Техническое описание. Introduction to Fiber Contamination, Cleaning and Inspection

Техническое описание. Загрязнение оптоволокна, его очистка и инспектирование. Введение.

Несмотря на наличие передовых методик инспектирования и очистки торцевой поверхности оптоволоконных кабелей, загрязненные соединения остаются главной причиной проблем, связанных с оптоволокном, и сбоев тестирования в центрах обработки данных, кампусах и других корпоративных и телекоммуникационных сетевых средах.

Лучшие методы сертификации оптоволоконных кабелей

 

ОЧИСТКА И ИНСПЕКТИРОВАНИЕ ОПТОВОЛОКОННЫХ КАБЕЛЕЙ

Вся индустрия переходит на более высокие скорости передачи данных, более строгие бюджетные ограничения и новые многожильные соединители, профилактическое инспектирование и очистка торцевой поверхности оптоволокна начинают играть все более важную роль в обеспечении непрерывной работы, производительности и надежности оборудования.

Даже если пользователи считают, что они должным образом очистили оптоволокно, торцевую поверхность каждого соединителя, заделанного на месте или на заводе, следует инспектировать перед подключением к компоненту или оборудованию. В данном документе рассматриваются инструменты и методики инспектирования и очистки торцевой поверхности оптоволокна.

Чистое оптоволокно = производительность

Для установки любой оптоволоконной системы требуются надлежащие методы очистки, и этому есть объяснение. Производительность сети определяется производительностью ее самого слабого звена, а самое слабое звено — это место, где торцевая поверхность открыта, например коммутационная панель, порт оборудования, конец коммутационного шнура или переключатель.

Независимо от типа отповолокна, сферы применения или скорости передачи данных, для движения свету требуется чистый путь в канале, в том числе и через все пассивные соединения или сращивания. Одна частица в сердцевине оптоволокна может вызвать потери и отражения, что приведет к высокому уровню ошибок и снижению производительности сети. Загрязнение торцевой поверхности, показанное на рисунке 1, также может существенно повлиять на интерфейс дорогостоящего оптического оборудования, а в некоторых случаях может даже вывести оборудование из строя.

Так как оптоволоконные сети — основа самого важного актива компании, центра обработки данных, а от сетевых специалистов требуют обеспечивать непрерывный и высокоскоростной доступ к информации в любом месте и в любое время, простои и низкая производительности сегодня просто недопустимы. Поскольку сетевым приложениям требуется большая полоса пропускания, а скорости передачи данных продолжают расти с 1 и 10 Гбит/с до 40 и 100 Гбит/с, бюджет потерь становится все строже. Грязь, пыль и другие загрязняющие вещества препятствуют высокоскоростной передаче данных через оптоволоконные кабели. Поэтому для предотвращения падения производительности крайне важно поддерживать в чистоте все оптические соединения.

Так как загрязнение — главная причина сбоя оптоволокна, несколько дополнительных секунд, потраченных на инспектирование и, при необходимости, очистку торцевой поверхности каждого соединения, позволят сэкономить время и деньги в долгосрочной перспективе.

Загрязненная торцевая поверхность оптоволокна

Рис. 1: Загрязненная торцевая поверхность оптоволокна, как показано здесь, может снизить производительность сети или повредить оборудование

Случайные касания торцевой поверхности и работа в грязных, пыльных средах, где ведется строительство, являются известными причинами загрязнения, однако существуют и другие, менее очевидные способы неправильного обращения с оптоволокном. Вытирание торцевой поверхности об одежду, которая может содержать жиры, пушинки и другие вещества, может привести к загрязнению. На самом деле, каждый раз, когда торцевая поверхность подвергается воздействию окружающей среды, возникает риск загрязнения, даже если недавно ее чистили. Пыль в воздухе легко накапливается на торцевой поверхности, особенно при наличии статического электричества.

