ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО
advertisement
ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧЕРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ТОМСКИЙ ТЕХНИКУМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА А.А. Зверева НОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СОВРЕМЕННЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ПРЕДМЕТУ «ИЗМЕРЕНИЯ В ТЕХНИКЕ СВЯЗИ» ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 210407 ТОМСК 2011 1 Одобрено на заседании цикловой комиссии. Протокол № от « » 200 г Председатель: /Н. Д. Ромашихина/ Составлена в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровня подготовки выпускника по специальности Заместитель директора по УВР /Н.Н. Куделькина/ Автор: преподаватель техникума А. А. Зверева Рецензенты: преподаватель техникума Н. Д. Ромашихина 2 Содержание Глава 1. Классификация измерительных технологий современных телекоммуникаций 1.1 Основные понятия ……………………………………………………… 1.2 Измерительное оборудование …………………………………………. 1.3 Классификация измерительных технологий …………………………. 3 4 5 Глава 2. Методы представления сигналов цифровых систем связи 2.1 Особенности представления цифровых сигналов ……………………. 7 2.2 Глазковые диаграммы ………………………………………………….. 7 2.3 Диаграммы состояний …………………………………………………. 9 2.4 Алгоритмические диаграммы …………………………………………. 10 Глава 3. Общая методология измерений параметров цифровых каналов 3.1 Бинарный канал и методы анализа его параметров …………………. 3.2 Основные параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале …. 12 12 Измерение электрических и волоконно-оптических кабелей, определение характера повреждения Глава 4. Измерение электрических кабелей 4.1 Классификация измерений …………………………………………….. 4.2 Измерения магистральных кабелей ……………………………..……. 4.3 Измерения абонентских кабельных систем ………………………….. 4.4 Измерение структурированных кабельных систем (СКС) ………….. 15 16 22 32 Глава 5. Измерение волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) 5.1 Эксплуатационные измерения на ВОСП ……………………………... 36 5.2 Калибровка эксплуатационного измерительного оборудования ….… 41 Перспективы развития измерительных технологий ……………………... 44 3 Введение В связи с повсеместным внедрением волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и аппаратуры для их обслуживания появилась необходимость в изучении аппаратуры тестирования и диагностики систем связи нового поколения. Изучение данного курса дает студентам возможность ознакомиться не только с устройством измерительного оборудования применяемого на ВОЛС, но и изучить технологию проведения измерений, что немаловажно в подготовке специалиста по обслуживанию устройств связи. Изучение данного курса лекций предусмотрено учебным планом в заключении изучения дисциплины «Измерения в технике связи», что дает возможность, опираясь на предыдущий материал, больше времени уделять самостоятельной работе студента. Содержание лекций соответствует требованиям, предъявляемым Государственным образовательным стандартом к основным знаниям и умениям студентов. Основной задачей данного курса лекций является раскрытие содержания дисциплины «Измерения в технике связи», обеспечение студентов наиболее актуальной информацией по учебному курсу «Технологии измерений в волоконнооптических системах передачи» и управление познавательной деятельностью студентов. Материал, представленный в данном курсе лекций, базируется на знаниях, которые студенты должны приобрести после изучения таких дисциплин как «Сети электросвязи», «Электрические измерения» и первых разделов дисциплины «Измерения в технике связи». Данный курс лекций рассматривает следующие вопросы: - классификация измерительных технологий современных телекоммуникаций; - методы представления сигналов цифровых систем; - общая методология измерения параметров; - измерения электрических кабелей; - измерения ВОСП. Каждый раздел подробно описывает изучаемый вопрос, содержит необходимые рисунки, таблицы и графики, что дает студентам более полное представление об изучаемых предметах. Итогом изучения данного курса являются практические работы, с их помощью студент не только получает дополнительные сведения по изучаемому материалу, но и закрепляет и систематизирует уже полученные ранее знания. Данный курс лекций рекомендован для изучения студентам специализации «волоконно-оптические системы передачи» и «Радиосвязь». 4 Тема лекции: Классификация измерительных технологий, методы представления сигналов и общая методология измерения параметров в ЦСС. План лекции: 1 Классификация измерительных технологий современных телекоммуникаций 1.1 Основные понятия 1.2 Измерительное оборудование 1.3 Классификация измерительных технологий 2 Методы представления сигналов цифровых систем связи 2.1 Особенности представления цифровых сигналов 2.2 Глазковые диаграммы 2.3 Диаграммы состояний 2.4 Алгоритмические диаграммы 3 Общая методология измерения параметров цифровых каналов 3.1 Бинарный канал и методы анализа его параметров 3.2 Основные параметры измеряемые в бинарном цифровом канале 1 Классификация измерительных технологий современных телекоммуникаций 1.1 Основные понятия До недавнего времени измерительная техника служила для контроля работы сети и соответствия ее стандартам. Имелись четкие рекомендации по методологии измерений на сетях связи. Применялась общеизмерительная техника (генераторы, осциллографы, частотомеры и т.п.). Сегодня нет четких методологий. Измерительная техника используется не только для проверки на соответствие стандартам, но и для изучения процессов, протекающих в сети. Измерительную технику для телекоммуникаций невозможно использовать в других областях человеческой деятельности, т.е. это специализированная техника. Вспомним определение такого понятия как «метрология». Метрология – это наука об измерениях, методах достижения их единства и требуемой точности. Из приведенного выше сравнительного анализа аналоговой и цифровой сетей видно, что определение не совсем точно описывает подход к измерениям на цифровых сетях: - основным предметом метрологии является измерение физических величин. Все классификации методов измерений и измерительных средств 5 построены на разделении по измеряемым величинам или параметрам. В современных системах связи комплексное измерение может включать сотни таких параметров; - невозможно описать технологи измерений, связанных с логическим анализом алгоритмов взаимодействия множества логических устройств, современных систем связи. Поэтому введем новое определение – измерительные технологии. Измерительная технология – это совокупность методов, подходов к организации измерений и интерпретации результатов, конкретных методик, а также измерительных средств (приборов и средств контроля) для качественного обслуживания соответствующих средств связи. Но у метрологии есть свои преимущества (использование математического анализа погрешностей, методы измерения физических параметров) и это, несомненно, используется в измерительных технологиях. 