• >
  • Анализ рефлектограмм оптических кабелей

Как правильно оценить полученные рефлектограммы оптического кабеля?

Сети на базе волоконно-оптического кабеля строятся сегодня повсеместно. При вводе в эксплуатацию новых, а также при диагностике уже существующих сетей применяют оптические рефлектометры (OTDR).

Рефлектометр

Оптический рефлектометр – это единственный инструмент, способный не только обнаружить неисправность в оптической линии, но и указать ее местоположение. Самые простые рефлектометры отображают результаты измерений в виде цифры, показывающей расстояние до повреждения. Рефлектометры такого типа не требуют никакой специальной подготовки для работы, но менее точно, чем профессиональные, отображают картину линии.

Результатом работы профессионального OTDR является специальный график – рефлектограмма. На нем представлена зависимость уровня мощности отраженного оптического излучения от расстояния. Соответственно, правильная расшифровка рефлектограммы позволяет выяснить, в каком конкретном месте происходит падение мощности или большой уровень отражения сигнала.

Анализ рефлектограмм требует от специалиста большого практического опыта. Тем не менее, определить основные проблемные места и измерить основные параметры оптического кабеля в большинстве случаев сможет даже новичок.

Что позволяет расшифровка рефлектограммы оптического кабеля?

Анализ рефлектограммы оптического кабеля позволяет обнаружить и измерить все основные параметры и события в кабеле, в том числе:

  • определить длину оптического кабеля (начало и конец линии)
  • определить местонахождение и качество сварных соединений (предельно допустимые  значения потерь на сварке зависят от типа сети, для городских ВОЛС обычно не более 0,2 dB)
  • определить местонахождение и качество оптических коннекторов (предельные  значения допустимых величин отражения и потерь зависят от типа сети, типа коннектора и полировки ферулы; обычно отражения не более – 45 dB, потери не более 0,2 dB)
  • определить наличие и местоположение трещин, макроизгибов, обрывов
  • измерить потери и отражения на основных событиях
  • измерить суммарные потери на линии

и другие события.

Анализ и расшифровка рефлектограммы: требования к измерениям

Помните, что залогом правильной расшифровки рефлектограммы является правильная установка исходных параметров. Эта процедура хоть и кажется простой, - требует определенного багажа знаний и практических навыков. Зачастую именно ошибки в настройке рефлектометра определяют общую погрешность измерений.

Итак, для проведения корректных измерений нужно выставить:

  • коэффициент преломления (влияет на правильность определения расстояний),
  • ширину зондирующего импульса (чем длиннее импульс, тем меньше шумов, больше длина тестируемого участка, но больше мертвая зона);
  • длину волны (на длине волны 1550 нм. хорошо видны макроизгибы, но отличить их от плохой сварки можно только сравнением рефлектограмм, снятых на длине волны 1310 и 1550 нм)
  • время измерения
  • пороги отражающих и неотражающих событий

Обычно начинающим специалистам хватает и «Автоматического» режима измерений, в котором все параметры рефлектометра выбираются автоматически. В свою очередь профессионалы предпочитают своими руками «прощупать» волокно по всей длине, поэтому всегда используют более точный «Ручной» режим . Причем измерения проводятся чаще всего на двух длинах волн - 1310 и 1550 нм.

Расшифровка рефлектограммы по таблице событий

Событием в теории рефлектометрии называют любую неоднородность коэффициента преломления или, говоря простым языком, все соединения и повреждения оптического волокна. Они делятся на отражающие (коннектор, трещина) и неотражающие (сварка, макроизгиб).

Рефлектограмма

Одним из составляющих анализа рефлектограммы является умение читать и расшифровывать данные из таблицы событий, которую выдает рефлектометр. В этой таблице отображаются:

  • Номер события (номер события показан на рефлектограмме)
  • Тип события:
    • ближний конец
    • отражающее событие (коннектор или трещина в оптическом кабеле)
    • дальний конец
    • неотражающее событие (сварка или изгиб)
  • Расстояние до события
  • Величина отражения на событии
  • Вносимые потери на событии

и др.

В зависимости от модели оптического рефлектометра вы можете видеть на экране одновременно всю таблицу событий или только информацию по одному конкретному событию. Во втором случае для перемещения по событиям просто передвигайте маркер по графику.

а) Сварка.

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.

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 сварочном аппарате), и такую сварку следует переварить. 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 длинной 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.
Оставлять 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.
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  безворсовые салфетки, спирт, сжатый воздух, ватные палочки и чистим розетки, пигтейлы и патчкорды, если проблема не решилась, то переделываем файберлок). 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 пигтейлом, а на рефлектограмме эти 2 сварки и 1 механическое 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. От чего зависят параметры этого пика?
Чем сильнее обратное отражение, тем выше пик, и тем хуже. Для уменьшения обратного отражения применяют патчкорды и пигтейлы 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 положили  КДЗС 60 мм. Понятно, что места для манёвров с волокнами в этом случае меньше, и малейшая неаккуратность и нецентральная 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. При возможности можно 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 можно 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).

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. Встречается  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. Упавшее дерево не заметить нельзя, а вот автокран с 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. 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, 19,412 км, а на новой рефлектограмме при таких же параметрах измерения показывает, например, 19,177 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 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 для просмотора рефлектограмм можно открыть сразу 2 файла и сравнить их. 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). Это форма стандартизована и включается в паспорт трассы, её номер — ВОЛС ПТ-4. Поддерживать её в актуальном состоянии должны эксплуатационщики.