Тестирование оптических кабелей с коннектором MPO: полное руководство!

Несмотря на то, что MPO-кабели (ленточные кабели с многоволоконным MPO разъемом, Multi-fiber Push On) используются уже в течение длительного времени, в существующих стандартах тестирования отсутствуют испытания, рассчитанные на технологию MPO, поскольку эти стандарты направлены на тестирование одинарного или дуплексного волокна с одиночными оптоволоконными соединителями. Данные стандарты трудно применить к тестированию ленточного волокна с MPO-разъемами. В качестве ответа на необходимость применения стандартов к MPO-коннекторам, IEC SC 86C WG1 был выпущен технический отчет IEC 61282-15/TR по тестированию оптических кабелей, имеющих многоволоконный MPO-connector. Ожидается приведение в соответствие стандартов ISO/IEC и стандартов TIA, что обеспечит единый подход к тестированию MPO независимо от страны или региона мира.

Если заглянуть в стандарты для тестирования линий и каналов, там указаны два уровня сертификации. Тестирование уровня 1 (которое в IEC называется Basic) связано с потерями, длиной и полярностью установленных волоконных систем. Уровень 2 (которое в IEC называется Extended ) – это тестирование с использованием оптического рефлектометра. Важно отметить, что тесты уровня 2 (расширенного) являются дополнением к базовым испытаниям уровня 1, но сами по себе не являются достаточными. Кроме того, важным моментом в рамках этих стандартов является требование осмотра торцевой поверхности волокна в соответствии со стандартом IEC 61300-3-35. Это позволит гарантировать перед соединением, что торцевая поверхность волокна не имеет мусора и каких-либо дефектов.

Анатомия MPO-разъема

12-волоконный MPO-connector имеет приблизительно тот же размер, что и дуплексный разъем LC. Но на этом их сходство и заканчивается.

Одноволоконный соединитель содержит только одно волокно, которое смонтировано в белом керамическом наконечнике. В многожильном соединителе используется полимерный наконечник, который содержит несколько волокон в форме массива, проходящего через его середину. Существуют варианты MPO-соединителей на 4, 8, 12 и 24 волокна.

Также определяется «пол» разъема – штекер (male) или гнездо (female). Штекеры и гнезда позволяют выровнять торцы волокон и совместить их сердцевины в разъеме.

Сквозная полярность

Кабель типа А

Кабель типа В

Кабель типа С

В стандарте TIA-568.3 представлены три метода конфигурации системы для обеспечения правильных соединений: типы полярности A, B и C.

Кроме «пола» разъемов ленточные кабели MPO имеют определенную полярность. Полярность определяет подключение отдельных волокон. Выбор полярности имеет решающее значение для соединения передатчиков с приемниками и наоборот.

Разъемы и адаптеры MPO имеют ключи. Эти ключи задают сквозную полярность системы MPO. Выше на иллюстрации показана полярность кабелей. Обратите особое внимание на положение ключа (вверх или вниз) на любом из концов кабеля. Немного облегчает жизнь то, что на корпусе большинства разъемов MPO имеется белая точка, указывающая на волокно 1. Также на полярность влияют адаптеры. На них слот для ключа располагается спереди и сзади. Адаптеры с полярностью А имеют «ключ вверху и ключ внизу», а адаптеры полярности B имеют «ключ вверху и ключ вверху».

В стандарте TIA-568.3 представлены три метода конфигурации системы для обеспечения правильных соединений. Тип A – это прямое соединение. Волокно в позиции 1 на одной стороне соединяется с позицией 1 на другой стороне. Тип B – это обратное подключение. Волокно в позиции 1 на одной стороне соединяется с позицией 12 на другой стороне. Это обеспечивает переворот волокон, который необходим для соединения передатчика 40/100G с приемником 40/100G. В конфигурации типа C волокна переворачиваются попарно (волокно 1 соединяется с позицией 2, а волокно 2 соединяется с позицией 1 и т.д.). Данная конфигурация используется для систем, в которых конечные соединения являются дуплексными, как правило, для поддержки 1/10G. Обратите внимание, что существуют также нестандартные подключения (пользовательские или собственные стандарты).

Очевидно, что полярность становится проблемой из-за наличия возможных вариантов. Если у вас четыре разных кабеля и три адаптера, важно проверить и задокументировать сквозную полярность системы, потому что именно так это будет выглядеть для оборудования.