1.2 Измерительное оборудование Всю измерительную технику современных сетей можно разделить на два основных класса: системное и эксплуатационное оборудование. Системное оборудование – это измерительное оборудование, обеспечивающее настройку сети в целом и ее отдельных узлов, а также последующее исследование состояния всей сети. Для системного оборудования основным требованием является максимальная функциональность прибора (спецификация тестов должна удовлетворять всем существующим и большинству перспективных стандартов и методологий). Помимо этого к системному оборудованию предъявляются следующие требования: быстрота и легкость модернизации, удобство эксплуатации, надежность и портативность (по мере возможности). Эксплуатационное оборудование – это измерительное оборудование, которое должно обеспечивать качественную эксплуатацию отдельных узлов сети, сопровождение монтажных работ и оперативный поиск неисправностей. Эксплуатационное оборудование должно быть в первую очередь портативным и дешевым, затем надежным и уже после этого многофункциональным. 1.3 Классификация измерительных технологий В основе системы электросвязи лежит первичная сеть – совокупность среды распространения. В современной системе электросвязи существует три среды распространения: электрический кабель, оптоволоконный кабель и радиоэфир (радиочастотный ресурс). Цифровая первичная сеть может строиться на основе принципов плезиохронной цифровой иерархии (PDH) или синхронной цифровой иерархии (SDH). На базе типовых каналов и трактов первичной сети создаются 6 вторичные сети – это телефонные, цифровые сети с интеграцией служб (ISDN), сети на основе принципов асинхронного режима передачи (АТМ), сети передачи данных (ПД), сети сотовой радиосвязи и транкинга, а также сети специального назначения. В соответствии с этим предлагается классификация измерительных технологий, представленная на рис. 1.1. Все представленные на рис. 1.1 классы имеют свои методы организации измерений, опирающиеся на специализированные измерительные средства, причем измерительные средства разных классов практически не пересекаются друг с другом. На схеме применяются следующие обозначения: ССС – спутниковые системы связи; СКС – структурированные кабельные сети; xDSL – кабель, используемый для «последней мили»; ЛВС – локально-вычислительные сети; WDM – системы передачи с частотным разделением каналов в ВОК; ATM – режим асинхронной передачи; IDN – интегрированная цифровая сеть; QoS – специализированные технологии анализа качества услуги; CAS – сигнализация, связанная с разговорными каналами; BER – ошибка по битам; ОКС №7 – общий канал сигнализации №7; IN – интеллектуальные сети; BERT – тестирование по параметру BER; B-ISUP – широкополосная цифровая сеть с интеграцией служб; PNNI – новый протокол; БС и МС – базовые и мобильные станции. 7 Измерения сред распространения сигналов Первый уровен ь Радиочастотные измерения Измерения радиоре лейных линий Измерен загрузки спектра Измерения спутников систем связи Измерение оптического кабеля Измерения WDM Измерен ВОСП Измерения кабеля ЛВС Измерения электрического кабеля Измерения кабелей xDSL Измерения абонентск кабеля Измерения магистральн кабеля Измерен структурированных кабельн систем Измерения цифровых трактов первичой сети Второй уровен ь Измерение параметров тр-ой сети АТМ Измерения PDH Измерения SDH Измерения в системе синхронизац Измерение параметров каналов ТЧ Измерения на вторичных сетях связи Третий уровен ь Измер в сетях спец назначения Измер в других вторичн сетях Измерения в системах беспроводн радиосвязи Измерения ISDN В- Измерения в сетях передачи данных Анализ сети ОКС - 7 Измерения ISDN Измерения IDN 8 2 Методы представления сигналов цифровых систем связи 2.1 Особенности представления цифровых сигналов Отличие цифровых сигналов от аналоговых состоит в том, что у цифровых сигналов дискретная структура. Если параметры аналоговых сигналов меняются непрерывно в диапазоне частот, то параметры цифровых сигналов изменяются дискретно. В методологии измерений цифровых сигналов широкое распространение получили специальные диаграммы. Используются два основных класса диаграмм: диаграммы физических параметров цифрового сигнала (глазковые диаграммы и диаграммы состояний), а также алгоритмические диаграммы (древовидные диаграммы и диаграммы Треллиса). Диаграммы физических параметров используются для анализа как простых бинарных цифровых сигналов, так и сложных сигналов современных цифровых телекоммуникаций – многоуровневых (сигналы линейного кодирования IDSN) и модулированных сигналов (сигналы для радиосвязи). Алгоритмические диаграммы используются для анализа сигналов дифференциальных модуляций и современных алгоритмов кодирования информации. 2.2 Глазковые диаграммы По своей структуре глазковые диаграммы являются модификацией осциллограмм, с той только разницей, что используют периодическую структуру цифрового сигнала. Для построения двухуровневой глазковой диаграммы цифровой поток подается на осциллограф (рис. 2.1). При построении многоуровневых диаграмм сигнал должен проходить через многоуровневый конвертер. Для калибровки глазковой диаграммы сигнал подают в обход фильтра, ограничивающего диапазон сигнала. В этом случае возникает диаграмма в виде прямоугольника (рис. 2.2., слева). Фильтр же вносит существенные изменения в форму импульса, за счет нарастания и спада фронта реального сигнала прямоугольный импульс имеет форму колокола, в результате чего возникает диаграмма в виде «стандартного глаза» (рис. 2.2, справа – «бинарный глаз»). 7 Рисунок 2.1 Построение глазковой диаграммы Рисунок 2.2 Глазковая диаграмма без фильтрации и с фильтрацией За счет внешней синхронизации развертки получаемые осциллограммы накладываются друг на друга с периодом цифрового отсчета. В результате проведения измерений с накоплением получается глазковая диаграмма, на которую по оси у откладывается амплитуда сигнала по уровням (рис. 2.3). Исследование глазковых диаграмм позволяет провести детальный анализ цифрового сигнала по параметрам связанным с формой волнового фронта (параметр межсимвольной интерференции (ISI), джиттер передачи данных и джиттер по синхронизации). 8 Рисунок 2.3 Глазковая диаграмма цифрового сигнала проходящего через фильтр Трасса двухуровневого сигнала в точках времени проходит точно через нормированные значения +1 и -1, следовательно ISI на рисунке отсутствует. В тоже время различные трассы пересекаются с временной осью в разное время. Максимальная ширина области пересечения с временной осью определяется как пиковое фазовое дрожание или джиттер передачи данных (Djpp). Джиттер по синхронизации (Cjpp) представляет собой отклонение вертикальной оси «глаз» от идеального отсчета. 