Sprawdzanie sieci Testy i pomiary

Poprawne i niezawodne funkcjonowanie połączonych sieci telekomunikacyj­nych i komputerowych wymaga wszechstronnej wiedzy metrologicznej (pomiarowej) ad­ministratora, wspartej współczesnymi narzędziami do wyszukiwania uszko­dzeń w sieciach komputerowych, także analizy i diagnozy za pomocą testerów sieciowych, sond i analizatorów.

Jeszcze kilkanaście lat temu powszechne usługi telekomunikacyjne byty świadczone przy użyciu tylko jednej technologii przekazu, a miano­wicie połączenia kablem miedzianym. Obecnie istnieje wiele innych technologii (chociaż upadek telekomunikacji tradycyjnej wcale nie na­stąpił) umożliwiających wzajemne połączenia między rozproszonymi abonentami. Łącznie z przekazem tradycyjnym można je sklasyfikować w trzech kategoriach:

• sieci bezprzewodowe - wykorzystujące fale radiowe, mikrofale lub podczerwień do indywidualnej lub zbiorowej komunikacji;

• sieci kablowe - w których jako medium transportowe stosuje się bądź połączenia miedziane (przekazy sygnału elektrycznego w tradycyjnej te­lefonii i łączach telewizji kablowej), bądź światłowodowe do prowadzenia sy­gnałów optycznych;

• sieci satelitarne - traktowane oddzielnie ze względu na specyfikę transportu sygnałów radiowych, korzystających z pośrednictwa krążących na orbicie okołoziemskiej satelitów komunikacyjnych.

Nowe technologie cyfrowe szybko wkraczają zarówno do telekomutacji, jak i teletransmisji, zacierając przy okazji różnice występujące do tej pory między sieciami komputerowymi i telekomunikacyjnymi - zwłaszcza że sieci te są razem połączone i tworzą jedną pajęczynę światową Interne­tu. Jak do tej pory żadna z nowych technologii nie zdominowała rynku, do czego mocno przyczyniają się producenci i operatorzy tradycyjnej teleko­munikacji przewodowej POTS {Plain Old Telephone Sen/ices) - rozszerza­jąc swoje usługi o dostęp szerokopasmowy „ostatniej mili" (xDSL, CATV iLMDS). I choć świat skłania się do komunikacji bez kabli, dotychczaso­wi monopoliści nie ustępują łatwo pola producentom urządzeń w „czy­stej" technologii bezprzewodowej. Tam, gdzie nie ma rozwiniętej sieci ka­blowej, operatorzy telefonii bezprzewodowej (ruchowej komórkowej i stacjonarnej typu DECT) szybko opanowują nawet ponad 20 proc. rynku. Są oni również dobrze widoczni w rejonach, gdzie sieć kablowa jest zbyt intensywnie eksploatowana - a więc w metropoliach o dużym zagęszczeniu abonentów, zwykle wymagających szerokiego pasma przenoszenia dla usług medialnych.

Cyfryzacja pomiarów

Różnorodność istniejących protokołów, wielorakie architektury sieci stacjo­narnych LAN/WAN i bezprzewodowych WLAN {Wireless LAN) oraz stosowa­nych technologii w łączach telekomunikacyjnych powodują, że diagnozo­wanie poprawności działania takich sieci staje się coraz trudniejsze. Czasy, w których do pomiaru parametrów sieci telekomunikacyjnej opartej na mie­dzi wystarczały uniwersalne mierniki oporności (rezystancji), pojemności i (konduktancji) czy indukcyjności (induktancji), raczej już minęły. Co wię­cej, nawet korzystanie z tak wszechstronnego urządzenia, jakim był i nadal i pozostaje oscyloskop analogowy, bywa rzadkością w diagnozowaniu współczesnej sieci. Tym bardziej że coraz większe szybkości sygnałów (1 Gb/s), pochodzących z wielu niezależnych źródeł i razem zmieszanych strumieni

danych, uniemożliwiają tradycyjny sposób interpretacji mierzonych wielko­ści przez zwykłą ich prezentację na ekranie testera.

Lata osiemdziesiąte zmieniły filozofię konstruowania narzędzi po­miarowych i to nie tylko w telekomunikacji - przez cyfryzację urządzeń testujących: najpierw za pomocą uniwersalnych mikroprocesorów, póź­niej specjalizowanych, ale nadal działających na informacjach bajto­wych. W końcu do testerów wkroczyły specjalizowane procesory sygna­łowe DSP (Digital Signal Processor) operujące poszczególnymi bitami, o mocach obliczeniowych znacznie przewyższających powszechnie uży­wane mikroprocesory. Przy niewielkich rozmiarach i znikomym poborze mocy szybkość przetwarzania współczesnych układów DSP przekracza nawet moc silnych stacji roboczych i sięga powyżej 500 mln instrukcji na sekundę.

Cyfrowe technologie przenoszenia i zapisu danych odgrywają teraz coraz większą rolę we współczesnym sposobie informowania społeczeń­stwa: cyfrowa telekomunikacja, dźwięk cyfrowy, cyfrowa fotografia, obraz, radio i multimedia są obecnie podstawowymi środkami komunikacji. Wszystkie te nowoczesne środki przekazu wymagają również cyfrowych metod pomiarowych i właściwego zrozumienia indywidualnych proble­mów testowych, występujących w konkretnym środowisku pomiarowym, dając w rezultacie nowe, wyrafinowane i inteligentne systemy pomiarowo-diagnostyczne.

Dwie strategie

Istnieją dwie strategie testowania, według których może przebiegać kom­pleksowe sprawdzanie sieci komunikacyjnej: testowanie odgórne i oddolne.

Strategia testowania odgórnego {top down) zakłada początek testo­wania od najwyższej warstwy sieciowej, po czym kolejno są diagnozowa­ne coraz niższe warstwy sieci. Jest ona stosowana głównie w sieciach już działających, nawet współbieżnie z eksploatacją sieci. W tym sposobie te­stowania najpierw sprawdza się poprawność aplikacji między głównymi węzłami sieciowymi, następnie komunikację węzłów pośredniczących

I dopiero na końcu poprawność poszczególnych kanałów fizycznych sieci teletransmisyjnej.

W strategii testowania oddolnego {bottom up) testowanie sieci rozpo­czyna się od warstwy najniższej, czyli sprawdzania kabli i połączeń fizycz­nych, i stopniowo przechodzi do diagnozowania coraz wyższych warstw. Chociaż testowanie oddolne stosuje się zwykle podczas uruchamiania sieci nowych, w praktyce używa się naprzemiennie obydwóch sposobów diagno­zowania sieci teleinformatycznej.

Testowanie sieci
telekomunikacyjnej

Nowe technologie pozwalają na łączenie nadrzędnej, jak do tej pory, in­frastruktury telekomunikacyjnej SDH (Synchronous Digital Hierarchy) i ATM {Asynchronous Transfer Mode) - o plezjochronicznej hierarchii PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) należy stopniowo zapominać - z lokalnymi lub rozległymi sieciami komputerowymi LAN/WAN, prowa­dzącym

i transport pakietowy, definiowanymi w katego­riach warstwowego modelu sieci ISO/OSI. Dla urządzeń typowo telekomunikacyjnych za podstawowe kryterium sprawdzania przyjęto testowanie zgodności, rozumia­nej jako stwierdzenie poprawności implementacji kon­kretnego i uprzednio opisanego protokołu (sposobu dzia­łania, usługi, interfejsu) w rzeczywistym systemie telekomunikacyjnym.

Ze względu na międzynarodowy i ogólnoświatowy charakter współdziałania protokołów takich urządzeń sposoby testowania zostały zdefiniowane i uszczegóło­wione w standardzie ISO/IEC 9646 jako Metodyka i ramy koncepcyjne testowania zgodności. W opracowaniu tym wymienia się narzędzia (dwa typy testerów, dolny i gór­ny dla każdej warstwy modelu OSI), sposoby i lokaliza­cje pobudzania (prowokowanie reakcji) odpowiedniej warstwy protokołu oraz sposób obserwacji testowanej warstwy za pomocą jednej z czterech metod: lokalnej, rozproszonej, skoordynowanej i zdalnej. Stosowane testy nie są przypadkowe, lecz specyfikują sekwencje zda­rzeń testowych obejmujących pobudzenia i odpowie­dzi oraz składają się zwykle z wielu pojedynczych kroków testowych (testy pojedyncze i grupowe), opisujących kolejno funkcje i zachowanie się konkretnego protokołu transmisji.

Jest oczywiste, że dla każdego typu sieci telekomuni­kacyjnej PDH, SDH czy ATM - ze względu na bardzo dużą różnorodność stosowanych elementów (węzły, porty, szyb­kości, interfejsy) - są potrzebne indywidualne sposoby te­stowania, odmienne zestawy testów, także różne testery i analizatory zachodzących zdarzeń. W tym zakresie testowania nie istnieje pojęcie uniwersalnego testu ani uniwersalnego testera sieci.

Pomiary telekomunikacyjne

Trzonem polskiej sieci telekomunikacyjnej są trakty światłowodowe z trans­misją synchroniczną i zwielokrotnieniem SDH oraz znajdujące się w stanie eksperymentalnym fragmenty sieci asynchronicznej ATM. W odróżnieniu od będącej już w zaniku tradycyjnej sieci plezjochronicznej PDH, gdzie diagnostykę prowadzi się głównie przy wyłączonej transmisji, testowanie synchronicznej hierarchii cyfrowej SDH wymaga kontroli i monitorowania systemu w czasie pracy, a to w celu uzyskania dokładnych wyników po­miarów przy największej szybkości transmisji. Oprócz pomiarów typowo transmisyjnych (oporność styków, tłumienność, stopa błędów, jitter) w przypadku systemów SDH są to pomiary i testy kanałów transportowych T1/E1, T3/E3 oraz strumieni interfejsowych standardu V5.1 i V5.2, z zasto­sowaniem zaawansowanych technik cyfrowych związanych z synchroniza­cją zegarów i zestawów testowych.

Bardzo korzystną cechą testowanych urządzeń sieci SDH jest fakt, że metody pomiarowe są niemal identyczne na wszystkich etapach badań, po­czynając od końcowej fazy produkcji, przez testy prowadzone podczas insta­lacji i zgodności systemu przy oddawaniu go do eksploatacji, a na rutyno­wych badaniach kontrolnych i diagnozowaniu poszczególnych fragmentów sieci kończąc. Ujednolicenie metodologii pomiarów stało się możliwe dzię­ki całkowitej cyfryzacji, nie tylko na poziomie urządzeń i sieci, ale ze wzglę­du na cyfrową postać transportowanych sygnałów.

Dla każdego rodzaju sieci telekomunikacyjnej wymagane są inne po­miary, zależnie od celu i przedmiotu testowania. Tylko w sieci synchronicz­nej SDH można wydzielić kilka grup testowych, sprawdzających poszczegól­ne obszary funkcjonowania sieci, wśród których można wyróżnić:

• testy poprawności odwzorowania plezjochronicznych sygnałów PDH w modułach transportowych STM {Synchronous Transport Mode);

• pomiary i testowanie sprawności wbudowanych alarmów progra­mowych;

• zasadnicze pomiary jakości przekazów, czyli określenie stopy błędów transmisji w sieci;

• pomiary sprawności styków optycznych i elektrycznych w interfejsach;

• pomiary wartości fluktuacji fazy (jitter) i wędrówki {wander);

• pomiary układów zegarowych i synchronizacji;

• testowanie systemu zarządzania.

Sprawdzanie sieci
komputerowej

Sieć komputerowa, traktowana jako zespół węzłów przełączających z do­łączonymi do nich centrami obliczeniowymi o heterogenicznym charak­terze, jest również złożonym obiektem do testowania. Z jednej strony obejmuje konkretną strukturę fizyczną, połączoną interfejsami o różno­rodnych parametrach technicznych, z drugiej strony, pomimo rozprosze­nia obiektów, stanowi zamkniętą topologię logiczną wraz z oferowanymi usługami, zmiennymi możliwościami przetwarzania i zwykle rozległymi zasobami sieci. Z uwagi na złożoność i różnorodność struktury sieci LAN (pierścienie, podsieci), zmienny zasięg, rozproszenie, różne oprogramo­wanie i znaczną liczbę producentów sprzętu sieci te stwarzają możliwość powstawania wielorakich błędów, których lokalizacja i diagnozowanie wcale nie są łatwe.

W większości sytuacji niepoprawna praca sieci komputerowej nie jest spowodowana fizycznym uszkodzeniem połączeń sieciowych (błędy trwa­łe), lecz jest wynikiem zakłóceń w kanale transmisyjnym, brakiem syn­chronizacji lub chwilowym przeciążeniem fragmentu sieci. Stąd zachodzi nieustająca potrzeba ciągłego (lub okresowego) nadzorowania wymaganej jakości sieci przez wykrywanie i diagnozowanie błędów, które w wielu przypadkach mogą być skorygowane programowo przez protokoły wyż­szych warstw sieci.

W coraz częściej spotykanych sieciach komputerowych opartych na rodzinie protokołów TCP/IP - co odpowiada współczesnym koncepcjom sterowania sieciami teleinformatycznymi (intranetu i ekstranetu) -dla uproszczenia sposobów wykrywania różnorodnych błędów używa się modelu warstwowego sieci ISO/OSI. Dzięki temu występujące uszkodzenia i błędy można już przyporządkować do poszczególnych warstw modelu, upraszczając w ten sposób testowanie, gdyż na każdym poziomie występują inne typy błędów - związane z konkretnymi przy­czynami (zob. tabela).

Sposób testowania lokalnych sieci komputerowych LAN w zasadzie nie podlega standaryzacji, lecz ma zapewnić utrzymanie ciągłości działania sie­ci z określoną przepływnością (od 4 Mb/s do 100 Mb/s, a nawet do 1 Gb/s w sieciach Ethernetu), nieprzerwany dostęp do zasobów lokalnych, wysoką jakość transmisji (stopa błędu od 10⁸ do 10¹¹) w zależności od wy­magań - przy zachowaniu odpowiedniej efektywności (czasu reakcji) oraz bezpieczeństwa sieci (wierność i poufność informacji).

Do najczęściej stosowanych procedur lokalizujących uszkodzenia i dia­gnozujących sieci komputerowe należą:

• testowanie okablowania;

• dekodowanie strumienia danych wraz z analizą pakietów i protokołów;

• testowanie połączeń między wybranymi węzłami sieci;

• statystyczna analiza trafiku sieciowego;

• analiza konfiguracji i bieżącego stanu sieci;

• testowanie funkcji i realizacja procedur samotestowania.

Zgodnie z warstwową architekturą sieci można wydzielić następujące ro­dzaje pomiarów sieci komputerowych: pomiary parametrów fizycznych oka­blowania (miedzianego i światłowodowego), pomiary pasywne dokonywane wyłącznie przez obserwację i monitorowanie funkcjonowania sieci za po­średnictwem analizatorów oraz aktywne pomiary logiczne z możliwością in­iekcji do sieci wybranych zestawów testowych.

Testowanie

okablowania

Jeszcze do niedawna jedynym celem pomiarów okablowania miedzianego za pomocą różnych rodzajów testerów kablowych było określenie i zlokalizowa­nie awarii kabla teletransmisyjnego z możliwie dużą dokładnością, początko­wo nie gorszą niż kilkanaście metrów na łącznym dystansie do kilkuset me­trów. Najprostsze pomiary pary przewodów miedzianych za pomocą miernika rezystancji, choć niekiedy stosowane awaryjnie, nie dają wystarczającej do­kładności i ogólnego poglądu na stan łącza miedzianego.

Testery kablowe przeszły bodajże największą transformację w metro­logii telekomunikacyjnej: od prostych i uniwersalnych przyrządów pomia­rowych do testerów kablowych o cechach oferowanych we współczesnych analizatorach sieciowych nowszej generacji. Nadal co kilka lat powstają kolejne generacje przenośnych mikroprocesorowych urządzeń kablowych -coraz mniejszych i lżejszych, ale wyposażonych w znacznie więcej funk­cji pomiarowych. Olbrzymia różnorodność testerów kablowych wynika z dwóch powodów: adaptacji ich funkcji do konkretnych potrzeb testo­wych sieci (POTS, ISDN, xDSL czy LAN/WAN) i ciągłego wzrostu wyma­gań odnośnie mierzonych parametrów linii przesyłowych (kategorie, prze­pływności, przesłuchy, stopień obciążenia linii, inne). Produkcją najrozmaitszych testerów okablowania zajmuje się kilkadziesiąt (jeśli nie kilkaset) przedsiębiorstw na świecie, wśród nich wszystkie wiodące firmy teleinformatyczne.