Грязь также легко переносится с одного порта на другой при соединении оптоволоконных разъемов. Даже защитная крышка, созданная для защиты торцевой поверхности от пыли, может стать источником загрязнения. К сожалению, многие пользователи считают, что если торцевая поверхность ранее была защищена крышкой, она будет чистой. Однако на самом деле никто не знает, что находится под этой крышкой. Это относится даже к торцевой поверхности новых соединителей, заделанных на заводе. Пластик, используемый при изготовлении защитных крышек, освобождает частицы, поскольку входящий в его состав пластификатор со временем разрушается, а поверхность крышки может быть загрязнена смазкой, которая использовалась при производстве. Поэтому не следует удивляться, если вы обнаружите загрязненную торцевую поверхность после снятия защитной крышки на соединителе, который вы только что вытащили из сумки.

Многие также считают, что торцевая поверхность, подключенная к оборудованию, должна быть чистой, и поэтому ее можно отсоединить и снова подключить без очистки. Однако в этом случае грязь также может переноситься с одной торцевой поверхности на другую. Даже если начальное загрязнение проявилось вне сердечника оптоволокна, при подключении загрязняющее вещество может распасться, и его частицы через торцевую поверхность попадут на сердечник. То же справедливо и для портов оборудования, которые часто не считают источником загрязнения.

Инспектирование для обеспечения качества

Просто очистить каждую торцевую поверхность недостаточно. Пользователи не могут убедиться в том, что торцевая поверхность чистая, если они не осмотрят ее с помощью инструмента для инспектирования, созданного специально для этой цели, например профессионального видеомикроскопа или портативного микроскопа для оптоволокна. Поэтому рекомендуется всегда проводить осмотр и, при необходимости, очищать торцевую поверхность, а затем повторять инспектирование перед подключением.

В действительности, загрязнение может возникнуть во время самой очистки торцевой поверхности. Следует осматривать каждую торцевую поверхность после любой очистки.

Эта проблема становится особенно острой для многожильных соединителей, таких как многожильные обжимные разъемы (MPO), которые быстро становятся стандартом для современных оптоволоконных магистральных каналов центров обработки данных для Ethernet-сетей 40 и 100 Гбит/с (GbE) (см. рисунок 2).

Рассмотрим 12-жильный MPO-интерфейс с волоконной матрицей, площадь торцевой поверхности которой гораздо больше, чем у одножильного соединителя. Из-за этого гораздо проще переместить загрязнения из одного волокна в другое в одном массиве во время очистки. И чем больше массив, тем выше риск. В высокоплотных оптоволоконных средах используются 24-, 48- и 72-жильные MPO-соединители, из-за чего усложняется процесс контроля для большего числа волокон и обеспечения одинаковой высоты всех волокон. Дисперсия высоты волокон в одном многожильном соединителе может повысить риск недостаточной очистки каждого волокна.

Инструменты инспектирования

Существует два основных типа инструментов инспектирования: оптические и видео.

Компактные оптические микроскопы в форме трубки (рис. 2а) позволяют осматривать торцевую поверхность напрямую. Эти инструменты популярны благодаря низкой стоимости, однако они не дают возможности осмотра торцевой поверхности внутри оборудования или адаптеров.

Видеоинструменты инспектирования состоят из небольшого оптического зонда, подключенного к портативному дисплею (рис. 2б). Благодаря малому размеру зонда такая конфигурация идеально подходит для осмотра портов в труднодоступных местах. Большой дисплей помогает легко обнаруживать дефекты торцевой поверхности. Некоторые инструменты поддерживают автофокусировку и автоматическое выравнивание изображения по центру для ускорения и упрощения инспектирования. Эти зонды также более безопасны, так как они показывают изображение, а не саму торцевую поверхность, тем самым снижая риск воздействия опасного излучения на глаза.

Классификация, сертификация и стандарты

Одна из главных проблем в отрасли, связанных с ручным инспектированием торцевой поверхности оптоволокна, заключается в том, что определение уровня чистоты — это субъективный и несогласованный процесс. То, что одному человеку кажется чистым, другому может показаться грязным. Другие переменные, такие как уровень навыков, опыт, зрение, внешнее освещение и используемый инструмент инспектирования оптоволокна, также могут привести к несогласованному определению чистоты торцевой поверхности. В мире все больше людей устанавливают все больше оптоволоконных сетей, поэтому вероятность отсутствия навыков оценки чистоты торцевой поверхности очень высока.