2.3 Диаграммы состояний Цифровой сигнал может быть представлен в виде нескольких дискретных состояний, в связи с этим возникает задача анализа этих состояний с учетом используемых принципов цифровой модуляции сигнала. Диаграммы состояний представляют собой диаграммы сигнала в полярных координатах с накоплением, цифровой сигнал проходит на диаграмме состояний характерные точки (рис. 2.4). Рисунок 2.4 Примеры диаграмм состояний основных типов модуляции 9 Диаграммы состояний имеют особое значение для анализа модулированных сигналов, так как в принятой технологии используется принцип разделения цифрового сигнала на две составляющие I (синфазный сигнал) и Q (сигнал смещенный на 90º относительно синфазного). 2.4 Алгоритмические диаграммы В практике анализа работы цифровой системы встречается класс задач, когда необходимо иметь представление не о состоянии сигнала, а о динамике изменения этих состояний. Для такого анализа наиболее часто используется диаграмма Треллиса, которая является одной из модификаций диаграммы состояний. На этой диаграмме помимо состояний сигнала показывается траектория изменений состояния (рис. 2.5), реже используются древовидные диаграммы, представляющие собой древо смены состояний (рис. 2.6). Рисунок 2.5 Диаграмма состояний Треллиса 1 Рисунок 2.6 Диаграмма состояний Треллиса и древовидная диаграмма 1 2 Общая методология измерений параметров цифровых каналов 3.1 Бинарный канал и методы анализа его параметров В современных телекоммуникационных системах для передачи цифровой информации используются различные типы модуляции и кодирования, однако оконечное оборудование системы передачи использует бинарный цифровой канал. Кроме того, для анализа системы передачи используются данные методологии измерений по битам (сигнал декодируется (демодулируется) до двоичного вида, а затем полученный сигнал анализируется). Таким образом, методология измерений параметров бинарного канала представляет собой основу методологии измерений любых цифровых каналов. Основное назначение бинарного цифрового канала – это передача информации в виде битов (в двоичной форме), поэтому основные параметры качества цифровой передачи связаны с параметром ошибки по битам (BER). Измерения по параметру BER вошли в методики измерений всех первичных и вторичных сетей. Различаются два типа измерений бинарного канала – измерения с отключением канала и измерения без исключения канала. При измерении с отключением канала сигнал передается в виде тестовой последовательности, которая принимается на другом конце канала. Затем проводится анализ ошибок, вносимых каналом. Этот метод позволяет аннулировать параметры канала с точностью до единичной ошибки по битам. Измерения без отключения канала часто называют мониторингом, так как проводятся в режиме работающего канала, а анализатор в этом случае подключается параллельно и осуществляет пассивный мониторинг канала. Алгоритм организации измерений основан на применении различных типовых цикловых кодов или служебной информации, передаваемой в канале. Методы измерения без отключения канала основаны на идентификации битовой ошибки в некотором блоке переданной информации. Таким образом, объективная точность измерений ограничена размерами блока (две ошибки в блоке идентифицируются как одна). 3.2 Основные параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале AS – время готовности канала (с) – вторичный параметр, равный разности между общей длительностью текста и временем неготовности канала; AS (%) – относительное время готовности канала – первичный параметр, мера качества предоставляемого пользователю канала; 1 BBE – блок с фоновой ошибкой, применяется при анализе ошибок по блокам; BIT или ERR BIT – число ошибочных битов – параметр, используемый при анализе канала на наличие битовых ошибок; EB – число ошибочных блоков – параметр, используемый при анализе канала на наличие блоковых ошибок; BBER – коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками – отношение числа блоков с фоновыми ошибками ко всему количеству блоков за исключением всех блоков в течении SES; RATE или BER – частота битовых ошибок, коэффициент ошибок по битам – основной параметр в цифровых системах передачи, равный отношению числа битовых ошибок к общему числу бит, переданных за время проведения текста по каналу, находящемуся в состоянии готовности; BLER – частота блоковых ошибок, коэффициент ошибок по блокам – равен отношению числа ошибочных блоков данных к общему числу блоков; CLKSLIP или SLIP – число тактовых проскальзываний – параметр характеризуется числом синхронных управляемых проскальзываний, появившихся с начала теста; CRS ERR – число ошибок CRS – параметр ошибки, измеряемый с использованием циклового избыточного кода (CRS), распространенный параметр определения ошибок реально работающего канала без его отключения и без передачи тестовой последовательности; CRS RATE – частота ошибок CRS; DGRM – число минут деградации качества – несколько временных интервалов продолжительностью 60 с каждый, когда канал находится в состоянии готовности; DGRM (%) – процент минут деградации качества; EFS – время свободное то ошибок (с), общее время пребывания канала в состоянии готовности; EFS (%) – процент времени, свободного от ошибок (с); ES – длительность поражения сигнала ошибками; ES (%) – процент поражения сигнала ошибками; LOSS – длительность потери сигнала (с); PATLS – количество потерь тестовой последовательности; SES – продолжительность многократного поражения ошибками, количество секунд пораженных ошибками (с); SES (%) – относительная продолжительность многократного поражения ошибками; SESR – коэффициент ошибок по секундам, пораженным ошибками; SLIPS или CKSLIPS – продолжительность тактовых проскальзываний; 1 UAS – время неготовности канала (с), начинает отсчитываться с момента обнаружения десяти последовательных интервалов SES; UAS (%) – относительное время неготовности канала. Тема лекции: Измерение электрических и волоконнооптических кабелей, определение характера повреждения План лекции: 1 Измерения электрических кабелей 1.1 Классификация измерений 1.2 Измерения магистральных кабелей 1.3 Измерения абонентских кабельных систем 1.4 Измерения структурированных кабельных систем 2 Измерения волоконно-оптических систем передачи 2.1 Эксплуатационные измерения на ВОСП 2.2 Калибровка эксплуатационного измерительного оборудования 4 Измерения электрических кабелей 4.1 Классификация измерений Электрический кабель используется на протяжении всего времени существования связи, поэтому технология его эксплуатации отработана в деталях. В тоже время технология измерений постоянно изменяется, совершенствуется в связи с развитием научно-технического прогресса и появлением новых требований к параметрам кабеля. 1 Рисунок 4.1 Концепция измерений электрических кабелей Электрические измерения кабелей связи можно разделить на группы, причем каждая группа измерений применима для любых типов электрических кабелей. Таким образом, классификацию измерений электрических кабелей можно представить как на рисунке 4.1. Помимо этого широкое распространение получила классификация по методикам измерений, которая выделяет группы параметров, измеряемых постоянным током (сопротивление изоляции, омическая асимметрия цепи, электрическая прочность изоляции и т.