Pomiary z dokładnością poniżej 1 m uzyskuje się reflektometrem kablowym TDR (Time Domain Reflectometer), mierzącym odstęp czasu między impulsem wysłanym a jego echem, czyli odbiciem sygnału od nieciągłości struktury fizycznej kabla. Nieciągłością badanego odcinka kabla może być rozwarcie, zwarcie, przerwa lub rozszczepienie pary, zmiana parametrów przewodów, zagniecenie czy przewężenie średnicy na skutek fizycznych naprężeń przewodów. Obrazy uzyskiwane za pomocą najprostszych reflektometrów analogowych (zastępujących generator im­pulsów i oscyloskop) umożliwiają na podstawie kształtu odpowiedzi właściwą interpretację zaistniałego błędu oraz dokładną lokalizacją odległo­ści uszkodzenia (rys. 384).

Nadal często stosowane jako medium transportowe sieci lokalnych ka­ble telefoniczne, składające się z nieekranowanych, skręconych par przewo­dów UTP (Unshielded Twisted Pair) i par ekranowanych STP (Shielded Twi-stedPair) lub kabli współosiowych (zwanych popularnie koncentrycznymi), wymagają przeprowadzania szeregu specyficznych pomiarów określających ich przydatność do konkretnych aplikacji.

W szczególności w przewodowych sieciach LAN istnieje zapotrzebo­wanie na złożone i bardziej zaawansowane, najlepiej uniwersalne testery okablowania - działające wyłącznie w technice cyfrowej, lecz z analogo­wą lub cyfrową prezentacją informacji o znacznie większej dokładności określane jako cyfrowe analizatory kablowe. Służą one do ustalenia zgodności parametrów instalacji kablowych z odpowiednimi normami, także w odniesieniu do wymagań odpowiednich kategorii okablowania 3, 4, 5 i wyższych. W większości są to mikroprocesorowe analizatory uni­wersalne, zwykle przenośne, automatycznie wykonujące kompletne se­kwencje pomiarowe i prezentujące w postaci cyfrowej lub tekstowej osta­teczne wyniki pomiarów. Pomiary te dotyczą głównie następujących parametrów:

• tłumienności i pojemności pary przewodów w ujęciu częstotliwo­ściowym;

• bezwzględnej wielkości odbieranego poziomu sygnału;

• odstępu sygnału od szumu SNR {Signalto Noise Ratio), mierzonego w funkcji częstotliwości;

• występowania przesłuchów, a zwłaszcza przeniku zbliżnego NEXT w telefonicznych kablach wieloparowych;

• poziomu innych zakłóceń zewnętrznych.

Przesłuchy w torach kablowych

Zasadniczym elementem wprowadzającym zakłócenia w przewodowych (ka­ble miedziane) transmisjach cyfrowych, oprócz interferencji międzysymbolowych (między kolejnymi bitami tego samego sygnału) i echa sygnału (w jednokanałowych torach prowadzących dwukierunkową transmisję), są przesłuchy między torami transmisyjnymi, zwane przenikami. Powstają one w wyniku wzajemnego oddziaływania między dwiema aktywnymi linia­mi komunikacyjnymi, zwykle położonymi obok siebie w wiązce na dłuższym odcinku trasy przesyłowej. Jako istotne rozróżnia się dwa rodzaje przeników: zbliżny NEXT i zdalny (inaczej odległy) FEXT (rys. 385).

Szczególnie niebezpieczny jest przenik zbliżny NEXT (Near End Cros-stalk), powstający w sytuacji, gdy we wspólnej wiązce nieekranowanych przewodów UTP (Unshielded Twisted Pak) znajdą się skręcone pary wyko­rzystywane w danym momencie do transmisji w przeciwnych kierunkach. Takie oddziaływanie zawsze występuje w trakcie transmisji dupleksowej, gdy pokrywają się pasma nadawanych i odbieranych sygnałów. W wyniku sprzężenia elektromagnetycznego między parami tych przewodów część energii sygnału generowanego po stronie lokalnej jednej pary transmisyjnej przenika do innej i w stłumionej postaci oraz z niejednorodnym opóźnie­niem powraca torem odbiorczym do urządzenia po tej samej stronie linii ko­munikacyjnej. Poziom przeniku zbliżnego zależy w dużej mierze od ułożenia par, długości linii, częstotliwości pracy i szerokości przenoszonego pasma, przyjmując najczęściej postać kolorowego szumu gaussowskiego.

Drugim elementem zakłóceń w kablach miedzianych jest przenik zdal­ny FEXT (Far End Crosstalk). Ten rodzaj przeniku pojawia się wówczas, kie­dy dwa sygnały lub więcej (o pokrywającym się widmie) przesyła się w tym samym kierunku, lecz za pomocą różnych par przewodów miedzianych. Na skutek zjawiska indukcji elektromagnetycznej do odbiornika odległego od źródła sygnałów (po drugiej stronie toru transmisyjnego) mogą docierać w tych przypadkach, oprócz sygnału podstawowego, sygnały mające swe źródło w liniach sąsiednich.

W obu przypadkach przenik zarówno zbliżny, jak i zdalny zależą od ro­dzaju kabla i jego tłumienności, jednak ich wpływ na przeniki nie jest jedna­kowy. Poprawienie parametrów kabla ze względu na przenik zbliżny nie po­woduje automatycznie zmniejszenia przeniku zdalnego i odwrotnie.

Pomiary optyczne

Światłowodów, stosowanych początkowo do instalacji łączy dalekosiężnych

o dużej przepływności, zaczęto używać również do budowy komputerowych sieci lokalnych LAN o mniejszym zasięgu, opartych na włóknach światłowo­dowych wielomodowych, a następnie do budowy sieci rozległych WAN z włókami jednomodowymi i koherentnym źródłem światła laserowego. We wszystkich tych sytuacjach istnieje olbrzymie zapotrzebowanie na optyczne przyrządy pomiarowe o wielkiej precyzji, przeznaczone nie tylko dla długo­dystansowej techniki światłowodowej.

Wśród tej grupy przyrządów największym zainteresowaniem cieszą się optyczne reflektometry OTDR (Optical Time Domain Reflectometer), przeznaczone do diagnozowania torów światłowodowych jednomodowych i wielomodowych. Za ich pomocą można już przeprowadzić bardzo szcze­gółowe pomiary światłowodowych traktów cyfrowych, nawet z uwzględnie­niem urządzeń końcowych współdziałających z torem optycznym. Zaawan­sowane wersje reflektometrów optycznych winny umożliwiać testowanie z rozdzielczością nie gorszą niż 1 ns, dla co najmniej następujących po­miarów fizycznych:

• pomiar podstawowych parametrów źródła światła: mocy, długości fa­li i szerokości widmowej nadajnika optycznego;

• pomiar charakterystyki przenoszenia i badanie fluktuacji fazy sygnału w badanym włóknie światłowodowym;

• pomiar czułości odbioru sygnałów optycznych;

• pomiar tłumienności spawów i złączy światłowodowych w torze, wraz z lokalizacją ich odległości od źródła;

• badanie strat związanych z dyspersją w światłowodzie;

• badanie tolerancji toru i urządzeń końcowych na zmiany częstotliwo­ści zegara;

• badanie kształtu impulsów elektrycznych na wyjściu urządzenia koń­cowego.

W najnowszych reflektometrach OTDR możliwe jest testowanie cha­rakterystyk przenoszenia kolejno w trzech oknach światłowodowych (850 nm, 1310 nm i 1550 nm) bez zakłócania ich środowiska transmisyjnego, dzięki wydzielonej wzajemnej sygnalizacji na fali optycznej o długości 1625 nm - a więc poza klasycznymi pasmami przenoszenia informacji. Wysoko ocenianą cechą charakterystyczną reflektometrów OTDR jest ich dynamika tłumienności, określana jako zmiana sygnału optycznego od wartości maksymalnej (mierzonej na początkowych metrach badanego światłowodu) do wartości, gdy moc sygnału optycznego w linii jest równa mocy sygnału szumów reflektometru, czyli dla SNR=1 (Signalto Noise Ratio). Odpowiednio wysoka dynamika tłumienności reflektometru (25-30 dB), uzyskiwana przy niskim poziomie szumów własnych reflekto­metru, pozwala na testowanie jednorodnych torów światłowodowych o długości powyżej 50 km.

Testowanie medium
radiowego

Do rozwiązywania problemów występujących podczas transmisji i pro­pagacji sygnałów radiowych zarówno w bezprzewodowej komunikacji stacjonarnej (DECT), jak i sieci ruchowej (GSM) służą analizatory widma. Ze względu na olbrzymi zakres częstotliwości używanych do komunikacji za pośrednictwem fal radiowych (od 0,1 MHz do 300 GHz) w praktyce istnieje wiele rodzajów analizatorów widma, z przeznacze­niem do rejestracji i analizy sygnałów konkretnych aplikacji bezprze­wodowych. Przenośne i lekkie analizatory do pracy w terenie powinna cechować pewna uniwersalność pomiarowa, lecz pozbawiona nadmier­nej przesady w liczbie oferowanych funkcji i szerokości testowanych

pasm.

Integrowanie w jednym przyrządzie pomiarów sygnałów pochodzących z wielu pasm radiowych i różnorodnych funkcji nie jest celowe (z wyjątkiem nielicznych przypadków badań czystości radiowej środowiska i szkodliwości zakłóceń przemysłowych), gdyż taka uniwersalność skutkuje niepotrzebnie wysoką ceną analizatora i skomplikowaniem jego obsługi. Ponadto parame­try techniczne uniwersalnego urządzenia zwykle nie mogą być tak dobre jak mierników z mniejszą liczbą funkcji i przeznaczeniem do badania konkret­nych zakresów radiowych.

Przydatność analizatora widma do konkretnych aplikacji określa dokład­ność i powtarzalność jego pomiarów, wymaganych dla co najmniej następu­jących parametrów sygnału radiowego:

• mocy w kanale radiowym;

• szerokości zajmowanego pasma;

• poziomu sygnałów zakłócających w kanale radiowym i poza nim;

• częstotliwości sygnału i zniekształceń harmonicznych;

• głębokości modulacji lub dewiacji;

• tłumienia toru;

• natężenia sygnałów pokrycia obszarowego w celu rejestracji charak­terystyk antenowych.

Do poszukiwanych i często stosowanych funkcji dodatkowych anali­zatorów widma, zwykle uruchamianych jednym przyciskiem, należą: ge­nerowanie normalnych znaczników częstotliwości i czasu, generowanie znaczników różnicowych, automatyczne poszukiwanie największych war­tości sygnału, centrowanie sygnału na ekranie testera, łatwe konfiguro­wanie limitów i ograniczeń, szybkie (automatyczne) diagnozowanie typu dobry/zły i inne.

Diagnozowanie sieci

Jednymi z najczęściej stosowanych narzędzi do sprawdzania poprawności przebiegu transmisji w sieci teleinformatycznej są przenośne testery sie­ciowe, będące prostym rozszerzeniem klasycznych testerów kablowych. Łączą one tradycyjne funkcje testerów kablowych z możliwością posado­wienia w nich agenta platformy zarządzania protokołu SNMP {Simple Net-Hork Management Protocol), dostarczającego na żądanie systemu dodat­kowych informacji o otaczającym je środowisku. Zmienne te są definiowane w specjalnych zbiorach MIB (Management Information Ba-se), z podziałem na część wspólną dla wielu urządzeń i część prywatną -specyficzną dla danego urządzenia. Taka forma współpracy znakomicie upraszcza i rozszerza funkcje diagnostyczne nadrzędnego systemu zarzą­dzania ulokowanego w jednym punkcie sieci, zwłaszcza że testery siecio­we mają zdolność generowania komendy ping - sprawdzającej popraw­ność dwukierunkowego połączenia (adresacji) z oddaloną stacją sieciową, i pomiarów opóźnienia takiej pętli (rys. 387).

Nowsze generacje testerów z tej grupy dodatkowo umożliwiają traso­wanie ścieżek, w celu sprawdzenia wszystkich możliwych rozgałęzień i dróg alternatywnego przesyłania, oraz uzyskanie dla każdego z tych od­cinków rzeczywistego czasu odpowiedzi. Charakterystyczną cechą testerów sieciowych jest jednak brak możliwości przechwytywania i dekodowania pakietów, co wiąże się z niewielką mocą umieszczonego w nich procesora i zwykle małym ekranem przyrządu, nie pozwalającym na szerszą interpre­tację uzyskiwanych wyników.

Niekwestionowaną, naczelną pozycję w testowaniu sieci teleinforma­tycznych zajmują obecnie analizatory protokołów sieciowych, prezentu­jące najwyższy poziom metrologii sieci komunikacyjnej. Każdy współczesny analizator protokołów powinien umieć przechwytywać, analizować i filtrować pakiety danych, a następnie na życzenie operatora prezentować na ekranie podstawowe dane o dowolnie wybranych przez niego pakietach. Rejestracja i analiza czasu przepływu poszczególnych pakietów przez dowolnie wybrane stacje i węzły pośredniczące, łącznie z prezentacją fizycznych i sieciowych adresów stacji, jest podstawową funkcją tych analizatorów.

Współczesne analizatory sieciowe potrafią już dekodować od 200 do 400 różnych protokołów (a w szczególności IP), nie wspominając o tym, że muszą to robić w czasie rzeczywistym, dopasowując się automatycznie do różnych i nieraz bardzo wysokich przepływności badanych strumieni (10 Mb/s, 100 Mb/s, 1000 Mb/s). Muszą więc dysponować olbrzymią mocą oblicze­niową, zezwalającą na jednoczesne kontrolowanie nawet do 100 różnych zmiennych parametrów sieciowych.

Testery sieciowe „z górnej półki" urządzeń testujących oraz wszystkie analizatory protokołów sieciowych potrafią współpracować z komputerami osobistymi klasy PC lub wręcz mają wbudowane wewnątrz specjalizowane notebooki, pełniące funkcję lokalnej stacji przetwarzania i prezentacji uzy­skanych wyników na ekranie.

Sieci złożone

Połączone sieci telekomunikacyjne i teleinformatyczne (konwergencja sieci) osiągnęły obecnie taki stopień złożoności, że do ich poprawnego funkcjono­wania potrzebne są wydzielone, specjalizowane systemy informatyczne, wspomagające utrzymanie i zarządzanie siecią w czasie rzeczywistym. W najwyższych warstwach sieci liczba zbieranych informacji kontrolnych przez takie systemy jest tak duża, że zwykle przekracza możliwości percepcji człowieka, i do podjęcia właściwych decyzji potrzebne są ściśle zdefiniowa­ne reguły, występujące w tak zwanych systemach ekspertowych. Można powiedzieć inaczej, że system ekspertowy nie czeka na powstanie problemu w sieci, ale ciągle przegląda sieć w poszukiwaniu warunków, które zostały uprzednio określone jako szkodliwe dla skutecznego przesyłania informacji przez sieć.

Często procedury ekspertowe instaluje się w systemach zarządzających funkcjonowaniem sieci, umożliwiając w ten sposób dalekowzroczne wnio­skowanie odnośnie zachowania się takiej sieci lub systemu w przyszłości. Na podstawie analizy porównawczej wielu statystycznych parametrów sieci (dla warunków i wielkości odbiegających od ustalonej normy) - pobieranych na bieżąco w różnych fragmentach sieci rozległej - można nawet prognozować prawdopodobne uszkodzenia. Jeśli tylko jakiś parametr zostanie zakwalifiko­wany jako symptom (np. wykrycie podwójnego adresu), system zwraca na niego szczególną uwagę i dodatkowo prezentuje ten fakt operatorowi, stawia­jąc jednocześnie właściwą diagnozę przewidywanych następstw oraz sposo­bów ich uniknięcia.

Wnioski i informacje dostarczane przez systemy ekspertowe mogą jednak nie być jednoznaczne i każdorazowo wymagają akceptacji przez operatora, bezwzględnie dobrze zaznajomionego z całym systemem tele­informatycznym, czyli również z drugim, tym razem żywym ekspertem sie­ciowym.