Для определения чистоты при инспектировании оптоволокна и получения более согласованных результатов при обработке множества соединителей организация IEC разработала стандарт 61300-3-35, «Базовый стандарт для процедур тестирования и изменения оптоволоконных соединительных устройств и пассивных компонентов». Этот стандарт содержит описание критериев оценки чистоты, используемых при сертификации процедуры инспектирования торцевой поверхности оптоволокна, которые устраняют фактор субъективности.

MPO-соединитель

Рисунок 2: Всегда следует инспектировать MPO-соединители, необходимые для сетей 40 и 100 GbE, так как надлежащую очистку всех волокон в матрице гарантировать сложно.

FI-500

Рисунок 2a. Оптический микроскоп

FT140

Рисунок 2б. Дисплей и зонд Fluke Networks FI-500 FiberInspector™ Micro

Критерии оценки чистоты оптоволокна

Рисунок 3: Стандарт IEC 61300-3-35 классифицирует чистоту оптоволокна на основе качества и размера царапин и дефектов в каждой области торцевой поверхности.

Критерии сертификации IEC 61300-3-35 зависят от типа соединителя и размера волокна, а также от типов дефектов. К дефектам относятся ямки, стружка, царапины, трещины, посторонние частицы, мусор внутри и снаружи. При этом стандарт IEC разбивает их на две группы: царапины и дефекты. Царапины определяются как постоянные линейные характеристики поверхности, а к дефектам относятся все видимые нелинейные характеристики, которые обычно можно удалить. Сертификация чистоты или загрязнения зависит от числа царапин и дефектов, обнаруженных в каждой осматриваемой области торцевой поверхности оптоволокна, в том числе в сердечнике, облицовке, адгезионном слое и контактных зонах, а также от количества и размера царапин и дефектов (см. рисунок 3).

Например, в таблице 1 показано многомодовое оптоволокно с отполированными соединителями, на которых ширина царапин не может превышать 3 мкм, а ширина дефектов сердечника не может превышать 5 мкм. В зоне облицовки не должно быть царапин и дефектов шире 5 мкм, число дефектов шириной от 5 до 10 мкм не должно превышать 5, а число дефектов шириной менее 5 мкм не ограничено. Допустимые количество и размер царапин и дефектов для каждой зоны зависят от типа и диаметра соединителя.

Зона Критерии соответствия для многомодовых полированных соединителей, рекомендуемые стандартом IEC 61300-3-35
Царапины (максимальное число данного размера) Дефекты (максимальное число данного размера)
Core Не ограничено ≤ 3 мкм
Отсутствуют > 3 мкм
4 ≤ 5 мкм
Отсутствуют > 5 мкм
Облицовка Не ограничено ≤ 5 мкм
Отсутствуют > 5 мкм
Не ограничено > 5 мкм
5 от 5 мкм до 10 мкм
Отсутствуют > 10 мкм
Адгезионный слой Не ограничено Не ограничено
Контактное лицо Не ограничено Не ограничено < 20 мкм
5 ≤ 30
Отсутствуют > 30 мкм

Таблица 1. Критерии соответствия для многомодовых полированных соединителей, рекомендуемые стандартом IEC 61300-3-35

Хотя стандарт IEC 61300-3-35 ED.2 можно использовать в качестве рекомендаций для ручной оценки чистоты оптоволокна, в ходе выполняемой вручную процедуры специалистам необходимо определить размер и расположение царапин и дефектов, что может привести к субъективным ошибкам и несогласованности (и отнимет много времени).

К счастью, автоматизированные решения для сертификации, такие как Fluke Networks FI-7000 FiberInspector Pro, используют алгоритмические процессы для быстрого автоматического инспектирования, оценки и сертификации торцевой поверхности оптоволокна на основе критериев стандарта IEC.

Такие виды устройств устраняют фактор человеческой ошибки и позволяют более быстро получать точные и согласованные результаты для обеспечения оптимальной производительности оптоволоконной сети (см. изображение FI-7000 ниже).

Что необходимо инспектировать и очищать

Лучший ответ на вопрос о том, что необходимо инспектировать и очищать — все, каждая торцевая поверхность. При этом все торцевые поверхности, не соответствующие критериям IEC 61300-3-35, следует очистить (см. рисунок 4). Если при инспектировании торцевая поверхность соответствует критериям IEC, ее не следует очищать. Очистка может привести к появлению пыли из-за статического электричества.