На рисунке с адаптером показано гнездо соединителя внутри адаптера, подключенное к ленточному волокну. При подключении штекера (ключ направлен вниз) линия контактов создает физическое соединение для прохождения света через волокна. В волоконно-оптической сети это критическая точка соединения. Если чистый физический контакт отсутствует, путь передачи света будет нарушен и соединение будет некачественным.

Никогда не пытайтесь соединить два гнезда MPO (не будет достаточного выравнивания торцевых поверхностей для распространения света по волокнам) или два штекера MPO (взаимодействие выступающих штифтов может привести к повреждению соединителя).

Физические соединения с использованием адаптера MPO

Адаптер используется для соединения гнезда соединителя (ключ вверх) со штекером соединителя (ключ вниз), что обеспечивает выравнивание контактов для создания хорошего физического соединения.

Правила работы с MPO коннекторами: осмотрите, очистите, осмотрите

Перед соединением разъемов MPO важно, чтобы все торцевые поверхности волокон и наконечник были чистыми, действительно чистыми. Выравнивание 12 или 24 волокон требует высочайшей точности, особенно если учесть, что одномодовое волокно имеет сердцевину диаметром только 9 микрон. Если на торце одного из волокон или на наконечнике есть грязь, то при соединении она будет разнесена по всему разъему. Грязь создает воздушные зазоры, которые могут воспрепятствовать распространению света по некоторым волокнам, и будут создавать отражения и вносить потери на любом затронутом волокне.

Представьте ситуацию, в которой задействован описанный выше сценарий. Грязь и воздушные зазоры нарушили нормальную работу первых семи из 12 волокон в MPO-коннекторе. В таком случае тестирование волокон с 8 по 12 не покажет никаких проблем, и эти волокна могут быть введены в эксплуатацию. Однако если позже вы захотите увеличить трафик за счет использования волокон 1, 2, 3 и 4, испытания покажут слишком высокие потери или слишком сильное отражение, что потребует отсоединения разъема для очистки и прекращения передачи любого трафика на нижних волокнах.

Во избежание подобных проблем компания Viavi рекомендует применять метод «осмотра перед подключением», который соответствует стандартам IEC.

Рекомендация проста. Сначала осматриваются торцевые поверхности всех волокон. Если поверхность чистая, можно продолжать. Если же есть какие-либо загрязнения, нужно провести очистку. Затем повторите осмотр. Всегда проводите повторную проверку, потому что это единственный способ убедиться в эффективности процесса очистки. Никогда не подключайте разъем, пока торцевая поверхность волокна не станет чистой. Никогда не проводите очистку без предварительного осмотра. Нет никакого смысла в очистке того, что и так чистое, потому что не следует прикасаться к торцевой поверхности волокна больше, чем необходимо.

Чтобы вся система гарантированно не имела загрязнений, должны быть чистыми обе стороны каждого соединения. Патч-корды MPO легко доступны и их проще осмотреть по сравнению с волокном внутри проходного разъема, который часто упускается из вида. Обычно это происходит потому, что установщик не имеет подходящего инструмента. Но такие пропуски являются ошибкой. Проходной разъем может составлять только половину соединение, но с большой вероятностью более грязную и проблемную.

Требования к осмотру разъемов и обеспечению качества соединения установлены в стандарте IEC 61300-3-35. Они относятся как к симплексным разъемам, так и к MPO-connector, однако для последних важны только две зоны: сердцевина и оболочка.

Сегодня выпускается много устройств для очистки оптических коннекторов портов. Например, кликеры хорошо подходят для очистки поверхностей во время монтажа сетей, поскольку они эффективны как для кассет, так и для патч-кордов.

MPO-разъемы, как правило, более склонны к статическому накоплению, чем симплексные разъемы. По этой причине предпочтительным является метод влажной и сухой очистки.

Компания Viavi рекомендует нанести небольшое количество очищающей жидкости на салфетку для оптики, затем коснуться чистящим наконечником кликера влажного места на салфетке. Никогда не наносите чистящую жидкость непосредственно на чистящую ленту.

Как тестировать MPO кабели?

Если рассматривать систему MPO, важно знать что тестировать и какие процедуры тестирования использовать.