Testowanie okablowania

Bazą dla współczesnych systemów informatycznych są systemy okablo­wania strukturalnego. Będąc częścią wyposażenia współczesnych budyn­ków, stanowią szkielet sieci lokalnych i telefonicznych. Sieci okablowania strukturalnego opierają się na kablach miedzianych i światłowodowych. Pomimo niewątpliwych zalet światłowodów okablowanie miedziane jest nadal powszechnie stosowane i nic nie zapowiada, że w najbliższej przy­szłości odejdzie do lamusa. Standaryzowane na początku lat dziewięć­dziesiątych systemy okablowania - gwarantujące możliwość wykorzysta­nia wielu technik transmisyjnych stosowanych w paśmie częstotliwości do 100 MHz - są obecnie na granicy swoich możliwości. Rozwój sieci w kierunku prędkości gigabitowych (Gigabit Ethernet, ATM) sprawił, że dostępne pasmo 100 MHz staje się barierą poważnie utrudniającą wyko­rzystanie istniejącego okablowania.

Standardy

Prace normalizacyjne organizacji międzynarodowych ISO/IEC, amerykań­skich ANSI/TIA/EIA i europejskich CENELEC prowadzą do zmian w istnieją­cych oraz definiowania nowych wymagań dla okablowania obejmującego techniki transmisyjne wykorzystujące pasmo częstotliwości do 250 MHz (klasa E/kategoria 6) i 600 MHz (klasa F/kategoria 7).

Dla okablowania strukturalnego istnieje kilka porównywalnych stan­dardów:

• amerykański EIA/TIA 568A,

• europejski EN 50173,

• oraz międzynarodowy IS011801.

Standard ISO 11801 i zgodna z nim norma EN 50173 definiują zestaw siedmiu klas aplikacji i odpowiednich dla nich wymagań na elementy oka­blowania strukturalnego. Odpowiednikiem klas aplikacji w normach amery­kańskich EIA/TIA są kategorie wymienione w nawiasach:

Klasa A - dla realizacji usług telefonicznych z pasmem częstotliwości do 100 kHz.

Klasa B - dla głosu i usług terminalowych z pasmem częstotliwości do 1 MHz.

Klasa C (kategoria 3) - obejmuje typowe techniki sieci lokalnych wy­korzystujące pasmo częstotliwości do 16 MHz.

Klasa D (kategoria 5) - jest przewidziana dla szybkich sieci lokalnych i obejmuje techniki wykorzystujące pasmo częstotliwości do 100 MHz.

Klasa optyczna - wykorzystująca łącza światłowodowe - umożliwia re­alizację wszystkich dostępnych technik transmisji danych. Barierą w rozwo­ju sieci światłowodowych jest względnie wysoki koszt komponentów opto­elektronicznych.

Rozszerzona klasa D (kategoria 5e). Większość instalacji jest zgodna z wymaganiami klasy D zdefiniowanymi w 1995 r. W 1998 r. po­jawiła się aktualizacja dokumentu IS011801 rozszerzająca listę parame­trów wymaganych dla okablowania klasy D. Przy zachowaniu pasma czę­stotliwości 100 MHz zaostrzono wymagania na niektóre z parametrów i zdefiniowano wymagania dla nowych (PSNEXT, PSACR, ELFEXT,

PSELFEXT). Silnym bodźcem do opracowania nowych wymagań są pró­by wdrożenia techniki Gigabit Ethernet dla tej klasy.

Klasa E (kategoria 6) - jest najświeższym rozszerzeniem ISO/IEC 11801 i TIA - obejmuje okablowanie, którego parametry są określone do częstotliwości 250 MHz. Stworzeniem nowych wymagań dla tej kla­sy zainteresowane są wszystkie ciała normujące. Pierwsze wersje spe­cyfikacji pojawiły się w 1999 r. Przewiduje się ustabilizowanie standar­du w 2002 r. Klasa E pozwala na implementację gigabitowego Ethernetu i transmisji ATM 622 Mb/s. Dla tej klasy wykorzystywane jest złącze ty­pu RJ45.

Klasa F (kategoria 7) - prace nad tym rozwiązaniem zainicjowały kraje europejskie. Pierwowzorem są normy niemieckie. W klasie tej jest możliwa realizacja aplikacji wykorzystujących pasmo do 600 MHz. Róż­ni się ona od poprzednich klas wymogiem stosowania kabli typu STP (każda para w ekranie plus ekran obejmujący cztery pary) łączonych ekranowanymi złączami. Zakończenie prac nad standardem - związane ze zdefiniowaniem wymagań na wszystkie parametry i wyborem typu złą­cza - jest przewidywane pod koniec 2002 r. Dla tej klasy będzie możli­wa realizacja systemów transmisji danych z prędkościami znacznie prze­kraczającymi 1 Gb/s.

Czy musimy testować kable?

Komponenty systemu okablowania strukturalnego są obecnie oferowane przez renomowanych dostawców, gwarantujących odpowiednią jakość pro­duktu (weryfikowaną badaniami w certyfikowanych laboratoriach). Autoryzo­wani wykonawcy okablowania zazwyczaj wykonują pomiary sprawdzające, których efektem jest certyfikat z deklaracją zgodności z obowiązującymi nor­mami (system okablowania jest weryfikowany uniwersalnymi testerami w miejscu instalacji). Instalatorzy z dużą znajomością tematu dokonują uru­chomienia i konfiguracji sprzętu (korzystają z dobrej jakości kabli przyłącze­niowych i krosujących; poprawnie działająca sieć jest świadectwem dobrze wykonanej pracy).

Ostatecznie instalacja przechodzi pod opiekę administratorów syste­mu. W trakcie eksploatacji okazuje się, że wraz z upływem czasu i zwięk­szaniem się liczby urządzeń obserwujemy problemy z prawidłowym dzia­łaniem sieci. Nie udaje się uruchomienie kolejnego przyłącza do przełącznika Fast Ethernet. Próba dołączenia kolejnego rutera do korpora­cyjnego przełącznika ATM kończy się niepowodzeniem ze względu na nie­stabilną pracę interfejsu. Obserwujemy bardzo dziwne przypadki zawie­szania się serwera plików.

Bardzo szybko kojarzymy, że przyczyną problemów jest nieśmiertelny „problem kabelka", jednak nie pomaga wymiana kabli przyłączeniowych. Po sprawdzeniu omomierzem okazuje się, że nie ma przerw w kablu.

Gdzie jest popełniany błąd? Kto zawinił?

Parametry okablowania !!!

W teletransmisji mierzymy parametry fizyczne toru transmisyjnego. W oka­blowaniu strukturalnym tor transmisyjny składa się z jednego lub wielu - po­łączonych ze sobą - odcinków skręconych par przewodów oraz złączy.

Podczas testowania okablowania mierzymy parametry torów, które mo­żemy podzielić na trzy kategorie:

1. Parametry mechaniczne

• Poprawność podłączenia przewodów (mapa połączeń).

• Długości torów transmisyjnych (I [m]).

2. Parametry propagacyjne

• Opóźnienie propagacji (tp [ns]).

• Błąd opóźnienia (Atp [ns]).

• Stałoprądowa oporność pętli (Rp [Q]).

• Tłumienie (ATTN [dB]).

• Impedancja charakterystyczna i/lub straty odbiciowe (Zo [Q] i/lub RL [dB]).

3. Parametry związane z kompatybilnością elektromagnetyczną

• Wielkości opisujące zjawisko przesłuchów:

• NEXT [dB]),

• PSNEXT [dB],

• ELFEXT [dB],

• PSELFEXT [dB].

• Straty zakłóceń współbieżnych (LCL [dB]) - miara zrównoważenia toru.

• Straty zakłóceń współbieżnych w stosunku do sygnału różnicowego (LCTL [dB]) - miara zrównoważenia toru.

• Tłumienie sprzężeniowe (ac [dB]) - miara skuteczności ekranowania.

• Impedancja sprzężeniowa (Zt [Q/m] - miara skuteczności ekranowania.

Łącze i kanał

W zaleceniu IS011801 zdefiniowane są pojęcia łącza (link) i kanału (channel). Łącze jest podstawowym elementem okablowania strukturalnego. Obejmuje odcinek „poziomego" kabla zakończony złączami (rys. 388 i 389). Z jednej strony kabel jest zakończony w gniazdku telekomunikacyjnym, z drugiej w krosownicy. Specyfikacja łącza nie obejmuje kabli przyłączeniowych i krosujących. Łącze jest obiektem testów określających klasę (kategorię) okablowania.

Ze względu na wykorzystywane techniki transmisji danych większe znaczenie ma specyfikacja kanału. Kanał obejmuje kompletny tor transmisyjny od interfejsu do interfejsu urządzeń aktywnych (komputery, huby, mosty, rutery).

W okablowaniu wyróżniamy złącza i kable. Ich parametry służą do okre­ślenia kategorii danego produktu.

Właściwości kabli, złącz, łącza i kanału można opisać przez te same pa­rametry. Różne są wymagania dotyczące granicznych wartości tych parame­trów. Najostrzejsze wymagania dotyczą kabli i złącz. Kategoria okablowania jest zależna od właściwości łączy. Parametry kanału decydują o klasie stoso­wanej aplikacji. Utworzenie kanałów transmisyjnych wymaga zainstalowania urządzeń, dołączenia kabli krosujących i przyłączeniowych. Zazwyczaj powo­duje to pogorszenie parametrów elektrycznych systemu.

W przypadku okablowania wykonanego zgodnie z klasą D (kat 5,5e):

• pogorszenie parametrów na ogół nie przeszkadza w sieciach o małych i średnich prędkościach transmisji (telefonia, Ethernet, Token Ring, ATM 25);

• weryfikacja parametrów kanału jest przydatna przy dużych prędko­ściach transmisji (Fast Ethernet);

• jakość kanału jest krytyczna dla dużych prędkości transmisji w syste­mach zajmujących całe dostępne pasmo 100 MHz częstotliwości (TPPMD, ATM 155), często zwielokrotnione przez transmisję jednocześnie we wszyst­kich parach kabla;

• nowe systemy transmisyjne, zdefiniowane dla okablowania klasy D o bardzo dużych prędkościach (Gigabit Ethernet, ATM 625), wymagają ka­nałów o podwyższonej jakości w stosunku do dotychczas obowiązujących wymagań standardu okablowania klasy D (kat 5).

Poprawność połączenia przewodów

Wspólną cechą klas od A do E okablowania strukturalnego jest zunifiko­wane przyłącze do sieci, którym jest 8-stykowe modularne gniazdo zgod­ne ze specyfikacją IEC 603-7 oraz TSB568A (rys. 390). W okablowaniu strukturalnym klas od A do E można zastosować kable nieekranowane UTP foliowane FTP lub ekranowane STP odpowiedniej kategorii (rys. 391). Dla klasy E komponenty muszą spełniać wymagania kategorii 6. W klasie F stosujemy wyłącznie kable ekranowane STP kategorii 7.

Sprawdzenie po­prawności połączenia przewodów pozwala na wykrycie błędów powsta­łych w czasie instalacji lub wynikających z za­stosowania złych kabli przyłączeniowych.

W ramach testów tworzona jest mapa połą­czeń, w której odwzoro­wany jest rzeczywisty przebieg przewodów pomiędzy złączami badanego kanału. Przeprowadze­nie testu wymaga podłączenia przyrządów z obydwu stron kana­łu. Poprawna mapa połączeń za­wiera

jedynie połączenia na wprost (rys. 392). W trakcie te­stów wykrywane są następujące błędy (rys. 393):

• nieciągłość łącza,

• zwarcia,

• pary odwrócone,

• pary skrzyżowane,

pary podzielone

Mapę połączeń możemy utworzyć badając za pomocą źródła i i woltomierza wszystkie możliwe kombinacje połączeń pomiędzy złączami i na każdym ze złączy. W razie wystąpienia nieciągłości lub zwarcia może­my z dużym przybliżeniem określić miejsce awarii, wykorzystując reflek­tometr. Reflektometr pozwala na pomiar odległości od gniazda do miejsca uszkodzenia kabla. W okablowaniu typu FTP lub STP należy sprawdzić ciągłość ekranu. Zgodnie z normą ISO 11801 ekran musi zachować cią­głość na całej długości kanału, oznacza to, że jeżeli okablowanie jest ekranowane, to kable przyłączeniowe i krosownicze muszą zapewnić cią­głość ekranu.

Długość

Podstawą pomiaru parametrów okablowania jest znajomość długości torów transmisyjnych. Typowy kabel składa się z czterech par skręconych przewo­dów umieszczonych w oprawie zapewniającej odpowiednie parametry wytrzymałościowe.

Każda para przewodów ma inny skok skrętu, co prowadzi do powsta­wania różnic w długości torów transmisyjnych. Dodatkowo pary przewo­dów są ze sobą skręcone, co powoduje, że długość torów jest większa od długości kabla. Oznacza to, że pomiar, polegający na porównaniu ze wzorcem (np. z taśmą mierniczą), nie pozwala na dokładne wyznaczenie długości poszczególnych torów, a po zainstalowaniu kabli zazwyczaj nie mamy do nich potrzebnego dostępu. Najczęściej pomiar długości reali­zowany jest metodą pośrednią, polegającą na pomiarze czasu transmisji impulsu elektrycznego przenoszonego w badanym torze. Istotnym pro­blemem jest fakt, że prędkość propagacji impulsu w kablu jest zależna od jego konstrukcji. W typowych kablach prędkość propagacji impulsu elek­trycznego może stanowić od 0,6 do 0,9 prędkości światła (c = 300 000 km/s). Co oznacza, że impuls elektryczny w kablu przesunie się o je­den metr w czasie od 5,5 do 3,7 ns (miliardowej części sekundy). Przed przystąpieniem do pomiaru musimy znać nominalną prędkość propaga­cji impulsu elektrycznego w kablu. Parametr ten, nazywany NVP (Nomi­nał Velocity of Propagation) i podawany jako ułamek dziesiętny lub war­tość procentowa, pozwala na określenie prędkości impulsu w stosunku do prędkości światła. Na przykład NVP = 0,74 oznacza, że prędkość im­pulsu w kablu Vf wynosi 0,74c (Vf = 222 000 km/s). W tym przypadku impuls elektryczny będzie potrzebował ok. 4,5 ns na przebycie 1 m, przejście przez tor o długości 100 m zajmie więc ok. 450 ns.

Do pomiaru czasu propagacji impulsów w torze transmisyjnym wy­korzystujemy zazwyczaj technikę pomiaru sygnałów odbitych w dziedzi­nie czasu TDR {Time Domain Reflectometry). W technice tej wykorzystu­je się zjawisko odbicia impulsu występujące na niejednorodnościach toru transmisyjnego (rys. 394). Pomiar jest przeprowadzany urządzeniem nazywanym reflektometrem. Reflektometr jest wyposażony w generator krótkich impulsów o stromych zboczach i rejestrator pozwalający na po­miar kształtu i przesunięcia w czasie impulsu nadawanego i odbieranego. Granicznym przypadkiem niejednorodności jest zwarcie lub rozwarcie to­ru. Pomiar przesunięcia w czasie pomiędzy impulsem nadawanym i od­bitym pozwala na wyznaczenie długości toru lub odległości od miejsca uszkodzenia w torze. Dokładna analiza kształtu odbitego impulsu pozwa­lana wyznaczenie parametrów częstotliwościowych toru. Zazwyczaj ana­liza w dziedzinie czasu pozwala na wyznaczenie parametrów częstotliwo­ściowych w zakresie do kilkuset megaherców. Maksymalna długość łącza nie może przekraczać 90 m. Typowa długość kanału dla większości tech­nik transmisyjnych wynosi 100 m.

Opóźnienie (czas propagacji sygnału)

Opóźnienie (delay) jest czasem, w jakim impuls jest przenoszony z jedne­go końca toru na drugi. Opóźnienie jest proporcjonalne do współczynnika NVP Przyjmuje się, że opóźnienie w kablu typu UTP wynosi około 5,7 ns na jeden metr długości. Parametr ten określa maksymalną długość połą­czeń w sieci LAN. Pomiar tego parametru jest zazwyczaj przeprowadzany reflektometrem (rys. 394). Opóźnienie może mieć różne wartości dla każ­dej z par w kablu.

Stałoprądowa oporność pętli

Oporność mierzy się na jednym końcu toru po zwarciu drugiego końca (rys. 395).

W nowej edycji standardu ISO/IEC 11801 pojawiły się wymagania związane z zasilaniem terminali (np. telefony IP) przez okablowanie strukturalne. Określono minimalną wartość prądu stałego, który może się pojawić w przewodach kabli stosowanych w okablowaniu struktural­nym.