Грязная торцевая поверхность в FibeInspector

Рисунок 4: Торцевая поверхность на рисунке слева грязная или чистая? По данным автоматической сертификации, эта торцевая поверхность является грязной по критериям IEC 61300-3-35 из-за дефектов в сердечнике.

Перед подключением следует проверять чистоту всех торцевых поверхностей, даже новых и заделанных на заводе. К ним относятся концевые поверхности тестовых шнуров, переключателей и предварительно заделанных магистральных кабелей.

Если для соединения двух разъемов используется адаптер, следует осмотреть и очистить торцевые поверхности на обеих сторонах и на рукаве адаптера перед их подключением к адаптеру. Сменные адаптеры, используемые в измерителях оптической мощности, также следует регулярно инспектировать и очищать. Адаптер часто оснащен защитным экраном с отверстием, в котором может скапливаться грязь. Всегда изучайте документацию, которая поставляется с оборудованием для тестирования, так как некоторые поставщики требуют отправлять некоторые адаптеры на завод для очистки.

При тестировании или диагностике любого оборудования, в том числе самого тестера, следует инспектировать и очистить все разъемы и порты перед подключением. К ним относятся порты оборудования для тестирования, адаптеры, торцевые поверхности тестовых шнуров и все порты, к которым они будут подключаться.

Как было сказано ранее, защитные крышки и процедуры подключения могут быть источником загрязнения. Поэтому при каждом отсоединении торцевой поверхности или ее извлечении из защитной крышки или порта (даже если это новый кабель) ее следует осмотреть и очистить перед подключением. Порты также необходимо инспектировать и очищать перед установкой соединителя, даже если вы только что отключили другой соединитель.

Очистка для повышения производительности

Надлежащим образом очищенные торцевые поверхности (рисунок 5) могут увеличить допустимый уровень потерь на 1,39 дБ. Другими словами, если общий уровень потерь оптоволоконной кабельной системы составляет 5,0 дБ при бюджете 4,5 дБ, очистка грязных торцевых поверхностей может помочь снизить потери до 3,6 дБ и ниже, что позволит легко пройти сертификацию.

Следовательно, необходимо внимательно выбирать инструменты и методы очистки, а также не допускать распространенных ошибок. Грязь легко переносится с одного порта на другой при соединении оптоволоконных разъемов, поэтому необходимо поддерживать соединения портов в чистоте. Ручки для очистки Quick Clean™ — это сухие очищающие средства, которые идеально подходят для очистки портов устройств и коммутационных панелей, но не коммутационных шнуров, на торцевой поверхности которых может скапливаться жир. Доступно три размера ручек Fluke Networks Quick Clean (рисунок 6):

  1. 1,25 мм для соединителей и торцевых поверхностей LC и MU.
  2. 2,5 мм для соединителей и торцевых поверхностей SC, ST, FC и E2000.
  3. MPO для MPO-соединителей.

Если в ходе осмотра обнаружено, что загрязнение не было устранено после сухой очистки, следует использовать «мокрую» очистку с помощью салфеток и моющего средства. Тканые и композитные салфетки из безворсового материала обеспечивают абсорбцию грязи на торцевой поверхности. В общем случае не рекомендуется протирать соединители на твердой поверхности. При использовании салфетки обычно достаточно одного или двух протираний (на расстоянии 1 см) материалом для очистки. Следует обеспечить достаточное давление, чтобы распределить салфетку по торцевой поверхности с учетом ее геометрии и очистить всю поверхность.

Чистые торцевые поверхности оптоволокна

Рисунок 5: Чистые торцевые поверхности оптоволокна.

Ручки Fluke Networks Quick Clean™

Рисунок 6: Ручки Fluke Networks Quick Clean™.

Очень важно использовать правильное моющее средство при очистке салфетками. Моющие средства повышают качество очистки благодаря химикатам, из-за чего салфетка удаляет частицы и грязь с торцевой поверхности без образования статического напряжения, характерного для сухой очистки. Не следует использовать слишком много моющего средства, так как при этом может образоваться пленка, содержащая посторонние частицы. Чтобы удалить остаток моющего средства, после мокрой очистки должна следовать сухая очистка, например с помощью сухой части салфетки (см. рисунок 7) или новой сухой салфетки. Постарайтесь не переусердствовать, чтобы не образовалось статическое напряжение.

