Mätsladd för OTDR

Mätkablar för slutmätning med OTDR
Vanliga maxvärden vid budgetering av fiberdämpning är:
1. 0,2 till 0,3 dB per kilometer fiber
2. 0,1 till 0,2 dB per fibersvets
3. 0,3 till 0,5 dB per fiberkontakt
1: I praktiken är fiberdämpningen tämligen konstant, dvs den ligger nästan alltid på angivet värde.
2: Fibersvetsarna är oftast så små att det kan vara svårt att se dom, ens med en riktigt bra OTDR.
3: Fiberkontakterna däremot uppvisar ofta mycket stora variationer, ibland under 0,1 dB och ibland
över 0,5 dB. Vi ser också att en godkänd fiberkontakt får dämpa lika mycket som en hel kilometer
fiber!
Varifrån kommer då dessa ”stora” dämpningar och varför varierar värdet så mycket?
1. Smuts
2. Repor
3. Dålig centrering
1: Skitiga kontakter är den enskilt största felorsaken i fibernät.
Använd alltid ett bra fibermikroskop. Man ska veta att
kontakten är ren, inte to eller gissa. Bara för att den kommer
direkt från fabriken betyder det inte att den är tillräckligt ren
för att klara våra krav. Dålig tvättning med skitig sprit och
dammiga trasor duger inte heller. Ett mikroskop lönar sig i
längden!
2: Repor är inte så vanligt när man jobbar i nyproduktion,
eftersom kontakterna är nya. Men glöm inte bort att
mätkablarna utsätts för betydande slitage. Enligt
specifikationerna ska en fiberkontakt tåla att sättas i och tas ur
ett par hundra gånger, och en mätsladd förväntas hålla i
evighet… Återigen är det mikroskopet som är den enda
trovärdiga domaren.
Så långt är det enkelt, men nu börjar det hetta till!
3: Dålig centrering av den ena eller andra fiberkärnan i en
fiberskarv är huvudorsaken till dämpning i en fiberkontakt. Men vad som är rätt och fel kan vara lite
stökigt att lista ut, så låt oss börja med uppbyggnaden av en fiberkontakt:
Man tillverkar en ferrul, 2,5 mm i diameter (plus minus en mikrometer)
Man gör ett hål mitt i ferrulen (plus minus en mikrometer)
Hålet måste vara någon mikrometer större än fibern som limmas dit, alltså hamnar fibern i mitten av
hålet (plus minus en mikrometer)
Sen får vi hoppas att fiberkärnan sitter mitt i manteln (plus minus en mikrometer)
Vad är chansen att den lilla fiberkärnan sedan hamnar exakt centrerad mitt i ferrulen ?
Sedan sätter vi in fiberkontakten i ett mellanstycke, hamnar den då mitt i igen eller….
Och till sist sätter vi i en annan fiberkontakt i mellanstyckets andra sida,
kommer verkligen fiberkärnorna att mötas perfekt? Är det inte mer
sannolikt att dom missar varandra med någon mikrometer?
Om jag lyckas para ihop två vindögda kontakter som pekar åt motsatt håll
får jag en jättestor dämpning. Parar jag två andra som pekar åt samma håll
QDOC 2010, KOPIERING ELLER SPRIDING FÅR EJ SKE UTAN ATT KÄLLAN ANGES
QDOC, SVETSARVÄGEN 15, 171 41 SOLNA
WWW.QDOC.SE / [email protected]
SIDA 1/5
blir det i stort sätt ingen dämpning alls och däremellan händer ungefär vad som helst.
Och förresten, dämpning mäts i dB, men jämfört vadå? Dämpningsvärdet anger hur mycket
dämpning just denna kontakt har jämfört min mätkabel. Byter jag ut mätkabeln kan jag få ett helt
annat värde! Med en mätkabel som pekar sydväst kommer jag att kunna underkänna bra kontakter
som pekar nordost och samtidigt godkänna dåliga kontakter i sydväst!
Nu när förvirringen är total, så är det dags att börja reda ut eländet.
Först och främst, hur ska jag bevisa vad som är rätt och vad som är fel?
Ett sätt att leta upp den perfekta kontakten är att skaffa ett instrument där man lyser in i fibern och
roterar kontakten mot en TV-kamera. Har men en stor offset får man en stor cirkel. En liten offset
ger en liten cirkel och den perfekta kontakten visar bara en prick. Eftersom det inte är så många som
betalar 200 papp för ett sådant instrument får vi tänka till, vi tar det från andra hållet!
Dom som producerar fibersladdar i tusental är givetvis intresserade av att tjäna pengar.