Rozrzut opóźnienia

Rozrzut opóźnienia (delay skew) jest różnicą pomiędzy najmniejszym i największym opóźnieniem. Jest wyliczany na podstawie zmierzonych opóźnień dla każdej z par. Rozrzut opóźnienia wynika z różnic w długo­ściach poszczególnych par. Parametr ten jest krytyczny dla systemów wykorzystujących wszystkie pary do jednoczesnej transmisji. Z sytuacją taką będziemy mieli do czynienia w przypadku realizacji połączeń Giga­bit Ethernetu w okablowaniu kategorii 5. Sygnat podzielony na cztery strumienie zajmujące pasmo do 125 MHz (każdy) jest transmitowany jednocześnie w czterech parach kabla. Duże różnice opóźnienia pomię­dzy parami mogą uniemożliwić poprawny odbiór i rekonstrukcję sygnału w odbiorniku.

Tłumienie

Tłumienie jest parametrem określającym straty sygnału w torze transmisyjnym. Wartość tłumienia podajemy w dB. W normach dotyczących okablowania strukturalnego wartości dopuszczalne definiuje się dla największej długo­ści toru. W przypadku specyfikacji dla kanału odpowiada to 100 m. Nie de­finiuje się limitów dla wartości jednostkowych (np. tłumienności) - ozna­cza to, że można zbudować okablowanie zgodne z normami, wykorzystując kable o małym tłumieniu na długich połączeniach, i gorsze - o dużym tłu­mieniu - na krótkich połączeniach.

Decybel (dB) jest podstawową jednostką używaną przez projektantów te­lekomunikacyjnych przy porównywaniu możliwości systemów okablo­wania. Tylko co to jest dB i jaką rzeczywistą korzyść daje nam margines kilku decybeli? Najpierw używany przy pomiarach intensywności dźwię­ku jest jednostką nazwaną tak na cześć Aleksandra Grahama Bella. Decybel jest dla inżynierów wygodną miarą pozwalającą na określenie stosunku napięcia lub mocy pomiędzy wejściem i wyjściem układu. De­cybel jest zdefiniowany następująco:

Miara decybelowa pozwala wyrazić wielkości różniące się od siebie o wiele rzędów wartości w jednej skali. Na przykład wzrost o 3 dB oznacza podwojenie mocy, a o 20 dB oznacza 100-krotne zwiększenie mocy. Podwojenie napięcia odpowiada 6 dB, a 100-krotny wzrost na­pięcia wyrazimy przez 40 dB. Tłumienie ok. 36 dB (Tabela „Dopusz­czalne wartości tłumienia w kanale", Klasa E, 250 MHz) oznacza 1000 {30 dB} x4 {6 dB} = 4000 razy zmniejszoną moc sygnału. Dodatnie wartości decybeli oznaczają mnożnik większy od jedności, ujemne mnożnik mniejszy od jedności. 0 dB oznacza stan stały (mnożnik rów­ny 1). Decybelowa miara tłumienia i wzmocnienia została powszech­nie przyjęta z dwóch powodów: po pierwsze bardzo często stosujemy zapis wielkości w postaci potęgowej i po drugie 1 decybel odpowiada najmniejszej zmianie mocy akustycznej, którą odczuwa ludzkie ucho. W praktyce spotyka się bardzo duży zakres stosunków mocy rzędu 10¹⁸, odpowiada to 180 dB.

Straty odbiciowe

Straty odbiciowe [Return Loss) są miarą uwzględniającą niedopasowanie impedancyjne i niejednorodności toru. Straty odbiciowe mówią, ile razy sygnał na wejściu do toru jest większy od sygnału odbitego od wejścia i niejednorodności toru. RL jest mierzony w dziedzinie częstotliwości i po­daje się go w dB. Pomiar RL jest realizowany przy użyciu elementu mają­cego właściwość odróżniania kierunku propagacji sygnału. Mała wartość RL oznacza, że duża część sygnału wraca do źródła (są wtedy wymagane systemy kompensacji echa). Idealne dopasowanie oznaczałoby wartość RL dążącą do nieskończoności. W praktyce RL nie przekracza 50 dB, a wartości powyżej 20 dB oznaczają pomijalnie małe straty odbiciowe. RL=0 dB oznacza, że mamy do czynienia ze zwarciem lub rozwarciem to­ru. Dla okablowania strukturalnego definiuje się minimalną wartość strat odbiciowych od częstotliwości 4 Mhz.

Impedancja

charakterystyczna (Zo)

Impedancja charakterystyczna jest parametrem ściśle związanym z geo­metrią kabla (grubość drutów, odległość pomiędzy nimi) i właściwościa­mi dielektryka stanowiącego izolację w przewodach. Zmiana geometrii pary przewodów w funkcji długości kabla jest przyczyną powstawania zmian impedancji. Mówimy wtedy o niejednorodności toru. Dla sygnałów przenoszonych przez tor takie lokalne zmiany impedancji są miejscem, w którym odbita część sygnału wraca do źródła. Niedopasowanie impe-dancyjne do źródła sygnału powoduje odbicia już na wejściu do kabla. W okablowaniu strukturalnym spotykamy kable o impedancji charaktery­stycznej - 100,120,150 [Ω]. W nowych instalacjach stosuje się kable o impedancji charakterystycznej 100 [Ω]. Niedopuszczalne jest stoso­wanie kabli o różnych impedancjach charakterystycznych w jednym sys­temie okablowania.

Minimalne wartości strat odbiciowych w kanale (w dB)
Częstotliwość	Klasa D	Klasa E	Klasa F	1000BASE-T
100 MHz	10,0	12,0	12,0	8,0
250 MHz		8,0	8,0
600 MHz długość toru od 10 do 100	l		8,0

Przesłuchy

Przesłuchem nazywamy zjawisko przenikania sygnału pomiędzy sąsiadują­cymi w kablu parami przewodów. Zbyt duże przesłuchy są podstawową przy­czyną zakłóceń komunikacji w sieci. W latach 1998 i 1999 ISO 11801 zo­stało rozszerzone o wymagania na trzy dodatkowe parametry związane z przesłuchami. Przesłuchy są obecnie określane przez cztery parametry: NEXT, PS NEXT, EL FEXT, PS ELFEXT.

Minimalne wartości NEXT dla dwóch dowolnych par w kanale (w dB)
Częstotliwość	Klasa D	Klasa E	Klasa F	1000BASE-T
100 MHz	30,1	39,9	62,9	27,1
250 MHz		33,1	56,9
600 MHz długość toru 100 m			51,2

Współczynnik NEXT {Near-End Crosstalk) jest mierzony jako stosunek am­plitudy napięcia testowego do napięcia wyindukowanego w sąsiedniej parze (rys. 397). Napięcia obydwu sygnałów są zazwyczaj wyrażone jako wartość względna (poziom sygnału) podana w decybelach (dB). Różnica wartości po­ziomów sygnałów jest miarą parametru NEXT. Duża wartość NEXT oznacza wy­stępowanie małych przesłuchów. Generowanie sygnału testowego i pomiar napięcia są realizowane z tego samego końca kabla. Mała wartość NEXT sta­nowi najważniejsze ograniczenie dla zwiększenia przepustowości sieci.

Minimalne wartości PS NEXT dla wszystkich par w kanale (w				dB)
Częstotliwość	Klasa D	Klasa E	Klasa F	1000BASE-T
100 MHz	27,1	37,1	59,9
250 MHz		30,2	53,9
600 MHz długość toru 100 m			48,2

PS NEXT [Power Sum Near-End Crosstalk). W przypadku systemów wy­korzystujących więcej niż dwie pary kabli w czasie transmisji występuje zja­wisko sumowania się zakłóceń od wielu par (rys. 398). Zakłada się, że zakłó­cenia od sąsiednich par nie są ze sobą skorelowane.

Minimalne wartości ELFEXT dla dwóch dowolnych par w kanale (w dB)
Częstotliwość	Klasa D	Klasa E	Klasa F	1000BASE-T
100 MHz	17,4	23,3	44,4	17,0
250 MHz		15,3	37,8
600 MHz długość tom 100 m			31,3

Współczynnik EL FEXT {EqualLevelFar-End Crosstalk) jest nowym para­metrem pozwalającym ocenić przydatność sieci dla nowych technik trans­misyjnych, wykorzystujących te same pary kanałów w dwóch kierunkach jed­nocześnie (rys. 397). EL FEXT jest mierzony podobnie jak NEXT, lecz poziom sygnału jest mierzony na końcu toru odległym od generatora. Sygnał, który dochodzi do końca toru, ma poziom zmniejszony ze względu na tłumienie to­ru. Aby poprawnie wyznaczyć przesłuchy, zwiększa się poziom mierzonych zakłóceń o wartość tłumienia toru.

przesłuchy bliskie. Duża wartość ACR oznacza, że odbierany sygnał jest znacznie większy od zakłóceń.

Współczynnik PS ACR {PowerSum attenuation to cmsstalkratio) podaje te same informacje co ACR w sytuacji wieloparowej transmisji sygnału.

Minimalne wartości PS EL FEXT dla wszystkich par w kanale (w dB)
Częstotliwość	Klasa D	Klasa E	Klasa F	1000BASE-T
100 MHz	14,4	20,3	41,4
250 MHz		12,3	34,8
600 MHz długość toru 100 m			28,3

Współczynnik PS EL FEXT {PowerSum Equal Level Far-End Crosstalk) pozwala ocenić przydatność sieci dla systemów transmisji wykorzystujących wieloparową transmisję w trybie dupleks (rys. 398).

Minimalne wartości ACR w kanale (wdB)
Częstotliwość	Klasa D	Klasa E	Klasa F	1000BASE-T
100 MHz	6,1	18,2	42,1
250 MHz		-2,8 (250 MHz) 3,0 (200 MHz)	23,1
600 MHz długość toru 100 m			-3,4

Współczynnik ACR {attenuation to crosstalk ratio) jest różnicą po­między NEXT i tłumieniem w dB. Wartość ACR wskazuje, jak amplituda sygnatu odbieranego z odległego końca toru będzie zakłócana przez

Minimalne wartości PSACR w kanale (wdB)
Częstotliwość	Klasa D	Klasa E	Klasa F	1000BASE-T
100 MHz	3,1	15,4	39,1
250 MHz		-5,8 (250 MHz) 0,1 (200 MHz).	20,1
600 MHz długość toru 100 m			-6,4

Czym mierzymy?

Wszystkie wymienione wyżej parametry systemu mogą być dla wybra­nych elementów okablowania strukturalnego mierzone w warunkach la­boratoryjnych. Podstawowe urządzenia pomiarowe to skalarne i wektoro­we analizatory sieci analogowych (Network Analyzer), analizatory widma, oscyloskopy cyfrowe, mostki RLC, generatory przebiegów sinu­soidalnych i prostokątnych, anteny, cęgi absorpcyjne, układy symetryzujące. Laboratorium powinno być wyposażone w ekranowane pomiesz­czenia, stanowiska do pomiaru zakłóceń oraz odpowiednią liczbę wysokiej jakości akcesoriów pomiarowych, takich jak kable, złącza, son­dy pomiarowe, wzorce używane w procesie kalibracji przyrządów. Koszt wyposażenia takiego laboratorium sięga setek tysięcy, a nawet milionów dolarów.

W takich warunkach realizowane są pomiary typu homologa­cyjnego i badawczo-rozwojowego. W sieciach już zainstalowanych na­sze pomiary zazwyczaj ograniczamy do wybranych parametrów okablo­wania. Wykorzystujemy do tego celu testery okablowania. Testery są urządzeniami zawierającymi wiele specjalizowanych przyrządów pomia­rowych. Najczęściej są połączeniem prostego analizatora sieci, reflekto­metru, miernika zakłóceń i przyrządu uniwersalnego. Dzięki daleko idą­cej specjalizacji testery okablowania są przyrządami o niewielkich gabarytach, doskonale nadającymi się do pomiarów w warunkach polo­wych. Pomiary w warunkach laboratoryjnych pozwalają na wszechstron­ną analizę właściwości badanych elementów. Testery realizują pomiary dla wybranych wartości w zakresie wystarczającym do podjęcia decyzji dobry/zły. Dzięki temu uzyskujemy możliwość szybkiej weryfikacji pod­stawowych parametrów sieci. Specjalizowane testery są wyposażone w odpowiednie układy dopasowujące, przełączniki i oprogramowanie re­alizujące procedurę testową. Koszt testerów okablowania strukturalnego waha się od kilkuset dolarów do kilkunastu tysięcy. Cena jest zależna od możliwości przyrządu. Najdroższe umożliwiają pomiary z dokładnością zbliżoną do przyrządów laboratoryjnych, najtańsze pozwalają sprawdzić poprawność połączenia dla prostych technik transmisyjnych.

Większość systemów okablowania ma certyfikaty wydane na podsta­wie odpowiednich pomiarów. Problem pojawia się, gdy chcemy wyko­rzystać wyniki tych pomiarów do stwierdzenia, czy w naszym okablowa­niu możemy uruchomić tacza np. z gigabitowym Ethernetem. Wymagania na parametry transmisyjne kanału dla 1000BASE-T mieszczą się w roz­szerzonych wymaganiach kanału klasy D. Niestety nie oznacza to, że w certyfikowanym okablowaniu, zgodnym z wymaganiami ISO 11801 dla klasy D, jest możliwa realizacja transmisji z prędkością 1 Gb/s. Więk­szość systemów byto klasyfikowane na podstawie normy z 1995 r., w któ­rej nie zdefiniowano wymagań na straty odbiciowe i ELFEXT. Pozostałe parametry też nie zawsze mogą być wiarygodne, ponieważ normy do­puszczały użycie przyrządów o mniejszej dokładności. Oznacza to, że przedział niepewności pomiarów jest zbyt duży. Zazwyczaj protokoły te­stów są podane w formie tabel, w których zawarto wyniki dla najgorszego przypadku. Po zmianie standardów protokoły te zawierają zbyt mało da­nych, aby powtórnie je przeanalizować i sprawdzić, czy okablowanie spełnia podwyższone wymagania.

Jak mierzymy?

Testery okablowania są przyrządami zapewniającymi prawie całkowitą auto­matyzację procesu pomiarowego, obejmującego dowolne połączenie w sie­ci okablowania strukturalnego. Na tester składają się dwa urządzenia - lokal­ne i zdalne (rys. 399). Jednostka lokalna sterująca procesem pomiarowym jest wyposażona w ekran, klawiaturę i dodatkową pamięć służącą do prze­chowywania wyników pomiaru. Obydwa urządzania realizują te same funkcje pomiarowe. Przyrządy komunikują się przez mierzony kabel. Za pomocą te­sterów sprawdzamy parametry okablowania.

Praktycznie wszystkie dostępne na rynku testery realizują sekwencje po­miarowe wymagane do sprawdzenia zgodności z obowiązującymi normami. Na testy składają się pomiary następujących parametrów:

• mapa połączeń,

• długość torów,

• opóźnienie wtórze,

• różnice opóźnień,

• pojemność torów,

• rezystancja w pętli,

• tłumienie torów,

• NEXT,

• ACR,

• tłumienie strat odbicia.

Wszystkie nowe urządzenia mierzą ponadto FEXT, ELFEXT, PSNEKT, PSACR.

Po wyborze odpowiedniego programu tester dobiera sekwencję pomia­rową i interpretuje wyniki pomiarów. Testery zapamiętują wyniki pomiarów lub testów. Pojemność pamięci wystarcza (w zależności od modelu) na za­pamiętanie od 500 do 1500 wyników testów. Niektóre z przyrządów mają wymienne moduły pamięci, pozwalające na zwiększenie liczby zapamięta­nych wyników. Większość urządzeń pozwala na definiowanie własnych te­stów i ustalenie reguł oceny wyników pomiaru. Na stronach WWW produ­centów dostępne są nowe wersje oprogramowania zawierające bazy danych testów i parametrów kabli.

