參考質(zhì)量測試線纜的使用及需要注意的幾個問題

標準的作用:

為了系統(tǒng)工作正常,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和線纜都必須符合規(guī)范要求。標準有助于讓我們判斷產(chǎn)品是否按照規(guī)定的方式運行。如果設(shè)備符合業(yè)界標準,那么終端用戶就能夠驗證或復(fù)現(xiàn)先前由制造商和承包商所作的測量。如果沒有標準,就可能得出不一致的測量結(jié)果,引起爭論。處理不好,用戶和提供商還要請法庭裁決,對簿公堂。

在北美地區(qū),電信業(yè)采用的光纖標準是:組件級光纖測試流程(FOTPs)或系統(tǒng)級光纖測試流程(OFSTPs)。這兩個標準是由FO2/FO6光纖委員會和TR42基礎(chǔ)纜線標準制定組制定的,這兩個組織從屬于已得到ANSI質(zhì)量認證的電信產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會(TIA,http://www.tiaonline.org/standards/sfg/)。在本篇文章中,為方便起見,對所提到的測試方法采用類指定命名法,即,F(xiàn)OTP-XXX(指TIA/EIA-455-XXX系列標準文檔),OFSTP-XXX(指TIA/EIA-526-XXX)。光纖連接器匹配標準(FOCIS)可從TIA/EIA-604-XXX系列標準文檔中查找,F(xiàn)OCIS為所有連接器的匹配的名稱的公共部分,具體的連接器在FOCIS后面加上序號以示區(qū)別,如Bayonet或ST(FOCIS-2)、SC(FOCIS-3)、FC(FOCIS-4)。

即便參考光纜之間存在有方向的偏離,參考光纜的信號損耗一直保持很低,因此它不只是普通的低損耗光纜。這是由光纖軸的偏心距極小和光束射出角極小獲得的。

Critical attributes of a reference cable 參考光纜的關(guān)鍵特性
Ferrule 光纜外層
Actual core position 實際的軸心位置
Ideal core position 理想的軸心位置
Eccentricity 離心距
Ideal reference connector 理想的參考連接器
Beam exit angle 波束射出角
Core:ferrule concentricity 軸心:外層同心率

其它相關(guān)的標準制定機構(gòu)還有,Telcordia 科技(http://www.telcordia.com)和國際電子技術(shù)協(xié)會(IEC,http://www.iec.ch)。Telcordia負責(zé)制定與電信業(yè)有關(guān)的組件、系統(tǒng)和流程的性能、互用性和質(zhì)量規(guī)范要求,這很象它的前任——貝爾通訊研究室(Bell Communications Research),它幫助Bell 公司制定標準和實現(xiàn)工程。(Telcordia的GR-326軸心標準被廣泛使用,是單模連接器和光纜性能指標標準。)IEC是國際承認的標準制訂機構(gòu),特別是在北美以外地區(qū)。

對同一種工藝或產(chǎn)品,IEC和TIA往往制定出不同的標準,然而,市場的全球化促使統(tǒng)一的國際化的標準體系的形成。IEC61300-XX-XX標準系列,大體上和TIA的FOTPs和OFSTPs相同。

然而,成功的測試不僅需要嚴格遵照標準測試方法,技師們必須使用由測試方法和所有連接的參考質(zhì)量測試線纜指定的測試設(shè)備,這些設(shè)備必須經(jīng)過校準,功能正常并且得到很好的維護。最后測試人員必須經(jīng)過培訓(xùn),掌握正確的測試方法和線路搭建。

參考光纜:

測試線纜不是從配線盒中隨便抽出來的光纜。根據(jù)定義,測試線纜是兩端接有精密連接上的光纖連接器的光纜,并配有相關(guān)文檔證明它參考來源的可信性。這種設(shè)備也被稱作參考發(fā)射光纜,金色光纜,測試連接線和測量質(zhì)量轉(zhuǎn)接線(根據(jù)MIL-STD-2042,是一個海軍使用的名稱)。參考光纜之所以能被使用是因為它們能為光纜衰減或回波損耗等測量提供可重復(fù)使用的參考點。參考組件(光纜和匹配器)不同于標準的現(xiàn)場級組件,在連接在一起的時候盡管有方向偏差(rotational orientation),參考組件的損耗還是相當?shù)牡。這種低損耗是指在參考連接器的光纖軸心和外面的光纜外層高度同心,還指光速射出角/圓錐(也稱輻射角或斜角)與外層沿軸方向平行。參考適配器能夠恒定、精確的與軸對準。