Сценарий 1: Патч-корды и кассеты

Когда используются кассеты с соединениями LC на передней панели, компания Viavi рекомендует установщикам сначала осмотреть разъемы и убедиться, что все соединения чистые, и, при необходимости, очистить разъем подключения MPO к кассете, а затем протестировать дуплексные отводы в передней части этой кассеты. Тестировать магистральный кабель полезно, если имеется какой-либо сращивающий волокно соединитель. В ситуациях, когда имеется волокно определенной длины с заводской концевой заделкой и оно смонтировано надлежащим образом, тестирование магистрали MPO может не потребоваться.

Сценарий 2: Жгуты и панели адаптера

Во втором примере важно проверить качество соединений MPO на кассетах и патч-панелях, а затем провести проверку между MPO и симплексным соединителем LC.

Сценарий 3: Переход на 40G и 100G

В третьем примере необходимо осмотреть MPO-соединители, а затем протестировать линии и/или каналы MPO.

Тестирование уровня 1

Одной из основных проблем при тестировании уровня 1 на MPO является использование одного соединительного ленточного оптического кабеля. Используемый при тестировании кабель должен соответствовать разъему приемника. MPO-разъемы могут быть выполнены в виде штекера (male) или гнезда (female). Поэтому для выполнения тестирования с помощью одного кабеля при использовании тестового набора со штекерами, как на измерителе мощности, так и на источнике света, необходимо использовать кабель с гнездами на обоих концах.

Тестирование уровня 1 с использованием соединения MPO с помощью OLTS серии MPOLx

Когда осуществляется тестирование с помощью одного кабеля, кабель отсоединяется от приемника и добавляется приемный кабель. Эта процедура идентична тестированию с одним кабелем, которое выполняется с помощью набора тестирования дуплексных оптических потерь. Однако следующий шаг проверки связан с определенными трудностями, потому что концы передающего и принимающего кабелей будут иметь один и тот же «пол», и их невозможно будет соединить. Поэтому для проверки потребуется третий кабель (и два адаптера). Эти два соединения дают дополнительные потери. В качестве альтернативы некоторые поставщики кабелей предлагают кабели MPO, позволяющие изменять тип разъема в полевых условиях, что устраняет необходимость в использовании третьего кабеля и связанные с ним потери.

Тестирование уровня 1 дает общие результаты по потерям, длине и полярности, но не позволяет идентифицировать отдельные события. Ниже приводится несколько конфигураций, в которых используются тесты уровня 1.

Тестирование между MPO и MPO

Это самый простой тест уровня 1, позволяющий проверить целостность соединения MPO. На одном конце используется оптический тестер/передатчик, а на другом – оптический тестер/приемник. На основе введенных пользователем настроек во время тестирования проверяется полярность и длина кабеля.

Тестирование потерь и полярности между MPO и отдельным волокном

В этом сценарии на одном конце используется источник оптического излучения с разъемом MPO, а на другом - симплексный измеритель мощности. Это позволяет провести тестирование от MPO до многомодовых кабелей с отдельной изоляцией волокон или кассет, протестировать сквозные каналы для QSFP к 10G и разводку волокон от MPO к LC/SC.

С помощью любого источника MPO и измерителя мощности MPO можно протестировать уровни мощности (абсолютную мощность, потери).

Некоторые MPO-системы 40G и 100G не заполняют все волокна в разъеме. Чтобы предотвратить отрицательное влияние на результаты тестирования неиспользуемых волокон, можно выбирать тестируемые каналы. Это исключает появление ложных неисправностей в случаях, когда в линиях MPO присутствуют восемь или меньше волокон (например, 40GBase-SR4). Выбор канала можно также использовать при тестировании уровня 2.

Для довольно точного измерения сквозной мощности достаточно источника света и измерителя мощности. Но что не способна сделать такая конфигурация, так это позволить убедиться в том, что потери для отдельных событий не будут выходить за пределы спецификаций. Именно здесь вступает в действие тестирование уровня 2.

Тестирование уровня 2

Хотя тестирование уровня 2 по-прежнему (особенно в Северной Америке) рассматривается как дополнительное испытание, оно предоставляет некоторые возможности, которые недоступны на уровне 1. В то время как тесты уровня 1 позволяют убедиться, что общие потери находятся в пределах спецификаций, тестирование уровня 2 предоставляет данные по отдельным сваркам и соединениям. Это дает возможность точно определить любые события, являющиеся потенциальными проблемами, и является инструментом устранения неисправностей, который можно использовать для поиска причины и местоположения чрезмерных потерь и отражений. Тестирование уровня 2 также можно использовать для проверки равномерности затухания в кабеле.