Testowanie z dokładnością poziomu trzeciego

W metrologii używamy przyrządów o określonej klasie dokładności, która jest związana z maksymalną wartością błędu pomiarowego. Testery oka­blowania, będące połączeniem wielu urządzeń pomiarowych, są klasyfi­kowane zgodnie z amerykańskimi dokumentami TIA TSB-67, TSB-95 {Technical Service Bulletin), propozycjami standardu TIA dla kategorii 6 okablowania i standardu IEC 61935-1. Dokumenty te określają, jakie pa­rametry i z jaką dokładnością należy mierzyć przy użyciu testerów okablo­wania. Testery okablowania są klasyfikowane na trzech poziomach. Wcze­śniej wykorzystywane były przyrządy poziomu I i II. Dla nowych urządzeń producenci deklarują zgodność z wymaganiami poziomu III. Wymagania na testery okablowania ewoluowały wraz z pojawianiem się nowych tech­nik transmisyjnych. Pierwotnie dokument TSB-67 definiował wymagania poziomu I dedykowane dla starszego sprzętu i wymagania poziomu II dla nowych urządzeń. W TSB-67 wyspecyfikowano pomiar czterech parame­trów dla sieci kategorii 3,4 i 5. Wymagania obejmowały testowanie mapy połączeń, pomiar długości łącza, tłumienia i zbliżnych strat przesłuchowych (NEXT). Obecnie rozszerzono wymagania na straty odbiciowe (RL), unormowane przesłuchy zdalne (EL FEXT), sumę mocy przesłuchów (PS NEXT, PS ELFEXT). Nowe wymagania byty niezbędne do certyfikowania okablowania dla gigabitowego Ethernetu (1000BASE-T). Rozszerzona ka­tegoria 5 (5e lub nowa klasa D) wymagają podczas certyfikacji stosowa­nia przyrządów zgodnych z poziomem nazywanym ll-e przy zachowaniu pasma 100 MHz. Zupełnie nową jest specyfikacja pozwalająca na stoso­wanie okablowania do 200 MHz przy użyciu typowego złącza modula­rnego (RJ45), wymagająca przy testowaniu przyrządów zgodnych z wy­maganiami dla poziomu III, pracujących na częstotliwości do 250 MHz.

Podstawą określenia dokładności testera jest zbiór parametrów zdefiniowanych w funkcji czę­stotliwości, obejmujący:

• Dokładność dynamiczną {Dynamie Accu-racy);

• Szumy własne (Residual Noise):

• Własne straty przesłuchowe (Resióual NEXT)\

• Zrównoważenie sygnału na wyjściu (Out-put Signal Balance);

• Tłumienie sygnałów wspólnych (Com-mon-mode Rejection);

• Straty odbicia portu pomiarowego (Return Loss ofthe test port);

• Zestaw parametrów wpływających na dokładność pomiaru strat odbi­cia (Return Loss Measurement accuracy parameters).

Parametry testerów okablowania są określone dla dwóch układów pomiaro­wych:

• Układu odniesienia (Basic Link/BaseLine) (rys. 399), w którym nie uwzględ­niamy wpływu kabli pomiarowych i adapte­rów na dokładność pomiaru. Wymagania w tym przypadku są ostrzejsze.

• Układu do pomiaru parametrów łą­cza (rys. 400) i kanału (rys. 401), w którym uwzględniamy błędy wprowadzane przez kable pomiarowe i adaptery. W tych ukła­dach przeprowadzamy pomiary.

Wymagana dokładność pomiaru ta­kich parametrów, jak opóźnienie propaga­cji, różnice opóźnień, długość i rezystancja stałoprądowa, jest taka sama dla przyrzą­dów poziomu ll-e i III. Wynosi odpowied­nio 25 ns - opóźnienie, 10 ns - różnice opóźnień, 5 m - długość toru i 1,4 Q -rezystancja stałoprądowa.

Dokładność dynamiczna - (do­kładność detektora) jest wyrażona jako maksymalny błąd pomiaru sygnału. Jest on wyznaczany w całym zakresie mierzo­nych poziomów sygnału i częstotliwości pomiarowych. Dokładność dynamiczna jest określona na ±0,75 dB dla poziomów od 0 do poziomu większego o 10 dB od krzywej określającej mi­nimalną wartość NEXT lub tłumienia. Jest to podstawowy parametr wpły­wający na dokładność pomiarów przesłuchów i tłumienia.

Szumy własne - ograniczają dynamikę przyrządu. Tester wykonuje po­miary amplitudy sygnału w funkcji częstotliwości. Jeżeli poziom szumów jest porównywalny z mierzonym sygnałem, wyniki pomiaru są zniekształcone. W tym przypadku wartość NEXT jest zawyżona, a tłumienie zaniżone. Mini­malny odstęp pomiędzy sygnałem mierzonym a poziomem szumów powinien wynosić od 10 do 15 dB. Tester powinien dla częstotliwości 100 MHz mieć szumy własne mniejsze od sygnału na wejściu badanego toru o 65 dB (po­ziom ll-e) lub 75 dB (poziom III) (rys. 403).

Własne straty przesłuchowe - ograniczają, podobnie jak szumy wła­sne, dynamikę przyrządu. Część energii sygnału przenika pomiędzy portami generatora i miernika, powodując wskazanie niezerowej wartości przesłu­chów. Wielkość własnych strat przesłuchowych jest wyznaczana w układzie, w którym badany kabel jest zastąpiony przez rezystory o wartości równej impedancji charakterystycznej (najczęściej 100 Ω). Największa zmierzona wartość NEXT nigdy nie przekracza własnych strat przesłuchowych.

Przy często­tliwości 100 MHz tester łącznie z adapterem lub kablem pomiarowym powi­nien mieć wartość NEXT większą od 43 dB (poziom II—e) lub od 54 dB (po­ziom III) (rys. 404).

Sygnały w liniach transmisyjnych mogą być transmitowane w dwóch trybach, wspólnym i różnicowym. Tryb wspólny oznacza w przypadku pa­ry skręconej transmisję sygnału, w czasie której w obydwu przewodach w tym samym kierunku płyną takie same prądy. Tryb różnicowy jest wte­dy, gdy prądy równe co do modułu płyną w przeciwnych kierunkach. W trybie różnicowym występuje zjawisko kompensacji pola elektroma­gnetycznego wokół przewodów. W kablu występuje najmniejsza tłu-mienność i największa wartość NEXT.

Tłumienie niezrównoważenia sygnału na wyjściu i tłumienie sygnałów wspólnych są miarami określającymi zrównoważenie testera. Parametry te są bardzo ważne przy pomiarze torów symetrycznych. Duża wartość obydwu parametrów oznacza dobre zrównoważenie układu po­miarowego. Tryb różnicowy jest wykorzystywany do transmisji sygnału w liniach symetrycznych - zrównoważonych. W praktyce występują oby­dwie składowe, wspólna i różnicowa. Składowa różnicowa jest sygnałem

niosącym informację, składowa wspólna stanowi sygnał zakłócający. W układzie idealnie zrównoważonym sygnał wspólny nie wpływa na sygnał różnicowy. Rzeczywiste układy nigdy nie są całkowicie zrównoważone. Składowa wspólna zniekształca sygnał różnicowy i na odwrót - sygnał róż­nicowy powoduje powstanie sygnałów wspólnych. Dąży się przez zrówno­ważenie układu do zminimalizowania wpływu składowej wspólnej. Zrów­noważenie układu pogarsza się ze wzrostem częstotliwości. Tester łącznie z adapterem lub kablem pomiarowym - przy częstotliwości 100 MHz -powinien mieć tłumienie niezrównoważenia sygnałów na wyjściu i tłumie­nie sygnałów wspólnych większe od 34 dB (poziom ll-e) lub większe od 37 dB (poziom III) (rys. 405).

Odbicie sygnału na porcie pomiarowym jest przyczyną błędów w pomiarze amplitudy sygnału (rys. 406) wpływa na pomiar strat odbicia. Wymagana wartość przy 100 MHz jest większa od 20 dB dla poziomu ll-e i większa od 25 dB dla poziomu III.

Dokładność pomiaru strat odbicia jest zależna od wielu parametrów i wpływa na dokładność wyznaczenia pozostałych parametrów. Dla mierni­ków poziomu II w oszacowaniu błędów pomiaru tłumienności i przesłuchów uwzględniano niedopasowanie impedancyjne testera i badanych torów. Dla urządzeń zgodnych z poziomem III zdefiniowano nowy parametr straty odbicia.

Mała wartość strat odbicia jest przyczyną powstawania dużych błędów pomiarowych. Parametr ten jest jednocześnie miarą dopasowania impedan-cyjnego do toru i niejednorodności samego toru. Pomiar strat odbicia pole­ga na generacji sygnału do mierzonego toru i jednoczesnym pomiarze na tym samym porcie sygnału odbitego. Jednoczesny pomiar obydwu sygnałów jest możliwy w układzie nazywanym sprzęgaczem kierunkowym. Powinien on zapewnić dobre dopasowanie generatora do toru, precyzyjny pomiar napię­cia i dobrą izolację sygnału transmitowanego od odbitego. Parametry wpływające na dokładność pomiaru strat odbicia to:

• dopasowanie źródła {Source Match),

• dokładność śledzenia {Tracking),

• kierunkowość sprzęgacza {DirectMty).

Dokładność śledzenia - odpowiednik dokładności dynamicznej - jest podstawowym składnikiem błędu pomiaru. Testery poziomu ll-e i III muszą mieć dokładność lepszą od ±0,5 dB. Przy 100 MHz testery przygotowane do pomiaru powinny mieć kierunkowość lepszą od 25 dB i dopasowanie źródła lepsze od 20 dB (rys. 407).

Testery okablowania strukturalnego

Przyrządy te, poza standardowym zestawem testów, oferują możliwość dia­gnostyki połączeń i lokalizacji uszkodzeń w kanale. Dostępne są przystawki umożliwiające pomiar łączy światłowodowych. Testery mają dodatkowe oprogramowanie umożliwiające przesyłanie wyników pomiarów do kompute­ra, magazynowanie wyników, ich dalsze przetwarzanie i generację raportów. Testery poziomu III są przyrządami pracującymi w większości na zasadzie wektorowych analizatorów obwodów, dzięki czemu mają duże możliwości w zakresie eliminacji błędów pomiarowych oraz prezentacji wyników w dzie­dzinie zarówno częstotliwości, jak i czasu.

Instalator i administrator sieci mają obecnie duży wybór testerów. Wprowadzanie nowych technik transmisyjnych wymaga ponownej certyfika­cji istniejącego okablowania. W okablowaniu zrealizowanym w kategorii 6 barierą mogą się okazać zastosowane kable przyłączeniowe. Wydaje się, że gdy dotychczas pomiary okablowania były domeną instalatorów i byty ogra­niczone do łączy trwałych (gniazdo-gniazdo), to coraz częściej użytkownicy sieci będą zmuszeni do testowania zestawionych kanałów (interfejs—inter­fejs). Obecnie użytkownicy mają do wyboru zaawansowane technicznie te­stery poziomu III i nieco prostsze, ale też i tańsze testery poziomu II. Ceny te­sterów zawierają się w przedziale od dwóch do kilkunastu tysięcy dolarów, w zależności od klasy i wyposażenia. Prosty, przejrzysty interfejs użytkowni­ka oraz duży stopień automatyzacji sprawiają, że obsługa tych przyrządów nie jest bardziej złożona od obsługi współczesnych multimetrów. Można zaryzy­kować stwierdzenie, że w sieciach liczących kilkaset przyłączy tester jest przyrządem niezbędnym.

Kompatybilność elektromagnetyczna w okablowaniu strukturalnym

Kompatybilność jest tematem budzącym najwięcej nieporozumień wśród wytwórców, dostawców, instalatorów i wreszcie użytkowników sieci. Pewną panikę wywołała europejska dyrektywa dotycząca kompatybilności elektro­magnetycznej. Toczy się dyskusja, czy stosować okablowanie ekranowane czy nieekranowane. Na czym polega problem?

Okablowanie strukturalne składa się z elementów biernych i jako takie nie wymaga certyfikatów dotyczących poziomu emitowanego pola elektro­magnetycznego czy też odporności na zewnętrzne zaburzenia pola. Tego ty­pu wymagania dotyczą wyłącznie urządzeń aktywnych. Wynika to z faktu, że poziom emitowanego pola będzie zależał od urządzenia, które podłączamy do naszego okablowania. W zależności od poziomów napięć i częstotliwo­ści nasza sieć może przekraczać dozwolone limity promieniowania lub nie. Dla większości spotykanych rozwiązań poziom generowanych zaburzeń po­la jest w normie.

Problem kompatybilności elementów biernych sprowadza się do stwier­dzenia: jak dalece zastosowane komponenty osłabiają emisję pola elektro­magnetycznego na zewnątrz oraz w jakim stopniu są podatne na pola ze­wnętrzne (przy danym polu zewnętrznym, jakie napięcie zakłóceń powstanie wtórze transmisyjnym).

W przypadku kabli ekranowanych, stosowanych np. w telewizji ka­blowej, wyznacza się parametr nazwany tłumiennością ekranowania. Pa­rametr ten podaje w dB, ile razy emitowane pole z ekranowanego kabla współosiowego będzie słabsze od pola emitowanego przez tor o takiej samej impedancji charakterystycznej, niezrównoważony i bez ekranu. Na poziom emitowanego pola z toru symetrycznego (para skręcona) mają wpływ zrównoważenie układu i dodatkowe ekranowanie. Dotychczas każ­dy z parametrów był mierzony inną metodą, a wyników nie można było ze sobą porównać. Przez to nie można było stwierdzić, czy lepszym rozwią­zaniem jest kabel z dodatkowym ekranem czy może lepiej zrównoważony (wykonany z większą precyzją). Problem byt tym trudniejszy, że dodanie ekranu zmieniało poziom niezrównoważenia. Dopiero teraz są opracowy­wane metody, które pozwalają mierzyć w ten sam sposób kable ekrano­wane i nieekranowane (EN 50289-1-6). Parametr, który mierzymy w tej metodzie, nazwany jest tłumiennością sprzężenia {coupling attenuation). Wykorzystano do pomiaru tego parametru zmodyfikowaną metodę po­miaru tłumienności ekranowania za pomocą cęgów absorpcyjnych (transformatora prądowego). W metodzie tej za pomocą transformatora prądowego o specjalnej konstrukcji mierzy się prąd płynący na zewnątrz ekranu kabla (media ekranowane) lub składową prądu powstającą w wy­niku niezrównoważenia toru (media nieekranowane). Otrzymany wynik pozwala oszacować na podstawie znajomości sygnału transmitowanego w torze, jaki poziom pola elektromagnetycznego może się pojawić w oto­czeniu przewodu.

Przykładowe wartości wraz z komentarzem odnoszącym się do zastoso­wanego kabla przedstawiono w tabeli powyżej. Z zawartości tabeli wynika, że nowe techniki transmisyjne będą wymagały stosowania kabli ekranowanych lub światłowodów. Tłumienność sprzężenia jest obecnie mierzona w warun­kach laboratoryjnych. Metoda pomiarowa może być w przyszłości zastoso­wana do pomiaru w miejscu instalacji sieci. Być może testery poziomu IV (jeżeli taki zostanie zdefiniowany) będą mierzyć tłumienność sprzężenia. W zestawie standardowych testów odnajdziemy narzędzia do weryfikacji oka­blowania pod kątem kompatybilności elektromagnetycznej.

Pomiary

światłowodowe

Pomiary tłumienności światłowodu

Pomiary włókna światłowodowego wykonuje się podczas procesu wytwarza­nia, przy odbiorze od dostawcy, podczas prac instalacyjnych i przed odbio­rem zmontowanego systemu okablowania światłowodowego. Pomiary od­grywają również istotną rolę w usuwaniu problemów występujących podczas eksploatacji systemów okablowania światłowodowego, pozwalając na wykry­cie i precyzyjną lokalizację uszkodzeń.

Pomiar tłumienności światłowodu jest podstawową czynnością podczas badania włókna światłowodowego i toru światłowodowego. Istnieją dwie me­tody pomiaru tłumienności światłowodu: transmisyjna i reflektometryczna. Pierwsza z nich to podstawowy pomiar stosowany do sprawdzania światło­wodów, a dokładniej - ich tłumienności. Druga, wykorzystując pomiar wstecznego rozproszenia mocy transmitowanej przez światłowód, pozwala na określenie tłumienności odcinków i całości łącza światłowodowego oraz lo­kalizację uszkodzeń i niejednorodności włókna.

Do pomiaru strat w światłowodach i urządzeniach światłowodowych używa się mierników mocy optycznej i źródeł światła. Światło jest wpro­wadzane do jednego końca światłowodu, miernik mocy jest podłączany do drugiego, aby mierzyć odbieraną moc optyczną. Źródłem światła mo­że być laser albo dioda LED o odpowiednich parametrach, jednak naj­częściej jest nim nadajnik wchodzący w skład zestawu testującego. Nie­kiedy używa się alternatywnie źródła światła wykorzystywanego w sprzęcie telekomunikacyjnym.

Ponieważ straty w światłowodzie zależą od długości fali, do pomiarów wykonywanych za pomocą mierników mocy powinno używać się fal świetl­nych o długościach używanych w sprzęcie telekomunikacyjnym. Są to dłu­gości fal 1310 nm lub 1550 nm. Przy testowaniu sieci WDM powinno się wziąć pod uwagę dodatkowe okoliczności {patii Pomiar strat WDM).

