Rambler's Top100
 
 
Статьи ИКС № 10 2011
Денис МОРГУНОВ  10 октября 2011

Испытания оптической проводки в ЦОДах. Методы измерений: особенности и применимость

Окончание. Начало см. ИКС №9’2011, с. 87. В волоконно-оптических сетях передачи данных оценка потерь в линии требует итоговых сертификационных испытаний. Их порядок и состав, а также соответствующие методы указаны в стандартах. Но из трех возможных методов измерений каждый имеет свои плюсы и минусы, требует внесения разных поправок.

Измерение нормированного потока

Измерение реальных значений нормированного потока мощности должно проводиться на выходе оптического разъема измерительного шнура (подключен к источнику излучения), к которому в процессе сертификационных испытаний подключается измеряемая линия. Контроль значений осуществляется путем поперечного сканирования ближнего поля. Детально методика измерения описана в стандарте IEC 61280-1-4.

Воспроизводимость результатов измерений при использовании источников излучения различных производителей обеспечивается за счет контроля распределения интенсивности излучения по поперечному сечению сердцевины волокна, особенно вблизи границы раздела сердцевина – оболочка (большие значения радиуса); таким образом достигается согласованность результатов измерений потерь в линии. 

На практике подтверждение того, что условия возбуждения излучения от источника и на выходе измерительного шнура соответствуют требованиям стандарта IEC 61280-1-4, ложится целиком на плечи производителей измерительного оборудования и аксессуаров, например измерительных шнуров.

 
 
 
 
 
На рис. 7 представлена кривая распределения нормированного потока мощности EF по сечению сердцевины типового многомодового волокна 50/125 мкм. Принимая во внимание зависимость уровня мощности источника от внешних факторов среды, стандарт определяет верхнюю и нижнюю границы поля допусков (затемненная область на рис. 7). Таким образом, если полученная кривая распределения отдельно взятого источника попадает в поле допусков, то условия ввода соответствуют требованиям стандарта.

В конечном счете нормирование EF позволяет ограничить разброс значений измеряемых потерь в диапазоне ± 10% и ввести понятие порогового/граничного значения (табл. 4).

Пороговое значение выбрано таким образом, чтобы гарантировать разброс результатов измерений в указанных пределах. Например, при пороговом значении 0,08 дБ разброс результатов будет не более ±10% для значений потерь 0,8 дБ и выше и не более 0,08 дБ для значений потерь ниже 0,8 дБ.

Стандартные методы измерений

Порядок и состав необходимых сертификационных испытаний и соответствующих методов приводятся в стандарте ISO/IEC 14763-3 и в последних дополнениях к нему (в редакции 2009 г.). Выделяется три метода проведения измерений при помощи измерителя мощности (в табл. 5 приведены их наименования согласно американскому стандарту EIA/TIA-526-14A и международному IEC 61280-4-1).

При сертификации реального проекта в регламентирующих документах должна быть ссылка на используемую методику. Выбор конкретного метода зависит в общем случае от того, каким образом осуществляется учет потерь в оптических шнурах для подключения оборудования или коммутационных шнуров на промежуточных кросс-коннектах. Независимо от выбранного метода главной задачей остается наиболее полная и достоверная оценка уровня потерь в оптическом тракте при реально работающем активном оборудовании. В любом случае рекомендуется придерживаться единой методики на всех этапах сертификационных измерений. В данной статье мы не будем детально рассматривать порядок проведения измерений по каждой методике; заинтересованному читателю рекомендуется ознакомиться с положениями стандарта.

Разница между указанными методами заключается в том, как проводится эталонное измерение. Поскольку результаты эталонного сравнения напрямую влияют на итоговые значения тестов и особенности их интерпретации, необходимо остановиться на данном вопросе подробнее.

Какой метод выбрать?

На рис. 8 представлена условная схема измерения потерь в линии. Метод 1 представляет собой классический способ измерения вносимых потерь в соединении и не учитывает потери на дальнем конце стационарной линии. Эта методика наиболее интуитивна, она широко применяется при измерении потерь в пассивных оптических компонентах, например потерь в оптическом разъемном соединении при производстве оптических шнуров и пигтейлов. Таким образом, результаты измерений будут оптимистичными, в результаты придется вносить поправки, добавляя некие «средние, типовые» потери в соединении на дальнем конце линии.

Метод 2 учитывает потери в соединении на обоих концах линии и позволяет оценить реальные значения потерь в стационарной линии, особенно для случая претерминированных кабельных систем, подключенных к коммутационным модулям или полкам с обеих сторон линии. Таким образом, получаемые результаты измерений будут отражать суммарные потери на всех промежуточных соединениях в линии, включая потери на обоих концах.

Метод 3 после проведения эталонного измерения исключает потери на обоих концах линии, давая наиболее оптимистичные результаты сертификационных измерений. Как и в методе 1, оператору необходимо вносить поправки в результаты измерений путем учета тех же «средних, типовых» потерь в соединении на обоих концах линии. Однако важно отметить: из определений канала и стационарной линии следует, что метод 3 позволяет провести измерение суммарных потерь в канале, так как не учитывает потери на подключение порта оборудования, но включает потери в соединении линии и шнура оборудования.