Само моющее средство должно быть предназначено для очистки торцевой поверхности, как Fluke Networks Fiber Optic Solvent Pen. Многие годы для этой цели использовали изопропиловый спирт (IPA), однако специализированные моющие средства обладают сниженным поверхностным напряжением, что делает их намного более эффективными при удалении загрязнения (см. рисунок 8). Такие моющие средства также обладают антистатическими свойствами, поэтому пыль из воздуха не будет накапливаться на торцевой поверхности соединителя. Кроме того, изопропиловый спирт при высыхании может оставлять «ореол», который не только приводит к затуханию сигнала, но и очень сложно удаляется. После очистки на торцевой поверхности не должно быть остатков моющего средства.

Методология очистки «мокрая-сухая»

Рисунок 7: «Мокрая-сухая»: метод очистки с помощью карты для очистки оптоволокна Fluke Networks. Капля моющего средства помещается в точке 1, а торцевая поверхность перемещается по очищающему материалу из точки 1 к точке 4

Эффективные специализированные моющие средства

Рисунок 8: Специализированные моющие средства (слева) намного эффективнее изопропилового спирта, при использовании которого может образоваться остаток (справа).

Для мокрой очистки торцевой поверхности внутри портов или оборудования вместо тряпок используются специализированные безворсовые тампоны (см. раздел «Комплекты для очистки» ниже). При использовании тампонов для очистки портов следует оказать необходимое (но не чрезмерное) давление, чтобы очистить торцевую поверхность, поворачивая тампон несколько раз в одном направлении. При использовании моющих средств для очистки портов следует быть еще более осторожным, чтобы не допустить попадания излишков моющего средства в интерфейс порта. Немалое значение приобретает интенсивность испарения растворителя, поскольку обеспечить надежное удаление всего растворителя становится труднее. Остатки моющего средства могут сохраниться во время подключения, что может вызвать проблемы с течением времени. Это еще одна причина для использования специализированных моющих средств для очистки оптоволокна, так как они испаряются гораздо быстрее изопропилового спирта.

Кроме того, следует помнить, что эти средства являются одноразовыми — после использования их следует утилизировать.

Повторное применение грязных салфеток или тампонов — самый простой способ распространения загрязнения. Очистка торцевой поверхности переключателей и эталонных шнуров — важная задача, однако эти компоненты также являются расходными материалами, которые иногда выходят из строя. Иногда очистки просто недостаточно, если срок эксплуатации этих компонентов закончен (в соответствии с техническими данными поставщика).

Краткие выводы

Если для компании необходимо обеспечить высокий уровень непрерывной работы, скорости передачи сигналов и надежности оборудования, небрежные процедуры инспектирования и очистки торцевой поверхности оптоволокна могут привести к плачевным последствиям. Если вы думаете, что полностью очистили поверхность, это не значит, что инспектирование можно пропустить. Важно не только соблюдать рекомендации для очистки оптоволокна, но тщательно осматривать и проверять каждую торцевую поверхность на соответствие стандарту IEC 61300-3-35 перед подключением торцевой поверхности и портов.

Добавив процедуры инспектирования и сертификации оптоволокна в рабочие процессы, можно устранить человеческий фактор и быстро осматривать, классифицировать и сертифицировать торцевые поверхности оптоволокна в соответствии со стандартом. Таким образом можно исключить сбои сети из-за загрязнения торцевых поверхностей.

FI-7000 FiberInspector Pro автоматически сертифицирует торцевую поверхность на соответствие стандартам IEC

Fluke Networks FI-7000 FiberInspector Pro сертифицирует торцевые поверхности оптоволокна в соответствии с отраслевым стандартом IEC 61300-3-35 всего за две секунды, предоставляя автоматические результаты «ГОДЕН/НЕ ГОДЕН» и устраняя человеческий фактор и необоснованные предположения.

