Параметры рефлектометра для измерения трассы
Чтобы снять корректную рефлектограмму, нужно выставить правильные параметры измерения. Конечно, в современных рефлектометрах есть авторежим, когда нужные параметры рефлектометр выставляет методом тыка при каждом новом измерении. Но быстрее и удобнее измерять, выставляя всё вручную.
Тут опять же ситуация чем-то напоминает фотографию: новичок может сделать неплохой снимок и в авторежиме, а профи с ручными настройками творит волшебство. Только в случае с рефлектометром основной режим работы — всё-таки ручные настройки, и это тупо быстрее: рефлектометру не нужно будет каждый раз перед измерением поэтапно «щупать», какой же длины на этот раз трасса, для автонастройки своих параметров.
Перечислим эти важные настройки:1) масштаб по длине (или диапазон, или длина трассы),2) продолжительность импульса,3) количество импульсов/усреднений (или время измерения),4) коэффициент преломления,5) длина волны,6) разрешение.
Конечно, есть и прочие настройки, индивидуальные для разных приборов: всякие там настройки часов, дисплея, макросы автоматизации, но с ними каждый современный человек и так разберётся на ходу. Могут быть и специфические настройки измерения, по сути второстепенные, например, какая-нибудь «уменьшенная мощность лазера: вкл/выкл». В этом случае надо смотреть инструкцию и думать самому, когда это нужно включать, а когда нет.
Рассмотрим, какой параметр на что влияет.
1. Масштаб по длине, или расстояние, или предел/диапазон расстояния. Выставляется ступенчато, например: 300 м, 500 м, 1 км, 2 км, 5 км, 10 км, 25 км, 50 км, 100 км и т.д. Чем меньшее минимальное и большее максимальное расстояния реально поддерживает рефлектометр, тем он круче.
Тут всё просто. Если мы примерно знаем, какой длины трасса — выставляем диапазон чуть больше, чем в 2 раза длиннее трассы. Почему в 2 раза больше? Чтобы мы могли среди шумов после трассы увидеть пик обратного отражения. Большой информационной пользы он не несёт, но всё же лучше его увидеть: вдруг у нас лопнувшее волокно, который легко принять за конец трассы, а выставив предел по расстоянию с запасом, мы, возможно, сможем увидеть, что это ещё не конец трассы и сквозь шумы проглядывает продолжение.
Слишком большой масштаб выставлять тоже не надо: мы же не хотим, чтобы 90% рефлектограммы занимали шумы, а в самом начале была наша трасса, на которой из-за масштаба ничего не видно…Важно: чем больше выставлено это расстояние (т.е. диапазон измерений), тем шире надо ставить импульс и больше время измерения (кол-во усреднений): ведь свет дольше пролетает длинное волокно, и прибору труднее обработать большее количество данных.
Иногда приходится реально сидеть по полчаса над каждым волокном (если трасса больше 50 км), и всё равно конец трассы получается шумный. Точной таблицы соответствия «расстояние — продолжительность импульса» привести не смогу, надо самому нащупать оптимальный вариант для каждого измерения.
2. Продолжительность импульса. Связана с выставленным расстоянием (больше диапазон — шире импульс), но при надобности её можно менять независимо от длины. Типичные значения — от нескольких наносекунд до нескольких микросекунд. Для короткой трассы — короткий импульс.
Для длинной — длинный. На что влияет длина импульса? Слишком короткий импульс при длинной трассе (и, соответственно, большом диапазоне расстояния) приведёт к тому, что форма импульса из-за дисперсий в волокне сильно деградирует и обратно придёт фигня (шумы). Это значит, что мы чётко увидим лишь начало или начало середину трассы, а конец утонет в шумах, вот так:
Трасса на этом примере очень длинная, и её конец тонет в шумах. Чтобы увидеть что-то на её конце, надо выставить импульс подлиннее и время измерения подольше. Однако, если у нас дешёвый рефлектометр с узким динамическим диапазоном, мы можем так и не увидеть конец очень длинной трассы, даже выставив оптимальный импульс и измеряя хоть целый час каждое волокно.
Если сделать наоборот, при короткой трассе выставить длинный импульс, мы получим то, что любая неоднородность (мёртвая зона в начале, «ступенька» после каждой муфты, «пик» после каждого кросса) будет сильно растянута по оси Ox. Пример был выше, приведу эту картинку ещё раз.
Вместо узких событий — длинные шлейфы, и вот почему это плохо.Предположим, у нас есть линия и посередине её была авария: экскаваторщик искал золото инков и порвал наш кабель. Аварию устранили, поставив вставку и 2 оптические муфты. При правильной настройке рефлектометра, при условии, что сварки не идеально-эталонные и вносят хотя бы по 0,02 дБ затухания, и при нормальном расстоянии между муфтами (около 200 м), — мы на рефлектограмме чётко увидим две ступеньки рядом, от первой и второй аварийных муфт.
А вот если импульс выставлен слишком длинный, то шлейф от первой ступеньки может полностью закрыть вторую сварку, и мы так и не узнаем, что же творится на второй муфте! А там может что-то произойти, скажем, туда попала вода, замёрзла, пережало волокна и нужно срочно ехать чинить.
Или кабель оборвало и он висит перегнутый, вот-вот сломается. На рефлектограмме будет просто видно шлейф от первой муфты и то, что где-то там есть затухание. (Такая же ситуация будет, если вставка короткая и две муфты расположены рядом. Поэтому вставку делают обычно метров 200 для длинных трасс и метров 100 для коротких.