п.), и группы параметров, измеряемых переменным током (собственное затухание цепи, затухание несогласованности, защищенность цепи на дальнем конце, емкостная связь и асимметрия, параметры волнового сопротивления и т. п.). современные приборы оснащены необходимыми средствами для измерения параметров обеих групп, поэтому такое разделение не имеет практического применения. В связи с динамичным развитием техники связи рассмотрим подробно технологии измерений магистральных электрических кабелей с использованием рефлектометров абонентских кабельных сетей, а также специфические измерения, связанные с развитием технологии цифрового абонентского доступа (xDSL). 4.2 Измерения магистральных кабелей Перед прокладкой кабеля часто необходимо проверить соответствие его характеристик заданным. Обычно эти измерения проводятся на заводепроизводителе, но могут также проводиться и операторами сетей связи для проверки заданных технических характеристик. Такие измерения сводятся к анализу кабеля в бухтах, что относится к разряду стандартной задачи анализа параметров четырехполюсников и решается при помощи анализаторов цепей. Эти приборы содержат генератор и анализатор спектра, синхронизированные друг с другом. При устранении неисправности кабеля необходимо обнаружить точку ее возникновения для этого существует несколько принципиально разных методов (методы прямого наблюдения, рефлектометрические методы и мостовые методы). Рассмотрим подробнее каждый из них. 4.2.1 Прямые методы обнаружения неисправности в кабеле Прямые методы обнаружения неисправности в кабелях связаны с внешним наблюдением за кабелем – трассировка кабеля. Для этого в основном используются кабелеискатели, состоящие из двух частей: генератора-передатчика сигнала и приемника. Передатчик подключается к неисправному кабелю и подает в него сигнал переменного тока. Приемниктрассоискатель при замыкании цепи (передатчик – кабель – среда – приемник) 1 отображает уровень сигнала в этой цепи в цифровом виде, а чаще просто звуковым сигналом, пропорциональном уровню сигнала в цепи. Выбор режима работы приемника (емкостной или индуктивный) осуществляется в соответствии с типом неисправности, а частота и мощность цифрового сигнала, подаваемого в кабель, выбирается в соответствии с типом кабеля, глубиной его залегания и чувствительностью приемника. Обнаружение точки возникновения неисправности кабелеискателем зависит от типа неисправности. Так, при полном обрыве кабеля, сигнал на приемнике в точке обрыва значительно усиливается из-за полного нарушения изоляции и пропадает после точки обрыва. В случае частичного обрыва одной жилы нарушения изоляции в кабеле может не быть, тогда после прохождения точки неисправности сигнал пропадает. При коротком замыкании сигнал также усиливается и пропадает после прохождения точки. Кабелеискатели выполняют: - трассировку пути залегания кабеля; - определение глубины залегания кабеля; - измерение величины тока в кабеле; - определение характера повреждения; - определение степени повреждения (сильное или легкое); - индикацию силовых кабелей и кабелей питания; - определение точек намокания кабелей. Эффективным способом трассировки кабеля является использование маркеров. При прокладке кабеля параллельно с ним закапывают маркеры (устройства, содержащие индуктивную катушку, настроенную на определенную частоту). Кабелеискатель же имеет в своем составе резонансный контур, реагирующий на наличие маркера. Существует еще метод прямой локации. Высокая точность измерений достигается за счет использования высоковольтного импульса малой длительности. В точке обрыва кабеля при прохождении такого импульса возникает ионизированное плазменное образование, которое меняет на время сопротивление кабеля. Плазменный шнур выполняет роль проводника для короткого замыкания, и точка обрыва может быть успешно найдена. Так как прибор использует очень короткий импульс, его работа не сказывается на параметрах кабеля и на оборудовании, подключенном к нему. По данным о длительности импульса определяется ориентировочная дистанция до точки обрыва. Для точного обнаружения используют портативный переносной индуктивный приемник одночастотного сигнала. 4.2.2 Обнаружение неисправностей с использованием рефлектометров электрических кабелей Для анализа магистральных кабелей с одного конца используют металлические рефлектометры дальнего действия. Принцип работы рефлектометра рассмотрен с помощью схемы (рис. 4.2). Вообще рефлектометр представляет собой комбинацию импульсного генератора и измерителя сигнала. Рефлектометры действуют по принципу 1 радара: в линию посылается импульс малой длительности, который отражается от неисправности, и отраженный сигнал отклоняет луч осциллографа (ось Х проградуирована в метрах, ось Y в – децибелах). А Отраженный сигнал Тестовый сигнал ~ Неисправность Рисунок 4.2 Принцип работы рефлектометра Правильное соединение 1 Неправильное соединение Рисунок 4.3 Подключение рефлектометра к кабелю (а – через соединительную муфту, б – с использованием адаптера, в – подсоединение к витой паре) Диапазон измерений металлических рефлектометров достигает 60 км, разрешающая способность (минимальное расстояние между двумя близкорасположенными неисправностями) до 10 см. Различают два основных типа рефлектометров: с отображением формы принимаемой волны и с цифровым отображением. Первые дают возможность комплексного анализа всех неоднородностей в кабеле, а цифровые определяют расстояние только до первой неоднородности. Важным для металлических рефлектометров является зависимость скорости распространения сигнала по кабелю от характеристик кабеля. Для правильного определения расстояния используют фактор VOP (указывается в паспорте на кабель или вычисляется путем измерения кабеля разной длины). Другим важным пунктом организации измерений является способ подключения рефлектометра к тестируемому кабелю (варианты представлены на рисунке 4.3). Среди всего многообразия рефлектограмм металлических кабелей можно выделить несколько, наиболее полно описывающих возможные неисправности кабелей. На рисунке 4.4 представлены рефлектограммы следующих повреждений: 1 – обрыв кабеля (COMPLETWE OPEN); 2 – короткое замыкание (DEAD SHORT); 3 – частичный обрыв (PARTTIAL OPEN), затем полный обрыв; 4 – частичное замыкание (PARTIAL SHORT), затем полный обрыв; 5 – четыре отпайки на кабеле (отмеченная вторым курсором четвертая отпайка является дефектной); 6 – цилиндрический коннектор на коаксиальном кабеле; 7 – наличие усилителя в линии; 8 – коаксиальные отпайки; 9 – наличие направленных и пассивных ответвителей (вторым курсором отмечено место расположения ответвителя); 10 – внесенное дополнительное сопротивление или сварочный шов; 11 – правильно выбранный терминатор; 12, 13 – кабель с антенной (отраженный сигнал зависит от типа антенны); 14 – замокание кабеля (второй курсор отмечает начало области замокания); 15 – повышение влажности; 16 – высокоомная отпайка. 