим коротше ми виставимо імпульс (див.нижче), тим менше і акуратніше буде ця мертва зона.
 
Якщо ми бачимо, що спадаючий фронт мертвої зони — у вигляді прямої лінії, і переходить в трасу під кутом, і при цьому мертва зона акуратна і вузька (як на малюнку вище або на рефлектограмм з шапки статті) — все виставлено нормально.
Якщо те ж саме, але мертва зона занадто широка (та інші події теж широкі) — значить, виставлений занадто довгий імпульс для даної траси, довжина імпульсу занадто велика порівняно з довжиною нашої ділянки (це як намагатися звичайної лопатою розпушити землю у квітковому горщику). Потрібно поставити трохи менше і переміряти волокно.
 
 
 Довжина траси дуже маленька (близько 1,7 км), а імпульс занадто великий (1 мкс). Тому мертва зона і всі інші події потворно розтягнуті, пропадає «чіткість», губляться дрібні деталі. Для цієї траси потрібно виставляти імпульс раз в 100 коротше. Ближче до правої частини видно фантомний пік на вдвічі більшій відстані, ніж кінець траси, про нього див нижче. І ще: рефлектограмм, як бачите, «обрізана» за амплітудою, піки зрізані зверху. Це вже особливість недорогого рефлектометра, але подивитися події на трасі цей ефект зазвичай не заважає.
 
Якщо ж мертва зона не тільки широка, але і переходить в трасу плавно (у вигляді гіперболи / параболи), та ще й часом нерівно з шумами — це вірна ознака того, що щось не в порядку на самому початку траси: або який- то з портів (на рефлектометром або на кросі) брудний, або розетка на кросі або на самому рефлектометром зламана (в цьому випадку при багаторазовому відключенні / підключенні результат буде сильно змінюватися аж до повної відсутності траси), або патч-корд/пігтейл поганий, або зварювання всередині кросу погана. Або, найрідкісніший і самий неприємний варіант, прямо близько кросу (десятки метрів) пошкодження на кабелі.
Ще подібне можна побачити в таких випадках: іноді при проведенні вхідного контролю барабана кабелю (або коли треба виміряти лінію, що не оконеченную кросом — є просто висить кінець кабелю), якщо немає пристрою оперативного підключення (вводу) волокон, доводиться підварюють кожне волокно до піг- тейлу, підключеному до рефлектометром, і після зняття вимірювання ламати зварювання, підварюють інше волокно, знову міряти, ламати і т.д. Багато паяльщики розумно бережуть свій час і ресурс електродів сварочніка, налаштовуючи сварочник так, щоб він зводив волокна, але дугу не давав (це дозволяють Фуджікури, а на китайцях можна призвичаїтися за допомогою ручного режиму). При цьому сигнал рефлектометра йде через невеликий повітряний проміжок і хоча трасу (або волокно в нашому проверяемом барабані кабелю) добре видно, мертва зона також часто виходить не дуже акуратна через повітряного проміжку. Хоча далеко не такою жахливою, як на картинці нижче. У ручному режимі, дивлячись на екран сварочніка, можна звести волокна дуже точно, але все ж ледь помітне осьовий зсув волокон вже сильно позначається на проходженні світла по серцевині. Пам'ятаємо, що серцевина волокна має діаметр 9 мкм.
 
 
 Бачите, яке потворне початок траси? А буває й гірше. Швидше за все, це сильно брудний патч-корд на «нашої» стороні, але може бути і дефект оптичної розетки, і пошкодження кабелю у самого кросу, і загин волокна. Якщо це проведення вимірювання не з кросу, а вищеописаним способом (коли волокна зводяться «для поміряти» без зварювання) — може, погано звелися волокна. Включаємо логіку: якщо таке на всіх портах кросу — то наш патч-корд поганий (або щось з розеткою рефлектометра, або хтось чистив розетки чимось дуже брудним). Якщо таке 1 волокно і результат плаваючий від вимірювання до вимірювання після перепідключення патч-корду — швидше за все, бракована / зламана розетка. Якщо не скаче — може бути, погана зварювання в кросі. Якщо таких кілька волокон плюс є зовсім не "прострілюються» — можливо, пошкодження кабелю близько кросу чи там на вихід з нашої серверної / БС. Якщо на 1310 нм краще, ніж на 1550 нм — ймовірно, це загин волокна в касеті кросу.
 
У кінці траси, після кінцевого піку, йде область шумів . Це — вже не траса: траса закінчується піком перед шумами (до речі, якщо кінець волокна за своєї форми відколу або забруднення не дає випромінюванню відбитися назад, піку в кінці траси може не бути або він буде слабким, траса буде просто падати сходинкою в шум. Статистично таке буває нечасто, але буває). Область шумів може виглядати по-різному: як частокіл піків і провалів, або як рівна лінія вздовж нуля, або щось середнє. Вважаю, це залежить від алгоритму обробки та відтворення шуму рефлектометром. Якщо зворотне відображення на кінці траси сильне (пік високий), то серед шумів може виявитися фантомний пік , на відстані вдвічі більшій, ніж довжина нашої траси. Природа його така ж, як у подвійного відображення нашого обличчя від віконного скла, або зміщених контурів предметів на екрані аналогового телевізора: електромагнітне випромінювання пролетіло все волокно і відбилося від кінця траси, повернулося до нас (намалювавши рефлектограмм і основний пік), відбилося знову від нашого кінця траси, знову пролетіло все волокно від нас, знову відбилося від далекого кінця, прилетіло до нас і тільки після цього потрапило в приймач рефлектометра (намалювавши шуми і серед шумів фантомний пік). Звичайно, втрати великі, тому цей фантомний пік якщо і пробивається крізь шуми, то буде набагато слабкіше піку в кінці траси. А події самої траси не дублюються серед шумів ніколи, принаймні, я такого не зустрічав.
 
 
 Приклад фантомного піку. Дана траса має довжину 6,739 км (я поставив червоний курсор точно на кінець траси), а на вдвічі більшій довжині, серед шумів, бачимо пік зворотного відображення. Другий блідий курсор — це опція в програмі-вюверів рефлектограмм якраз для того, щоб переконатися, що даний пік — відображення, а не реальна подія, програмно цей блідий курсор, якщо опція включена, завжди знаходиться вдвічі далі основного. До речі, зверніть увагу, як в даному випадку отрісовиваємих шуми: лінія на нулі і невеликі «піки».
 
А от між мертвою зоною і шумами йде сама траса — наш робочий ділянку . В ідеальному випадку (ми вимірюємо цілісний шматок кабелю, без сварок і з'єднань) це пряма лінія. Вона має нахил (поступово рівномірно спадає), так як волокно вносить власне загасання (у «вікнах прозорості» одномодового волокна це не більше 0,22 дБ / км (а то і менше — Вікіпедія дає цифру 0,15 дБ / км) на довжині хвилі 1550 нм і не більше 0,36 дБ / км при довжині хвилі 1310 нм, а зазвичай менше; на всіх інших довжинах хвиль, у тому числі для видимого світла, загасання набагато сильніше). Цей нахил добре видно на всіх моїх картинках з прикладами трас. Чим коротше траса, тим менш помітний нахил (адже масштаб довгої і короткої рефлекторам на одному і тому ж екрані приладу різний), але кут нахилу (при однаковому масштабуванні по відстані) завжди приблизно однаковий і визначається загасанням волокна.
 
Маленький відступ. Кому цікаво, ось графік (у двох варіантах), що показує залежність загасання якогось оптичного волокна від довжини хвилі переданого по ньому випромінювання. (Пам'ятаємо, що сортів волокон багато і для кожного графік буде трохи іншим; це обумовлюють присадки в скло волокна. Про ці присадки мені нічого розповісти, тут потрібен вузький фахівець з кристалографії та неорганічної хімії). На графіку ми бачимо робочі області для нашого зв'язку — так звані вікна прозорості (посилання на Вікіпедію ), де загасання мінімально. Перша область використовувалася раніше і зараз малоактуальними (там загасання високе), вона начебто використовується на многомоде. А друга (1310 нм) і третя (1550 нм) області і є наші робітники, тому й були обрані такі довжини хвиль (1310 і 1550 нм), що на них сигнал можна передати найдалі. Для деяких волокон існують і інші області, на більшій довжині хвилі. Зрозуміло, що в кожному вікні прозорості можна організувати багато окремих каналів, пустивши кожен на своїй довжині хвилі, трохи відрізняється від сусідньої: так працюють системи зв'язку з хвильовим поділом (WDM, DWDM).
 