Иначе мы не сможем контролировать все муфты по рефлектограммам, а для эксплуатации это очень важно.)Так какой же импульс ставить для конкретного диапазона? Могу сказать только так: оптимальных чётких таблиц соответствия нет, пробуйте, надо самому понять это соответствие для своего рефлектометра. Ещё раз: слишком короткий импульс на длинной трассе даст отличную детализацию в начале, но конец потонет в шумах.
3. Количество импульсов/усреднений (или время измерения). Дело в том, что один-единственный посланный в линию импульс нам не даст почти ничего, кроме шумов. Так уж распорядилась физика, что для получения хорошей картинки-рефлектограммы и устранения случайных флуктуаций рэлеевского рассеяния нужно провести несколько сотен или тысяч отдельных измерений, а затем взять усреднённое значение.
Таким образом, чем больше мы выставим кол-во посылаемых импульсов, тем чётче и ровнее будет наша рефлектограмма (которая, по сути, и есть результат аппроксимации сотен и тысяч отдельных измерений). С другой стороны, ждать по полчаса, измеряя одно волокно, когда нужно за полдня измерить 96 на двух длинах волн, возможности нет.
Так что нужно находить компромисс.Если трасса длинная, близкая к пределу возможностей рефлектометра, и конец трассы соответственно зашумлён, то приходится выставлять много усреднений (порядка 10000 и больше) или большое время измерения (минут 5-10), а также довольно большой импульс.
Если же мы проверяем кусок кабеля метров в 300, то тут супер-качество никому не нужно, хватит и 1000 измерений (или 10-30 секунд). Кстати, во многих рефлектометрах нет возможности выставить количество импульсов, но можно указать время измерения в минутах/секундах.
У разных аппаратов быстродействие разное, так что 1000 импульсов разные рефлектометры могут посылать за разное время, соответственно, глупо ровнять всех под одну гребёнку и по-армейски требовать от измерителя снять рефлектограммы, скажем, по 5 минут: а вдруг у него отличный быстрый рефлектометр и для снятия отличной рефлектограммы данной трассы достаточно 30 секунд?
Тут следует сделать отступление и сказать про такой важный режим работы, как «режим реального времени». Это значит, что рефлектометр в течение примерно секунды-двух посылает в линию примерно несколько десятков или сотен импульсов (недостаточно для качественной рефлектограммы, пригодной для анализа, но достаточно, чтобы получить общий вид трассы) и отрисовывает усреднённый результат.
Потом снова посылает серию импульсов и опять отрисовывает результат. И так пока мы не остановим. При этом мы примерно с частотой 1 кадр в секунду в реальном времени видим, что происходит на трассе. Зачем этот режим нужен? Например, чтобы искать «кресты», а в общем случае просто найти конкретное волокно.
Вот, скажем, задача: на станции (в серверной) есть оптический кросс на 32 порта, от него идёт длинная незнакомая нам линия, документации как обычно никакой, и километров через 30 надо ввести в одну из муфт этой линии новый кабель и на него отпаять пару волокон (ну, скажем, порты кросса 27 и 28).
Как определить, какие именно волокна надо в той муфте разрезать и подпаять к новому кабелю? А вот как: на кроссе втыкаем рефлектометр в порт №27 и включаем непрерывный режим. Трасса раз в секунду прорисовывается, криво, но «для посмотреть» пойдёт. На рефлектометре сидит человек.
Дальше его напарник открывает муфту, звонит человеку на рефлектометре по телефону и, открыв кассету, осторожно пинцетом загибает все волокна по одному (конечно, лучше начать с тех волокон, которые вероятнее всего окажутся нашими: загиб волокна может вызвать короткий перерыв связи, если мы загнём чужое занятое волокно).
Как только напарник загибает волокно, распаянное на 27 порт — на рефлектометре трасса резко станет короче, оборвавшись на этой муфте (около 30 км от кросса). Нужное волокно сразу разрезается. Потом аналогично находится 28-е волокно, и вот мы знаем, какие волокна нужно варить.
На небольших расстояниях для этого можно применять специальный фонарик (по сути красная лазерная указка с оптическим коннектором) и на изгибах волокна просто будет видно красный свет, при этом человек на кроссе не нужен, но дальше 5 км он не просвечивает, и в яркий день понять, какое волокно на изгибе светится красным, очень трудно — мешает свет.
4. Коэффициент преломления, или групповой индекс. Этот коэффициент влияет на растягивание снимаемой рефлектограммы по горизонтали (не путать с зуммированием уже готовой рефлектограммы при просмотре!). Физика в том, что в разных оптических волокнах (например, обычное и «смещёнка») скорость света может несколько отличаться.
В результате если мы измерим трассу с неверным коэффициентом преломления, рефлектограмма будет «сжатой» или «растянутой» относительно линейки расстояний. Это грозит тем, что в случае аварии на длинной трассе мы можем послать бригаду устранять аварию не совсем туда, куда нужно.
Например, мы получили, что обрыв через 86 км 325 м от кросса, и послали туда аварийную бригаду. А на самом деле обрыв через 86 км 602 м! Бригада будет очень благодарна нам за 300-метровый (а то и 900-метровый! Они ж не могут знать, в какую сторону мы ошиблись!) кросс по пахоте под ночным дождём в поисках, где же экскаватор искал золото.
Данный коэффициент преломления является свойством оптического волокна и должен указываться в паспорте на кабель. Типичное значение — 1,46800, или там 1,46820.
Хотя для небольших трасс, например, FTTB, я не заморачиваюсь с переключением этого коэффициента при переходе от измерения смещёнки на обычные волокна и обратно, и ставлю что-то среднее. В этом случае ошибка в плюс-минус полметра некритична, а менять постоянно этот коэффициент неудобно.