1 Рисунок 4.4 Основные типы рефлектограмм 1 Рисунок 4.4 (окончание) Основные типы рефлектограмм 4.2.3 Обнаружение неисправностей с использованием мостового метода Данный метод основан на использовании схемы сбалансированного моста. Тестируемый кабель используется в качестве одного из плеч моста , параметры других плеч подбираются анализатором и на основании этого делаются выводы о параметрах кабеля. На основании этих данных оценивают расстояние до неоднородности и ее характер. Выделяют два типа неисправностей: омические (короткое замыкание, частичный пробой изоляции между жилами, замокание кабеля) и емкостные (различные типы обрывов). После определения типа неисправности выбирают анализируемый параметр (сопротивление или емкость) и рассчитывают предполагаемую длину кабеля. Если она не совпадает с заданной, значит имеет место та или иная неоднородность. Расстояние до которой рассчитывают. Мостовой метод менее точен, чем рефлектометрический, поэтому разработаны типовые схемы включения (рис. 4.5) это двухжильная и трехжильная схема в зависимости от того, сколько металлических жил 2 используется в измерении. На левой схеме шлейф образуют жилы 1 – 2 – 3 – G (G – жила заземления), на правой - 1 – 2 – 3 – G. Рисунок 4.5 Измерение импеданса абонентского кабеля В целом, рефлектометрический метод более эффективен, так как не требует манипуляций с кабелем на удаленном конце и сложных вычислений. В то же время, есть ряд характерных неисправностей, при которых мостовой метод дает лучшие результаты. 4.3 Измерения абонентских кабельных систем В последнее время возникла реальная необходимость создания универсальной абонентской сети, которую можно было бы использовать не только для передачи сигналов телефонии, но и для создания локальных вычислительных сетей (LAN). В результате возникла концепция структурированных кабельных сетей (СКС), которая дает возможность создавать высокоскоростные каналы передачи данных без замены существующего кабельного хозяйства. Появился широкий набор измерительных приборов различной функциональности, методов измерения и принципов работы. В целом можно выделить три типа измерительных приборов для абонентских кабельных систем: - рефлектометры; - приборы на основе мостового принципа; - приборы на основе тонального тестирования. Рассмотрим практические методы измерения параметров абонентского кабеля. 2 4.3.1 Измерение параметров импеданса абонентского кабеля Параметры импеданса также называют первичными параметрами линии передачи (сопротивление, индуктивность, проводимость и емкость). Они относятся к общим параметрам четырехполюсников и могут быть измерены обычными мультиметрами или LCR-метрами. На рисунке 4.5 представлены результаты измерения импеданса (следует отметить, что в зарубежной литературе две несущие жилы называют Ring (R) и Tip (T), а жила заземления – Ground (G)). Из рисунка видно, что пассивная нара имеет емкостной характер. А отличие параметров T-G и R-G указывает на наличие неисправности. Рассмотрим в качестве примера несколько реальных ситуаций обнаружения неисправностей. Так как измерения проводились по американским стандартам, то результаты представлены в градусах Фаренгейта (84º F = 28,8º С), а расстояние в футах. Пример 1 Поиск неисправности в абонентском кабеле при коротком замыкании Короткое замыкание фактически означает, что между жилой R и T сопротивление равно 0 Ом. Это омический тип неисправности. По показаниям прибора (рис. 4.6, б) видим, что сопротивления по направлениям R-G и T-G неравны, это указывает на неоднородность в кабеле. Рисунок 4.6 Поиск неисправности в абонентском кабеле при коротком замыкании 2 Разница составляет несколько десятков Мом, что соответствует разомкнутому кабелю. По сравнению с этим сопротивление по линии T-R очень мало, что указывает на наличие короткого замыкания. Далее анализатор автоматически выполняет расчет расстояния до короткого замыкания (рис. 4.6. в), сравнив его с рефлектограммой (рис 4.6, г) убеждаемся в верности измерений. Пример 2 Поиск неисправности в случае замыкания на низкоомную нагрузку Под низкоомной нагрузкой понимается сопротивление неисправности менее кОм (рис. 4.7, а). для определения расстояния до низкоомной неисправности используют или рефлектометр или мост. При использовании рефлектометра следует найти пик на рефлектограмме (рис. 4.7, б). чем ниже сопротивление в месте неоднородности, тем выше пик отражения на рефлектограмме. Для величины сопротивления 1000 Ом, пик практически сложно обнаружить и расстояние будет определено неточно. При мостовом методе используют данные о типе кабеля, диаметре, материале жилы и температуре кабеля, и производят расчет расстояния до места неисправности, расстояния после неисправности и сопротивления неоднородности (рис. 4.7, в). В) Г) Рисунок 4.7 Поиск неисправности при замыкании на низкоомную нагрузку 2 Пример 3 Поиск неисправности при замыкании на высокоомную нагрузку Под высокоомной нагрузкой понимается сопротивление неисправности более 1 кОм. Использование рефлектометра при этом неэффективно, так как пик отражения обнаружить очень сложно (рис. 4.8, б). В этом случае используется мостовой метод (рис. 4.8, а), что аналогично примеру 2. Рисунок 4.8 Поиск неисправности при замыкании на высокоомную нагрузку Пример 4 Поиск неисправности в случае полного обрыва Рисунок 4.9 Поиск неисправности в абонентском кабеле при полном обрыве 2 Неисправность при полном обрыве кабеля имеет емкостной характер (рис. 4.9, б). Так же видно, что параметры T-G и R-G равны, т.е. пара сбалансирована. Рассчитываем расстояние, используя данные рис 4.9, б. Для проверки используем рефлектометрический метод (рис. 4.9, в). При мостовом методе в данном случае велика вероятность большой погрешности. Пример 5 Поиск неисправности при частичном обрыве При частичном обрыве одна из пар имеет повышенную емкость в точке неисправности, т. е. пара несбалансированна, что видно на рисунке 4.10, б. Рисунок 4.10 Поиск неисправности в абонентском кабеле при частичном обрыве Также видно, что емкость R-G выше емкости T-G, значит можно предположить, что частичный обрыв имеется на жиле Т, поскольку прибор показывает, что она короче. Тогда, предполагая целостность жилы R делаем расчет по распределенной емкости направления T-G. Для проверки предположения используем рефлектометр (рис. 4.10, в). Все примеры были приведены для измерений пассивной абонентской пары. Пара же, используемая в абонентском кабельном хозяйстве, является активной (на пару подается напряжение и по ней идет ток абонентского шлейфа). Результаты измерений активной абонентской пары представлены на рисунке 4.11. 