В настоящее время нет доступных оптических рефлектометров с портами MPO, поэтому для проведения тестирования уровня 2 на MPO-соединителях потребуется использовать внешний или внутренний коммутатор.

Внешний коммутатор

В этом сценарии симплексный оптический рефлектометр подключается к коммутатору с помощью патч-корда. Для соединения оптического рефлектометра с коммутатором используется кабель USB. Во время тестирования рефлектометр автоматически последовательно выбирает все 12 волокон, создавая 24 индивидуальные характеристики, 12 на длине волны 1 (850/1310 нм) и 12 на длине волны 2 (1300/1550 нм). На этих характеристиках показаны все индивидуальные точки потерь вдоль длины волокна.

Внутренний коммутатор

Хотя оптический рефлектометр и не имеет порта MPO, на задней панели могут находиться два модуля: один – это оптический рефлектометр, а другой – модуль коммутатора. Между двумя модулями проходит симплексное волокно, но так как управление является внутренним, необходимость во внешнем коммутаторе или кабеле USB между внутренним коммутатором и вашим патч-кордом отсутствует. Тестируемый кабель находится в том же окружении, что и при использовании внешнего коммутатора.

При использовании кассет критически важными становятся затухание или мертвые зоны события. Поскольку кассета представляет собой единое устройство, возможность определить источник проблемы способна сэкономить вам значительное время и помочь предотвратить простой системы.

Обычные оптические рефлектометры показывают отдельные события, но не позволяют определить, находится ли оно с передней или с задней стороны соединителя. Существуют оптические рефлектометры высокого разрешения, которые способны различать передний и задний соединители в кассете. Они не обязательно будут давать 100-процентную индикацию потерь между передним и задним соединителями, но покажут два отдельных события с разницей потерь между ними. Это позволит идентифицировать и устранить проблему, избегая ненужных перерывов в предоставлении услуг. Нежелательно отсоединять разъем на задней стороне кассеты, особенно если некоторые из волокон этого разъема находятся в эксплуатации. Если ленточный разъем (задний) поврежден или загрязнен, обслуживание/замена разъема может повлиять на несколько других волокон и до десяти других каналов.

Выводы

От многоволоконной оптики никуда не деться, как и от MPO. Несмотря на то, что MPO-соединители сложнее очищать и тестировать, преимущества в виде плотности портов и надежного пути перехода на новые технологии делает такие дополнительные усилия не бесполезными. Для получения информации по установке и тестированию ищите новые стандарты, но в то же время учитывайте следующее:

• Самым важным фактором, определяющим качество MPO-соединений, является состояние торцевой поверхности. С точки зрения поддержания чистоты MPO является сложным коннектором, но загрязнение одного или нескольких волокон соединителя может оказывать долгосрочное воздействие.
• Проблемой может быть полярность, особенно при адаптации существующих магистралей MPO к новым технологиям. Тестирование полярности магистрали является определяющим, поскольку сопряжено с трудностями при тестировании и выборе соединительных оптоволоконных кабелей. Так как испытательные кабели должны сопрягаться с системой, помните о положении ключа и типе соединителя на всех компонентах системы.
• Помните о штекерах/гнездах и связанных с этим проблемах для тестирования.
• Выбирайте подходящее тестирование. Тесты уровня 1 обычно выполняются на линиях, в то время как тестирование канала имеет смысл при использовании многомодовых кабелей с раздельной изоляцией волокон или при добавлении новых услуг.
• Тестирование MPO с помощью оптического рефлектометра позволяет получить характеристики линии или канала (неравномерность затухания кабеля), а также определить местоположение неисправностей для предотвращения ненужных перерывов в обслуживании.

Также смотрите:

• Устройства для чистки оптических коннекторов
• Оптические тестеры для MPO волокон

Источник: ED GASTLE, Viavi Solutions

Почему чистка оптических коннекторов – самая важная часть работы с оптоволокном?

Самое полное руководство по выбору кабельного тестера для витой пары!

Обзор архитектур с использованием оптических ленточных кабелей с разъемами MPO