Fiberoptisk kvalitet Standardene som sikrer at signalene kommer fram.

Transkript

1 Fiberoptisk kvalitet Standardene som sikrer at signalene kommer fram.

2 INNLEDNING Verden går bare en vei når det gjelder elektronisk kommunikasjon: mot høyere og høyere datarater. 10Gbit/s er blitt vanlig mange steder og 100Gbit/s begynner å bli vanlig i de store stamnettene. Dette vil bare fortsette å øke. Det er derfor viktig at fiberkablene og kontaktene som skal overføre disse signalene er av så god kvalitet at de kan støtte både dette og framtidige behov. Standardene som er beskrevet her er med på å sikre dette. Det er eier og installatørs ansvar at disse kravene overholdes. I tillegg til å følge kravene ved installasjon så betyr det at komponentene som brukes må komme fra anerkjente leverandører som man kan stole på at følger disse kravene. FOSS AS har vært en ledende leverandør av fiberprodukter siden 1984 og er velkjent i markedet for å levere produkter av høy kvalitet. Når du velger produkter fra FOSS AS kan du være trygg på at vi følger disse standardene. NORSKE STANDARDER Standarder er en viktig del i det å sikre kvalitet fra ende til ende. De setter krav til bl.a.: Mekanisk og optisk utførelse av komponentene slik at utstyret fra mange forskjellige produsenter passer sammen. Utførelse av installasjonen slik at totalen fungerer etter hensikten. Dessuten krever Ekomloven (egentlig "Lov om elektronisk kommunikasjon") at standarder skal brukes: 1-1.Formål Lovens formål er å sikre brukerne i hele landet gode, rimelige og fremtidsrettede elektroniske kommunikasjonstjenester, gjennom effektiv bruk av samfunnets ressurser ved å legge til rette for bærekraftig konkurranse, samt stimulere til næringsutvikling og innovasjon 2-3.Krav til nett, tjeneste, tilhørende utstyr og fasiliteter Myndigheten kan stille krav til elektronisk kommunikasjonsnett, -tjeneste, tilhørende utstyr og fasiliteter og bruk av standarder for å sikre samvirke mellom nett og tjeneste, kvalitet, effektiv utnyttelse av kapasitet i nett som nyttes av flere tilbydere, sikre liv og helse eller unngå skadelig interferens. Myndigheten kan gi forskrift eller treffe enkeltvedtak om forhold regulert i første ledd, herunder at tilbyder skal gjennomføre tiltak som forebygger og begrenser mengden av massedistribuerte elektroniske meldinger, ondartet programvare og lignende. I Norge er NKOM (tidligere post og teletilsynet) utøvende myndighet. NEK 700 er en samling av alle relevante standarder som omhandler infrastruktur for elektroniske kommunikasjonsnett EKOM. NEK-EN er en viktig del av denne samlingen, den definerer krav til utførelse og struktur på anlegg med fiberoptisk kabel samt krav til bl.a. dempning både for kontakter, skjøter og hele kabellengder. Disse standardene henviser igjen i stor grad til internasjonale standarder.

3 STANDARDER FOR FIBEROPTISKE KONTAKTER Kabler med fiberoptiske kontakter lages av mange forskjellige produsenter. Disse skal helst passe sammen uten at det går ut over den optiske kvaliteten som f.eks. for høy dempning eller refleksjon. IEC (International Electrotechnical Commission) står bak de mekaniske og optiske standardene som definerer hva som kreves for å oppnå dette. Standardene som gjelder fiberkontakter er: IEC og IEC Disse kontaktstandardene dekker de følgende tre grensesnittnivåene: Mekanisk låsing av kontaktene til adapterne Fysisk kontakt mellom fiberkjernene når to kontakter settes sammen Innskuddstap og reflektert effekt MEKANISK GRENSESNITT Korrekt mekanisk låsing av kontaktene til adapterne er garantert når standarden IEC følges - uavhengig av hvem som lager dem (se eksempel i figur 1 og 2). For hver type kontakt/adapter, finnes det mekaniske grensesnittstandarder som f.eks.: Figur 1: Mekanisk grensesnitt, simpleks LC adapter SC MU FC LC IEC serien IEC serien IEC serien IEC serien Figur 2: Mekanisk grensesnitt, simpleks LC kontakt FYSISK KONTAKT MELLOM FIBERKJERNENE I tillegg til mekanisk låsing til adapterne er kontaktene avhengig av at det skapes fysisk kontakt mellom fiberkjernene. Uten fysisk kontakt vil for mye av lyset reflekteres i overgangen mellom glass og luft (Fresnel refleksjon). En uterminert PC-polert kontakt vil gi refleksjon tilbake inn i fibere på ca. 3% av utsendt effekt (ca db). Refleksjon kan gi opphav til feil i utsendt signal og i noen tilfeller kan det til og med skade laseren i sendeutstyret. For noen applikasjoner (der det er ekstra viktig å unngå refleksjon) brukes derfor kontakter som er polert med 8-graders vinkel (APC-polering). 8-gradersvinkelen hindrer det reflekterte lyset fra å gå tilbake inn i kjernen. Den optiske refleksjonen karakteriseres ved kontaktens reflekterte effekt (return loss på engelsk).