2 Измерения тока и напряжения позволяют найти неисправности в системе питания и энергопотребления абонентских устройств и центрального коммутатора, неисправности связанные с неправильной полярностью питания абонентских устройств. Измерения проводятся мультиметрами, LCR-метрами или специализированными приборами. Рисунок 4.11 Измерение параметров активной абонентской пары 4.3.2 Измерение затухания кабеля Затухание сигнала в канале – это отношение (в децибелах) мощности входного сигнала к мощности сигнала на выходе при согласованности основных параметров источника, нагрузки и кабеля. В согласованности основных параметров и состоит специфика измерений затухания в электрических кабелях. Для измерения затухания на вход подают тестовый синусоидальный сигнал (для абонентского кабеля частота измерений выбирается 1020 Гц или 1004 Гц). Измерения выполняются двумя приборами, устанавливаемыми по концам измеряемой линии (рис. 4.12, а), один из них генератор, второй – анализатор сигнала. Для оптимизации схемы и устранения недостатка (использование двух анализаторов с полными возможностями) используются удаленные респондеры – приборы с неполными возможностями анализаторов (рис. 4.12, б). Здесь респондер TX-1D представляет собой генераторный модуль анализатора, управляемый анализатором. На рисунке 4.12, в представлены результаты измерения затухания. Измерение АЧХ и ГВЗ аналогичны описанным выше методам измерения затухания. Затухание измеряется на каждой частоте и строится график АЧХ. Аналогично измеряют неоднородность фазово-частотной характеристики канала – ГВЗ. В результате этих измерений можно сделать выводы о допустимой пропускной способности кабеля, так как условие хорошего качества означает линейность АЧХ во всем используемом 2 диапазоне частот. Равномерность АЧХ и ГВЗ определяет полосу пропускания кабеля, а значит и допустимую скорость передачи в канале. Рисунок 4.12 Измерение затухания 4.3.3 Поиск неоднородностей в кабеле Поиск и устранение неоднородностей является важной эксплуатационной задачей. Одним типом неоднородностей, встречающихся в абонентских кабелях, являются катушки Пупина. Их использование позволяет добиться равномерности АЧХ канала ТЧ, однако при переходе к ISDN диапазон частот канала расширяется, и катушки Пупина значительно ухудшают качество канала. Поэтому необходимо проводить поиск катушек по всей длине кабеля. Для этого существует три основных метода. Первым методом является метод оценки индуктивности по структуре АЧХ. На этом принципе основаны большинство экспертных систем, обеспечивающих подсчет количества катушек в линии (рис. 4.13, б). недостатком этого метода является невозможность определения местоположения катушек. Второй метод – использование рефлектометра (рис. 4.13). как видим из рисунка, можно ни только оценить количество катушек в кабеле, но и определить их точное местоположение. Таким образом, этот метод наиболее эффективен. Третьим методом является построение импеданс-частотной характеристики по отраженному сигналу. Для этого используют сканирующий генератор (рис. 4.14). Важным преимуществом такого метода является возможность проведения измерений с одного конца. Вообще импеданс-частотная характеристика – это важная эксплуатационная характеристика. С ее помощью можно не только анализировать параметры кабеля, но и определить его пригодность для передачи цифровых данных. 2 Рисунок 4.13 Поиск катушек Пупина Рисунок 4.14 Измерение импеданс-частотной характеристики 2 Рисунок 4.15 Диагностика параллельных отведений Другим типом неоднородностей в абонентских кабелях являются параллельные отведения (отпайки) и разделение кабелей. Диагностика параллельных отведений мостовым методом (рис. 4.15, б) выявляет лишь определенный дисбаланс абонентской пары. Поэтому для данного вида неисправностей используют только метод рефлектограммы (рис. 4.15, в). Сложность локализации точек отведений и разделений заключается в том, что 2 ослабление сигнала может быть настолько сильным, что на рефлектограмме даже не видно, где оканчивается кабель. Сравним рефлектограммы на рисунке 4.15, г – е, на которых показаны кабель без неоднородностей, с одним и двумя параллельными отведениями соответственно. 4.3.4 Измерение затухания и перекрестных искажений Переходное затухание (перекрестные влияния) оказывают существенное влияние на параметры качества цифровой передачи. Так как реализация измерений переходного затухания на дальнем конце затруднены, то рассмотрим анализ переходного затухания на ближнем конце (NEXT). Переходное затухание на ближнем конце (рис. 4.16) характеризует помеху, наведенную сигналом, проходящим по одной паре проводников, на соседнюю пару. Чем выше его значение, тем лучше изоляция помехам. Но в тоже время, параметр переходного затухания служит для оценки взаимовлияний различных пар друг на друга. Если затухание между парами выходит за пределы нормы, оператор обычно не имеет возможности исправить ситуацию. Исключением является спутывание (рис. 4.17, а) пар (Split). Существует несколько методов поиска мест спутывания, все они основаны на диагностике перекрестных помех Рисунок 4.16 Структура перекрестных помех в смежных кабелях 3 Рисунок 4.17 Спутывание пар Наиболее простым методом является использование переходного тестирования. Вместо тестовой пары на выход рефлектометра подключаются те жилы, между которыми предполагается спутывание. Если спутывание имеется, то на рефлектограмме видны два пика, один из которых характеризует точку возникновения спутывания, другой – точку восстановления пары. В исходн6ом состоянии (рис. 4.17, б) оба пика могут быть как положительны, так и отрицательны. Этот метод нагляден, но для эффективности его использования необходимо точно определить пары, между которыми произошло спутывание, что на практике вряд ли возможно. Метод сравнения эксплуатационных рефлектограмм разных пар лишен этого недостатка (рис. 4.17, в). В этом случае используются рефлектограммы разных кабелей. 4.4 Измерение структурированных кабельных систем (СКС) Современная практика построения абонентских кабельных систем базируется на принципах использования кабелей, соответствующих стандартам. Разделение стандартов кабелей на категории отражает процесс эволюции использования абонентского кабельного хозяйства: в начале для 3 передачи сигналов ТЧ, затем для передачи данных, затем для построения локальных вычислительных сетей с различной скоростью передачи данных. Для анализа параметров СКС используются портативные ручные кабельные рефлектометры, которые обеспечивают всю спецификацию измерений. Кроме этого, для кроссирования и трассировки абонентского кабеля могут эффективно использоваться емкостные и индуктивные датчики. В соответствии с требованиями TSB-67 (стандарт полевого тестирования СКС) обязательному тестированию подлежат: схема разводки, длина затухание и потери NEXT. Технологии эксплуатационных измерений кабельных сетей направлены на повышение эффективности прокладки, замены и перекроссировки абонентских кабелей. В последнее время появилось много нового в эксплуатационных измерениях. В основном это касается трассировки и кроссирования кабелей. 