Однако на длинных магистралях такие вольности недопустимы, этот коэффициент надо выставлять точно как в паспорте на кабель, иначе можно ошибиться на плюс/минус десятки метров и более. Я помню пару подобных случаев, когда из-за неправильного измерения устранение аварии сильно затягивалось.
Например, в одном случае людей отправили не туда, бригада вместо положенных 6 часов провозилась всю ночь, бегая туда-сюда по трассе, на это наложился дождь, ночное время, неполный обрыв кабеля (с земли не видно, где именно повреждение), и важная магистраль поднялась лишь через 15 часов!
С соседних участков сдёрнули другие бригады, и вдобавок когда аварию уже устранили, одна из Газелей застряла в грязи, да так, что другой Газелью не смогли вытащить (а Газели те полноприводные), пришлось из города вызывать Камаз. Начальство рвало и метало, хотели даже лишить всех премии, и всё это — во многом из-за того, что кто-то неправильно померил расстояние до обрыва.
Кстати, нужно сделать важное замечание. Оптический кабель имеет, на самом деле, не одну, а две длины! Первая длина — привычная нам физическая, с ней всё просто. Именно она указывается на оболочке кабеля в виде метровых меток, например: «4000 м, 3999 м, 3998 м,… 0 м».
Вторая длина — оптическая, по сути это длина оптического волокна в кабеле. Она всегда бывает немного больше физической, и вот почему. Как вы помните устройство кабеля из предыдущих статей, модули в кабеле обычно идут с повивом. То есть пару метров пучок модулей закручивается по часовой стрелке, потом пару метров — против часовой, потом снова по часовой и т.д.
Это сделано для компенсации температурных изменений длины разных компонентов кабеля, а также как последняя, аварийная защита от растягивания кабеля: есть шанс, что порвётся кевлар, трос/стеклопластик, оболочки кабеля, но эти повивы распрямятся или хотя бы сдемпфируют рывок волокон, и волокна уцелеют до приезда бригады.
Вот именно за счёт этого повива длина волокон (и модулей) немножко больше, чем длина самого кабеля. Коэффициент этого повива также должен быть указан в паспорте на кабель, хотя его несложно посчитать и самому: ведь в документации на трассу всегда указывается и физическая, и оптическая длина.
Соответственно, измеритель должен иметь это в виду, отправляя бригаду на место аварии: увидит он на рефлектометре оптическую длину, а бригада-то будет искать по метровым меткам на кабеле, отражающим физическую длину. Плохо, когда трасса состоит из кусков кабеля разного типа: скажем, под землёй лежит кабель с витыми модулями, а на подвесе — с единой центральной трубкой-модулем и во втором случае оптическая длина практически равна физической. Как в этом случае точно определить расстояние до аварии?..
Продолжаем.5. Длина волны. Тут тоже всё просто. Для одномодовой оптики это 1310 или 1550 нм. Для документации требуется снимать рефлектограммы на обеих длинах волн. Для себя, чтобы лучше понять что с линией, лучше на 1550 нм: на этой длине волны затухание меньше (лучше увидим конец трассы), и резче видно всевозможные косяки, особенно такие, как загибы волокон. Кстати!
Если мы видим плохую сварку на муфте, и на 1310 она даёт почти такое же затухание, как на 1550 — значит, это действительно плохая сварка, нужно поехать и переварить. А вот если на 1550 она плохая, а на 1310 в норме или вообще не видна — это, скорее всего, загиб волокна в кассете. Нужно открыть муфту, кассету и поаккуратнее уложить это волокно.
6. Разрешение. В некоторых рефлектометрах можно выставить этот параметр. Тут опять же аналогия с фотоаппаратом. При высоком разрешении мы лучше увидим неоднородности, но файл рефлектограммы будет весить больше, а также, возможно, трасса будет более шумная.
Ещё важная характеристика (не настройка) рефлектометра — это его динамический диапазон, то есть минимальный и максимальный уровень сигнала, который рефлектометр может отличить от шумов. Чем он больше, тем более длинную трассу мы сможем посмотреть, но и тем дороже будет прибор. Цена при увеличении чувствительности, как всегда в таких случаях, растёт по экспоненте.
Рассмотрим каждый элемент на этой рефлектограмме.
В самом начале идёт пик обратного отражения от входного коннектора и шлейф после него — это так называемая мёртвая зона. Длина трассы начинается с самого начала шкалы отчёта, то есть мёртвая зона — уже часть наблюдаемой нами трассы. Она нам мешает увидеть, что происходит в самом начале трассы, и это печально (мы не можем прямо посмотреть, хорошее ли кроссовое соединение и хорошая ли сварка пиг-тейла с кабелем).
Полностью избавиться от этой мёртвой зоны невозможно, однако если принять ряд мер, можно её уменьшить или обойти: снизить продолжительность импульса, использовать более чувствительный рефлектометр, использовать компенсационную катушку. И всё же мы никак не сможем посмотреть, скажем, сварку пиг-тейла с волокном кабеля в кроссе, мы можем что-то сказать о ней лишь по косвенным данным.
Косвенно узнать о затухании в начале трассы можно, используя компенсационную катушку с волокном (см. ниже).По состоянию этой мёртвой зоны можно многое сказать! Чем чище наши механические соединения и целее торцы патч-кордов и пиг-тейлов, также чем короче мы выставим импульс (см.ниже), тем меньше и аккуратнее будет эта мёртвая зона.