Tillverkar man tusentals kontakter kommer ju de allra flesta rent statistiskt att ligga ”rätt nära
mitten”.
Om tillverkarens mätkabel är perfekt centrerad kommer man att
godkänna de flesta kontakterna man tillverkar.
Om å andra sidan man använder en dåligt centrerad mätkabel kommer
man att underkänna väldigt många bra kontakter. Eftersom detta
definitivt ger dålig ekonomi kan Du lita på att kontakttillverkaren
verkligen ser till att hans mätsladdar är superbra centrerade! Slutsatsen
blir alltså att ett enkelt sätt att fixa en BRA mätkabel är att helt enkelt
välja ut en sladd med en kontakt vars dämpnig enligt testprotokollet
ligger under 0,1 dB!
Ett annat nyckelord ovan är ”jämfört vadå”. När någon planerar ett fibernät sätter han
specifikationerna. Om han anger att ”kravet på kontaktdämpning är bättre än 0,5 dB” menar han i
praktiken att ”oavsett vilken patchcord jag sätter in i vilken ODF-kontakt som helst ska jag aldrig
riskera att dämpningen överstiger 0,5 dB”. Detta kallas på teknikerspråk för ”dB-random”
Om vi kontrollmäter nätet med vår fina kontakt och godkänner en kontakt som ”pekar 0,5 dB
nordost” och en som ”pekar 0,5dB sydväst” och sedan kopplar ihop dessa två kommer vi att få en
betydligt högre dämpning, kanske 0,8 dB!
För att vi ska kunna hålla slutmålet 0,5 dB random borde vi alltså skärpa kraven eftersom vi mäter
med en riktigt bra referenskontakt som ligger under 0,1 dB. Om vi istället översätter kravet från”
0,5 dB random” till ”0,3 dB ref” så kommer vi att uppnå kundkravet ”0,5 dB random” eftersom ”0,3
dB nordost” mot ”0,3 dB sydväst” ger runt 0,5dB.
Minns detta om mätkablar i allmänhet:
Se alltid till att fiberkontakterna är rena och inte alltför slitna. Det enda säkra sättet är att
använda ett fibermikroskop.
Se alltid till att välja ut en speciell mätkabel med under 0,1 dB dämpning på den kontakten
Du stoppar in i ODF`en. (den andra sidan spelar ingen större roll, den dämpningen ligger
utanför mätkurvan)
Resten finns alltid här på hemsidan om Du behöver repetera eller förklara för någon annan.
Viktiga begrepp vid OTDR-mätning
när man mäter med OTDR tillkommer två begrepp som påverkar mätresultatet, dödzoner och
modfält.
Dödzon
Ett av syftena med OTDR-mätningen
är att ta reda på ingångskontaktens
dämpning. För att mäta detta
analyserar man först kurvan ”mellan
QDOC 2010, KOPIERING ELLER SPRIDING FÅR EJ SKE UTAN ATT KÄLLAN ANGES
QDOC, SVETSARVÄGEN 15, 171 41 SOLNA
WWW.QDOC.SE / [email protected]
SIDA 2/5
första och andra spiken”, hur högt på skärmen den ligger och vilken lutning den har. Sedan gör man
samma sak mellan andra och tredje spiken och jämför höjderna. Denna skillnad är då lika med
ingångskontaktens dämpning. För att detta ska kunna göras någorlunda noggrant vill det till att man
har tillräckligt mycket data på den första fibern, alltså anslutningsfibern, hädanefter kallad
”startkabeln”.
Spiken som uppstår när ljuset passerar en fiberkontakt är egentligen snarare en ”kloss”, därför att
den har en längd. En vanlig pulslängd när man mäter i korta förbindelser är 10 nanosekunder. I
OTDRens synvinkel motsvarar detta ungefär 1 meter. När man mäter på långa fibrer använder man
längre pulser, kanske en mikrosekund. En sådan puls är i OTDR-världen 100 meter lång!
I detta exempel kan man se
hur en 100 meter lång
anslutningsfiber fungerar fint på 100 nanosekunder och på 275, men när
pulsbredden ökas till en mikrosekund så kan man inte längre
mäta den första kontakten. Den
enkla
slutsatsen är att
Du alltid ska ha en startkabel
som är längre
än den längsta
puls Du tänker använda. Jobbar
Du bara med accessnät
och stadsnät kan DU oftast klara Dig på en 30meterkabel, men om Du ibland
mäter med längre pulser rekommenderas en mycket längre OTDR-sladd,
oftast
1000 meter lång. För att den ska vara praktisk att hantera brukar den
vara specialbyggd för ändamålet, inbyggd i en lämplig låda. Dessa
fiberkablar
brukar också kallas för ”dödzonseliminator”.