В качестве иллюстрации сказанного рассмотрим пример измерения потерь для линии, представленной на рис. 9.

Принимая для простоты расчета, что вносимые потери на интерфейсе LC и MTP будут на уровне 0,2 и 0,3 дБ соответственно, а собственные потери в волокне – 0,003 дБ/м, получим для каждого из трех методов следующие результаты:

Метод 1à3×0,2 + 4×0,3 + 107×0,003= 2,12 дБàFAIL, > 2,04 дБ

Метод 2à4×0,2 + 4×0,3 + 107×0,003=2,32 дБàFAIL, > 2,04 дБ

Метод 3à2×0,2 + 4×0,3 +107×0,003= 1,92 дБàPASS, < 2,04 дБ

Метод трех перемычек в данном случае показывает суммарные потери в линии меньше допустимых потерь, определяемых стандартом для параметров физического уровня 8 Гбит/с Fiber Channel. Однако необходимо отметить, что исключение потерь в разъемных соединениях LC на обоих концах линии эквивалентно присутствию «идеальных» соединений без потерь (потери 0 дБ), что с практической точки зрения трудновыполнимо. 

Итак, подведем промежуточный итог нашему обсуждению. Все три рекомендуемых стандартом IEC 61280-4-1 метода могут в равной степени использоваться для сертификационных измерений потерь в линии/канале.

1. Метод 1 (двух перемычек) не учитывает потери в соединении на дальнем конце линии и поэтому без дополнительных корректив не отражает реальное положение вещей. Для корректного учета средних потерь в соединении на дальнем конце можно дополнительно внести разъемное соединение на ближнем конце (короткий патчкорд длиной 1 м и оптическая розетка).

2. Метод 2 (одной перемычки) показывает наиболее адекватные результаты, особенно в случае использования претерминированных кабельных систем (линия заканчивается коммутационной панелью/модулем на обеих сторонах). Метод имеет ограничения в применении, если тип оптического интерфейса на измерительном оборудовании не совпадает с типом интерфейса в линии, например SC и LC.

3. Метод 3 (трех перемычек) исключает потери в соединениях на обеих сторонах, поэтому требуется внесение поправок в полученные результаты.

Все рассмотренные способы проведения эталонных измерений основываются на одном теоретическом предположении – что уровень вносимых потерь в измерительных шнурах соответствует некому «среднему, типовому» значению для двух случайно соединенных друг с другом разъемов из одной партии. На практике данное предположение не имеет под собой никаких оснований: качество используемых компонентов и технология оконцевания измерительных шнуров существенно влияет на получаемый результат в виде систематической ошибки измерения.

Впрочем, результат, полученный методом 2 (одной перемычки), не содержит указанной систематической ошибки, так как этот метод автоматически учитывает потери на стыках линии и измерительных шнуров.

«Стандартные, типовые»

Обсуждая методы измерений, мы неоднократно упоминали о необходимости введения «стандартного, типового» значения вносимых потерь в разъемном соединении. На основании этого допущения возникает вопрос о том, какое именно значение потерь использовать.

С точки зрения стандартов существует две рекомендации: исходить из допущения об идентичности потерь в измерительных шнурах потерям в отдельно взятом соединении в линии либо использовать измерительные шнуры эталонного качества. В стандарте IEC 60874-19-1 (ММ50/125) говорится, что вносимые потери «каждый с каждым» не должны превышать 0,75 дБ, а вносимые потери относительно эталона – 0,3 дБ.

Вносимые потери для случая «каждый с каждым» определяются путем случайного отбора нескольких патч-кордов стандартного качества из партии. В результате измерения вносимых потерь получаем предельное значение (как правило, 97%-ный доверительный интервал из ансамбля полученных значений). Вносимые потери относительно эталона подразумевают использование высококачественного измерительного шнура, для производства которого использовались компоненты с минимальными отклонениями в геометрии корпуса разъемов, высокоточными ферулами с малым эквивалентным эксцентриситетом. 

Последняя редакция стандарта ISO/IEC 14763-3 вводит понятие эталонного измерительного шнура, который должен использоваться для подключения линии к источнику и измерителю мощности. В стандарте в явной форме делается упор на использование эталонных шнуров (потери не более 0,1 дБ на соединении двух эталонных измерительных шнуров). Это сделано для того, чтобы сократить влияние систематической ошибки измерений из-за исключения потерь на соединениях на одном или обоих концах тестируемой линии и привести результаты измерений тремя методами к максимально близким значениям.

Для упрощения понимания можно сформулировать следующее мнемоническое правило:

  • вносимые потери не более 0,1 дБ для соединения «эталон-эталон»;
  • вносимые потери не более 0,3 дБ для соединения «эталон-линия»;
  • вносимые потери не более 0,75 дБ для любого промежуточного соединения в тестируемой линии («каждый с каждым»).

Вместо заключения

Результаты сертификационных испытаний линии во многом зависят от правильного, осознанного подхода к процессу выбора методики измерений и измерительного оборудования. Автоматизированные измерительные комплексы существенно упрощают процесс измерений и подготовки итоговых отчетов, но не заменяют необходимых знаний и опыта персонала заказчика или подрядной организации, выполняющих комплекс сертификационных измерений СКС для ее последующей постановки на гарантию от производителя.
Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!