 
 
 
 
Продовжуємо. Отже, на ідеальній трасі ми побачимо мертву зону, рівну лінію (саму трасу), кінець траси і шуми. А що ми можемо побачити на робочому ділянці реальної траси, між мертвою зоною і кінцем траси?
а) Зварювання.
б) Механічне (крос або fibrlok) з'єднання.
в) Загин волокна.
г) Тріщину, ще не перейшла в обрив.
д) Обрив, він же кінець траси.
Можна подивитися всі ці події на «головному малюнку» вище.
 
На деяких спеціальних дорогих рефлектометром ми можемо побачити і дещо інше: наприклад, бріллюеновскій рефлектометр здатний показати, де присутня небезпечне механічне напруження у волокні (наприклад, оболонку і кевлар кабелю перетерло / перепалила і він висить на чесному слові і на одних волокнах, але візуально цього ніхто ще не помітив). Але ми не будемо зачіпати ці вузькоспеціальні і дуже дорогі інструменти.
 
Почнемо зі складного.
а) Зварювання.
Як вона може виглядати на рефлектограмме?
Якщо зварювання дуже хороша і обидва зварених волокна однакові за властивостями, вона може бути не видна взагалі. При хорошому зварювальному апараті статистично таких зварювань виходить чимало, так що буває, що щоб знайти на трасі муфту, доводиться переглянути кілька рефлектограмм різних волокон з цієї лінії, поки не попадеться волокно, на якому зварювання в цій муфті не зовсім ідеальна.
У більшості випадків зварювання виглядає як сходинка вниз. Чим більше сходинка, тим більше на ній загасання і тим зварювання гірше. Можна бачити підписану зварювання на «головному малюнку» вище.
Наскільки сильна сходинка допустима? Це не таке просте питання. Взагалі існує 2 умови придатності траси. Перше — загальне затухання траси не повинно виходити за вищеназвані межі (0,22 дБ / км на довжині хвилі 1550 нм і 0,36 дБ / км на 1310 нм). Друге — зварювання з загасанням 0,05 дБ і менш вважається хорошою, якщо більше 0,05 — мабуть, зварювання вийшла дефектної (виник міхур, або осьовий зсув волокон в сварочніка при зведенні — див. попередню статтю), і таку зварювання слід переварити. (Про методику вимірювання загасання сигналу на неоднорідностях див. нижче). Якщо після 5 перевірок загасання Герасимчука краще, допускається залишити зварювання з загасанням не гірше 0,1 дБ. Так що з цими двома умовами може бути по-різному: наприклад, у нас складна траса, на одиницю довжини дуже багато муфт (характерно для FTTB або для ділянок, де кабель постійно переходить з підвісу в грунт і назад, відповідно кабель то броня, то з кевларом / тросом і на кожному такому переході — муфта), і в цьому випадку навіть якщо всі зварювання у нас будуть по 0,05 дБ, ми можемо не вкластися в норматив по кілометріческому загасання! Це насправді дуже неприємна ситуація: ніби й винних немає, і зварювань поганих немає, і замовник може не прийняти об'єкт, т.к. кілометріческое загасання перевищує норму. Тут, напевно, доречно питати проектувальника, навіщо він поставив стільки муфт на лінії. Але він відповість, що інакше об'єкт не побудувати…
І навпаки: якщо на довжелезній трасі мало муфт (1 муфта на будівельну довжину, а будівельна довжина може бути і 4, і 6 км — дивлячись скільки кабелю влазить на барабан), але на одній муфті зварювання вносить > 0,1 дБ, в цілому це волокно може проходити норму по кілометріческому загасання! Але таку зварку все ж слід переварити.
Забивати на погані зварювання або не проходить за нормою загасання волокно не можна! Краще відразу переварити, ніж сподіватися на авось і потім все одно їхати і перетравлювати, тримаючи в руках відомість зауважень від замовника.

Тепер складніше. У деяких випадках ми можемо побачити дивовижну картину: сходинку не вниз, а вгору! Можна подумати, що в місці зварювання відбувається на затухання, а посилення сигналу. Але як це можливо?

Зліва вгорі: на трасі спочатку сходинка вгору, потім сходинка вниз.

Насправді це посилення — уявне. При вимірі тестерами все одно буде тільки затухання. Така ситуація виникає, коли зварюється два волокна з різними показниками заломлення і різної дисперсією, зазвичай це звичайне SM волокно і яка-небудь «смещенка» (DS або щось ще). Якщо ми виміряємо таку зварювання з двох сторін траси, з одного боку буде сходинка вгору, а з іншого боку ми побачимо в цьому місці кілька сильнішу сходинку вниз, і загальна середня ((А + Б) / 2) згасання буде все одно позитивним. До речі, рівень загасання з одного боку і уявного посилення з іншого може бути дуже великим, до декількох децибел (як на скріншоті вище), хоча насправді загасання там буде в обидві сторони невелике. Причина уявного посилення в тому, що волокно зі зміщеною дисперсією має дещо інше кілометріческое загасання, і на вході в цю ділянку іншого волокна рефлектометром здається, що є посилення на якусь величину, яке більше реального загасання на тій зварюванні, а на виході з дільниці він цю ж величину додає до загасання на зварюванні, роблячи зварювання «гірше», ніж вона є. Схема виникнення такої сходинки вгору приблизно видна на цьому зображенні (різний кут нахилу прямих — різне кілометріческое загасання у скла):



Я, чесно кажучи, і сам з усією глибиною не розумію фізику і «геометрію», чому можуть отрісовиваться такі величезні загасання і посилення, причому навіть у тому випадку, якщо вставка з кабелю з волокнами іншого показника переломлення / дисперсії — коротка. Але тим не менше з цим я стикаюся досить часто, і вміти обробляти такі рефлекторам з уявним посиленням потрібно.
Зрозуміло, що в цьому випадку судити про якість зварювання просто по загасання (і тим більше з посилення) неправильно: якщо з одного боку уявне посилення сильне, то і уявне загасання з іншого боку буде сильним. Коли є зварювання кабелів з різними показниками заломлення і різної дисперсією, загасання на зварюваннях потрібно визначати тільки вимірявши трасу з двох сторін і порахувавши середнє значення. Ще раз: якщо зварені кабелі з різною дисперсією і взагалі різних виробників, то не факт, що погана зварювання на рефлектограмме дійсно погана! Треба подивитися з іншого боку і взяти середнє значення . (Те ж саме стосується і визначення кілометріческого загасання). Строго кажучи, для звичайних зварювань однакових волокон теж слід так робити для підвищення точності, але зазвичай цього не роблять, тому що точності вистачає і у випадку вимірювання тільки з одного боку.
Новачки іноді стикаються з такою ситуацією: зварили в муфті два різних кабелю, зняли з одного боку рефлектограмм — а на деяких волокнах сильні загасання. Переварили — а загасання майже не змінилися. Переварили ще раз, і ще, а толку немає. А якщо подивитися на ситуацію ширше, в контексті можливості уявних підсилень і затуханий на зварюванні, і зняти рефлекторам із зворотного боку і порахувати середнє значення для кожної зварювання (зрозуміло, що на зворотному рефлектограмме послідовність всіх зварювань буде в дзеркальному відображенні по відношенню до прямої рефлектограмме), — то все має бути в нормі. (Хоча зрідка все ж бувають важкозрозумілі випадки, коли хоч ти трісни, а хороша зварювання не виходить хоч після 10 перетравлення якими завгодно сварочніка, і з обох сторін рефлектометр малює істотну «сходинку»; я з таким пару раз стикався. Можливо, має місце локальна девіація геометрії / хімії волокна або ще щось подібне).
Найгірше ще те, що деякі твердолобі замовники можуть цього не знати і наполягати на тому, що це у спайщик криві руки і вимагати переробити зварювання, тоді як потрібно виміряти з двох сторін, порахувати середнє значення і від нього вже відштовхуватися. Але наймати людей для вимірювань ще з одного боку, платити їм гроші — це ж нецікаво, набагато простіше наїхати на спаювальник і оголосити їх в кривизні рук… :)

Чому так виходить, навіщо взагалі варять різні волокна? Ну, наприклад, помилково постачальників / проектувальників / комірників або через відсутність альтернативи закупили і поклали в грунт кабель з частиною волокон зі зміщеною дисперсією, а на підвіс — звичайний (або навпаки), перекладати кабель — мільйонні збитки і втрачений час. Або на трасі із звичайним кабелем трапилася аварія, потрібно було терміново вварити вставку, а такого ж кабелю, як на трасі, не знайшлося, взяли інший, а він зі смещенкой. Або у всьому кабелі перший модуль зі смещенкой, решта звичайні, але десь на трасі по запарка зварили «хрест», переплутавши модулі, і не стали виправляти (про «хрести» див. мою другу статтю). І так далі.