Jednostki pomiarowe tłumienności światłowodu

Do pomiaru strat mocy światła w światłowodzie, niezbędnego do wyzna­czenia tłumienności światłowodu, używa się mierników mocy światła. Jed­nostką pomiarową mocy światła jest miliwat (mW). Jednak bardziej czytel­na jest prezentacja wyników pomiarów tłumienności w decybelach (dB). Sposób ten jest powszechnie stosowany w elektronice, wszędzie tam, gdzie chodzi o określenie wielkości wzmocnienia lub strat w układzie lub systemie. Wynik pomiaru w decybelach jest stosunkiem mocy, napięcia lub innego parametru mierzonego w dwu punktach, jednym zlokalizowa­nym na wejściu systemu i drugim na wyjściu. Wzór na wzmocnienie wyra­żone w decybelach ma postać:

G(dB) = 10log (P_wy/P_we)

Jeśli moc wyjściowa jest mniejsza od mocy wejściowej, to G (dB) za­wsze będzie przyjmowało wartość ujemną. W większości zastosowań techni­ki światłowodowej moc na wejściu światłowodu będzie większa od mocy na wyjściu i dlatego zdefiniowano parametr straty światła L (dB):

L (dB) = -G (dB), gdzie L (dB) = 10log (P_we/P_wy)

Strata L (dB) jest powszechnie używanym parametrem określającym tłumienność światłowodu. W celu wyznaczenia tego parametru źródło światła dołącza się do jednego końca światłowodu (patrz rys. 408). Jeśli wiemy, że moc źródła światła na wejściu światłowodu wynosi 0,1 mW, a miernik mocy na wyjściu kabla wskaże 0,05 mW, to zgodnie z formułą określającą parametr L (dB) otrzymamy:

L (dB) = 10log (0,1 mW/0,05 mW) = 3 dB

Strata mocy światła wynosi w tym światłowodzie 3 dB.

Wartość tłumienności wyrażana w decybelach nie jest wartością abso­lutną - bezwymiarową. Pomiar absolutny można wyrazić w formie dBm. Jednostka dBm jest logarytmem stosunku mierzonej mocy do 1 mW mocy odniesienia.

Wzór przyjmuje następującą postać:

P(dBm) = 10log (P_we/1 mW)

Oczywiście używając jednostek dBm uzyskuje się wyniki takie same jak w poprzednim przykładzie, gdzie moc wejściowa światła w światłowodzie wynosi 0,1 mW, co daje -10 dBm:

P_we (dBm) = 10log (0,1 mW/1 mW) = -10 dBm

Moc światła odbierana przez miernik na wyjściu światłowodu wynosi 0,05 mW, co daje -13 dBm:

P_wy (dBm) = 10log (0,05 mW/1 mW) = -13 dBm

Strata mocy światła w światłowodzie jest równa różnicy pomiędzy mocą źródła światła P_we (dBm) a mocą światła odbieranego przez miernik P_we (dBm):

L (dB) = P_we (dBm) - Pwy (dBm) = -10 dBm - (-13 dBm) = 3 dB

Stąd straty mocy w światłowodzie wynoszą 3 dB.

Wszystkie pomiary należy przedstawiać albo w decybelach, albo w mW, nigdy jednocześnie w obu. Zazwyczaj wszystkie pomiary wykonuje się w ska

li decybelowej. Większość przyrządów jest wyskalowana w decybelach i dla­tego nie jest konieczne przekształcanie pomiędzy mW a dBm. W zestawieniu powyżej pokazano odpowiedniki dBm dla mocy światła wyrażanej w mW.

Jeśli mierzymy tłumienność poszczególnych odcinków łącza światłowo­dowego w dB, to tłumienność całego łącza jest równa sumie tłumienności poszczególnych odcinków.

Pomiar tłumienności metodą transmisyjną

Pomiar tłumienności włókna światłowodowego należy do podstawowych pomiarów stosowanych do sprawdzania światłowodów. Zestaw pomiarowy składa się z dwu zasadniczych elementów: źródła światła (nadajnika) i mier­nika mocy optycznej, oraz dwu patchcordów wzorcowych, niekiedy nazywa­nych testowymi. Źródłem świata może być dioda luminescencyjna (LED), stosowana do badania światłowodów o długości nie przekraczającej 1 km, albo laser, stosowany do badania światłowodów o długości ponad 100 km. Pomiar można uznać za wiarygodny, jeśli moc wyjściowa źródła światła jest

Łącze światłowodowe o długości 1 km ma straty 3,6 dB. Straty na połącze­niach w patchpanelu wynoszą po 0,7 dB z każdej strony. Jeśli do jednego końca światłowodu przyłączymy źródło światła o mocy 10 dBm, to jaką war­tość mocy światła uzyskamy na drugim końcu? Całkowita strata w łączu z uwzględnieniem połączeń na krosownicy wyniesie: 3,6 dB + 0,7 dB + 0,7 dB = 5 dB Strata mocy w światłowodzie wyraża się wzorem: L(dB) = P_we (dBm)-P^ (dBm) stąd

(dBm) = P_we (dBm) - L (dB) = -10 dBm - 5 dB = -15 dBm Moc światła mierzona miernikiem mocy optycznej na końcu łącza światło­wodowego wyniesie -15 dBm.

stabilna. Przyjmuje się, że zmiany mocy źródła nie mogą przekroczyć 0,1 dB/godz. Nadajnik ma postać urządzenia kieszonkowego. Wytwarza świa­tło o długości fali 1310 lub 1550 nm.

Wygląd zewnętrzny miernika mocy optycznej jest podobny do źródła światła. Najczęściej oba urządzenia są sprzedawane jako jeden zestaw po­miarowy, stanowiący komplet, który pochodzi od jednego producenta. Wy­niki pomiarów są przedstawiane w postaci cyfrowej, w mW lub dB. Zazwy­czaj mierniki są wyposażone w pamięć, służącą do przechowywania wyników pomiarów, i w drukarkę termiczną do tworzenia trwałych kopii prze­prowadzonych pomiarów.

Pomiar strat w patchcordach

Przed przystąpieniem do wykonywania pomiarów tłumienności światłowo­dów należy zaopatrzyć się w dwa wysokiej jakości patchcordy testowe i w dwa wysokiej jakości adaptery z ceramicznymi obudowami. Patchcordy powinny mieć podane przez producenta wartości tłumienności i odbić. Wy­mienione elementy wyposażenia należy przechowywać z zestawem testowym i używać tylko do przeprowadzania pomiarów. Szybkie sprawdzenie tłumien­ności testowego patchcorda i centrowania złącza można wykonać w sposób opisany poniżej.

W celu zmierzenia tłumienności patchcorda wykonaj następujące czynności:

1. Starannie przeczyść wszystkie złącza.

2. Włącz miernik mocy i źródło światła zestawu testowego, odczekaj, aż osiągną ustabilizowaną temperaturę. Laserowe źródło światła można włączyć po upewnieniu się, że wszystkie włókna światłowodowe zostały odpowiednio podłączone.

3. Połącz testowy patchcord A (zgodnie z rysunkiem 410 - pkt a), na­stępnie przełącz miernik mocy na zakres dBm, by otrzymać odczyt miernika mocy w dBm [P_odn (dBm)]. Wartość ta powinna mieścić się w zakresie mo­cy wyjściowej źródła światła wg danych katalogowych przyrządu. Jeśli tak nie jest, to oznacza, że albo patchcord, albo miernik, albo źródło światła są wa­dliwe. Następnie przełącz miernik mocy na zakres dB i ustaw (posługując się instrukcją miernika) jego wskazania na 0,0 dB. Po wykonaniu tych czynności nie wolno wyłączać ani regulować miernika. Jeśli miernik mocy nie ma ska­li dB i wskazuje tylko absolutny poziom mocy w dBm, należy zapisać odczyt wskazany przez miernik jako P_odn (dBm). Wartość ta będzie wykorzystana do obliczeń w kroku 5.

4. Połącz testowy patchcord B (jak to pokazano na rysunku w pkt. b) po­między źródło światła a testowy patchcord A. Do wykonania połączenia użyj adaptera.

5. Zapisz odczytaną na mierniku stratę światła w dB [L_mier (dB)]. W niektórych miernikach mocy odczyt straty światła może być liczbą ujemną. Oznacza to, że miernik mocy używa formuły mocy zamiast for­muły decybelowej straty światła dla wzmocnienia wyrażanego w decybe­lach. Jeśli odczyt jest ujemny, zlekceważ znak minus i do obliczeń użyj wartości dodatniej. Jeśli miernik nie ma skali dB, to zapisz odczyt dBm ja­ko P_mier (dBm). Do określenia strat w patchcordzie należy wykonać proste obliczenia (patrz krok 7).

6. Rozłącz testowy patchcord B i powtórnie połącz, zamieniając koń­cówki - tę, która była połączona z adapterem, teraz należy połączyć ze źródłem światła. Sprawdź, czy miernik mocy wskazuje taką samą wartość jak poprzednio. Jeśli nie, oznacza to, że złącza patchcorda B są wadliwe. Tak samo zweryfikuj patchcord A.

7. Jeśli odczyt miernika jest w dB, to wartość odczytu użyj jako stratę patchcorda B [L (dB)]. Jeśli odczyt jest w dBm, to odejmij odczytaną wartość odniesienia (krok 3), by określić stratę w patchcordzie B [L (dB)]:

L(dB) = P_odn(dBm)-P_mier(dBm).

8. Dobry patchcord powinien wykazywać straty nie większe niż 0,7 dB. Najczęściej przyjmują one wartość zbliżoną do 0,5 dB. Oczywiście, im stra­ta jest mniejsza, tym lepiej.

9. Strata w patchcordzie jest optyczną stratą we włóknie i obu złączach. Zwróć uwagę, że strata dwu złączy dodaje się do straty w połączeniu.

Pomiar strat w kablu światłowodowym

Pomiar strat mocy należy wykonać dla wszystkich światłowodów w kablu światłowodowym. Mierzone wielkości wykorzystuje się do określenia zgod­ności parametrów kabla ze specyfikacją wyposażenia lub założeniami projek­towymi. Do przeprowadzenia pomiarów są potrzebne dwie osoby, po jednej z każdego końca kabla; do koordynacji działań należy zapewnić łączność ra­diową lub telefoniczną (niektóre zestawy pomiarowe zapewniają łączność te­lefoniczną za pośrednictwem badanego włókna). Przedmiotem badań są straty w kablu oraz straty na złączach na obu końcach kabla. Ponadto, aby określić całkowite straty w łączu, uwzględnia się straty w patchcordach łą­czących sprzęt z patchpanelami.

W celu zmierzenia tłumienności łącza światłowodowego wykonaj nastę­pujące czynności:

1. Oczyść starannie wszystkie złącza.

2. Włącz miernik mocy i źródło światła zestawu testowego, odczekaj, aż osią­gną ustabilizowaną temperaturę. Laserowe źródło światła można włączyć po upew­nieniu się, że wszystkie włókna światłowodowe zostały odpowiednio podłączone.

3. Do testowania wybierz jedno włókno światłowodowe. W przypadku systemu komunikacyjnego, który jest zainstalowany i działa, wyłącz wszyst­kie podłączone urządzenia komunikacyjne i upewnij się, czy wszystkie źródła światła zostały całkowicie odłączone od badanych światłowodów.

4. Przed przystąpieniem do pomiaru strat w łączu światłowodowym za­pisz odczyt odniesienia i ustaw wskaźnik miernika na 0,0 dB, postępując w sposób następujący:

1. wykorzystując dwa patchcordy A i B, podłącz źródło światła do mier­nika mocy (patrz rysunek 410);

2. ustaw miernik na skalę dBm. Upewnij się, czy włączono źródło świa­tła, odczytaj odebraną moc przez miernik (w dBm). Jest to odczyt odniesie­nia P_odn (dBm);

c) przełącz miernik na skalę dB i ustaw wskaźnik na 0,0 dB;

4. wyłącz laserowe źródło światła i rozłącz wykonane połączenia, nato­miast nie wyłączaj ani nie reguluj miernika mocy;

5. jeśli miernik nie ma ustawienia 0,0 dB i wyświetla tylko absolutne po­ziomy mocy w dBm, to na potrzeby późniejszych obliczeń zapisz odczyt P_odn (dBm).

5. Odłącz wszystkie patchcordy urządzeń od patchpanela, łączące przez patchpanel włókna światłowodów, które będą mierzone. Połącz testowe patchcordy, źródło światła i miernik mocy do wybranego światłowodu testo­wanego kabla światłowodowego tak, jak to pokazano na rysunku 411. Nie zmieniaj dokonanego w poprzednim kroku ustawienia miernika. Pamiętaj o konieczności zapewnienia komunikacji telefonicznej lub radiowej pomię­dzy osobami przeprowadzającymi pomiary.

6. Sprawdź, czy konfiguracja została zestawiona starannie, i włącz źródło światła. Przeczytaj wskazanie miernika mocy optycznej i zapisz poziom mo­cy. Zapisz straty w dB jako L_mier (dB). Jeśli skala dB jest nie używana lub nie­dostępna, zapisz poziom mocy w dBm jako P_mier (dBm).

7. Straty w łączu światłowodowym (w dB) można odczytać bezpośrednio z miernika i powinno się je zapisać. Jeśli odczyt jest tylko w dBm, to całkowite straty w łączu światłowodowym określa się odejmując odczyt miernika od początkowej wartości odniesienia P_odn (dBm): L(dB) = P_odn(dBm)-P_mier(dBm).

8. Powyższą procedurę można powtórzyć w celu przebadania wszystkich włókien światłowodowych w kablu.

Mierzymy całkowite straty w łączu. Przed przystąpieniem do pomiaru, uży­wając źródła światła i testowych patchcordów, ustawiono miernik na 0,0 dB. Miernik i źródło światła połączono tak jak na rysunku. Wskaźnik miernika pokazuje wartość 8,2 dB. Należy pamiętać, że niektóre mierniki mogą po­kazywać wartości strat w dB jako ujemne (-8,2 dB). Miernik określa tę war­tość ze wzoru na wzmocnienie. Do wszystkich obliczeń powinno się wartość tę przekształcić na dodatnią (8,2 dB). Pytanie: jakie są straty w łączu światłowodowym? Ponieważ miernik mocy był wstępnie ustawiony na 0,0 dB, to strata w łączu światłowodowym wynosi 8,2 dB.

Mierzymy straty w łączu światłowodowym przedstawionym na rysunku. Do pomiaru używamy miernika, który może wyświetlać wartości tylko w dBm. Przed przystąpieniem do pomiaru, po połączeniu dwu testowych patchcordów, źródła i miernika, zmierzono wartość odniesienia (P_odn(dBm) = -15dBm).

Zestawiono układ pomiarowy tak, jak to pokazuje rysunek. Miernik wskazał wartość -29,2 dBm.

Pytanie: jakie są straty w łączu światłowodowym?

L (dB) = P_odn (dBm) - P_mier (dBm) = -15 dBm - (-29,2 dBm) = 14,2 dB

Stąd całkowita strata w łączu światłowodowym wynosi 14,2 dB.

Pomiar strat WDM

Badanie łączy światłowodowych, które sprzęgają urządzenia pracujące z wy­korzystaniem techniki WDM (Wave DMsion Multiplexing), musi odbywać się przy użyciu źródła światła o długości fali ustawionej na długość fali badane­go kanału WDM. Szerokość spektrum tego źródła musi mieścić się w paśmie kanału WDM. Ponieważ spełnienie tych warunków jest trudne, zazwyczaj do badań zamiast testowego źródła światła wykorzystuje się urządzenia będące wyposażeniem systemów pracujących w technice WDM, na przykład lasera zaprojektowanego dla sieci SONET. Postępując tak można przeprowadzić do­kładne pomiary tłumienności nie ponosząc kosztu zakupu drogiego testowe­go źródła laserowego.

W celu zmierzenia tłumienności kanału łącza WDM wykonaj następują­ce czynności:

1. Oczyść starannie wszystkie złącza.

2. Włącz miernik tłumienności i odczekaj, aż się nagrzeje, a jego para­metry się ustabilizują. Zapoznaj się z właściwościami lasera, który będzie używany do przeprowadzenia badań. Podejmij stosowne środki ostrożności.

3. Do testowania wybierz jedno włókno światłowodowe. W przypadku systemu komunikacyjnego, który jest zainstalowany i działa, wyłącz wszyst­kie podłączone urządzenia komunikacyjne i upewnij się, czy wszystkie źródła światła zostały całkowicie odłączone od badanego światłowodu.