Если мы видим, что спадающий фронт мёртвой зоны — в виде прямой линии, и переходит в трассу под углом, и при этом мёртвая зона аккуратная и узкая (как на рисунке выше или на рефлектограммах из шапки статьи) — всё выставлено нормально.Если то же самое, но мёртвая зона слишком широкая (и прочие события тоже широкие) — значит, выставлен слишком длинный импульс для данной трассы, длина импульса слишком велика по сравнению с длиной нашего участка (это как пытаться обычной лопатой взрыхлить землю в цветочном горшке). Нужно поставить поменьше и перемерить волокно.
Длина трассы очень маленькая (около 1,7 км), а импульс слишком большой (1 мкс). Поэтому мёртвая зона и все прочие события безобразно растянуты, пропадает «чёткость», теряются мелкие детали. Для этой трассы нужно выставлять импульс раз в 100 короче. Ближе к правой части видно фантомный пик на вдвое большем расстоянии, чем конец трассы, про него см. ниже. И ещё: рефлектограмма, как видите, «обрезана» по амплитуде, пики срезаны сверху. Это уже особенность недорогого рефлектометра, но посмотреть события на трассе этот эффект обычно не мешает.
Если же мёртвая зона не только широкая, но и переходит в трассу плавно (в виде гиперболы/параболы), да ещё и порой неровно с шумами — это верный признак того, что что-то не в порядке в самом начале трассы: или какой-то из портов (на рефлектометре или на кроссе) грязный, или розетка на кроссе или на самом рефлектометре сломана (в этом случае при многократном отключении/подключении результат будет сильно меняться вплоть до полного отсутствия трассы), или патч-корд/пигтейл плохой, или сварка внутри кросса плохая.
Или, самый редкий и самый неприятный вариант, прямо около кросса (десятки метров) повреждение на кабеле.Ещё подобное можно увидеть в таких случаях: иногда при проведении входного контроля барабана кабеля (или когда надо измерить линию, не оконеченную кроссом — есть просто висящий конец кабеля), если нет устройства оперативного подключения (ввода) волокон, приходится подваривать каждое волокно к пиг-тейлу, подключённому к рефлектометру, и после снятия измерения ломать сварку, подваривать другое волокно, снова мерить, ломать и т.д.
Многие спайщики разумно берегут своё время и ресурс электродов сварочника, настраивая сварочник так, чтобы он сводил волокна, но дугу не давал (это позволяют Фуджикуры, а на китайцах можно приловчиться с помощью ручного режима). При этом сигнал рефлектометра идёт через небольшой воздушный промежуток и хотя трассу (или волокно в нашем проверяемом барабане кабеля) хорошо видно, мёртвая зона также часто получается не очень аккуратная из-за воздушного промежутка.
Хотя далеко не такой ужасной, как на картинке ниже. В ручном режиме, глядя на экран сварочника, можно свести волокна очень точно, но всё же едва заметное осевое смещение волокон уже сильно сказывается на прохождении света по сердцевине. Помним, что сердцевина волокна имеет диаметр 9 мкм.
Видите, какое безобразное начало трассы? А бывает и хуже. Скорее всего, это сильно грязный патч-корд на «нашей» стороне, но может быть и дефект оптической розетки, и повреждение кабеля у самого кросса, и загиб волокна. Если это проведение измерения не с кросса, а вышеописанным способом (когда волокна сводятся «для померить» без сваривания) — может, плохо свелись волокна. Включаем логику: если такое на всех портах кросса — то наш патч-корд плохой (или что-то с розеткой рефлектометра, или кто-то чистил розетки чем-то очень грязным). Если такое 1 волокно и результат плавающий от измерения к измерению после переподключения патч-корда — скорее всего, бракованная/сломанная розетка. Если не скачет — может быть, плохая сварка в кроссе. Если таких несколько волокон плюс есть совсем не «простреливаемые» — возможно, повреждение кабеля около кросса или там на выходе из нашей серверной/БС. Если на 1310 нм лучше, чем на 1550 нм — вероятно, это загиб волокна в кассете кросса.
В конце трассы, после конечного пика, идёт область шумов. Это — уже не трасса: трасса заканчивается пиком перед шумами (кстати, если конец волокна из-за своей формы скола или загрязнения не даёт излучению отразиться обратно, пика в конце трассы может не быть или он будет слабым, трасса будет просто падать ступенькой в шум.
Статистически такое бывает нечасто, но бывает). Область шумов может выглядеть по-разному: как частокол пиков и провалов, или как ровная линия вдоль нуля, или что-то среднее. Полагаю, это зависит от алгоритма обработки и отрисовки шума рефлектометром.
Если обратное отражение на конце трассы сильное (пик высокий), то среди шумов может обнаружиться фантомный пик, на расстоянии вдвое большем, чем длина нашей трассы. Природа его такая же, как у двойного отражения нашего лица от оконного стекла, или смещённых контуров предметов на экране аналогового телевизора: электромагнитное излучение пролетело всё волокно и отразилось от конца трассы, вернулось к нам (нарисовав рефлектограмму и основной пик), отразилось снова от нашего конца трассы, опять пролетело всё волокно от нас, снова отразилось от дальнего конца, прилетело к нам и только после этого попало в приёмник рефлектометра (нарисовав шумы и среди шумов фантомный пик).
Пример фантомного пика. Данная трасса имеет длину 6,739 км (я поставил красный курсор точно на конец трассы), а на вдвое большей длине, среди шумов, видим пик обратного отражения. Второй бледный курсор — это опция в программе-вьювере рефлектограмм как раз для того, чтобы убедиться, что данный пик — отражение, а не реальное событие, программно этот бледный курсор, если опция включена, всегда находится вдвое дальше основного. Кстати, обратите внимание, как в данном случае отрисовываются шумы: линия на нуле и небольшие «пики».