У мене немає ніякої статистики, як працюватиме різне обладнання на лінії, на якій багато зварювань звичайних волокон і волокон зі зміщеною дисперсією (де лінія виглядає таким меандром: сходинка вгору — сходинка вниз, вгору-вниз, вгору-вниз). Знаю тільки, що в цілому все працює, але все ж чув, що деякі технарі з «великої трійки» воліли в таких випадках ставити відповідальне високошвидкісне устаткування (DWDM, наприклад) на нормальні, рівні, волокна, а за такими вигнуті запускати щось менш швидкісне і відповідальна. По-хорошому таких ситуацій слід уникати, і все ж я дуже часто зустрічав оптичні траси, навіть магістральні і дуже відповідальні, де була така ситуація.
І ще відступ про зварювання волокон з різною дисперсією. Це моє особисте спостереження, не претендує на істину, але все ж я помітив, що на екрані зварювального апарата можна відрізнити зварювання однакових волокон і волокна без дисперсії з волокном зі зміщеною дисперсією. Звичайна хороша зварювання практично непомітна, а хороша зварювання різних за дисперсії волокон виглядає ось так:



Бачите — світло переломлюється трошки по-різному в лівому і правому волокні, і на стику це видно. Картинка може бути і трошки інший, наприклад, це може проявитися як дві злегка темних нечітких крапочки вище і нижче центру зварювання. Так що якщо при зварюванні побачите таку картину — ймовірно, зварилися волокна з різною дисперсією. Правда, цю картину я спостерігав на зварювальному апараті Jilong KL-280, а на Фуджікурах її якось не помічав: можливо, в Фуджікурах параметри струму в дузі (частота струму, частота маніпуляцій струму, сила, напруга, час дуги) налаштовані трохи по -іншому, або підсвічування для камер-мікроскопів інша, але так чи інакше, а цей ефект пропадає. Ще раз: це лише припущення, я можу помилятися, що так може виглядати зварювання волокон з різною дисперсією / кілометр.затуханіем.

Продовжуємо. Що ще ми можемо побачити на трасі?

б) Механічне з'єднання.

На рефлектограмме це виглядає як пік, зазвичай досить сильний. Приклад дивимося вище, на «головному малюнку». Пік виникає від того, що на механічному поєднанні (навіть якщо це з'єднання з косою поліруванням — FC / APC, SC / APC, LC / APC, або з імерсійним гелем в файберлоке) неминуче виникає зворотне відображення. Рівень сигналу після піку зазвичай дещо падає, причому сильніше, ніж на зварному з'єднанні (добре сполучення — це коли падає 0,1 дБ або менше; якщо падає сильно більше 0,1 дБ — беремо в руки безворсові серветки, спирт, стиснене повітря, ватяні палички і чистимо розетки, піг-тейли пасивне, а якщо це «глючить» файберлок — переробляємо його). Але не забуваємо, що у разі кросу ми маємо 1 механічні з'єднання і прямо біля нього 2 зварних! Так що затухання може народжувати і погана зварювання волокна кабелю з піг-тейлом, а на рефлектограмме ці 2 зварювання та 1 мех.соедіненіе ніколи не видно роздільно, так як занадто близько розташовані.

Якщо стикуються волокна з різною дисперсією і різним кілометріческім загасанням — за логікою теж може бути, як у випадку зі зварюванням, уявне посилення (хоча я не пригадаю такого, тому що мало працював з механічними з'єднаннями). Від чого залежать параметри цього піку?
Чим сильніше зворотне відображення, тим вище пік, і тим гірше. Для зменшення зворотного відображення застосовують пасивне і піг-тефли з косою поліруванням (FC / APC, SC / APC), але зазвичай все ж відображення не стає причиною для перешкод у роботі обладнання, це рідкісний випадок. Ще висоту піку можна зменшити, почистивши механічне з'єднання. Якщо такий дуже високий пік на файберлоке — можливо, варто його поміняти, або просто витягти волокна, перебити і заново вмочити в іммерсійний гель перед вставкою назад.
Ширина піку залежить від виставленого на рефлектометром часу імпульсу (про настройку рефлектометра див. нижче).
Рівень сигналу перед і після піку показує, як багато губиться на цьому з'єднанні (чим менше, тим краще). Як ми пам'ятаємо з другої частини, на відповідальних і довгих лініях слід уникати механічних з'єднань або хоча б мінімізувати їх число, тому що на механічному поєднанні зазвичай падіння потужності набагато більше, ніж на зварному (десь 0,1 і 0,02 відповідно).

в) Загин волокна.

Загин виглядає практично так само, як зварювання, але з одним нюансом. Зварювання буде на обох довжинах хвиль давати приблизно однакові загасання. А ось загин волокна при вимірюванні на 1310 нм буде або зовсім не видно, або видно слабо, а на 1550 нм може дати кілька децибел! Саме так можна зрозуміти, що це саме загин в касеті, а не погана зварювання. Якщо такий загин з'явився там, де немає муфт — це тривожний знак, що з кабелем там щось не те. Треба їхати і дивитися, ймовірно, кабель зірвало з кріплень і йому скоро кришка.
Якщо такі явища стали проявлятися на деяких муфтах — слід їхати, розкривати муфти і переукладивать волокна. Волокна могли зміститися через падіння муфти на землю, через те, що хтось у ній лазив. А в деяких умовах волокна можуть з роками вилазити з кабелю , вигинаючись петлею з неприпустимим радіусом вигину в оптичній касеті на виході з модуля. Такий ефект зустрічається на кабелях, що піддаються вібрації та вітрових навантажень: висячих уздовж дуже довгих мостів, вздовж залізниць. Ймовірно, свою роль вносить щоденне та щорічне стиск і розтяг від зміни температури. Можливо, трохи послаблюється повив модулів в кабелі. Звідки береться запас волокон? Волокна само не натягнуті в модулях струнку, вони лежать вільно, і з роками від вібрації можуть трохи «розпрямитися», виштовхнувши з 4-6 км будівельної довжини кілька сантиметрів в обидві сторони. Волокна сильніше вилазять в кабелях з одним центральним модулем-трубкою, у випадку більш масових кабелів з декількома модулями цей ефект проявляється слабше.
Ще загин волокон буває в тих випадках, коли касета в муфті розрахована на КДЗС 40 мм, а в неї запхали КДЗС 60 мм (ну не було під рукою «сороковок», що робити). Зрозуміло, що місця для маневрів з волокнами в цьому випадку менше, і щонайменша неакуратність і не-центральна укладання КДЗС в ложемент може породити загин волокна. Загин — справа підступне: недосвідченим оком, дивлячись на муфту, можна й не помітити, що якесь волокно загнуто занадто сильно. Раджу при можливості потренуватися таким чином: напарник на кросі міряє лінію рефлектометром в безперервному режимі, а ви загинаєте в муфті, яка посеред траси, вимірюваний волокно, все сильніше і сильніше, тримаючи зв'язок по телефону з напарником. На певному радіусі загину він побачить, що на вашій муфті зростає сходинка. Тільки не перестарайтеся, а то волокно і зламати можна. Щоб відчувати себе впевнено при загинах (а це часто потрібно при пошуку несправностей на лінії), також раджу потренуватися: взяти шматочок старого оптичного кабелю, витягнути з нього кілька волокон і емпірично з'ясувати, при якому радіусі загину вони ламаються (і в лаку, і зі знятим лаковим шаром). Тільки не пораньте пальці і не розкидайте уламки волокон!