4. Przed przystąpieniem do pomiaru tłumienności łącza światłowodo­wego zapisz odczyt odniesienia i ustaw wskaźnik miernika na 0,0 dB, postę­pując w sposób następujący:

1. wykorzystując dwa patchcordy A i B, podłącz źródło światła do mier­nika mocy (patrz rysunek 414 - pkt a);

2. ustaw miernik na skalę dBm. Włącz źródło światła i odczytaj wskaza­ną przez miernik moc. Jest to moc wyjściowa P_odn (dBm) urządzenia generu­jącego falę świetlną;

c) przełącz miernik na skalę dB i ustaw wskaźnik na 0,0 dB;

d) rozłącz układ pomiarowy, natomiast nie wyłączaj ani nie reguluj mier­nika mocy. Jeśli miernik jest przystosowany tylko do pomiaru absolutnego poziomu mocy w dBm, to na potrzeby późniejszych obliczeń zapisz odczyta­ną moc odniesienia P_odn (dBm).

5. Połącz testowe patchcordy, źródło światła i miernik mocy do testowa­nego włókna światłowodowego, tak jak to pokazano na rysunku w pkt. b. Nie zmieniaj ustalonego w poprzednim kroku ustawienia miernika. Pamiętaj o ko­nieczności zapewnienia komunikacji telefonicznej lub radiowej pomiędzy osobami przeprowadzającymi pomiary.

6. Odczytaj wskazanie miernika mocy optycznej i zapisz poziom mocy. Zapisz straty w dB jako L_mier (dB). Jeśli skala dB jest nie używana lub niedo­stępna zapisz poziom mocy w dBm jako P_mier (dBm).

7. Odczytaj i zapisz straty w łączu światłowodowym pracującym w trybie WDM w dB [L_mier (dB)]. Jeśli odczyt jest tylko w dBm, to całkowite straty w łączu światłowodowym określa się odejmując odczyt miernika od począt­kowej wartości odniesienia P_odn (dBm):

L(dB) = P_odn(dBm)-P_mier(dBm).

8. Wynikiem jest całkowita tłumienność kanału WDM, mierzona od koń-
ca do końca. Powyższą procedurę można powtórzyć w celu przebadania
wszystkich włókien światłowodowych w kablu.

Należy sprawdzić, czy całkowita tłumienność kanału systemu światłowodo­wego DWDM SONET mieści się w granicach przewidzianych specyfikacją, to znaczy, że nie przekracza 25,0 dB. Na wyjściu lasera SONET zmierzono 0,0 dBm, następnie laser ten przełączono do badanego kanału. Miernik tłumienności podłączono na końcu kanału światłowodowego w miejsce od­biornika SONET i zmierzono poziom optyczny: -22 dBm. Pytanie: czy kanał WDM mieści się w normie?

L (dB) = P_odn (dBm) - P_mier (dBm) = 0,0 dBm - (-22,1 dBm) = 22,1 dB Całkowita tłumienność kanału wynosi 22,1 dB i jest zgodna z wymaganiami.

Pomiar tłumienności zwrotnej (ORL)

Optyczna tłumienność zwrotna ORL (optical return loss) jest miarą całkowitej mocy optycznej odbitej wstecz do końca światłowodu, do którego jest pod­łączone źródło światła. Wyraża się ją w dB, jako stosunek sygnału odbitego do sygnału źródła:

L_0RL = 10log (P_odb/P_źród)

Przyczyn pojawienia się odbicia jest wiele, między innymi są nimi złącza, zakończenia światłowodu, WDM i materiał światłowodu powodujący powstanie fal rozproszonych. Sygnał pochodzący ze źródła światła jest odbijany zwrotnie, wpływając na źródło, a szczególnie niekorzystnie na laser. Aby upewnić się, czy dany światłowód może być stosowany, należy wykonać pomiar ORL i porównać wynik z wymaganiami narzucanymi przez źródło laserowe. Na wysoki poziom odbić mogą wpłynąć różne czynniki, które należy rozpoznać i usunąć.

Straty ORL można mierzyć za pomocą reflektometrów OTDR {opticalti-me domain reflecłometer) lub miernika ORL. Reflektometry zapewniają do­kładne pomiary odbić wywoływanych przez pojedyncze czynniki w łączu światłowodowym. Jednak z powodu wprowadzania przez reflektometr mar­twej strefy odbicia wywołane przez złącza lub inne czynniki występujące bli­sko miernika mogą być pominięte lub nie oszacowane, chociaż wpływają znacząco na ORL. Dlatego zestawy pomiarowe ORL w wielu przypadkach le­piej nadają się do przeprowadzenia testów tłumienności zwrotnej.

Miernik ORL do pomiaru tłumienności zwrotnej używa metody pomiaru reflektometrycznego z ciągłą falą optyczną OCWR {optical continuous wave re-flectometer). Ciągła moc optyczna jest wysyłana poprzez sprzęgający element kierunkowy do testowanego światłowodu. Element sprzęgający skierowuje od­bite światło do miernika mocy, który prezentuje je jako tłumienie zwrotne.

W celu zmierzenia strat ORL należy podłączyć miernik ORL do światło­wodu w badanym łączu, w miejsce urządzenia wysyłającego sygnały świetl­ne za pomocą patchcordów wchodzących w skład wyposażenia badanego systemu, a nie miernika. Następnie należy dostroić miernik do odpowiednich ustawień i zapisać wartość ORL.

W celu zmierzenia tłumienności zwrotnej ORL kanału łącza WDM wyko­naj następujące czynności:

1. Oczyść starannie wszystkie złącza.

2. Włącz źródło ORL i odczekaj, aż się nagrzeje, a jego parametry się ustabilizują.

3. Posługując się podręcznikiem obsługi, wykonaj procedurę kali­browania przyrządu.

4. Wybierz z kabla światłowodowego włókno, które wymaga przepro­wadzenia badania. Odłącz patchcord po stronie nadawczej od urządzenia nadawczego - nie od patchpanela.

5. Jeśli mierzymy tłumienność wywołaną odbiciem, to pomiar doty­czy nie tylko badanego włókna, ale również patchcordu i urządzenia pod­łączonego na drugim końcu łącza światłowodowego: pamiętaj, że urządze­niem tym może być tylko odbiornik, w żadnym wypadku źródło światła.

6. Podłącz miernik ORL do odłączonego patchcordu lub jeśli nie jest to patchcord, użyj testowego patchcordu, by podłączyć się do patchpanela.

7. Odczytaj optyczną tłumienność zwrotną w dB.

Jeśli optyczna tłumienność zwrotna jest większa niż wymieniona w specyfikacji urządzenia transmisyjnego, to spróbuj użyć patchcordów i złączy o lepszej jakości. Złącza z oznaczaniem styków SPC {super phy-sical contact) i UPC (ultra physical contact) mają dobry parametr strat zwrotnych. Złącza typu APC {angle physical contact) mają korzystniejsze parametry strat zwrotnych lecz wyższe straty wprowadzone.

Pomiar tłumienności metodą reflektometryczną

Zasada działania reflektometru

Bardzo ważnymi i użytecznymi przyrządami do badanie światłowodów są reflek­tometry, często nazywane miernikami OTDR (optical time domain reflectometer). Przyrządy te, wykorzystując metodę radiolokacyjną, pozwalają na lokalizację uszkodzeń i niejednorodności włókna światłowodowego w kablu światłowodo­wym oraz pomiar tłumienia odcinkowego i całkowitego światłowodu.

Zasada pomiaru polega na pomiarze wstecznego rozproszenia mocy trans­mitowanej przez światłowód. Do światłowodu, poprzez sprzęgacz, wprowadza się sygnał optyczny w postaci wąskiego impulsu. Sygnał odbierany, wywołany wstecznym rozproszeniem, pochodzącym z niejednorodności rozłożonych wzdłuż łącza światłowodowego, jest kierowany poprzez sprzęgacz na fotodetektor.

W tej metodzie pomiaru jako nadajników używa się laserów impulso­wych, generujących impulsy o długości od kilku ijs do kilku ns, a nawet ps.

Schemat blokowy reflektometru przedstawiono na rysunku 416. Istotnym elementem reflektometru jest integrator (procesor sygnałów), który uśrednia wyniki pomiarów pochodzące z większej liczby odbieranych impulsów.

Wynik pomiaru jest wyświetlany na ekranie reflektometru w postaci gra­ficznej, gdzie oś X reprezentuje odległość, a oś Y - tłumienie. Przebieg na ekranie ma postać linii prostej o nachyleniu - a_n, gdzie a_n jest tłumieniem światłowodu na jednostkę długości.

Analizując „zdjętą" charakterystykę można określić wielkość tłumienia światłowodu, straty na spawach i złączach, odbicia ORL oraz miejsce wystą­pienia anomalii. Nie można natomiast określić charakterystyk ograniczają­cych pasmo, takich jak dyspersji chromatycznej lub dyspersji polaryzacyjnej PMD (polarization mode dispersion). Reflektometr służy tylko do mierzenia i wyświetlania charakterystyk tłumienności światłowodu.

Testowanie reflektometrem OTDR jest jedyną dostępną metodą pozwala­jącą zlokalizować przerwę w światłowodzie, który jest umieszczony w kablu światłowodowym i którego osłona nie ma widocznych uszkodzeń; zapewnia najlepszy sposób określania strat wynikających z poszczególnych spawów, złączy lub innych przyczyn anomalii występujących w systemie; pozwala per­sonelowi technicznemu określić, czy straty w spawie mieszczą się w normie albo czy wymagane są przeróbki; zapewnia również najbardziej czytelne przedstawienie integralności łącza światłowodowego.

Znając optyczny współczynnik załamania (n) materiału, z którego jest wykonany światłowód, i czas powrotu odbitego impulsu (T), reflektometr wy­licza odległość do zdarzenia w sposób następujący:

D_zd= 3x10⁸xT(s)

2xn

Reflektometr również mierzy odebraną moc optyczną odbitych impulsów światła i wyświetla charakterystykę tłumienności optycznej światłowodu w funkcji odległości.

Martwa strefa reflektometru

Martwa strefa {dead zone) jest zawsze związana z obecnością odbić o dużej amplitudzie. Pojawia się, gdy sygnał zwrotny ze światłowodu nasyca wzmacniacz reflektometru. Po przesterowaniu wzmacniacz powoli odzysku­je swoją czułość, a do momentu jej osiągnięcia sygnał wyjściowy wzmac­niacza niesie informację przekłamaną. Martwa strefa pojawia się w miejscu wprowadzenia sygnału na początku światłowodu i w miejscach wystąpienia zdarzeń, takich jak złącza lub spawy. Jednostką liniową miary martwej stre­fy są metry. Problem martwej strefy na początku światłowodu można prze­zwyciężyć wprowadzając pomiędzy reflektometr a badany światłowód patchcord lub odcinek kabla o długości nieco większej niż spodziewana martwa strefa.

Funkcje poszczególnych bloków są następujące:

Synchronizator - wytwarza impuls wyzwalający podstawę czasu monito­ra, równocześnie uaktywniając nadajnik impulsu laserowego. Niekiedy syn­chronizator zapewnia regulację momentu uaktywnienia nadajnika.

Nadajnik - układ formujący krótki impuls światła laserowego. Czas trwania impulsu jest regulowany, zazwyczaj w granicach od 1 ns do 10 m-s. Długość fali promienia laserowego może być przełączana, aby można było ją dosto­sować do badanego systemu.

Sprzęgacz - element rozdzielający, który pozwala przejść promieniowi la­serowemu do badanego światłowodu, natomiast kierujący promień odbity-do fotodetektora.

Fotodetektor - układ zamieniający sygnał optyczny na elektryczny.

Integrator - układ wzmacniająco-uśredniający. Wzmocnienia wymaga sła­by sygnał z fotodetektora. Układ uśredniający eliminuje zakłócenia; jego działanie polega na zapamiętywaniu kolejnych odbitych sygnałów i ich uśrednieniu przed wyświetleniem na monitorze.

Monitor - jest to lampa CRT lub wyświetlacz LC. Wyświetla zwrotne sy­gnały w formie wykresu, oś Y jest wyskalowana w dB, oś X w km.

Pamięć - pamięć wewnętrzna lub stacja dyskietek, służące do zapamięty­wania danych w celu ich późniejszego przetwarzania. Dodatkowo reflekto­metr jest wyposażony w interfejs R 232, służący do przenoszenia zapamię­tanych danych do komputera. Niektóre reflektometry mają drukarkę do tworzenia na papierze kopii informacji z ekranu.

Pomiar tłumienności reflektometrem

W celu zmierzenia reflektometrem tłumienności światłowodu wykonaj nastę­pujące czynności:

1. Jeśli testowany światłowód nie jest zakończony złączem, to wyodręb­nij na przestrzeni 2 m włókno, oczyść je i odetnij.

2. Podłącz, poprzez patchcord lub pigtail i adapter, badany światłowód do reflektometru. Dodaj, jeśli jest to potrzebne, odcinek światłowodu redu­kujący wpływ martwej strefy reflektometru, oddalając badany światłowód poza jego martwą strefę. Długość odcinka dodanego zależy od parametrów reflektometru. Jeżeli bowiem zdarzenie pojawi się w martwej strefie reflekto­metru, to nie będzie zauważone na zdjętej charakterystyce tłumienności. Zwróć uwagę, że niektóre reflektometry nie mają martwej strefy; dokładnie zapoznaj się z instrukcją obsługi przyrządu.

3. Upewnij się, czy do drugiego końca badanego światłowodu nie jest podłączone źródło światła.

4. Włącz reflektometr i odczekaj, aż osiągnie stabilną temperaturę.

5. Korzystając z instrukcji obsługi reflektometru ustal odpowiednie para­metry pracy przyrządu, w tym długość fali, współczynnik załamania badane­go światłowodu i długość impulsu.

6. Uruchom testowanie przez reflektometr i odczekaj do zakończenia pomiaru.

7. Wyreguluj przyrząd tak, by uzyskać kompletny obraz na ekranie. Sta­raj się utrzymać możliwie wąski impuls pobudzający.

8. Mierz straty dla wszystkich anomalii, spawów, złączy i całego świa­tłowodu.

9. Zmierz sumę strat w całym światłowodzie (w dB) i jego tłumienność (w dB/km).

10. Zapamiętaj wyniki badań na dyskietce lub zachowaj uzyskane wydruki.

11. Powtórz wszystkie kroki (od 1 do 10) dla wszystkich wymaganych długości fal.

Po zakończeniu serii pomiarów przełącz reflektometr na drugi koniec światłowodu, powtórz wszystkie pomiary i następnie uśrednij pary wyników dla wszystkich zdarzeń. Dzięki temu otrzymasz dokładniejszy pomiar i ujaw­nisz wszystkie zdarzenia blisko początku światłowodu, które mogłyby być niewidoczne z powodu ukrycia w martwej strefie reflektometru. Metoda ba­dania z obu końców światłowodu będzie również ujawniać zdarzenia, takie jak spawy, które są blisko złączek, ukryte przez martwą strefę Fresnela. Tak zmie­rzone straty i-tego zdarzenia oblicza się w sposób następujący:

L_iA=L_iA+L_iB/2

Gdzie: L_jA - strata i-tego zdarzenia mierzona z kierunku A,

L_iB - strata i-tego zdarzenia mierzona z kierunku B.

Interpretacja wyników badań

Na rysunku 417 przedstawiono przykładowy wynik testowania uzyskany z re­flektometru. Oś Y jest wyskalowana w dB, odczytać z niej można straty w świa­tłowodzie i straty związane ze zdarzeniami. Oś X jest wyskalowana w metrach i wskazuje długość światłowodu i odległość wystąpienia zdarzenia. Ukośna li­nia przedstawia światłowód, nachylenie jej wskazuje jego tłumienność.

Na początku linia ma wybrzuszenie. Ta część krzywej odpowiada martwej strefie reflektometru, wszystkie zdarzenia występujące w tym rejonie są nie­widoczne. Aby zobaczyć, co się dzieje w martwej strefie, należy albo przełą­czyć reflektometr do drugiego końca światłowodu, albo użyć dodatkowego kabla o długości co najmniej równej martwej strefie przyrządu.

W części liniowej można odczytać miejsce i wielkość strat w światłowo­dzie. Spaw w światłowodzie manifestuje się małym, ostrym uskokiem. Wiel­kość uskoku wyrażona w decybelach jest stratą na spawie.