En del sämre OTDR-instrument har problem med själva starten på kurvan, därför händer det att
man ibland kan tvingas använda kilometerkablar även på de kortaste förbindelserna, och ibland är
det helt enkelt så att uppdragsgivaren har sagt ”Du ska mäta med kilometerrulle”. Då är det enklast
och billigast att skaffa en och köra.
På den internationella marknaden kan man se två sorter, en version är en låda med fiber som det
sitter två skarvstycken på. Det är då meningen att Du ska ta en kort fibersladd från OTDR till lådan
och ytterligare en kort från lådan till ODF, komplett idiotiskt. Detta kommer ju inte att ”eliminera
dödzonen”bara skapa två till, och Du kommer inte ens att kunna mäta fram dämpningen i
kontakten. Tack och lov har jag nästan aldrig sett dessa lådor i Sverige.
Här i landet brukar vi ha en låda med 1000 meter fiber inuti, och två svansar som kommer ut ur den,
oftast 2 meter långa. Här tillför vi inga extra kontakter, vilket ger bra mätningar.
Skillnaden mellan fabrikaten ligger mer i formatet. Bland de svenska produkterna finns det allt från
stora vattentäta ”Pelikan-väskor” med flera olika fibrer i samma låda ner till den så kallade
”Pucken” där man klämt in kilometern i minsta möjliga radie i en rund burk. På ovansidan har man
ett extrautrymme för fibersvansarna och ett skruvlock för transportskydd. Naturligtvis är det också
ganska stora prisskillnader mellan varianterna! Det som oftast avgör valet är hur svår den är att
transportera.
Nu till den svårare delen, modfältets inverkan på mätningen:
Den som gjort OTDR-mätningar på svetsskarvar vet att
instrumentet ibland visar ”positiva skarvar”. Detta innebär ju inte
alls att skarven har negativ dämpning / förstärkning. Det är i
QDOC 2010, KOPIERING ELLER SPRIDING FÅR EJ SKE UTAN ATT KÄLLAN ANGES
QDOC, SVETSARVÄGEN 15, 171 41 SOLNA
WWW.QDOC.SE / [email protected]
SIDA 3/5
själva verket ett av de fenomen som uppstår när fiberns modfält är olika till höger och vänster om
skarven. Vi ska ju alltid hålla i minnet att OTDR-instrumentet egentligen inte MÄTER dämpning
utan istället tittar på hur reflexionerna förändras längs med fibern. I detta exempel säger OTDRkurvan att ”reflexionerna till vänster om mitten är lite högre än dom är till höger”. Redan gamla
farbror Fresnel sa för över hundra år sen att ”kör jag en given mängd ljus genom ett rör, så kommer
en liten del av detta att reflekteras tillbaks i röret, proportionellt mot ljusmängd och rörets diameter.
Krymper jag ihop rörets diameter kommer återspridningen i det tunnare röret bli större än i det
tjocka”.
På fiberspråk säger man att fiberns återspridning varierar med modfältsdiametern. I bildexemplet
kan vi direkt säga att ”negativ dämpning finns inte, alltså har man svetsat ihop två fibrer med olika
modfält, och den som är till höger har en mindre modfältsdiameter.
Skulle vi istället flytta över vår OTDR till andra sidan och mäta samma skarv skulle vi se en väldigt
hög ”skarvdämpning” och för att få fram det sanna skarvvärdet måste vi addera dessa mätningar
och dela med två. Detta är välkänt och ren standarprocedur för skarvmätning, men glöm inte att
detta fenomen också finns i fiberkontakter!
Ytterligare förvirrande kan det bli när man svetsar kabel av ett fabrikat mot en korta pigtails från en
annan fibertillverkare och mäter genom en tredje tillverkares fibersladd!
Ett exempel jag stött på var när vi fick klagomål på att en fibersvets vi sålt gjorde dåliga svetsar.
Man svetsade pigtails från Nexans mot fiberkabel från Ericsson. Genom att mäta från båda hållen
kunde vi påvisa att modfältsskillnaden mellan Nexans och Ericsson fick OTDR-instrumentet att tro
att dämpningen i svetspunkten var för hög, när det i själva verket var missmatchning mellan
modfälten.