г) Тріщина у волокні . Схоже на механічне з'єднання, але може бути як слабкіше (маленький пік), так і набагато сильніше (пік майже як кінець траси, за цим величезним піком на рівні шумів абияк видно продовження траси). Зрозуміло, що якщо таке зло з'явилося там, де кросів або файберлоков немає і бути не може, це тривожний знак. В принципі зустрічається рідко. Я зустрічав пару раз за таких обставин: підвісний кабель смикнула проїжджала під ним негабаритна техніка чи що впало на кабель дерево, кілька волокон лопнули, і ще 1-2 волокна показували таку ось тріщинку, інші були цілими. До речі, про негабарит. Впало дерево не помітити не можна, а от автокран з шайтан-бригадою електриків смикне кабель і поїде геть. При цьому зовні на кабелі пошкоджень може не бути, що ускладнює локалізацію ушкодження. У гіршому випадку доводиться вирізати метрів 200-400 кабелю і варити відповідну вставку, щоб напевно перекрити передбачуване місце ушкодження.

д) Обрив або кінець траси. До нього була рівна траса, після — лише шуми (і іноді серед шумів відбитий фантомний пік — про нього див. вище). Кінець траси може мати вигляд як великого піку, так і маленького, а іноді піку може взагалі не бути і траса обривається відразу в шуми. У разі кінця траси нас зазвичай не цікавить, наскільки пік високий: це ж не зварювання посеред траси. Але якщо дальній кінець траси підключений пристрій і все одно пік дуже високий, можливо, варто почистити механічні кросові з'єднання на тому кінці траси.
Як зрозуміти, що це саме кінець траси, а не обрив? Тільки одним способом: треба знати заздалегідь «штатну» довжину траси. Приклад. Якщо у нас є стара рефлектограмм, по якій траса має довжину, наприклад, 19,343 км, а на новій рефлектограмме при таких же параметрах вимірювання показує, наприклад, 19,107 км і при цьому зв'язок щось не працює, це вірна ознака того, що близько того, далекого, кінця траси щось копали екскаватором. :) Так що принцип простий: у експлуатації повинні бути старі рефлекторам для порівняння, і періодично (скажімо, раз на рік) бажано заново проводити повні вимірювання по можливості всіх волокон своїх ліній, звичайно, планово повідомивши клієнтів про відключення. При порівнянні старої рефлекторам, знятої ще будівельниками, зі свіжознятий, відразу буде видно, де що відбувається, де почали вилазити волокна в муфтах, де підозра на пошкодження, де брудні розетки в кросі та ін Для такого порівняння в програмі-переглядачі рефлектограмм можна відкрити відразу 2 файлу і порівняти їх (подібно до того, як відкриті 2 рефлекторам в шапці статті, тільки там відкриті рефлекторам на різних довжинах хвиль, а можна відкрити на одній довжині хвилі, але стару і нову).
А як бути у випадку екстреного зникнення зв'язку? Незручно шукати стару рефлектограмм і займатися пошуком 10 відмінностей, коли кожна хвилина на вагу золота! Для цього випадку у експлуатаційників має бути правильна і актуальна схема всієї траси з відстанями: між найближчими муфтами (тобто довжини елементарних кабельних ділянок), а також від кожної муфти до обох кінців ділянки траси (до кросів). Це форма стандартизована і включається в паспорт траси, її номер — ВОЛЗ ПТ-4. Підтримувати її в актуальному стані повинні експлуатаційники.

Потрібно сказати, що рефлектограмм в програмі-переглядачі (а також на самому приладі) можна масштабувати по обох осях. При цьому без масштабування рефлектограмм довжиною траси може виглядати еталонно, при тому що на ній будуть неприпустимі по загасання зварювання: просто вони в такому масштабі на екрані з даним дозволом непомітні. Якщо ми накрутимо вертикальний масштаб, сходинки проявляться у всій красі. Так що рівна на вид рефлектограмм ще нічого не означає, потрібно завжди дивитися кілометріческое загасання. Приклад — 2 рефлекторам, що в шапці статті. Одна (зелена) знята на 1310 нм і крутіше йде убік шумів (пам'ятаємо, на 1310 нм норма загасання 0,36 дБ / км), а червона, більш полога — на 1550 нм (бо тут норма загасання 0,22 дБ / км). Вони на вигляд рівні. Але якщо ми візьмемо. Sor-івських «исходники» тих двох рефлектограмм з шапки, відкриємо в програмі і накрутимо посильніше вертикальну «розгортку», ми і на них побачимо «сходинки» і нерівності. Так що якщо рефлектограмм, відкрита на чомусь, на вигляд рівна — це ще ні про що не говорить, вона може бути просто «стиснута» по вертикалі. Тільки визначення кілометріческого загасання і / або автоматичний аналіз нерівностей («подій») скаже нам, хороша траса чи ні. Ну, або розгортка по вертикалі і просто зуммирование окремих «підозрілих» місць. Тому, думаю, всім зрозуміло, що рівна рефлектограмм (особливо довгою траси), надрукована на папері без даних про кілометріческом затуханні, малоинформативна.

Ось APNG-анімація для прикладу того, як виглядає одна і та ж рефлектограмм без зумування і з накрученим зумуванням по вертикалі. (APNG нормально відкриваються в Firefox і опері на Presto, для нової опери та хрому ніби як потрібен плагін, IE її не відображує). З розтягуванням по вертикалі шукати «події» набагато зручніше.

(Хабрасторадж щось зламався, перекручує APNG так, що вага картинки зменшується і анімація працювати перестає. Я написав на підтримку, обіцяли полагодити, а поки якщо анімація не працює — картинку можна скачати тут і відкрити в браузері вручну)

До речі, потренуємося аналізувати рефлектограмм! Питання: що ми бачимо тут, на цій картинці-анімації вище? Давайте розберемо.
Ціна розподілу по горизонталі — 1 км.
Спочатку йде мертва зона. Відразу біля неї, метрах в 200 від початку траси, є якась неоднорідність, можливо, там зварювання (але це точно не зварювання піг-Тейла кросу з волокном — вона буде в самому початку, глибоко в мертвій зоні, і в цьому масштабі її не побачити навіть якщо б мертвої зони не існувало), але це може бути і особливість дешевого рефлектометра обробляти мертву зону при не дуже чистому з'єднанні на кросі. Далі є акуратна сварочка приблизно в кілометрі від нас. Потім приблизно на 2170 м йде порівняно якісне механічне з'єднання (швидше за все, банальний крос, але так може виглядати і тріщинка). Потім — приблизно на 2,75 км — явно нехороша зварювання з великим загасанням, що вимагає переробки. Відразу після неї на відстані 3,025 км від початку траси (де стоїть курсор) ще одна зварювання. Загасання на ній потрібно дивитися, візуально воно не дуже гарне. Далі, після зварювання з уявним посиленням, йде, мабуть, шматок кабелю трохи більше 2 км зі зміщеною дисперсією: зварювання вгору (уявне посилення) і за нею на відстані 7 км — зварювання вниз. Так як уявне посилення зовсім невелике, це може бути вставка з кабелю без «смещенкі» (тобто теж SM, як і вся траса), але просто іншого виробника і трошки з іншим показником заломлення). (А може бути, «зміщений» кабель зовсім не там, а між зварювання на 3,025 км і 4,8 км). І, нарешті, перед кінцем траси ще одна зварювання. Далі приблизно на 7,9 км високий пік зворотного відображення, це кінець траси. Шуми «не в кадрі», але вони будуть після кінцевого піку внизу. І пам'ятаємо: будь-яка з цих зварювань може насправді виявитися не зварюванням, а загином волокна, якщо проявляється набагато сильніше на 1550 нм, ніж на 1310.

До речі, як подивитися кілометріческое загасання траси? Це дуже важливий і непростий момент.
Надійніше всього поміряти тестерами. Ну, або тестером + рефлектометром з функцією тестера. Я в минулій частині писав наступний абзац, повторю його.
На одному тестері включаємо режим «передавач», на іншому «приймач». З'єднуємо їх чистими патч-кордами через чисту розетку (тобто по ланцюгу «порт передавача — патч-корд 1 — розетка — патч-корд 2 — порт приймача»).