Niekiedy zdarzenie związane ze spawem może się manifestować wzro­stem zamiast spadkiem. Zjawisko takie nazywamy zyskiem na spawie, co może być mylnie interpretowane jako wzmocnienie strumienia światła, któ­rym w istocie nie jest. Zysk na spawie może pojawić się w reflektometrze, gdy łączymy dwa światłowody, które nie są z tej samej serii produkcyjnej lub pochodzą od różnych producentów. Występuje w przypadku, gdy złączone światłowody mają różne poziomy wstecznego rozproszenia promienia świetl­nego. Aby uniknąć błędu wynikającego ze „wzmocnienia" na spawie, należy przeprowadzić pomiary umieszczając reflektometr kolejno na obu końcach światłowodu i oszacować straty danego zdarzenia, posługując się wzorem:

Na spawie może pojawić się wynik 0,0 dB z tych samych przyczyn jak zysk: jest tak, jeśli wzrost rozproszonego promienia zwrotnego całkowicie kompensuje straty na spawie. W takim przypadku reflektometr nie wykryje zdarzenia i spaw nie zostanie zlokalizowany. Testowanie światłowodu z dru­giego końca ujawni spaw i jego straty.

Podobnie do spawu manifestuje się złącze. Wyjątek stanowi ostry im­puls pojawiający się tuż przed spadkiem. Impuls ten jest wywołany odbiciem Fresnela na szczelinie powietrza pomiędzy łączonymi światłowodami. Miarą straty złącza jest wielkość spadku mierzona w dB na osi Y tuż przed impul­sem i na końcu spadku.

Zdjętą charakterystykę kończy ostry impuls wywołany odbiciem Fresne­la, spowodowany przejściem pomiędzy światłowodem a powietrzem. Dłu­gość światłowodu mierzymy od początku wykresu do miejsca, gdzie zaczyna się ten impuls. Jeśli na końcu światłowodu brak odbicia Fresnela, oznacza to, że światłowód albo nie został prawidłowo ucięty, albo jest uszkodzony.

Określenie miejsca zdarzenia

Reflektometru można również użyć do zlokalizowania zdarzenia w kablu świa­tłowodowym. Dokładność badania zależy od wielu czynników: prawidłowej kalibracji przyrządu, ustawienia odpowiedniej szerokości impulsu, dokładno­ści podanego przez producenta współczynnika załamania rdzenia światłowo­du oraz dokładnego wyliczenie nadmiaru światłowodu w kablu, tzw. długości optycznej kabla.

W reflektometrze można regulować szerokość impulsu w znacznym za­kresie, dzięki temu można dobrać jego szerokość w zależności od długości testowanego światłowodu. Szerszy impuls ma więcej energii i dlatego jest w stanie badać dłuższy światłowód. Jednak użycie dłuższego impulsu zmniejsza dokładność lokalizacji zdarzenia. Aby uzyskać największą dokład­ność, należy użyć możliwie najkrótszego impulsu.

Współczynnik załamania rdzenia światłowodu powinien być zamieszczo­ny w danych katalogowych światłowodu, przekazanych przez producenta. Współczynnik ten, wprowadzony do reflektometru, służy do wyliczenia odle­głości zdarzenia.

Współczynnik załamania (n) powinien być podany z dokładnością nie mniejszą niż cztery miejsca po przecinku. Długość włókien światłowodowych w kablu jest większa od długości kabla. Bierze się to stąd, że włókna w tubie są ułożone luźno i spiralnie owinięte wokół dielektrycznego ośrodka wytrzy­małościowego. Zwiększenie długości włókien światłowodowych w stosunku do długości kabla producenci podają w danych katalogowych jako procent długości kabla. Zwiększenie długości włókna w kablu należy zawsze brać pod uwagę przy określaniu długości kabla reflektometrem.

Pierwszą czynnością przy przeprowadzaniu badań reflektometrem jest wprowadzenie do niego współczynnika załamania i wybranie możliwie małej szerokości impulsu. Pozostałe parametry miernika należy ustawić zgodnie z instrukcją użytkowania. Po podłączeniu do badanego światłowodu reflekto­metr zdejmuje charakterystykę tłumienności i mierzy odległości zdarzeń w światłowodzie. Aby ustalić dokładne umiejscowienie zdarzenia w kablu (w odniesieniu do osłony, a nie światłowodu) reflektometr musi posłużyć się następującym wzorem:

Dzd_k = Dref./(1+α/100)

Gdzie: D_zdk - odległość zdarzenia w kablu,

D_refl - mierzona przez reflektometr odległość zdarzenia w świa­tłowodzie,

α - podana przez producenta wielkość będąca stosunkiem dłu­gości światłowodu do długości kabla (wyrażona w proc).

Jeśli nie jest znana wartość współczynnika załamania lub nadmiaru dłu­gości światłowodu w kablu (wyrażona w proc), to można zastosować meto­dę porównawczą. Polega ona na wykonaniu następujących czterech kroków:

1. Używając reflektometru zmierz odległość do znanego punktu odnie­sienia w kablu. Takim punktem może być spaw lub koniec kabla. Zapisz od­staną odległość jako L_odnRefl.

2. Ustal długość kabla do punktu odniesienia, posiłkując się naniesionymi na osłonę znakami, zazwyczaj co 1 m. Zapisz ustaloną odległość jako

L_odnKabl

3. Używając reflektometru zmierz odległość do miejsca wystąpienia zdarzenia. Zapisz odczytaną odległość jako L_zdRefl.

4. Oblicz długość kabla do miejsca uszkodzenia światłowodu:

L _zdKabl = L_zdReti^x L_zdKabi

_LodnRefi

Odległość do zdarzenia nie jest odległością trasy, lecz długością osłony kabla do miejsca zdarzenia w światłowodzie.

Reflektometr wskazuje, że odległość uszkodzenia światłowodu wynosi 33,27 km. Producent kabla podaje w danych katalogowych, że długość światłowodu w kablu jest większa od długości kabla o 7 proc. W jakiej odległości od reflektometru znajduje się uszkodzenie kabla? L_zdk= L_ref/(1 +a/100) - 33,27/(1 +7%/100) = 31,09 km

W celu zdjęcia charakterystyki, umożliwiającej dokładną lokalizację zdarzeń u łączu światłowodowym, w niektórych przypadkach należy podzielić zdejmo­waną charakterystykę na kilka odcinków. Chodzi o to, by odpowiednia skala po­miarowa na wykresie mogła wynosić na przykład 1 km na jednostkę długości i 0,5 dB na jednostkę tłumienności. Taka prezentacja wyników zwiększa dokład­ność pomiarów. Dla uzyskania obrazu całej linii wydruki charakterystyk poszcze­gólnych odcinków należy łączyć, tak jak to pokazano na rysunku 418.

Odczyt tłumienności wnoszonych przez światłowód bezpośrednio z wy­kresu jest niedokładny. Aby temu zaradzić, większość reflektometrów jest wy­posażonych w system generujący dwa znaczniki (markery). Można je ustawić na odcinku światłowodu, na którym nie ma żadnych zdarzeń. Reflektometr odczytuje wielkość tłumienności na odcinku pomiędzy nimi, przelicza i wy­świetla straty w światłowodzie (w dB/km); patrz rysunek 419.

Współczesne reflektometry

Obecnie oferowane reflektometry charakteryzują się prostotą obsługi i kon­strukcją modułową. Podstawowym elementem przyrządu jest jednostka ba­zowa, w której instaluje się wymienne moduły. Jednostka bazowa zawiera ciekłokrystaliczny ekran LC, różnego typu pamięci do przechowywania wy­ników pomiarów, zasilacz i opcjonalnie - szybką drukarkę. Formę wymien­nych modułów mają mierniki mocy i źródła światła, są przeznaczone do po­miarów światłowodów jedno- i wielomodowych oraz o różnej długości: zasięg krótki, średni i długi.

Badanie instalacji światłowodowych

Podczas prac instalacyjnych należy kable światłowodowe poddać trzykrotne­mu badaniu:

1. Badanie kabla na szpuli. Należy przeprowadzić badania na obecność wad technologicznych lub uszkodzeń powstałych w czasie transportu. Wszy­stkie usterki należy niezwłocznie zgłosić producentowi lub dostawcy.

2. Badanie spawów kabla. Niezwłocznie po zespawaniu wszystkich od­cinków kabla, gdy jeszcze cały kabel jest dostępny, należy przeprowadzić za­równo badania na uszkodzenia, jak i badanie tłumienności.

3. Badanie w fazie odbioru. Badanie to wykonuje się po zakończeniu prac instalacyjnych. Ma ono na celu przygotowanie danych potrzebnych do przeprowadzenia odbioru przez personel techniczny, jak również do sporzą­dzenia dokumentacji.

Badanie kabla na szpuli

Badanie przeprowadza się reflektometrem natychmiast po otrzymaniu dosta­wy, gdy kabel znajduje się jeszcze na szpuli. Wyniki pomiarów należy prze­chowywać na dyskietce lub w postaci wydruków na papierze.

Przebieg pomiaru jest następujący:

1. Odszukaj koniec kabla i odsłoń wszystkie włókna światłowodowe.

2. Oczyść wszystkie włókna.

3. Używając adaptera połącz reflektometr kolejno z każdym światłowo­dem i zdejmij ich charakterystyki tłumienności. Pamiętaj o martwej strefie, jeśli trzeba to skompensuj jej wpływ, stosując dodatkowy odcinek światło­wodu. Dla każdego światłowodu zapisz następujące dane:

• całkowite straty;

• tłumienność przypadającą na 1 km;

• zdjęte charakterystyki tłumienności wszystkich włókien światłowodo­wych;

• wszystkie anomalie;

• całkowitą długość kabla na szpuli (na podstawie danych umieszczo­nych na szpuli lub liczby znaczników na płaszczu kabla);

• całkowitą długość światłowodu wskazaną przez reflektometr;

• numer identyfikacyjny szpuli, nazwa producenta kabla, typ kabla, licz­ba włókien światłowodowych w kablu;

• kierunek pomiaru;

• datę pomiaru;

• sprzęt pomiarowy i jego numery identyfikacyjne;

• nazwiska osób przeprowadzających pomiary.

Stwierdzone anomalie należy natychmiast zgłosić. Wszystkie włókna po­winny być wolne od wad, nie mogą również być widoczne miejsca wykona­nia spawów.

4. Po wykonaniu wszystkich badań odetnij odsłonięte końce światłowodów i zabezpiecz koniec kabla przed zabrudzeniem i wilgocią.

Porównaj wszystkie wyniki z danymi katalogowymi, podanymi przez pro­ducenta, lub wymaganiami projektantów systemu. Jeśli nie dysponujesz re­flektometrem OTDR, użyj miernika strat mocy optycznej. Pomiary należy wy­konać na obu końcach kabla.

Badanie spawów kabla

Po połączeniu odcinków kabla spawami należy sprawdzić ich jakość. Bada­niom poddaje się wszystkie wtókna światłowodowe kabla, przy wszystkich stosowanych w systemie długościach fal i w obu kierunkach. Badania przeprowadza się w sposób następujący:

1. Dwa zespoły obsługujące reflektometry, będące w kontakcie telefo­nicznym lub radiowym, przygotowują oba końce badanego kabla.

2. Określa się kolejność badania włókien, a następnie przystępuje do badań. Jeśli reflektometry tego wymagają, należy użyć dodatkowego odcin­ka światłowodu do skompensowania wpływu martwej strefy.

3. Wszystkie światłowody należy przebadać w obu kierunkach, rejestru­jąc następujące informacje:

• całkowite straty;

• tłumienność przypadającą na 1 km;

• zdjętą reflektometrem charakterystykę całego światłowodu;

• wszystkie anomalie;

• straty (wzmocnienie) na spawach i zdjętą charakterystykę spawów;

• całkowitą długość kabla na podstawie danych umieszczonych na szpuli lub liczby znaczników na jego płaszczu;

• całkowitą długość światłowodu wskazaną przez reflektometr;

• numer identyfikacyjny szpuli, nazwę producenta kabla, typ kabla, licz­bę włókien światłowodowych w kablu;

• kierunek pomiaru;

• datę;

• sprzęt pomiarowy i jego numery identyfikacyjne;

• nazwiska osób przeprowadzających pomiary.

4. Pomiary strat lub zysków na spawach oraz całkowitych strat w kablu należy wykonać dla wszystkich włókien światłowodowych i przy wszystkich długościach fal stosowanych w systemie, a wyniki zestawić w tabelach. Pa­miętaj, że całkowite straty na spawie określa się uśredniając straty odczyta­ne na obu reflektometrach.

5. Wszystkie wadliwe spawy należy zidentyfikować i natychmiast popra­wić. Anomalie wskazujące na straty większe, niż przewidują wymagania, po­winno się niezwłocznie zgłosić.

6. Światłowody świeżo zainstalowanego kabla nie powinny wykazywać anomalii. Należy jednak upewnić się, czy w światłowodach nie pojawiły się przerwy.

7. Po przebadaniu wszystkich spawów można przystąpić do instalowania osłon okrywających spawy i kabel.

Badanie światłowodu powinno się powtórzyć po trwałym zamontowaniu osłon spawu.

Badanie w ramach odbioru

Gdy tylko zakończy się prace instalacyjne i światłowód będzie gotowy dołą­czenia urządzeń systemu, przeprowadza się badania w ramach odbioru. Ma­ją one potwierdzić, że dane łącze spełnia wymagania techniczne. Odbiór po­winni przeprowadzać inżynierowie (lub technicy pod nadzorem inżynierów). W ramach odbioru należy wykonać następujące czynności:

1. Podłączyć reflektometr do jednego końca łącza światłowodowego.

2.Zbadać całe łącze, zapamiętać na dyskietce zdjęte charakterystyki tłumienności lub zachować wydruki. Wszystkie światłowody należy przebadać przy długościach fal, które będą wykorzystywane w systemie, rejestrując na

stępujące informacje:

• całkowite straty;

• tłumienność przypadającą na 1 km;

• wszystkie anomalie;

• straty na spawach;

• straty na złączach;

• całkowitą długość kabla na podstawie liczby znaczników na jego pła­szczu;

• całkowitą długość światłowodu wskazaną przez reflektometr;

• numer identyfikacyjny, nazwę producenta kabla, typ kabla, liczbę włó­kien światłowodowych w kablu;

• kierunek pomiaru;

• datę;

• sprzęt pomiarowy i jego numery identyfikacyjne;

• nazwiska osób przeprowadzających pomiary.

3. Podłączyć źródło światła i miernik mocy optycznej. Wykonać pomia­ry dla wszystkich włókien i przy wszystkich długościach fal.

4. Włączyć miernik strat zwrotnych, by zmierzyć moc odbitą światłowo­du na obu jego końcach.

Ponadto zaleca się wykonanie pomiarów mocy nadajników optycznych zainstalowanych w systemie. Pomiar ten wykonuje się w warunkach, gdy urządzenie nadające wysyła stały ciąg impulsów, na przykład jedynek. Moc mierzymy na wyjściu nadajnika i na wejściu odbiornika. W protokole należy umieścić informacje o zastosowanym ciągu kontrolnym, miejscach wykona­nia pomiarów oraz wyniki.

6

gdzie:

P₁ - moc mierzona w watach U, - mierzone napięcie w woltach P₂ - moc odniesienia w watach U₂ - napięcie odniesienia w woltach

Ttumienność		Opis kabli i wymagań
sprzężenia (dB)
Kable	Złącza
21-30	15-24	Brak ciągłości ekranów. Bardzo zte zrównoważenie kabla UTP
31-40	25-34	Zte połączenie ekranów. Źle zrównoważony kabel UTP
41-50	35-44	Złe połączenie ekranów. Dobrze zrównoważony kabel UTP Minimum wg wymagań CENELEC dla 100 MHz - kabel UTP
51-60	45-54	Niskiej jakości kabel FTP wg wymagań CENELEC 55 dB to minimum dla 100 MHz - kabel ekranowany
61-70	55-64	Średniej jakości kabel FTP Minimum wg wymagań CENELEC
		dla 200 MHz - kabel ekranowany
71-80	65-74	Dobrej jakości kabel FTP Niskiej jakości kabel S-FTP
81-90	75-84	Bardzo dobry kabel FTP lub S-FTP Minimum wg wymagań CENELEC dla 600 MHz - kabel ekranowany
Źródło: Third Party Testing.

Tłumienność sprzężenia kabli i złącz stosowanych w transmisji danych

Powyższe wyliczenie należy wykonać dla wszystkich wymaganych długości fal.

Sposób określenia zakresu pomiarowego reflektometru:

1. Dysponujemy reflektometrem, który ma w specyfikacji podaną wartość zakresu dynamicznego Z_dyn (dB) = 25dB dla fali 1550nm.

2. Światłowód ma tłumienność a_n = 0,25 dB/km dla fali 1550 nm.

3. Przybliżony zakres reflektometru wyniesie:

---