А вот между мёртвой зоной и шумами идёт сама трасса — наш рабочий участок. В идеальном случае (мы измеряем цельный кусок кабеля, без сварок и соединений) это прямая линия. Она имеет наклон (постепенно равномерно спадает), так как волокно вносит собственное затухание (в «окнах прозрачности» одномодового волокна это не более 0,22 дБ/км (а то и меньше — Википедия даёт цифру 0,15 дБ/км) на длине волны 1550 нм и не более 0,36 дБ/км при длине волны 1310 нм, а обычно меньше; на всех прочих длинах волн, в том числе для видимого света, затухание намного сильнее).
Этот наклон хорошо виден на всех моих картинках с примерами трасс. Чем короче трасса, тем менее заметен наклон (ведь масштаб длинной и короткой рефлектограммы на одном и том же экране прибора разный), но угол наклона (при одинаковом масштабировании по расстоянию) всегда примерно одинаков и определяется затуханием волокна.
Маленькое отступление. Кому интересно, вот график (в двух вариантах), показывающий зависимость затухания какого-то оптического волокна от длины волны передаваемого по нему излучения. (Помним, что сортов волокон много и для каждого график будет немного другим; это обуславливают присадки в стекло волокна.
Про эти присадки мне нечего рассказать, тут нужен узкий специалист по кристаллографии и неорганической химии). На графике мы видим рабочие области для нашей связи — так называемые окна прозрачности (ссылка на Википедию), где затухание минимально.
Первая область использовалась раньше и сейчас малоактуальна (там затухание высокое), она вроде бы используется на многомоде. А вторая (1310 нм) и третья (1550 нм) области и есть наши рабочие, поэтому и были выбраны такие длины волн (1310 и 1550 нм), что на них сигнал можно передать дальше всего.
Для некоторых волокон существуют и другие области, на большей длине волны. Понятно, что в каждом окне прозрачности можно организовать много отдельных каналов, пустив каждый на своей длине волны, чуть-чуть отличающейся от соседней: так работают системы связи с волновым разделением (WDM, DWDM).
Продолжаем. Итак, на идеальной трассе мы увидим мёртвую зону, ровную линию (саму трассу), конец трассы и шумы. А что мы можем увидеть на рабочем участке реальной трассы, между мёртвой зоной и концом трассы?а) Сварку.б) Механическое (кросс или fibrlok) соединение.в)
На некоторых специальных дорогих рефлектометрах мы можем увидеть и кое-что другое: например, бриллюэновский рефлектометр способен показать, где присутствует опасное механическое напряжение в волокне (например, оболочку и кевлар кабеля перетёрло/пережгло и он висит на честном слове и на одних волокнах, но визуально этого никто ещё не заметил). Но мы не будем затрагивать эти узкоспециальные и очень дорогие инструменты.
Начнём со сложного.а) Сварка.Как она может выглядеть на рефлектограмме?Если сварка очень хорошая и оба сваренных волокна одинаковые по свойствам, она может быть не видна вообще. При хорошем сварочном аппарате статистически таких сварок получается немало, так что бывает, что чтобы найти на трассе муфту, приходится просмотреть несколько рефлектограмм разных волокон из этой линии, пока не попадётся волокно, на котором сварка в этой муфте не совсем идеальная.
В большинстве случаев сварка выглядит как ступенька вниз. Чем больше ступенька, тем больше на ней затухание и тем сварка хуже. Можно видеть подписанную сварку на «главном рисунке» выше.Насколько сильная ступенька допустима? Это не такой простой вопрос.
Вообще существует 2 условия пригодности трассы. Первое — общее затухание трассы не должно выходить за вышеназванные пределы (0,22 дБ/км на длине волны 1550 нм и 0,36 дБ/км на 1310 нм). Второе — сварка с затуханием 0,05 дБ и менее считается хорошей, если более 0,05 – видимо, сварка получилась дефектной (возник пузырь, или осевое смещение волокон в сварочнике при сведении — см. предыдущую статью), и такую сварку следует переварить.
(Про методику измерения затухания сигнала на неоднородностях см. ниже). Если после 5 переварок затухание не стало лучше, допускается оставить сварку с затуханием не хуже 0,1 дБ. Так что с этими двумя условиями может быть по-разному: например, у нас сложная трасса, на единицу длины очень много муфт (характерно для FTTB или для участков, где кабель постоянно переходит с подвеса в грунт и обратно, соответственно кабель то броня, то с кевларом/тросиком и на каждом таком переходе — муфта), и в этом случае даже если все сварки у нас будут по 0,05 дБ, мы можем не уложиться в норматив по километрическому затуханию!
Это на самом деле очень неприятная ситуация: вроде и виноватых нет, и сварок плохих нет, и заказчик может не принять объект, т.к. километрическое затухание превышает норму. Тут, наверное, уместно спрашивать проектировщика, зачем он поставил столько муфт на линии.
Но он ответит, что иначе объект не построить…И наоборот: если на длиннющей трассе мало муфт (1 муфта на строительную длину, а строительная длина может быть и 4, и 6 км — смотря сколько кабеля влезает на барабан), но на одной муфте сварка вносит >
0,1 дБ, в целом это волокно может проходить норму по километрическому затуханию! Но такую сварку всё же следует переварить.Забивать на плохие сварки или не проходящее по норме затухания волокно нельзя! Лучше сразу переварить, чем надеяться на авось и потом всё равно ехать и переваривать, держа в руках ведомость замечаний от заказчика.