І дивимося, що покаже приймальний тестер. Це — наш «опорний нуль», краще навіть для зручності скинути показання приймача таким чином, щоб це показання і вважалося опорним нулем. Далі ми вимикаємо тестери, роз'єднувати два патч-корду на розетці і, НЕ відкручуючи патч-кордів від приладів (щоб не вносити зайву похибка — при відкручування / закручуванні патч-корду загасання може трохи гуляти від разу до разу!) Веземо передавач на один кінець траси, приймач — на іншій, підключаємо (почистивши попередньо розетки) до траси і проводимо вимір. Негативне значення (в децибелах) на дисплеї приймача, якщо до цього при з'єднаних патч-кордами і включених приладах був нуль і він був опорним, і є загасання всієї нашої траси. Ділимо на оптичну довжину нашої траси — отримуємо кілометріческое загасання (в дБ / км). Для особливих любителів точності можна поміняти прилади місцями, знову поміряти і взяти середнє значення. Цей спосіб — найточніший, але дуже незручний і тривалий. Зазвичай відповідальні магістральні лінії вимірюють раз на рік і тестерами, і по рефлектометром в обидві сторони, а для простих ліній з тестером зазвичай не заморочуються і дивляться тільки по рефлектометром з одного боку, а то й зовсім міряють щось тільки коли пропадає зв'язок. У разі вимірювання рефлектометром є деякі нюанси, але в цілому якість вимірювання досить хороше.

Далі, щоб було зрозуміліше, я буду наводити приклади з рефлектограмм, відкритими під вюверів рефлектограмм від Yokogawa. Ось скріншот інтерфейсу цього вюверів з поясненнями, це стане в нагоді для більш детального розуміння, що і для чого я зраджую.



Розглянемо детально вимір кілометріческого загасання рефлектометром .

У рефлектометром часто є функція автоматичного аналізу, але вона не завжди коректно визначає, де мертва зона, де кінець траси, де шуми і відповідно може написати нам, що кілометріческое загасання траси, наприклад, -36 дБ / км, що, природно, невірно. Тому міряємо вручну.

Існує 2 способи. Перший, більш грубий — двома курсорами (маркерами) без апроксимації (TPA). Просто ставимо перший курсор (маркер) на початок траси відразу після піку мертвої зони, другий — прямо перед кінцевим піком траси. (Помаранчева лінія, що з'єднує 2 маркера — це та сама опорна лінія, вимірюючи кут нахилу якої, програма робить висновок про загасання між маркерами. Її візуальне відображення, як у прикладі — це опція, яку можна включити для зручності або вимкнути, щоб не заважала спостерігати нерівності на рефлектограмме).



При установці курсорів (маркерів) на мертву зону і на пік кінця траси не залазимо! Різниця рівнів рефлекторам в цих двох точках — і є грубе значення загасання траси в дБ; ділимо на оптичну довжину між курсорами (маркерами) — отримуємо кілометріческое загасання (хоча прилад або програма на комп'ютері може нам сам на льоту поділити і показати результат). Грубе — тому, що рефлектограмм може бути «гучної», нерівною і різниця висот цих мікро-нерівностей може доходити до десятих часток децибели і вище. А в разі галасливого кінця довгої траси взагалі катастрофа, цей спосіб непридатний. Ось як виглядає рефлектограмм при сильному зуммуванні (справа вгорі — «легенда» рефлекторам, по ній видно, який ділянку ми зумміруем і як):


Шуми на рефлектограмме при сильному збільшенні

Для наочності я на всіх цих прикладах накрутив зум по вертикалі, щоб краще було видно, де зварювання. Без зумування робочі ділянки всіх цих рефлектограмм виглядали б майже рівними лініями. Ну і, відповідно, відразу впадає в очі, що рефлекторам галасливі. Чим дорожче і чутливіші рефлектометр, тим менш галасливі рефлекторам він дає.

Але у нас звичайний рефлектометр, траси виходять з шумом, тому краще використовувати другий спосіб.
Другий, більш точний спосіб — з апроксимацією (LSA). У цьому випадку програма будує віртуальну лінію, яка усереднює (апроксимує) всі нерівності на трасі (наскільки я знаю, застосовується метод найменших квадратів ), і по нахилу цієї лінії вже визначає загасання.



Ми бачимо, що опорна лінія вже не прив'язана по висоті до точок рефлекторам, де стоять наші курсори (маркери). Вона розраховується залежно від нашої траси, за методом найменших квадратів. Математичну суть цього методу я не наводжу, т.к. по-перше сам погано знаю, по-друге, для нас при вимірах воно не потрібно, прилад сам все розраховує на льоту і показує.
Спосіб більш точний, але! Якщо на трасі є багато механічних з'єднань з високими піками відображення, алгоритм апроксимації починає апроксимувати неправильно і ми отримаємо неправильні значення. Як бути? У цьому випадку, наприклад, можна подивитися загасання всіх шматків траси між механічними з'єднаннями, не захоплюючи їх піки, потім окремо подивитися загасання на механічних з'єднаннях (методи див. нижче), все скласти, а потім поділити на довжину траси для отримання кілометріческого загасання… Це довго і складно, але якщо хочемо точності — тільки так. А покладатися на автоматичні засоби аналізу в рефлектометром я б не став: вони занадто часто мене підводили.

Так що ці нюанси треба враховувати. До речі, у випадку дуже короткою траси (до декількох сотень метрів, коли невдовзі після мертвої зони вже кінець траси), ми можемо не подивитися по рефлектограмме загасання: на такому масштабі рефлектограмм часом малюється кривувато, як би трохи умовно, і воно (загасання) часто виходить неможливим (скажімо, негативним або близько нуля). Звичайно, це може залежати і від приладу. Я помічав такий гріх за багатьма недорогими рефлектометра.

А тепер давайте розглянемо, як подивитися затухання на неоднорідності (на зварюванні, наприклад).
У цьому випадку алгоритм дій схожий чи вимір загасання всій лінії, і теж є два способи: з апроксимацією і без.
Спосіб без апроксимації (TPA, він же метод двох маркерів / курсорів) простий: ставимо перший курсор перед зварюванням, другий — відразу після неї і дивимося, яке у нас загасання в децибелах (або, можливо, уявне посилення, якщо зварено волокно SM з волокном DS або NZ — див. вище). Зауважу: тут фігурують тільки децибели, а не дБ / км, тому що зварювання для нас не має довжини, не має сенсу і говорити про кілометріческом затуханні на зварюванні.


Курсор 1 перед зварюванням, курсор 2 — після зварювання. Втрати між курсорами — і є грубе значення загасання. У мене вийшло так поставити курсори, що я наміряв 0,376 дБ на зварюванні. Якщо курсори трохи зрушити в сторони — значення сильно зміниться. 0,376 дБ на зварюванні — це погано, треба переварити. На кілометріческое загасання не дивимося, т.к. ми вимірюємо загасання на зварюванні.

А ось спосіб з апроксимацією (LSA, він же метод чотирьох маркерів / курсорів) буде поскладніше, але його теж необхідно знати і вміти використовувати.
Суть його така. Рефлектограмм, як ми знаємо, може бути гучною і якщо ми поставимо перший курсор і потрапимо на мікро-пік, а другий поставимо і потрапимо на мікро-провал, то прилад нам покаже загасання на зварюванні набагато більше, ніж воно там є насправді. І навпаки: можна прогавити не надто хорошу зварювання. Як бути? А от як. Ми візьмемо до і після зварювання по якомога довшому шматочку чистого волокна без неоднорідностей, на кожному з цих шматочків побудуємо віртуальну пряму (вони в прикладі відображаються помаранчевими лініями), яка буде результатом апроксимації рівного, але все ж галасливого ділянки рефлекторам під нею (НЕ забуваємо включити апроксимацію — кнопка «LSA / TPA» в ружіме LSA), а потім подивимося різницю рівнів між цими двома прямими в децибелах.


