Optik Zaman Alanlı Reflectometer
(OTDR), optik bir fiberi karakterize etmek için kullanılan bir optoelektronik cihazdır. Elektronik bir zaman alanlı reflectometer’in optik eşdeğeri olarak düşünülebilir.
OTDR, test edilen fibere bir dizi optik darbe enjekte eder. Ayrıca, fiberin aynı ucundan, fiber boyunca noktalardan dağılan veya geri yansıyan ışığı çıkarır. Geri dönüş darbelerinin gücü ölçülür ve zamana bağlı bir fonksiyon olarak entegre edilir ve fiber uzunluğuna bağlı bir fonksiyon olarak çizilir.
Fiber uzunluğunu ve ek yeri ve eşleştirilmiş konnektör kayıpları dahil olmak üzere genel zayıflamayı tahmin etmek için kullanılabilir. Ayrıca, kopmalar gibi hataları bulmak ve optik geri dönüş kaybını ölçmek için de kullanılabilir. Birden fazla fiberin zayıflamasını ölçmek için, her iki uçtan test yapılması ve ardından sonuçların ortalamasının alınması önerilir, ancak bu önemli ekstra çalışma, testin fiberin yalnızca bir ucundan yapılabileceği yönündeki yaygın iddiaya aykırıdır.
Gerekli özel optik ve elektroniklere ek olarak, OTDR’ler önemli bir hesaplama yeteneğine ve grafiksel bir ekrana sahiptir, bu nedenle önemli bir test otomasyonu sağlayabilirler. Ancak, uygun cihaz işletimi ve bir OTDR izinin yorumlanması hala özel teknik eğitim ve deneyim gerektirir.
OTDR Nasıl Çalışır?
OTDR Fiber Test Cihazı, fiber optik ışık kaynakları ve güç ölçerlerin fiber optik iletim bağlantılarının vericisini ve alıcısını kopyalayarak doğrudan fiber optik kablo tesisinin kaybını ölçmesinin aksine, kaybı ima etmek için benzersiz bir fiber fenomeni kullanarak dolaylı olarak çalışır. Bir radar gibi çalışır. Önce optik fiber için bir sinyal gönderir ve ardından bir noktadan bilgiye ne döndüğünü gözlemler. Bu işlem tekrarlanır, ardından sonuçlar ortalama alınır ve iz biçiminde görüntülenmek üzere, iz, optik fiberin tüm periyodu (veya fiberin durumu) içinde sinyalin gücüne göre tanımlanır.
Işık fiber boyunca ilerledikçe, küçük bir kısmı Rayleigh saçılmasıyla kaybolur. Rayleigh saçılması, üretilen fiber boyunca düzensiz saçılma sinyalinden kaynaklanır. Verilen fiber optik alıcı-verici parametreleri, Rayleigh saçılma gücü işaretlenebilir. Dalga boyu biliniyorsa, darbe genişliğinin sinyaline orantılıdır, geri saçılma ne kadar uzunsa güç o kadar güçlüdür. Rayleigh saçılma gücü, emisyon sinyalinin dalga boyuyla ilişkilidir, dalga boyu ne kadar kısaysa güç o kadar güçlüdür. Yani, Rayleigh geri saçılmasının 1310nm sinyal yolu, 1550 nm Rayleigh geri saçılmasından daha yüksektir.
OTDR, fiber optiğin özelliklerini temsil etmek için Rayleigh saçılmasını kullanır. OTDR, OTDR portuna saçılan ışığın bir kısmını geri ölçer. Işık her yöne saçıldığından, bir kısmı sadece ışık kaynağına doğru fiber boyunca geri döner. Bu geri dönen ışığa, aşağıda gösterildiği gibi geri saçılma denir.
Geri saçılma gücü, gelen gücün sabit bir oranıdır ve kayıplar gelen güce zarar verdikçe, geri dönen güç de şekilde gösterildiği gibi azalır.
OTDR, ölçümlerini yapmak için geri saçılan ışığı kullanır. Çok yüksek bir güç darbesi gönderir ve geri gelen ışığı ölçer. Geri dönen güç seviyesini sürekli olarak ölçebilir ve dolayısıyla fiberde karşılaşılan kayıpları çıkarabilir.
Konnektörler ve füzyon ekleri gibi ek kayıplar, fiberde iletilen gücü aniden azaltma ve dolayısıyla geri saçılma gücünde buna karşılık gelen bir değişikliğe neden olma etkisine sahiptir. Kayıpların konumu ve derecesi belirlenebilir. Herhangi bir zamanda, OTDR’nin gördüğü ışık, fiberin bir bölgesinden geçen darbeden saçılan ışıktır.