4 Radius Apex offset Fiber posisjon Fysisk kontakt mellom fiberkjernene oppnås ved at geometrien på enden av de polerte ferrulene tilpasses nøye. IEC standarden definerer kravene til geometrien til en sfærisk polert ferrule vha. disse parameterne: Radius Apex offset Fiber posisjon (innstikk/utstikk) Figur 3: Parametre for ende-geometri Figur 4: Eksempel fra en interferometrisk måling Siden glasset i fiberoptiske kabler er mykere enn materialet i ferrulen (zirconia), vil fiberposisjonen typisk ligge lavere enn ferrulen (innstikk) som vist i figur 4. Luftgap Figur 5: Skjematisk illustrasjon av luftgap forårsaket av for mye fiber innstikk og apex offset. Fordi ferrulene er fjærbelastet vil endene trykkes mot hverandre, noe som medfører en elastisk deformasjon av zirconia-materialet. Dette muliggjør at fiberkjernene oppnår fysisk kontakt selv i tilfeller med innstikk. Minste trykkraft mellom ferrulene kan være 2.5 N. For en gitt radius og apex offset vil grensene for tillatte fiber inn- og utstikk være definert i IEC serien.

5 INNSKUDDSTAP OG REFLEKTERT EFFEKT Spesifisering av mekanisk grensesnitt samt fysisk kontakt mellom fibrene sikrer ikke alene godkjent optisk tap. Dette sikres ved hjelp av et tredje sett med standarder. IEC definerer følgende nivåer for innskuddstap og reflektert effekt. Grade A Grade B Grade C Grade D Max tap for 97% av tilfellene, db NA 0,25 0,5 1,0 Gjennomsnittstap, db NA 0,12 0,25 0,5 Grade 1 Grade 2 Grade 3 Grade 4 Reflektert effekt, db Innskuddstap og reflektert effekt SM Mot referanse IEC (60874-x-y) Koblet mot en tilfeldig kontakt Gj.snitt >97% 100% Dempning 0,3 0,35 0,5 0,75 Reflektert effekt 20 Innskuddstap og reflektert effekt MM SAMLESTANDARDER Som det framgår av teksten foran er det ganske mange IEC standarder som må involveres for å spesifisere en fullt fungerende kontakt. Det er ikke lett for den jevne bruker å samle alle disse IEC standardene for hver kontakttype. Det Europeiske standardiseringsorganet (Cenelec) har samlet all nødvendig informasjon for hver kontakttype i dokumentserien EN 50377, f.eks.: FC: EN serien SC: EN serien LC: EN serien MU: EN serien

6 KRAV TIL INSTALLASJONEN I tillegg til kravene over, som skal være på plass fra leverandøren av fibersnorene, så stilles det også krav til utførelsen av installasjonen: Kontaktene må være renset før de kobles til en annen kontakt. Både skjøter, kontaktkoblinger og det totale fiberstrekket har krav til maks innskuddstap. RENHET Selv om det optiske grensesnittet oppfyller alle krav i IEC som beskrevet foran så kan ekstern påvirkning ha en negativ effekt på den optiske ytelsen. Forurensning (støv, skitt) og riper på fiberendene kan lett dekke til hele eller deler av fiberkjernen og dermed hindre overføring av lys. Standarden IEC spesifiserer hvordan ferrulen skal sjekkes for forurensning og riper. I praksis gjøres dette ved at kontaktene inspiseres med et mikroskop med 200x forstørrelse. Digitale mikroskop kan også automatisk avgjøre om kontakten er innenfor kravene (som illustrert på bildet). Alle kontakter bør inspiseres før de kobles mot en annen kontakt. TAP I INSTALLERT MATERIELL NEK700 (spesielt EN og 50174) setter krav til innskuddstap for både skjøter, kontaktkoblinger og det totale fiberstrekket for en installert kabel. Innskuddstap skal måles mot tilfeldig kontakt (i hht. IEC ) - ikke mot referansesnor.

7 Det stilles også krav til hvordan kablingen skal struktureres samt til verifisering (måling) av den totale oppkoblingen. Kravene for totalen gjelder for kabelen ferdig installert, inkludert alle kontakter og skjøter. Det er også krav til maks lengde på forbindelsen. Her er noen eksempler på hva som kreves ved noen forskjellige datarater: CIL: Maks innskuddstap for hele kanalen L: Maks kanallengde VERIFISERING For å verifisere og dokumentere at alle krav er overholdt er det nødvendig med noen instrumenter. For å verifisere at det ikke har kommet støv på kontaktene før de kobles til, brukes et mikroskop. F.eks. dette som kan kobles til en PC eller OTDR. Det kan også automatisk fortelle om kontakten er innenfor kravene eller ei. For å måle tap over hele eller deler av linjen kan et effektmeter brukes sammen med en lyskilde. For å dokumenter enkelthendelser som tap i skjøt eller kontakt langs fiberstrekket er en OTDR godt egnet.