Цей метод — більш точний. У мене на тій зварюванні, що між курсорами 2 і Y2, вийшло 0,264 дБ між двома «проаппроксімірованнимі» ділянками — багато, зварку переварюємо. Як і колись, кілометріческое загасання тут не має сенсу.

Метод чотирьох курсорів так називається тому, що перші 2 маркера / курсора визначають межі першої апроксимуючої лінії перед зварюванням, а третій (у цій програмі він, як бачите, чомусь називається «Y2») і четвертий (в цій програмі він «3» ) — другий апроксимуючої лінії після зварювання. Якщо ми обидві лінії розташуємо на чистих, без неоднородностях, ділянках, як і зроблено в прикладі (це важливо), то загасання на зварюванні ми дізнаємося дуже точно. Звичайно, це не фінальне значення: для звичайної зварки бажано, а для зварювання SM і NZ / DS просто необхідно повторити все це ще й на зворотному рефлектограмме (з іншого кінця траси) і порахувати середнє значення. І так для кожної що цікавить нас зварювання. Але у випадку, якщо «смещенкі» немає, багато хто не заморочуються з двостороннім виміром, так як в цьому випадку загасання що з А в Б, що з Б в А буде майже однаковим.

Ми розглянули практично все, що можна побачити на рефлектограмме. Тепер розглянемо, як правильно налаштувати рефлектометр для вимірювання та який параметр на що впливає.

Параметри рефлектометра для вимірювання траси

Щоб зняти коректну рефлектограмм, потрібно виставити правильні параметри вимірювання. Звичайно, в сучасних рефлектометром є авторежим, коли потрібні параметри рефлектометр виставляє методом тику при кожному новому вимірі. Але швидше і зручніше вимірювати, виставляючи все вручну. Тут знову ж ситуація чимось нагадує фотографію: новачок може зробити непоганий знімок і в авторежимі, а профі з ручними настройками творить чарівництво. Тільки у випадку з рефлектометром основний режим роботи — все-таки ручні настройки, і це тупо швидше: рефлектометром не потрібно буде кожного разу перед вимірюванням поетапно «мацати», який завдовжки на цей раз траса, для автоналаштування своїх параметрів.

Перерахуємо ці важливі налаштування:
1) масштаб по довжині (або діапазон, або довжина траси),
2) тривалість імпульсу,
3) кількість імпульсів / усреднений (або час вимірювання),
4) коефіцієнт заломлення,
5) довжина хвилі,
6) дозвіл.

Звичайно, є й інші налаштування, індивідуальні для різних приладів: всякі там настройки годин, дисплея, макроси автоматизації, але з ними кожна сучасна людина і так розбереться на ходу. Можуть бути й специфічні налаштування вимірювання, по суті другорядні, наприклад, яка-небудь «зменшена потужність лазера: вкл / викл». У цьому випадку треба дивитись інструкцію і думати самому, коли це потрібно включати, а коли ні.

Розглянемо, який параметр на що впливає.

1. Масштаб по довжині , або відстань , або межа / діапазон відстані . Виставляється східчасто, наприклад: 300 м, 500 м, 1 км, 2 км, 5 км, 10 км, 25 км, 50 км, 100 км і т.д. Чим менша мінімальне і більшу максимальне відстані реально підтримує рефлектометр, тим він крутіше. Тут все просто. Якщо ми приблизно знаємо, якої довжини траса — виставляємо діапазон трохи більше, ніж в 2 рази довше траси. Чому в 2 рази більше? Щоб ми могли серед шумів після траси побачити пік зворотного відображення. Великий інформаційної користі він не несе, але все ж краще його побачити: раптом у нас лопнуло волокно, який легко прийняти за кінець траси, а виставивши межа по відстані з запасом, ми, можливо, зможемо побачити, що це ще не кінець траси і крізь шуми проглядає продовження. Занадто великий масштаб виставляти теж не треба: ми ж не хочемо, щоб 90% рефлекторам займали шуми, а на самому початку була наша траса, на якій через масштабу нічого не видно…
Важливо: чим більше виставлено це відстань (тобто діапазон вимірювань), тим ширше треба ставити імпульс і більше час вимірювання (кількість усреднений): адже світло довше пролітає довге волокно, і приладу важче обробити більшу кількість даних. Іноді доводиться реально сидіти по півгодини над кожним волокном (якщо траса більше 50 км), і все одно кінець траси виходить галасливий. Точної таблиці відповідності «відстань — тривалість імпульсу» привести не зможу, треба самому намацати оптимальний варіант для кожного вимірювання.

2. Тривалість імпульсу . Пов'язана з виставленим відстанню (більше діапазон — ширше імпульс), але при потребі її можна міняти незалежно від довжини. Типові значення — від декількох наносекунд до декількох мікросекунд. Для короткої траси — короткий імпульс. Для довгої — довгий. На що впливає довжина імпульсу? Занадто короткий імпульс при довгій трасі (і, відповідно, великому діапазоні відстані) призведе до того, що форма імпульсу через дисперсій у волокні сильно деградує і назад прийде фігня (шуми). Це означає, що ми чітко побачимо лише початок або початок + середину траси, а кінець потоне в шумах, ось так:


Траса на цьому прикладі дуже довга, і її кінець тоне в шумах. Щоб побачити щось на її кінці, треба виставити імпульс достовірніше і час вимірювання довше. Однак, якщо у нас дешевий рефлектометр з вузьким динамічним діапазоном, ми можемо так і не побачити кінець дуже довгою траси, навіть виставивши оптимальний імпульс і вимірюючи хоч цілу годину кожне волокно.

Якщо зробити навпаки, при короткій трасі виставити довгий імпульс, ми отримаємо те, що будь-яка неоднорідність (мертва зона на початку, «сходинка» після кожної муфти, «пік» після кожного кросу) буде сильно розтягнута по осі Ox. Приклад був вище, наведу цю картинку ще раз.



Замість вузьких подій — довгі шлейфи, і ось чому це погано.
Припустимо, у нас є лінія і посередині її була аварія: екскаваторник шукав золото інків і порвав наш кабель. Аварію усунули, поставивши вставку і 2 оптичні муфти. При правильному налаштуванні рефлектометра, за умови, що зварювання не ідеально-еталонні і вносять хоча б по 0,02 дБ затухання, і при нормальній відстані між муфтами (близько 200 м), — ми на рефлектограмме чітко побачимо дві сходинки поруч, від першої і другий аварійних муфт. А от якщо імпульс виставлений занадто довгий, то шлейф від першої сходинки може повністю закрити другу зварювання, і ми так і не дізнаємося, що ж діється на другому муфті! А там може щось статися, скажімо, туди потрапила вода, замерзла, перетиснути волокна і потрібно терміново їхати лагодити. Або кабель обірвало і він висить перегнутий, ось-ось зламається. На рефлектограмме буде просто видно шлейф від першої муфти і те, що десь там є загасання. (Така ж ситуація буде, якщо вставка коротка і дві муфти розташовані поруч. Тому вставку роблять зазвичай метрів 200 для довгих трас і метрів 100 для коротких. Інакше ми не зможемо контролювати все муфти по рефлектограмм, а для експлуатації це дуже важливо.)
Так який же імпульс ставити для конкретного діапазону? Можу сказати тільки так: оптимальних чітких таблиць відповідності немає, пробуйте, треба самому зрозуміти це відповідність для свого рефлектометра. Ще раз: надто короткий імпульс на довгій трасі дасть відмінну деталізацію на початку, але кінець потоне в шумах. Занадто довгий імпульс на короткій трасі призведе до втрати деталізації і розтягуванню, розповзання всіх подій траси по горизонталі.