Теперь сложнее. В некоторых случаях мы можем увидеть удивительную картину: ступеньку не вниз, а вверх! Можно подумать, что в месте сварки происходит на затухание, а усиление сигнала. Но как это возможно?
Слева вверху: на трассе сначала ступенька вверх, потом ступенька вниз.
На самом деле это усиление — мнимое. При измерении тестерами всё равно будет только затухание. Такая ситуация возникает, когда сваривается два волокна с разными показателями преломления и разной дисперсией, обычно это обычное SM волокно и какая-нибудь «смещёнка» (DS или что-то ещё).
Если мы измерим такую сварку с двух сторон трассы, с одной стороны будет ступенька вверх, а с другой стороны мы увидим в этом месте несколько более сильную ступеньку вниз, и общее среднее ((А Б)/2) затухание будет всё равно положительным. Кстати, уровень затухания с одной стороны и мнимого усиления с другой может быть весьма большим, до нескольких децибел (как на скриншоте выше), хотя на самом деле затухание там будет в обе стороны небольшое.
Причина мнимого усиления в том, что волокно со смещённой дисперсией имеет несколько другое километрическое затухание, и на входе в этот участок другого волокна рефлектометру кажется, что есть усиление на какую-то величину, которое больше реального затухания на той сварке, а на выходе из участка он эту же величину добавляет к затуханию на сварке, делая сварку «хуже», чем она есть.
Я, честно говоря, и сам со всей глубиной не понимаю физику и «геометрию», почему могут отрисовываться такие огромные затухания и усиления, причём даже в том случае, если вставка из кабеля с волокнами другого показателя преломление/дисперсии — короткая.
Но тем не менее с этим я сталкиваюсь довольно часто, и уметь обрабатывать такие рефлектограммы с мнимым усилением нужно.Понятно, что в этом случае судить о качестве сварки просто по затуханию (и тем более по усилению) неправильно: если с одной стороны мнимое усиление сильное, то и мнимое затухание с другой стороны будет сильным.
Когда имеются сварки кабелей с разными показателями преломления и разной дисперсией, затухание на сварках нужно определять только измерив трассу с двух сторон и посчитав среднее значение. Ещё раз: если сварены кабели с разной дисперсией и вообще разных производителей, то не факт, что плохая сварка на рефлектограмме действительно плохая!
Надо посмотреть с другой стороны и взять среднее значение. (То же самое касается и определения километрического затухания). Строго говоря, для обычных сварок одинаковых волокон тоже следует так делать для повышения точности, но обычно этого не делают, т.к. точности хватает и в случае измерения только с одной стороны.
Новички иногда сталкиваются с такой ситуацией: сварили в муфте два разных кабеля, сняли с одной стороны рефлектограмму — а на некоторых волокнах сильные затухания. Переварили — а затухания почти не изменились. Переварили ещё раз, и ещё, а толку нет.
А если посмотреть на ситуацию шире, в контексте возможности мнимых усилений и затуханий на сварке, и снять рефлектограммы с обратной стороны и посчитать среднее значение для каждой сварки (понятно, что на обратной рефлектограмме последовательность всех сварок будет в зеркальном отображении по отношению к прямой рефлектограмме), — то всё должно быть в норме.
(Хотя изредка всё же бывают труднообъяснимые случаи, когда хоть ты тресни, а хорошая сварка не получается хоть после 10 перевариваний какими угодно сварочниками, и с обеих сторон рефлектометр рисует существенную «ступеньку»; я с таким пару раз сталкивался.
Возможно, имеет место локальная девиация геометрии/химии волокна или ещё что-то подобное).Хуже всего ещё то, что некоторые твердолобые заказчики могут этого не знать и настаивать на том, что это у спайщика кривые руки и требовать переделать сварки, тогда как нужно измерить с двух сторон, посчитать среднее значение и от него уже отталкиваться.
Почему так получается, зачем вообще варят разные волокна? Ну, например, по ошибке снабженцев/проектировщиков/кладовщиков или из-за отсутствия альтернативы закупили и уложили в грунт кабель с частью волокон со смещённой дисперсией, а на подвес — обычный (или наоборот), перекладывать кабель — миллионные убытки и потерянное время.
Или на трассе с обычным кабелем случилась авария, нужно было срочно вварить вставку, а такого же кабеля, как на трассе, не нашлось, взяли другой, а он со смещёнкой. Или во всём кабеле первый модуль со смещёнкой, остальные обычные, но где-то на трассе по запарке сварили «крест», перепутав модули, и не стали исправлять (про «кресты» см. мою вторую статью). И так далее.
У меня нет никакой статистики, как будет работать разное оборудование на линии, на которой много сварок обычных волокон и волокон со смещённой дисперсией (где линия выглядит таким меандром: ступенька вверх — ступенька вниз, вверх-вниз, вверх-вниз). Знаю только, что в целом всё работает, но всё же слышал, что некоторые технари из «большой тройки» предпочитали в таких случаях ставить ответственное высокоскоростное оборудование (DWDM, например) на нормальные, ровные, волокна, а по таким меандрическим запускать что-то менее скоростное и ответственное.
По-хорошему таких ситуаций следует избегать, и всё же я очень часто встречал оптические трассы, даже магистральные и очень ответственные, где была такая ситуация.И ещё отступление про сварку волокон с разной дисперсией. Это моё личное наблюдение, не претендующее на истину, но всё же я заметил, что на экране сварочного аппарата можно отличить сварку одинаковых волокон и волокна без дисперсии с волокном со смещённой дисперсией. Обычная хорошая сварка практически незаметна, а хорошая сварка разных по дисперсии волокон выглядит вот так:
Видите — свет преломляется немножко по-разному в левом и правом волокне, и на стыке это видно. Картинка может быть и немножко другой, например, это может проявиться как две слегка тёмных нечётких точечки выше и ниже центра сварки. Так что если при сварке увидите такую картину — вероятно, сварились волокна с разной дисперсией.
