Encircled Flux – Nowy standard testowania światłowodów wielomodowych

Różne testery dają różne wyniki

Czy kiedykolwiek testowałeś światłowód wielomodowy korzystając ze źródeł światła różnych producentów? Używając różnych źródeł światła można zauważyć, że pomiary tłumienia różnią się nawet o 50%! Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się czemu się tak dzieje?

Bez zastosowania odpowiednich mechanizmów kontroli, wielomodowe źródła światła będą wprowadzać światło do światłowodu różnymi drogami lub „modami”. „Modowy rozkład mocy”  jest sposobem wyjaśnienia jak wiele modów transmitowanych jest w światłowodzie wielomodowym. Zwykle światłowód wielomodowy transmituje setki modów, podczas gdy światłowód jednomodowy tylko jeden mod. Taki modowy rozkład mocy jest zwykle określany jako „warunek uruchamiania”. Gdy źródło światła działa w różnych warunkach uruchamiania to pomiary tłumienia będą się zmieniać utrudniając uzyskanie prawidłowych wyników.

Zmienność warunków uruchamiania

Różne typy źródła światła wytwarzają różne typy warunków uruchamiania. Przykładowo diody LED przepełniają światłowód wielomodowy zbyt dużą liczbą grup modowych podczas, gdy laser wypełnia światłowód wielomodowy niewystarczającą liczbą grup modowych. „Wypełnienie” światłowodu maksymalną możliwą ilością modów skutkuje uzyskaniem zbyt wysokich wyników pomiaru tłumienia. Natomiast zbyt małe wypełnienie skutkuje uzyskaniem wyników, które są zbyt niskie. Innymi słowy, testy certyfikacyjne wykonane przy zbyt małym wypełnieniu mogą powodować ukrycie rzeczywistych zdarzeń powodujących duże straty jak np.  niedopasowane złącza.  Może to doprowadzić do otrzymania zafałszowanych wyników testów i niewłaściwego sklasyfikowania ich jako „poprawne”, co w efekcie końcowym może ograniczyć wydajność infrastruktury sieciowej lub nawet uniemożliwić jej działanie.

Jako, że technologia sieciowa jest ciągle doskonalona a budżety mocy optycznej ulegają zmniejszeniu a co za tym idzie pomiary tłumienia łączy stają się jeszcze bardziej wymagające. Nowe aplikacje sieciowe wymagają od przyrządów pomiarowych coraz dokładniejszych i bardziej powtarzalnych pomiarów tłumienia światłowodów wielomodowych. W efekcie specjaliści doszli do wniosku, że ograniczenie zmienności warunków uruchamiania było konieczne – szczególnie w przypadku testowania dla aplikacji 1Gb lub wyższych. „Encircled Flux” (EF) to nazwa nowego standardu, który stanowi znaczne udoskonalenie względem poprzednio stosowanych metod pomiaru.

Bardziej rygorystyczne warunki uruchamiania = wzrost precyzji i powtarzalności pomiarów.

„Encircled Flux” jest metodą charakteryzującą warunki uruchamiania wielomodowego źródła światła jak dioda LED lub laser. EF jest wartością procentową mocy w danym promieniu rdzenia światłowodu, gdy światło jest wprowadzone przez nadajnik do światłowodu wielomodowego. Wyznaczane jest na podstawie pomiaru w bliskim polu światła przychodzącego z końca referencyjnego przewodu testowego podłączonego do urządzenia pomiarowego. Zgodność z EF minimalizuje wahania pomiarów tłumienia do wartości +/- 10%¹. Ograniczając zmienność o 75% w porównaniu do wcześniej obowiązującej normy otrzymuje się najnowszy standard zwiększający dokładność i powtarzalność testowania.

Podczas, gdy laboratorium jest idealnym miejscem spełniającym wymagania warunków uruchamiania EF to aktualnie dostępne są również rozwiązania dla testerów przenośnych. Taki osprzęt zwany „kontrolerami uruchamiania” (oznaczony cyframi 1 i 2 na Rysunku 1 poniżej) stanowią specjalnie skonstruowane przewody wzorcowe wyposażone w modowe kondycjonery. Owe kontrolery uruchamiania działają na zasadzie ograniczenia liczby grup modów wprowadzanych do przewodu testowego zgodnie ze specyfikacją EF zapewniając, że uzyskiwane pomiary są dokładne, powtarzalne i zgodnie z normami. Wzorzec zgodności ze standardem EF określony przez normę IEC jest przedstawiony na Rysunku 2.

¹ Dla pomiarów tłumienia większych niż 1dB.

Rysunek 1: Użyty model dla regulatora uruchomienia EF

EF w normach międzynarodowych

Zgodność z EF jest potwierdzana przez dostawców przyrządów testowych przy pomocy urządzeń laboratoryjnych zaprojektowanych do wykonywania bezpośrednich pomiarów rozkładu mocy w różnych modach zawartych w światłowodzie wielomodowym. Pomiar obejmuje analizę rozkładu natężenia w bliskim polu na końcu przewodu testowego przy pomocy metod przetwarzania i wideo. Obraz jest następnie konwertowany do postaci danych i odwzorowania graficznego. Wykres może być wygenerowany w wybranych limitach EF celem sprawdzenia zgodności.Wymagania dla EF zostały opisane przez organy normalizacyjne TIA oraz IEC w dokumencie IEC 61280-4-1 ed. 2.0 – z których ten drugi zostanie prawdopodobnie zaadaptowany  jako TIA-526-14-B, „Multimode Cable Plant Attenuation Measurements”.

Wnioski

EF stanowi znaczne udoskonalenie w minimalizowaniu niestabilności pomiarów tłumienia torów wielomodowych do 10%. Zapewnia tym samym lepsze wyniki niż podczas stosowania wcześniejszych metod jak MPD (modowy rozkład mocy) i CRP (współczynnik sprzężenia mocy). Ponieważ przyrządy pomiarowe spełniające wymagania normy EF będą zapewniać najbardziej spójne i rzetelne wyniki testowania certyfikacyjnego dlatego więc zaleca się, aby inżynierowie sieciowi i projektanci aktualizowali swoje specyfikacje testowe pod kątem wykorzystania źródeł zgodnych z EF.

*Artykuł jest autorstwa firmy Fluke Networks, oryginalne źródło: https://www.flukenetworks.com/blog