3. Кількість імпульсів / усреднений (або час вимірювання ). Справа в тому, що один-єдиний посланий в лінію імпульс нам не дасть майже нічого, крім шумів. Так уже розпорядилася фізика, що для отримання хорошої картинки-рефлекторам і усунення випадкових флуктуацій релєєвського розсіювання потрібно провести кілька сотень або тисяч окремих вимірювань, а потім взяти усереднене значення. Таким чином, чим більше ми виставимо кількість посилаються імпульсів, тим чіткіше і рівніше буде наша рефлектограмм (яка, по суті, і є результат апроксимації сотень і тисяч окремих вимірів). З іншого боку, чекати по півгодини, вимірюючи одне волокно, коли потрібно за півдня виміряти 96 на двох довжинах хвиль, можливості немає. Так що потрібно знаходити компроміс.
Якщо траса довга, близька до межі можливостей рефлектометра, і кінець траси відповідно зашумлен, то доводиться виставляти багато усреднений (порядку 10000 і більше) або великий час вимірювання (хвилин 5-10), а також досить великий імпульс. Якщо ж ми перевіряємо шматок кабелю метрів в 300, то тут супер-якість нікому не потрібно, вистачить і 1000 вимірювань (або 10-30 секунд). До речі, в багатьох рефлектометром немає можливості виставити кількість імпульсів, але можна вказати час вимірювання в хвилинах / секундах. У різних апаратів швидкодію різне, так що 1000 імпульсів різні рефлектометри можуть посилати за різний час, відповідно, нерозумно рівняти всіх під одну гребінку і по-армійському вимагати від вимірювача зняти рефлекторам, скажімо, по 5 хвилин: а раптом у нього відмінний швидкий рефлектометр і для зняття відмінною рефлекторам даної траси достатньо 30 секунд?

Тут слід зробити відступ і сказати про такий важливий режим роботи, як «режим реального часу» . Це означає, що рефлектометр протягом приблизно секунди-двох посилає в лінію приблизно кілька десятків або сотень імпульсів (недостатньо для якісної рефлекторам, придатної для аналізу, але достатньо, щоб отримати загальний вигляд траси) і отрісовиваєт усереднений результат. Потім знову посилає серію імпульсів і знову отрісовиваєт результат. І так поки ми не зупинимо. При цьому ми приблизно з частотою 1 кадр в секунду в реальному часі бачимо, що відбувається на трасі. Навіщо цей режим потрібний? Наприклад, щоб шукати «хрести», а в загальному випадку просто знайти конкретне волокно. Ось, скажімо, завдання: на станції (в серверній) є оптичний крос на 32 порту, від нього йде довга незнайома нам лінія, документації як звичайно ніякий, і кілометрів через 30 треба ввести в одну з муфт цієї лінії новий кабель і на нього отпаять пару волокон (ну, скажімо, порти кросу 27 і 28). Як визначити, які саме волокна треба в тій муфті розрізати і підпаяти до нового кабелю? А от як: на кросі встромляємо рефлектометр в порт № 27 і включаємо безперервний режим. Траса раз в секунду промальовується, криво, але «для подивитися» піде. На рефлектометром сидить людина. Далі його напарник відкриває муфту, дзвонить людині на рефлектометром по телефону і, відкривши касету, обережно пінцетом загинає всі волокна по одному (звичайно, краще почати з тих волокон, які найімовірніше виявляться нашими: загин волокна може викликати коротку перерву зв'язку, якщо ми загнемо чуже зайняте волокно). Як тільки напарник загинає волокно, розпаяних на 27 порт — на рефлектометром траса різко стане коротшим, обірвавшись на цій муфті (близько 30 км від кросу). Потрібне волокно відразу розрізається. Потім аналогічно знаходиться 28-е волокно, і ось ми знаємо, які волокна потрібно варити. На невеликих відстанях для цього можна застосовувати спеціальний ліхтарик (по суті червона лазерна указка з оптичним коннектором) і на вигинах волокна просто буде видно червоне світло, при цьому людина на кросі не потрібен, але далі 5 км він не просвічує, і в яскравий день зрозуміти, яке волокно на вигині світиться червоним, дуже важко — заважає світло.

4. Коефіцієнт заломлення , або груповий індекс . Цей коефіцієнт впливає на розтягування знімається рефлекторам по горизонталі (не плутати з зумуванням вже готової рефлекторам при перегляді!). Фізика в тому, що в різних оптичних волокнах (наприклад, звичайне і «смещенка») швидкість світла може дещо відрізнятися. У результаті якщо ми виміряємо трасу з невірним коефіцієнтом заломлення, рефлектограмм буде «стислій» або «розтягнутій» щодо лінійки відстаней. Це загрожує тим, що в разі аварії на довгій трасі ми можемо послати бригаду усувати аварію не зовсім туди, куди потрібно. Наприклад, ми отримали, що обрив через 86 км 325 м від кросу, і послали туди аварійну бригаду. А насправді обрив через 86 км 602 м! Бригада буде дуже вдячна нам за 300-метровий (а то і 900-метровий! Вони ж не можуть знати, в який бік ми помилилися!) Крос по оранці під нічним дощем у пошуках, де ж екскаватор шукав золото. Або за вправи зі сходами на кожній з опор, щоб переконатися, що саме тут кабель не намагався зрізати місцевий дядько Петя.

Даний коефіцієнт заломлення є властивістю оптичного волокна і повинен зазначатися в паспорті на кабель. Типове значення — 1,46800, або там 1,46820.

Хоча для невеликих трас, наприклад, FTTB, я не заморочуюся з перемиканням цього коефіцієнта при переході від вимірювання смещенкі на звичайні волокна і назад, і ставлю щось середнє. У цьому випадку помилка в плюс-мінус півметра некритична, а міняти постійно цей коефіцієнт незручно. Однак на довгих магістралях такі вольності неприпустимі, цей коефіцієнт треба виставляти точно як в паспорті на кабель, інакше можна помилитися на плюс / мінус десятки метрів і більше. Я пам'ятаю пару подібних випадків, коли через неправильне вимірювання усунення аварії сильно затягувався. Наприклад, в одному випадку людей відправили не туди, бригада замість належних 6:00 провозилася всю ніч, бігаючи туди-сюди по трасі, на це наклався дощ, нічний час, неповний обрив кабелю (з землі не видно, де саме ушкодження), і важлива магістраль піднялася лише через 15 годин! З сусідніх ділянок зірвали інші бригади, до того ж коли аварію вже усунули, одна з Газелей застрягла в грязі, та так, що інший Газеллю не змогли витягнути (а Газелі ті повнопривідні), довелося з міста викликати Камаз. Начальство рвало і метало, хотіли навіть позбавити всіх премії, і все це — в чому через те, що хтось неправильно поміряв відстань до обриву.

До речі, потрібно зробити важливе зауваження. Оптичний кабель має, насправді, не одну, а дві довжини! Перша довжина — звична нам фізична, з нею все просто. Саме вона вказується на оболонці кабелю у вигляді метрових міток, наприклад: «4000 м, 3999 м, 3998 м,… 0 м». Друга довжина — оптична, по суті це довжина оптичного волокна в кабелі. Вона завжди буває трохи більше фізичної, і ось чому. Як ви пам'ятаєте пристрій кабелю з попередніх статей, модулі в кабелі зазвичай йдуть з повиві. Тобто пару метрів пучок модулів закручується за годинниковою стрілкою, потім пару метрів — проти годинникової, потім знову за годинниковою і т.д. Це зроблено для компенсації температурних змін довжини різних компонентів кабелю, а також як остання, аварійний захист від розтягування кабелю: є шанс, що порветься кевлар, трос / склопластик, оболонки кабелю, але ці повиві розпрямляться або хоча б сдемпфіруют ривок волокон, і волокна вціліють до приїзду бригади. Ось саме за рахунок цього повиву довжина волокон (і модулів) трошки більше, ніж довжина самого кабелю. Коефіцієнт цього повиву також повинен бути вказаний в паспорті на кабель, хоча його нескладно порахувати і самому: адже в документації на трасу завжди вказується і фізична, і оптична довжина. Відповідно, вимірювач повинен мати це на увазі, відправляючи бригаду на місце аварії: побачить він на рефлектометром оптичну довжину, а бригада-то шукатиме по метровим мітках на кабелі, що відображає фізичну довжину. Погано, коли траса складається з шматків кабелю різного типу: скажімо, під землею лежить кабель з витими модулями, а на підвісі — з єдиною центральною трубкою-модулем і в другому випадку оптична довжина практично дорівнює фізичної. Як у цьому випадку точно визначити відстань до аварії?…

Продовжуємо.
5. Довжина хвилі . Тут теж все просто. Для одномодової оптики це 1310 або 1550 нм. Для документації вимагається знімати рефлекторам на обох довжинах хвиль. Для себе, щоб краще зрозуміти що з лінією, краще на 1550 нм: на цій довжині хвилі загасання менше (краще побачимо кінець траси), і різкіше видно всілякі косяки, особливо такі, як загини волокон. До речі! Якщо ми бачимо погану зварювання на муфті, і на 1310 вона дає майже таку ж затухання, як на 1550 — значить, це дійсно погана зварювання, потрібно поїхати і перетравити. А от якщо на 1550 вона погана, а на 1310 у нормі або взагалі не видно — це, швидше за все, загин волокна в касеті. Потрібно відкрити муфту, касету і поаккуратнее укласти це волокно.