Правда, эту картину я наблюдал на сварочном аппарате Jilong KL-280, а на Фуджикурах её как-то не замечал: возможно, в Фуджикурах параметры тока в дуге (частота тока, частота манипуляций тока, сила, напряжение, время дуги) настроены немного по-другому, или подсветка для камер-микроскопов другая, но так или иначе, а этот эффект пропадает. Ещё раз: это лишь предположение, я могу ошибаться, что так может выглядеть сварка волокон с разной дисперсией/километр.затуханием.
Продолжаем. Что ещё мы можем увидеть на трассе?
б) Механическое соединение.
На рефлектограмме это выглядит как пик, обычно довольно сильный. Пример смотрим выше, на «главном рисунке». Пик возникает от того, что на механическом соединении (даже если это соединение с косой полировкой — FC/APC, SC/APC, LC/APC, или с иммерсионным гелем в файберлоке) неизбежно возникает обратное отражение.
Уровень сигнала после пика обычно несколько падает, причём сильнее, чем на сварном соединении (хорошее соединение — это когда падает 0,1 дБ или меньше; если падает сильно больше 0,1 дБ — берём в руки безворсовые салфетки, спирт, сжатый воздух, ватные палочки и чистим розетки, пиг-тейлы и патч-корды, а если это «глючит» файберлок — переделываем его).
Но не забываем, что в случае кросса мы имеем 1 механические соединение и прямо около него 2 сварных! Так что затухание может рождать и плохая сварка волокна кабеля с пиг-тейлом, а на рефлектограмме эти 2 сварки и 1 мех.соединение никогда не видно раздельно, так как слишком близко расположены.
Если стыкуются волокна с разной дисперсией и разным километрическим затуханием — по логике тоже может быть, как в случае со сварками, мнимое усиление (хотя я не припомню такого, т.к. мало работал с механическими соединениями). От чего зависят параметры этого пика?
Чем сильнее обратное отражение, тем выше пик, и тем хуже. Для уменьшения обратного отражения применяют патч-корды и пиг-тефлы с косой полировкой (FC/APC, SC/APC), но обычно всё же отражение не становится причиной для помех в работе оборудования, это редкий случай.
Ещё высоту пика можно уменьшить, почистив механическое соединение. Если такой очень высокий пик на файберлоке — возможно, стоит его поменять, или просто вытащить волокна, переколоть и заново макнуть в иммерсионный гель перед вставкой обратно.Ширина пика зависит от выставленного на рефлектометре времени импульса (про настройку рефлектометра см. ниже).
Уровень сигнала перед и после пика показывает, как много теряется на этом соединении (чем меньше, тем лучше). Как мы помним из второй части, на ответственных и длинных линиях следует избегать механических соединений или хотя бы минимизировать их число, потому что на механическом соединении обычно падение мощности намного больше, чем на сварном (где-то 0,1 и 0,02 соответственно).
в) Загиб волокна.
Загиб выглядит практически так же, как сварка, но с одним нюансом. Сварка будет на обеих длинах волн давать примерно одинаковые затухания. А вот загиб волокна при измерении на 1310 нм будет или совсем не виден, или виден слабо, а на 1550 нм может дать несколько децибел!
Именно так можно понять, что это именно загиб в кассете, а не плохая сварка. Если такой загиб появился там, где нет муфт — это тревожный знак, что с кабелем там что-то не то. Надо ехать и смотреть, вероятно, кабель сорвало с креплений и ему скоро крышка.
Если такие явления стали проявляться на некоторых муфтах — следует ехать, вскрывать муфты и переукладывать волокна. Волокна могли сместиться из-за падения муфты на землю, из-за того, что кто-то в ней лазил. А в некоторых условиях волокна могут с годами вылезать из кабеля, изгибаясь петлёй с недопустимым радиусом изгиба в оптической кассете на выходе из модуля.
Такой эффект встречается на кабелях, подверженных вибрации и ветровым нагрузкам: висящих вдоль очень длинных мостов, вдоль железных дорог. Вероятно, свою роль вносит ежедневное и ежегодное сжатие и растяжение от изменения температуры. Возможно, чуть-чуть ослабляется повив модулей в кабеле.
Откуда берётся запас волокон? Волокна же не натянуты в модулях стрункой, они лежат свободно, и с годами от вибрации могут немного «распрямиться», вытолкнув с 4-6 км строительной длины несколько сантиметров в обе стороны. Волокна сильнее вылазят в кабелях с одним центральным модулем-трубкой, в случае более массовых кабелей с несколькими модулями этот эффект проявляется слабее.
Ещё загиб волокон бывает в тех случаях, когда кассета в муфте рассчитана на КДЗС 40 мм, а в неё запихали КДЗС 60 мм (ну не было под рукой «сороковок», что делать). Понятно, что места для манёвров с волокнами в этом случае меньше, и малейшая неаккуратность и не-центральная укладка КДЗС в ложемент может породить загиб волокна.
Загиб — дело коварное: неопытным глазом, глядя на муфту, можно и не заметить, что какое-то волокно загнуто слишком сильно. Советую при возможности потренироваться таким образом: напарник на кроссе меряет линию рефлектометром в непрерывном режиме, а вы загибаете в муфте, которая посреди трассы, измеряемое волокно, всё сильнее и сильнее, держа связь по телефону с напарником.