4.4.1 Трассировка и кроссирование кабелей Первым важным измерением является трассировка кабеля с использованием пары передатчик-приемник с активной антенной (рис. 4.18, а). а б Рисунок 4.18 Трассировка кабеля Передатчик (Т) подключается к паре на одном кроссе, а приемник (R) с активной антенной используется для обнаружения кабеля. Перед началом тестирования канал проверяется на отсутствие рабочего сигнала (для этого передатчик оснащен функцией высокоомного подключения к каналу с режимом прослушивания). Аналогичны принципы измерений при анализе расположения кабеля в шкафу кросса (рис. 4.18, б). в этом случае передатчик подключается к розетке, а приемник обеспечивает поиск места пары в шкафу. Трассировка кабеля возможна и с помощью индуктивного датчика (при проведении измерений со стороны кросса). В этом случае организуют шлейф из розетки и последовательно подключают передатчик к парам в шкафу до тех пор, пока датчик не идентифицирует сигнал (рис. 4.18, а). 3 Трассировка особенно существенна для эффективного поиска кабелей в соединительной муфте или распределительной коробке при подключении дополнительных телефонных розеток (рис. 4.19). Для трассировки кабеля, по которому передается рабочий сигнал, используется неинтерфирирующий метод (рис. 4.20), при котором сигнал подается в пару земля-кабель. Рисунок 4.19 Использование активной антенны для поиска распределительных коробок Рисунок 4.20 Трассировка с использованием неинтерфирирующего метода 3 Рисунок 4.21 Измерения связанные с кроссировкой кабеля Для оперативного и качественного кроссирования между двумя удаленными шкафами используется специализированное оборудование, включающее в себя два и более двухканальных комплекта. Один канал используется для организации телефонной связи монтажников (связь по холодной паре), второй - для кроссирования методом гальванического тестирования («прозвонка»). Преимуществом этого метода является наличие связи в процессе кроссирования. На рисунке 4.21 представлены основные измерения при организации кроссирования. Наушники на рисунке показывают наличие аудиосигнала и речевой связи через гарнитуру, а сам тестовый комплект используется для аудио и световой сигнализации обнаружения кабеля. Существует несколько методов организации кроссирования: - шлейфовое кроссирование по парам (рис. 4.21, а); - пошаговый анализ по одному проводу (рис.4 21, б). В процессе кроссирования можно проводить измерения заземления кабелей (рис. 4.21, в) и анализ сопротивления линии или оконечных устройств (4.21, г). 4.4.2 Анализ затухания Затухание в электрических кабелях увеличивается с увеличением частоты. Оценка результата тестирования всех пар производится на основании наихудшего показания. Промежуток между тестовыми замерами затухания минимально должен составлять 1 МГц. Обычно измерение проводиться на уровне индикации прохождения / не прохождения теста (Pass / Fail). При организации измерений необходимо учитывать температуру окружающей среды, так как с повышением температуры затухание возрастает. 3 5 Измерение волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) Современные технологии высокоскоростной передачи основаны в первую очередь на использовании оптоволоконных сред, которые обеспечивают максимальную пропускную способность. В анализе оптоволоконных кабелей и узлов различают две категории: промышленный и эксплуатационный анализ. Промышленный анализ проводят перед укладкой кабеля. Эксплуатационный анализ оптических кабелей и узлов представляет собой измерения в процессе прокладки кабеля и при его эксплуатации. Данный анализ включает в себя измерение следующих параметров: - уровень оптической мощности; - переходное затухание; - определение места и характера повреждения; стрессовое тестирование аппаратуры ВОСП. Задачи эксплуатационного анализа выполняются эксплуатационным измерительным оборудованием. Помимо промышленного и эксплуатационного анализа необходимо проводить калибровку и поверку эксплуатационного оборудования, что требует применения системного измерительного оборудования сходного по характеристикам с оборудованием, используемом для промышленного анализа. 5.1 Эксплуатационные измерения на ВОСП Для анализа волоконно-оптической среды передачи применяются: - оптические измерители мощности (ОРМ); - стабилизированные источники сигнала (SLS, LED); - визуальные дефектоскопы; - измеритель потерь в оптической линии (OLTS); - перестраиваемые оптические аттенюаторы; - оптические рефлектометры (OTDR); - анализаторы возвратных потерь (ORL); - переговорные устройства; - кабельные идентификаторы; -микроскопы. Данные приборы используются для следующих измерений: - оптическая мощность (выход источников, уровень принимаемого сигнала) – OPM, OLTS; - затухание в кабеле, интерфейсах и волокнах – OPM, SLS, OLTS; - уровень возвратных потерь – ORL, OTDR; - определение места и характера повреждения оптоволоконного кабеля визуальным дефектоскопом – OTDR; 3 - стрессовое тестирование ВОСП – перестраиваемые аттенюаторы, OPM, SLS, OLTS. 5.1.1 Метод прямого измерения затухания, вносимого оптическим кабелем Рассмотрим типовую схему «точка – точка» (рис. 5.1), когда тестовый генератор и анализатор расположены по разным концам тестируемой линии. Рисунок 5.1 Типовая схема измерения затухания в оптическом кабеле Затухание в линии определяется логарифмическим отношением уровня сигнала от стабилизированного источника к уровню сигнала, измеряемого ОРМ. На практике обычно измеряют не затухание в обычном кабеле, а вносимое затухание, которое представляет собой сумму затухания в линии и потерь мощности в оптических интерфейсах. Для данного измерения можно использовать не только пару OPM – SLS, но и два прибора OLTS, что позволяет проводить попеременное тестирование с источником сигнала в точке А, а потом – в точке В. Результаты измерений усредняются. 5.1.2 Метод обратного рассеяния для измерения затухания Метод основан на использовании оптических рефлектометров. Измеряемое волокно зондируют мощными оптическими импульсами, вводимыми через направленный ответвитель. Отражая от неоднородностей поток импульсов, поток обратного рассеяния возвращается обратно. Регистрация этого потока позволяет определить функцию затухания по длине с того же конца кабеля, что является важным достоинством данного метода. Одновременно фиксируется местоположение и характер повреждения. На рисунке 5.2 представлена схема организации таких измерений. Генератор оптического сигнала в составе рефлектометра посылает короткий импульс, который отражается на неоднородностях А и В. На анализаторе мощности относительно времени прихода импульса можно получить график зависимости отраженного сигнала от длины линии (рефлектограмму). Угол наклона кривой определяет удельное затухание оптического сигнала в линии (рис. 5.3). Основным недостатком данного метода является небольшой динамический диапазон измерений, что обусловлено малой мощностью излучения обратного рассеяния. Технические характеристики рефлектометра (разрешающая способность, размер мертвой зоны и т.