6. Дозвіл . У деяких рефлектометром можна виставити цей параметр. Тут знову ж аналогія з фотоапаратом. При високому дозволі ми краще побачимо неоднорідності, але файл рефлекторам буде важити більше, а також, можливо, траса буде більш гучна. Я зазвичай ставлю максимальний дозвіл, і лише якщо стикаюся з нешаблонною ситуацією, починаю грати цієї налаштуванням.

Ще важлива характеристика (не налаштувань) рефлектометра — це його динамічний діапазон , тобто мінімальний і максимальний рівень сигналу, який рефлектометр може відрізнити від шумів. Чим він більший, тим довшу трасу ми зможемо подивитися, але і тим дорожче буде прилад. Ціна при збільшенні чутливості, як завжди в таких випадках, зростає по експоненті.

Наостанок

Тепер я хотів би торкнутися деяких питань загального характеру.

Що буде, якщо ми почнемо вимірювати «активне» волокно, з якого б'є лазер? Деякі рефлектометри (у тому числі Связьпрібор OTDR Gamma Lite) вміють визначати цю ситуацію і викидають відповідну помилку. Деякі — не вміють, але все одно нормальну рефлектограмм, швидше за все, зняти не вийде, а також є ризик щось зіпсувати (наприклад, фотоелемент рефлектометра).

А що буде, якщо ми виміряємо рефлектометром лінію PON, яка, як відомо, галузиться деревовидної структурою через пасивні подільники? Ось на це питання я не знаю відповіді. :) Я з PON не працював жодного разу. Якщо хто знає, напишіть в коментах, буде цікаво. Знаю тільки, що в мережах PON рефлектометр мало корисний і шукати в них ушкодження важко.

А що буде, якщо ми будемо вимірювати трасу, на дальньому кінці якої слухає сигнал приймач-якого обладнання? По ідеї не буде нічого страшного: ми знімемо рефлектограмм як звичайно, трасу за активним обладнанням по ідеї ніяк не побачимо, і обладнання на дальньому кінці це зашкодити не повинно (сигнал доходить вже ослаблений лінією, і взагалі спалити порт багатомільйонного мультиплексора вимірами в принципі не повинно бути легко).
До речі, про потужність лазерів для оптики. Вона невелика (порівнянна з потужністю слабенькою лазерної указки, тільки невидимою), але дивитися оком у відкриту оптичну розетку лінії або тим більше в порт активного обладнання або працюючого тестера / рефлектометра все одно вкрай не рекомендується (хоча світло з порту або отсоединенного патч-корду досить швидко розходиться конусом, втрачаючи концентрацію). Особливо небезпечно дивитися стан торців патч-кордів звичайним оптичним мікроскопом, заточеним під цю справу, якщо з тієї сторони може бути поданий сигнал: я чув розповідь людини, з яким трапилася в 90-і така ситуація (цифрових мікроскопів для контролю стану торців конекторів ще було, і він дивився звичайним). Одне око моментально втратив деяку частину різкості і яскравості, потім частково відновилося. Варто пам'ятати також про відбитий промінь. Ми це випромінювання оком не бачимо, але воно все ж може пошкодити сітківку ока. Тому на всіх оптичних кросах і на оптичному обладнанні клеїться наклейка лазерної небезпеки, наприклад:





Ще хотів торкнутися такої штуки, як компенсаційна котушка.


По суті це довгий шматок волокна, зазвичай рівно 1 кілометр, компактно намотаний в котушку і оконеченний двома конекторами. Все це розміщено в акуратній коробочці. Навіщо вона нам потрібна?
А потрібна вона нам для того, щоб краще побачити початок траси. Точніше — щоб оцінити затухання на патч-корді, розетки і кросі «ближнього» кінця траси.
Як ми пам'ятаємо, побачити початок траси нам заважає мертва зона. Але ми можемо підключити між трасою і рефлектометром компенсаційну котушку, тоді ділянка волокна, перш закритий мертвою зоною, буде розташовуватися десь посередині траси, а мертва зона тепер буде на кілометрі нашої катушки! Перемога? Ні: адже між котушкою і трасою все одно мається кросове з'єднання, і шлейф від його піку на рефлектограмме буде по ширині такий же, як і мертва зона, як і інші механічні з'єднання, і ми все одно не побачимо початок нашої траси — шлейф від піку механічного з'єднання котушки з кросом траси все затулить. Тоді для чого нам котушка? А ось для чого. Вимірюючи без котушки, ми не можемо нічого точно сказати про загасання на початку нашої траси. А у випадку з котушкою у нас тепер на рефлектограмме є рівна ділянка довжиною 1 км (ну, нехай трохи менше 1 км — частина з'їсть мертва зона) перед трасою, і є ділянка якийсь довжини (до першого зварювання / кросу) на початку траси! І тепер ми можемо поміряти затухання на початковому кросі методом чотирьох маркерів! І це дуже добре. Ми побачимо типову картину кросового з'єднання, загасання на якому можна оцінити. Так, ми не встановимо, де саме воно народжується, якщо воно є (чи то втрати на роз'ємі між котушкою і кросом, чи то бракована розетка, чи то щось в кросі, чи то на перших метрах кабелю, що минає від кросу). Але якщо ми все ж встановимо, що на початку траси непорядок, ми можемо перевірити всі ці припущення і все-таки знайти і усунути причину загасання.



А без котушки ми могли б елементарно прогавити сам факт того, що на початку траси щось не в порядку. Хіба що якщо на початку траси щось дуже сильно не в порядку, ми б це помітили (вся рефлектограмм дуже гучна, розташована низько, близько до рівня шумів, мертва зона потворна і т.п.). На практиці, все ж, котушка потрібна дуже рідко.

Ще хотів торкнутися такої речі, як повірка рефлектометрів. Формально потрібно її робити раз на рік у місцевому перевірному центрі, бо серйозні замовники вимагають непрострочену копію свідоцтва про повірку (вона повинна прикладатися в виконавчу документацію до об'єкта зв'язку). Однак, особисто на мою думку, вона не потрібна: рефлектометр коштує дорого, відповідно і за його повірку здеруть декілька тисяч, а толку від неї ніякого. Це все-таки не той прилад, який може почати непомітно «брехати». Якщо вже він зламається, то не помітити це навряд чи буде можливо. А ще у мене був такий досвід: я ж казав уже в минулих статтях, що рефлектометри, якими ми користувалися (OTDR Gamma Lite), були з дуже забагованной прошивкою. Так от, якби в перевірному центрі підходили серйозно до повірки, вони повинні були б відмовити у видачі сертифіката, наткнувшись на перший же баг або глюк, так? А мені видали без питань сертифікати на обидва прилади. Так що ІМХО якщо є можливість — краще заощадити на повірці, і тільки якщо замовник вимагає копію свідоцтва і зробити нічого не можна — тоді віддати прилад на повірку.

Ми розглянули питання, що стосуються вимірювань на оптичних кабелях. Ця тема непроста, але я постарався викласти якомога докладніше всі нюанси. Ми ще не торкалися більш вузькоспеціалізованих і складних речей, типу вимірювання різних типів дисперсій, але в 99,9% випадків для роботи з оптикою достатньо того, що я розписав.
Стати гарним вимірником на оптиці допоможе тільки практика, багато практики. Завжди будуть випадки, які з ходу не вийде пояснити, або нетипові ситуації і хитрі схеми розпаювання, коли треба включати мозок.

У наступній статті я планую написати про прокладку і кріплення оптичних кабелів і муфт на опорах, в люках і пр. Якщо є думки, які моменти висвітлити в наступній статті — пишіть.
Всім дякую за увагу!

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.