En annan klassiker är när man svetsar in en ny fiber mot en gammal, då uppkommer nästan alltid
dessa ”gainers”, positiva skarvar. Detta kan skyllas på de förändringar som vår ”standardfiber”,
G.652 har gått igenom genom tiderna. För varje ny version av standarden som publicerats, har
modfältsdiametern förändrats, som regel blir den mindre för varje ny version.
I praktiken är detta orsaken att skarvar mellan gamla och nya fibrer nästan alltid uppvisar positiva
värden. Extra tydligt blir det när man kopplar ihop en gammal standardfiber med en av de senaste
fibrerna, den som tål extrema böjradier (G.657). Bara skillnaden i modfältet kan teoretiskt göra att
mätvärdet på en OTDR blir 0,7 dB fel!
För att helt undvika att bli lurad av detta fenomen skulle man behöva en hel arsenal av startkablar
med olika modfältsdiametrar, men detta vore ju inte särskilt praktiskt. Istället får man nog ”gilla
läget” och välja den version som ligger närmast genomsnittet av ens arbetsuppgifter. Eftersom det
mesta arbetet utförs på modern G.652.D-fiber ligger den närmast till hands att välja. Naturligtvis
kommer man då och då att få problem, men om man bara vet vad man håller på med så går det att
hantera!
Får Du systematiskt underliga värden på kontaktdämpningen enligt Din OTDR, fundera på
modfälten ett tag. (det behöver ju inte vara höga värden, det kan också vara löjligt låga
kontaktdämpningar!)
Lämna då kvar Din startkabel i ODF-en, och gå över till andra sidan med Din OTDR och mät
samma kontaktövergång från andra hållet (det spelar ingen roll vilken OTDR-sladd Du kör med i
detta fall.)
Får Du samma dämpningsvärde mellan startkabeln och ODF-en i båda riktningarna är mätvärdet
sant. Får DU olika mätvärden beroende på mätriktning, lägg ihop siffrorna och dela med två. Då får
Du reda på din verkliga kontaktdämpning.
Ett par exempel:
-0,1 dB ena riktningen, -0,5 dB i andra: (-0,1)+(-0,5)= -0,6; -0,6/2= -0,3dB skarvdämpning
Modfältsskillnaden i ena riktningen gör att skarven tolkas 0,2 dB bättre än sanningen, i motsatt
riktning tolkas den 0,2 dB för dålig.
+0,2dB ena riktningen, -0,6 dB i andra: (+0,2)+(-0,6)= -0,4; -0,4/2= -0,2dB skarvdämpning
Modfältsskillnaden i ena riktningen gör att skarven tolkas 0,4 dB bättre än sanningen, i motsatt
QDOC 2010, KOPIERING ELLER SPRIDING FÅR EJ SKE UTAN ATT KÄLLAN ANGES
QDOC, SVETSARVÄGEN 15, 171 41 SOLNA
WWW.QDOC.SE / [email protected]
SIDA 4/5
riktning tolkas den 0,4 dB för dålig.
Tar Du skillnaden mellan det uppmätta värdet i ena riktningen och medelvärdet så får Du reda på
hur modfältsskillnaden påverkar ALLA mätningar från det hållet. Alltså kan Du skriva in en notis i
protokollet att ”alla kontaktdämpningar uppvisar +0,20 dB offset, beroende på modfältsskillnader
mellan kundens fiber och mätkabeln”. Det finns flera utredningar om detta på internet från bland
annat Corning och Draka som visar att en G.652 till G.657-övergång kan misstolkas med upp till 0,7
dB, bara på grund av modfältens inverkan.
Var också beredd på att det emellanåt dyker upp andra ovanliga sorters fiber, som exempelvis G.655
dispersionsskiftad höghastighetsfiber. Det vettigaste sättet att mäta på dom är att skaffa mätkablar
av samma typ, men det låter sig inte alltid göras.
Innan Du köper en ”startkabel”, kolla upp vilken fiber som sitter inuti!
Minns detta om OTDR-mätkablar:
Den ska givetvis uppfylla allmänna krav för mätkablar
Den bör vara tillräckligt lång, minst 30 meter i lokala nät, annars helst en kilometer
Den ska ha fasta fibersvansar, inga mellanstycken
Den bör ha samma sorts fiber som den Du ska mäta på, annars kan Du få en offset på alla
Dina mätningar. Bästa kompromiss är G.652.D-fiber
Se gärna i vår web-shop för vettiga alternativ
QDOC 2010, KOPIERING ELLER SPRIDING FÅR EJ SKE UTAN ATT KÄLLAN ANGES
QDOC, SVETSARVÄGEN 15, 171 41 SOLNA
WWW.QDOC.SE / [email protected]
SIDA 5/5