д.), а так же особенности распространения сигнала в оптическом кабеле ограничивают результаты измерений по точности. Поэтому для высокой точности (до 0,01 дБ) 3 необходимо проводить измерения с двух сторон кабеля с последующим усреднением. Однако этот способ ликвидирует основное преимущество OTDR. Рисунок 5.2 Схема организации измерений параметров оптической линии с использованием рефлектометров Рисунок 5.3 Зависимость отражаемой мощности от длины кабеля 3 5.1.3 Анализ неисправностей в ВОСП Важной группой эксплуатационных измерений на ВОСП являются измерения, производимые для поиска и устранения неисправности в работающей системе передачи. Обобщенная блок-схема проведения таких измерений представлена на рисунке 5.4. Основные виды неисправностей в ВОСП приведены в таблице 5.1. Начало измерений Измерение принимаемой мощности Проверка электроники приемника в норме низкая Измерение мощности передатчика Анализ состояния передатчика низкая норма Диагностика передатчика исправен Расчет затухания в кабеле Тестирование оптического коннектора передатчика Конец измерений Расчет затухания неисправность обнаружена норма Диагностика кабеля со стороны передатчика неисправность обнаружена Тестирование коннектора приемником (OTDR) неисправность обнаружена Диагностика кабеля со стороны приемника неисправность обнаружена Рисунок 5.4 неисп Устранение неисправности Алгоритм поиска неисправности в ВОСП 3 Таблица 5.1 Основные виды неисправностей в ВОСП неисправность оборудование диагностики коннектор микроскоп кабель pigtail визуальный дефектоскоп локальный всплеск затухания в кабеле распределительное увеличение затухания в кабеле потери в сварочном узле обрыв кабеля OTDR процедура устранения очистка, полировка, обновление устранение перекручивания устранение перекручивания замена участка кабеля OTDR OTDR, визуальный дефектоскоп OTDR, визуальный дефектоскоп вскрытие узла и новая сварка ремонт / замена 5.1.4 Определение характера повреждений в оптическом кабеле При аварийных эксплуатационных измерениях особенно важно определить участки и причины ухудшения качества передачи сигнала. Для этой цели используют рефлектометры. Для писка неисправностей в оптических коннекторах применяется визуальный анализ с использованием микроскопов с 30 – 100 кратным увеличением. Обычно используется прямое наблюдение полированной поверхности волокна с подсветкой (рис. 5.5, а), прямое наблюдение поверхности с подсветкой и с наличием оптического сигнала в волокне (рис. 5.5, б) и наблюдение под углом (рис. 5.5, в). Рисунок 5.5 Поиск неисправностей в коннекторах с использованием микроскопа 3 Метод прямого наблюдения позволяет проанализировать правильность центрирования, количество связующего вещества и т.д., однако анализ полированной поверхности волокна затруднен, можно увидеть только самые глубокие царапины. Анализ волокна с оптическим сигналом позволяет наблюдать дополнительно трещины и сколы. Метод наблюдения под углом позволяет более детально анализировать полированную поверхность волокна за счет возникающих теней от царапин. 5.1.5 Стрессовое тестирование аппаратуры ВОСП При проектировании ВОСП возникает вопрос оценки потенциального запаса по мощности в системе передачи. Для анализа этого запаса используются принципы стрессового тестирования, т.е. имитация плохих условий функционирования ВОСП, ля чего используются оптические аттенюаторы. Измерения могут сопровождаться анализом цифрового канала связи по параметру ошибки BER (ошибка по битам) в зависимости от уровня сигнала в линии (рис. 5.6). Рисунок 5.6 Схема стрессового тестирования ВОСП В линию передачи включается оптический аттенюатор, вносящий дополнительное затухание в ВОСП. При этом измеряется BER от уровня вносимого затухания. Предельное значение вносимого затухания , при котором аппаратура ВОСП функционирует согласно ТУ, определяет запас по мощности в ВОСП. 5.2 Калибровка оборудования эксплуатационного измерительного Для калибровки ОРМ используются высокостабильные источники оптического сигнала, оптические измерители мощности высокого класса точности и перестраиваемые аттенюаторы. Существует две основные 4 методики проведения измерений: прямой метод калибровки и метод сравнения. Прямой метод калибровки заключается в передаче высокостабильного по мощности сигнала через оптический аттенюатор на калибруемый ОРМ. При этом измеряется зависимость показаний ОРМ от уровня эталонного сигнала (рис. 5.7). Рисунок 5.7 Прямой метод калибровки ОРМ В систему калибровки установлены модули высокостабильного источника оптического сигнала (на рисунке обозначен *), оптического измерителя мощности (ОРМ) и аттенюатора (АТТ). Метод сравнения (рис. 5.8) заключается в сравнении показаний калибруемого ОРМ с высокочастотным ОРМ в составе калибровочной системы. При этом результат калибровки не зависит от затухания, вносимого соседними кабелями в схеме прямого измерения. Рисунок 5.8 Схема калибровки ОРМ методом сравнения Для калибровки SLS необходимо измерить стабильность источника по мощности и его АХЧ. Для этого используют высокочастотные ОРМ с возможностью временной записи результатов измерений и оптические анализаторы спектра. Для анализа источников оптического сигнала очень важной является характеристика его устойчивости к отраженной мощности. 4 При анализе устойчивости используются перестраиваемые рефлектометры (рис. 5.9). Рисунок 5.9 Схема калибровки SLS c использованием оптического рефлектометра R – перестраиваемый рефлектометр Для калибровки оптических рефлектометров используют перестраиваемые оптические рефлектометры и эталонные кабели. Схема измерений аналогична схеме на рисунке 5.9 и обеспечивает анализ устойчивости работы прибора при большом уровне отражения в линии. Эталонным кабелем называется откалиброванный кабель с указанными в паспорте неоднородностями. Калибровка проводится путем сравнения рефлектограммы и паспортных данных кабеля. 4 Перспективы развития измерительных технологий Развитие измерительных технологий всегда идет параллельно развитию самих технологий телекоммуникаций. При оценке развития ВОСП следует отметить тенденцию перехода к системам передачи с частотным разделением каналов в волоконно-оптических кабелях (WDM). В основе этой технологии лежит разделение по длинам волн в оптической системе передачи. В связи с развитием этой технологии возникает необходимость использовать оптические анализаторы спектра. Такие анализаторы используются для разработки промышленного анализа, однако становится существенным использовать их для тестов эксплуатационного уровня. В связи с интенсивным развитием технологии SDH / SONET с использованием ВОСП для передачи широкополосных цифровых сигналов особое значение приобретают измерения параметра дисперсии одномодовых оптических кабелей. Этот вид измерений тоже относится к производственным измерениям, но в будущем будут выполняться как эксплуатационные измерения. 4 4