FI-7000 FiberInspector Pro — это идеальный инструмент для инспектирования торцевой поверхности внутри портов и на коммутационных шнурах, который обнаруживает и оценивает дефекты на торцевой поверхности и автоматически сертифицирует результаты на основе стандарта IEC 61300-3-35. Для четкой графической индикации дефектов, которые соответствуют или не соответствуют критериям стандарта, на сенсорном экране FI-7000 с поддержкой увеличения и уменьшения каждый дефект и его фон выделяется цветом: дефекты, не соответствующие критериям, выделяются красным, а соответствующие критериям — зеленым.

Торцевая поверхность, соответствующая и не соответствующая требованиям, на экране FI-7000 FiberInspector™ Pro

Рисунок 9: Результаты сертификации FI-7000 позволяют быстро определить, соответствует ли торцевая поверхность требованиям.
Пример поверхности, не соответствующей требованиям, показан слева, а соответствующей требованиям — справа.

Инструмент FI-7000 создан на базе платформы сертификации кабелей Versiv компании Fluke Networks, что позволяет сохранять изображения и данные сертификации торцевых поверхностей в результатах тестов Versiv, а также использовать такие компоненты Versiv, как ProjX™ для управления рабочими требованиями, пользовательский интерфейс Taptive™ для удобной настройки и многофункциональное программное решение LinkWare для управления данными и создания профессиональных отчетов по результатам тестирования. Сертификация FI-7000 типа «ГОДЕН/НЕ ГОДЕН» доступна всем владельцам камер для инспектирования Versiv — для ее использования необходимо загрузить последнюю версию встроенного ПО Versiv.

Fiber Optic Cleaning Kits

Устранение главной причины сбоев оптоволоконных каналов связи — загрязнения — с помощью средств для очистки компании Fluke Networks. Эти наборы поддерживают все типы оптоволоконных разъемов, используемые в центрах обработки данных и средах учебных заведений. Средства очистки Quick Clean бывают трех размеров: 1,25 мм, 2,5 мм и MPO, для удобной очистки торцевой поверхности оптоволокна и портов. Для мокрой очистки растворяющий карандаш точно наносит специально разработанный для оптических волокон раствор. Кроме того, в наборы входят удобный куб для очистки и карточки для быстрой протирки торцевой поверхности, а также тампоны для очистки оптоволоконных портов.

CertiFiber® Pro сокращает стоимость сертификации оптоволоконных кабельных систем на две трети и позволяет проводить одновременное трехсекундное измерение потерь в двух оптоволоконных кабелях на двух длинах волн.

Благодаря интеграции CertiFiber Pro с LinkWare™ Live вы можете управлять задачами и тестерами с любого смарт-устройства по сети Wi-Fi. Интерфейс пользователя Taptive™ предоставляет простые анимированные инструкции для устранения неверных эталонных настроек и ошибок, связанных с отрицательными значениями потерь. После обновления отвечающей требованиям будущего модели обеспечивается поддержка сертификации кабелей категорий 5–8, OTDR-тестирование и сертификации типа «пройдено/не пройдено» для торцевых поверхностей волоконно-оптических коннекторов на обоих концах. Прибор отвечает требованиям стандарта Encircled Flux на момент поставки. Анализируйте результаты тестов и создавайте профессиональные отчеты о тестировании, используя программу LinkWare PC для создания отчетов.

OptiFiber Pro OTDR
OptiFiber Pro OTDR

OptiFiber® Pro компании Fluke Networks — первый в отрасли рефлектометр, изначально предназначенный для решения задач тестирования в корпоративных волоконно-оптических инфраструктурах.

Благодаря сверхмалым мертвым зонам приборов OptiFiber Pro OTDR осуществляется идентификация оптоволоконных коммутационных кабелей в виртуализированных центрах обработки данных. Технология SmartLoop™ позволяет в считанные секунды проводить двунаправленное тестирование двух волоконно-оптических каналов и усреднять измерения в соответствии с требованиями стандарта TIA-568.3-D, не размещая рефлектометр на дальнем конце.

После обновления отвечающей требованиям будущего модели обеспечивается поддержка сертификации кабелей категорий 5–8, определение потерь в одномодовых и многомодовых оптоволоконных каналах и проверка оптоволоконных кабельных систем. Интеграция с LinkWare™ Live позволяет осуществлять управление задачами и тестерами с любого смарт-устройства.

 
 
Powered By OneLink