На определённом радиусе загиба он увидит, что на вашей муфте растёт ступенька. Только не перестарайтесь, а то волокно и сломать можно. Чтобы чувствовать себя уверенно при загибах (а это часто нужно при поиске неисправностей на линии), также советую потренироваться: взять кусочек старого оптического кабеля, вытащить из него несколько волокон и эмпирически выяснить, при каком радиусе загиба они ломаются (и в лаке, и со снятым лаковым слоем). Только не пораньте пальцы и не раскидывайте обломки волокон!
г) Трещина в волокне. Похоже на механическое соединение, но может быть как слабее (маленький пик), так и намного сильнее (пик почти как конец трассы, за этим огромным пиком на уровне шумов кое-как видно продолжение трассы). Понятно, что если такое зло появилось там, где кроссов или файберлоков нет и быть не может, это тревожный знак.
В принципе встречается редко. Я встречал пару раз при таких обстоятельствах: подвесной кабель дёрнула проезжавшая под ним негабаритная техника или упавшее на кабель дерево, несколько волокон лопнули, и ещё 1-2 волокна показывали такую вот трещинку, остальные были целыми.
Кстати, о негабарите. Упавшее дерево не заметить нельзя, а вот автокран с шайтан-бригадой электриков дёрнет кабель и уедет восвояси. При этом внешне на кабеле повреждений может не быть, что затрудняет локализацию повреждения. В худшем случае приходится вырезать метров 200-400 кабеля и варить соответствующую вставку, чтоб наверняка перекрыть предполагаемое место повреждения.
д) Обрыв или конец трассы. До него была ровная трасса, после — только шумы (и иногда среди шумов отражённый фантомный пик — про него см. выше). Конец трассы может иметь вид как большого пика, так и маленького, а иногда пика может вообще не быть и трасса обрывается сразу в шумы.
В случае конца трассы нас обычно не интересует, насколько пик высокий: это же не сварка посреди трассы. Но если дальний конец трассы подключён к оборудованию и всё равно пик очень высокий, возможно, стоит почистить механические кроссовые соединения на том конце трассы.
Как понять, что это именно конец трассы, а не обрыв? Только одним способом: надо знать заранее «штатную» длину трассы. Пример. Если у нас есть старая рефлектограмма, по которой трасса имеет длину, например, 19,343 км, а на новой рефлектограмме при таких же параметрах измерения показывает, например, 19,107 км и при этом связь что-то не работает, это верный признак того, что около того, дальнего, конца трассы что-то копали экскаватором. 🙂
Так что принцип простой: у эксплуатации должны быть старые рефлектограммы для сравнения, и периодически (скажем, раз в год) желательно заново проводить полные измерения по возможности всех волокон своих линий, конечно, планово уведомив клиентов об отключении.
При сравнении старой рефлектограммы, снятой ещё строителями, со свежеснятыми, сразу будет видно, где что происходит, где начали вылазить волокна в муфтах, где подозрение на повреждение, где грязные розетки в кроссе и пр. Для такого сравнения в программе-просмотрщике рефлектограмм можно открыть сразу 2 файла и сравнить их (подобно тому, как открыты 2 рефлектограммы в шапке статьи, только там открыты рефлектограммы на разных длинах волн, а можно открыть на одной длине волны, но старую и новую).
А как быть в случае экстренного пропадания связи? Неудобно искать старую рефлектограмму и заниматься поиском 10 отличий, когда каждая минута на вес золота! Для этого случая у эксплуатационщиков должна быть правильная и актуальная схема всей трассы с расстояниями: между ближайшими муфтами (то есть длины элементарных кабельных участков), а также от каждой муфты до обоих концов участка трассы (до кроссов).
Нужно сказать, что рефлектограмму в программе-просмотрщике (а также на самом приборе) можно масштабировать по обеим осям. При этом без масштабирования рефлектограмма длинной трассы может выглядеть эталонно, при том что на ней будут недопустимые по затуханию сварки: просто они в таком масштабе на экране с данным разрешением незаметны.
Если мы накрутим вертикальный масштаб, ступеньки проявятся во всей красе. Так что ровная на вид рефлектограмма ещё ничего не значит, нужно всегда смотреть километрическое затухание. Пример — 2 рефлектограммы, что в шапке статьи. Одна (зелёная) снята на 1310 нм и круче уходит в сторону шумов (помним, на 1310 нм норма затухания 0,36 дБ/км), а красная, более пологая — на 1550 нм (потому что тут норма затухания 0,22 дБ/км).
Они на вид ровные. Но если мы возьмём .sor-овские «исходники» тех двух рефлектограмм из шапки, откроем в программе и накрутим посильнее вертикальную «развёртку», мы и на них увидим «ступеньки» и неровности. Так что если рефлектограмма, открытая на чём-то, на вид ровная — это ещё ни о чём не говорит, она может быть просто «сжата» по вертикали.
Только определение километрического затухания и/или автоматический анализ неровностей («событий») скажет нам, хорошая трасса или нет. Ну, или развёртка по вертикали и просто зуммирование отдельных «подозрительных» мест. Поэтому, думаю, всем понятно, что ровная рефлектограмма (особенно длинной трассы), напечатанная на бумаге без данных о километрическом затухании, малоинформативна.
Вот APNG-анимация для примера того, как выглядит одна и та же рефлектограмма без зуммирования и с накрученным зуммированием по вертикали. (APNG нормально открываются в Firefox и опере на Presto, для новой оперы и хрома вроде как нужен плагин, IE её не отображает). С растяжением по вертикали искать «события» намного удобнее.