正確測量一個經(jīng)過連接器連接LED,激光或光放大器的輸出功率,可以使用參考光纜連在測試設(shè)備和一個光功率測量器之間。

多年來,F(xiàn)OTPs和OFSTPs一直不能為參考組件制定出詳細準確的指標。FOTP-171的一個最新的修訂版本(TLA/EIA-455-171A,2001年6月,用于多模等級標志(Graded-Index)和單模短光纜的衰減測量替代方法)提供了最有用的描述,并在附錄A里的“參考組件的選擇和量化”為參考光纜設(shè)置了缺省值。FOTP-171A的表A1和A2,為使用最多的2.5mm和1.25mm圓柱光纜外層和與之匹配連接的連接器提供了關(guān)鍵參數(shù)和缺省值。到MT-RJ和MTP這樣的帶狀連接器采用可選擇外層技術(shù)時,標準委員會把這種信息寫進到標準的修訂版。

單模FC或SC參考連接器必須符合下列條件:

外層外徑直徑:2.4990 +/- 0.0005 mm
打磨后的底面外形:依照Telcordia GR-326-CORE
打磨后的外層長度:依照相應(yīng)FOCIS文檔
參考連接器衰減: 在1,310 nm 和 1,550 nm 小于0.15dB
光束射離角:小于0.25度
離心距:小于0.25 um

FOTP-171只是針對測量衰減,回波損耗沒有給出,這里推薦回波損耗至少要低于最小可接受值10dB。

光功率的測量:

光功率的測量是光纖測量中最基礎(chǔ)的測量。發(fā)射機的輸出功率為多少?光放大器或輸出(pump)激光的輸出功率是多少?在接收機輸入端的接收功率有多大?如果網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率達到千兆位數(shù)量級,并采用DWDM傳輸技術(shù),用戶在輸出功率和達到同DWDM相匹配的波長精度方面,要花費相當多的金錢。因此,他們要得到投資換回來的每一個dB的性能增益。要實現(xiàn)這種測試要求,必須使用標準測試流程和參考光纜進行測試。

光纜出廠前或一個光網(wǎng)絡(luò)鏈路的可復(fù)驗的衰減測試,需要在被測設(shè)備的兩端有參考光纜接頭。參考光纜規(guī)范在新的FOTP-171A標準修訂版里有詳細的闡述。

許多人認為光功率測量是白費時間,但事實上并非如此。光功率測量不只是把光功率測量器連到光輸出上,測量者應(yīng)在FOTP-95(即TIA/EIA-455-95)的指導(dǎo)下進行測量,F(xiàn)OTP-95細致入微的講述了進行正確光功率測量的步驟。如果假設(shè)測量用的光功率測量器適合測量(恰當?shù)牟ㄩL敏感性、測量范圍和可查到的由國際標準和技術(shù)研究所進行的校準),那么在測量中功率出現(xiàn)的任何變化,將是由于連接被測設(shè)備和OPM的參考光纜選擇不當造成的。

制造商生產(chǎn)插接光纜時,必須嚴格按照產(chǎn)品規(guī)范中的建議去做,否則,很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量,終端用戶使用這種插接光纜來連接設(shè)備,會影響測量的準確性的。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,確保生產(chǎn)線的移動速度符合要求,制造商需要一個可復(fù)驗的基準線,這可由一個參考連接實現(xiàn)。參考光纜排除了測量過程中任何會造成測量偏差的隱患。

衰減的測量:

衰減或光功率損耗,是光線測量中使用頻度僅次于光功率的測量量。簡單地說,衰減(用dB表示)等于輸出光功率與輸入光功率的比值。如圖3所示,最常見的,光纜/插接光纜和安裝一個光纖鏈接時要測量端到端損耗,需要進行衰減測量。下面所列的是測量衰減可以參照的標準:

光纜衰減:FOTP-171 (即 TIA/EIA-455-171A).
單模鏈接的端到端損耗:OFSTP-7 (即TIA/EIA-526-7).
多模光纖鏈接的端到端損耗:OFSTP-14 (即TIA/EIA-526-14)
光纖組件的衰減:IEC 61300-3-4

在應(yīng)用這些標準時,終端用戶應(yīng)當知道下面兩種情況可能帶來測量偏差。第一,測量方法因標準不同和測量接線不同而異。測量方法的選擇要基于終端用戶的需求。第二,用質(zhì)量不好的,沒有參考依據(jù)的光纜(標準插接光纜)進行測量,可能會導(dǎo)致測量結(jié)果有1-2dB的偏差。

TIA衰減標準為用戶提供了最好的測量指導(dǎo),并列出了參考光纜的特性。FOTP-171A(測試線纜標準)為各種參考光纜作了最好的定義,并列出它們的應(yīng)用條件。為支持標準化和統(tǒng)一化,光連接測試的OFSTPs標準特別指出,可以和FOTP-17A中的參考光纜指導(dǎo)說明部分相互參考。

回波損耗的測量:

當網(wǎng)絡(luò)傳輸速率達到千兆位數(shù)量級,采用DWDM寬帶傳輸技術(shù)的時候,光纖組件的回波損耗對系統(tǒng)性能就變得重要了。激光的穩(wěn)定性和信號的透明度都受到反射光的影響,這些光從鏈接中的組件,特別是連接器,反射回來。不象衰減測量是測量光纖的前向數(shù)據(jù)吞吐能力,回波損耗(也叫做反射系數(shù))測量被組件的端口或光纖束反射回來的功率同入射功率的比值(dB)。圖4顯示的是常用的測量接線,標準回波損耗測試方法如下:

連續(xù)波反射測量器方法測量回波損耗:FOTP-107 (即 TIA/EIA-455-107A).
時域反射測量器(OTDR)方法測量回波損耗:FOTP-8 (即 TIA/EIA-455-8)
測量回波損耗(所有方法)的國際標準:IEC 61300-3-6

不象TIA 衰減測試方法,當前版本的所有TIA和IEC文檔里,找不到任何有關(guān)進行測量回波損耗時,參考光纜的具體使用方法。只是在FOTP-171A里,可以發(fā)現(xiàn)有關(guān)整體特性和衰減性能的附加建議:回波損耗性能最少要比最小可接受值高10dB,否則,使用質(zhì)量不好的測試線纜通常會得到不準確的結(jié)果,一般是低于正確回波損耗。

測試設(shè)備:

參考光纜是測試的關(guān)鍵部分。要保持性能穩(wěn)定,它們同樣需要輕拿輕放,小心操作,妥善存放。要管理好參考光纜,每個參考光纜上都要有標簽,光纜的型號要連續(xù)化,象對待測試設(shè)備一樣,愛護和維護參考光纜。因為參考光纜的端口被頻繁的接到設(shè)備上,也可能有誤操作的可能,所以經(jīng)常性的清潔和檢查是必要的。

參考光纜的清潔和維護必須嚴格按照下面的步驟去做,以確保它不會因為多次清潔而性能下降。因為每次使用,都要把光纜接到被測設(shè)備上,多次使用最終將會磨損參考光纜連接器端口,降低性能。定期檢查,連接器端口如果有磨損,可以重新打磨,這樣可以恢復(fù)參考光纜的性能。當然,這種重新打磨不能超過規(guī)定的最小光纜外層長度(查閱相關(guān)TIA FOCIS文檔或制造商的產(chǎn)品說明),以確保原來匹配的光纜外層仍結(jié)合完好。最小的外層長度是為了確保足夠彈性承載,并保證連接處總是光纖對光纖完好接觸。如果連接器外層長度低于最小值,參考光纜必須作廢或不能再和新的連接器相連接。

光纜產(chǎn)品的回波損耗測量需要一根參考光纜連到被測設(shè)備上,以保證測量準確。

Reference cable : 參考光纜
Cable assembly under test : 被測光纜
Return-loss meter : 回波損耗測量器
Device under test: 被測設(shè)備

連接被測設(shè)備和測試線路的參考光纜的質(zhì)量和測使用的設(shè)備,對測量取得成功都是同等重要的。這二者對確保測試結(jié)果的正確都是很關(guān)鍵的。設(shè)備一般都會定期送去做校準,所以光纖參考測試線纜必須也要定期檢查。由于經(jīng)常使用和裝拆,它甚至應(yīng)該更頻繁地定期檢查。Telcordia GR-326-CORE要求參考光纜的連接裝拆次數(shù)不能超過1000次,并進一步要求,制造商必須有方法,確定做完一次完整的測試,需要使用參考部件的次數(shù)。而且,要定期檢查參考光纜的磨損情況,這種定期檢查的頻率將作為制造規(guī)范的內(nèi)容。適配器的安裝端口也必須定期檢查磨損情況,并經(jīng)常察看設(shè)備的質(zhì)量和外觀。

存放參考光纜時,必須把它放到一個安全的地方,連接器端用蓋子或罩封上。參考光纜必須放在箱子里,里面的空間要足夠大,保證光纜的彎曲半徑大于標準推薦最小半徑。應(yīng)當小心使用參考光纜,以免打結(jié),扭曲或在使用時脫落。即便光纜放在測試臺上,當天就要用,保護蓋在光纜不用時,一定要換成新的。如果在使用和存放過程中操作正確,將會延長參考光纜的使用壽命。

參考光纜和適配器對于測試和測量都很重要,并不比測試設(shè)備和被測設(shè)備對測試的重要性低。參考光纜和適配器為測量提供一個可重復(fù)使用的參考點,使產(chǎn)品測試進行得更順利,縮短了測試時間,節(jié)約了資金。正確使用參考光纜,按要求去操作,就會為提供商和用戶提供與他們按標準測量所得結(jié)果一致的測量結(jié)果。

   來源:慧錦網(wǎng)
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