OTDR darbesini, fiber boyunca hareket ederken kendisi ve OTDR arasındaki tüm fiberi test eden sanal bir kaynak olarak düşünün. Darbenin fiber boyunca geçerken hızını kalibre etmek mümkün olduğundan, OTDR geri saçılan ışıkta gördüklerini fiberdeki gerçek bir konumla ilişkilendirebilir. Böylece fiberdeki herhangi bir noktada geri saçılan ışık miktarının bir görüntüsünü oluşturabilir.
Burada bazı hesaplamalar söz konusudur. Işığın çıkıp geri gelmesi gerektiğini unutmayın, bu nedenle bunu zaman hesaplamalarına dahil etmeli, zamanı yarıya indirmelisiniz ve ışık her iki yönde de kayıp gördüğünden kayıp hesaplamalarını yapmalısınız. Güç kaybı logaritmik bir fonksiyondur, bu nedenle güç dB olarak ölçülür.
OTDR’ye geri dağılan ışık miktarı, fiberin geri saçılımına, OTDR test darbesinin tepe gücüne ve gönderilen darbenin uzunluğuna orantılıdır. İyi ölçümler elde etmek için daha fazla geri saçılmış ışığa ihtiyacınız varsa, resimde gösterildiği gibi darbe tepe gücünü veya darbe genişliğini artırabilirsiniz.
Konnektörler gibi bazı olaylar, geri saçılım izinin üzerinde büyük bir darbe gösterir. Bu, bir konnektörden, ek yerinden veya fiberin ucundan gelen bir yansımadır. Mesafeleri işaretlemek veya hatta tek modlu sistemlerde test etmek istediğimiz bir diğer parametre olan konnektörlerin veya ek yerlerinin geri yansımasını hesaplamak için kullanılabilirler.
OTDR’ler genellikle bir başlatma kablosuyla test etmek için kullanılır ve bir alıcı kablo kullanabilir. Başlatma kablosu, test darbesi fibere gönderildikten sonra OTDR’nin yerleşmesini sağlar ve test altındaki kablodaki ilk konektör için bir referans konektörü sağlayarak kaybını belirler. Ayrıca test altındaki kablonun ucundaki konektörün ölçümlerine izin vermek için uzak uçta bir alıcı kablo kullanılabilir.
OTDR’yi Ne Zaman Kullanırız?
OTDR’ler çok pahalı oldukları ve yalnızca belirli kullanımları olduğu için, bir tane satın alma kararı dikkatli bir şekilde verilmelidir. Bir OTDR’ye ne zaman ihtiyacımız olduğunu ve ne zaman uygun olmadığını anlamak çok önemlidir.
Uzun mesafeli bir ağ veya kablolar arasında ek yerleri olan uzun bir kampüs LAN’ı gibi bir dış tesis ağı kuruyorsak, fiberlerin ve ek yerlerinin iyi olup olmadığını kontrol etmek için bir OTDR’ye ihtiyacımız olacaktır. OTDR, ek yeri yapıldıktan sonra görebilir ve performansını doğrulayabilir. Ayrıca, kurulum sırasında uygunsuz kullanımdan kaynaklanan kablolardaki stres sorunlarını da bulabilir. Bir kablo kesildikten sonra restorasyon yapıyorsak, OTDR’ler kesimin yerini bulmaya yardımcı olur ve çalışmayı geri yüklemek için geçici ve kalıcı ek yerlerinin kalitesini doğrulamaya yardımcı olur. Konnektör yansımalarının endişe kaynağı olduğu tek modlu fiberlerde, OTDR’ler kötü konnektörleri kolayca tespit edecektir.
Bazıları bu işleve sahip olmasına rağmen, OTDR’ler kablo tesisi kaybını ölçmek için kullanılmamalıdır. Bu, kaynak ve güç ölçerin işidir. Ölçülen kayıp iki yöntem arasında korelasyon göstermeyecektir ve OTDR sistemin göreceği gerçek kablo tesisi kaybını gösteremez.
Dahası, OTDR’nin sınırlı mesafe çözünürlüğü, kabloların genellikle sadece birkaç yüz fit uzunluğunda olduğu bir LAN veya bina ortamında kullanılmasını çok zorlaştırır. OTDR, bir LAN’ın kısa kablolarındaki özellikleri çözmede büyük zorluk çeker ve çoğu zaman kullanıcı için kafa karıştırıcıdır.
Doğru OTDR Nasıl Seçilir?
Bir OTDR, fiberin uzunluğunu bilmek veya optik bağlantıların performans verilerini elde etmek istiyorsanız en iyi seçenektir, çünkü bir konektörün zayıflaması, kuplör kaybı veya optik ağ boyunca eklemler gibi olayların ölçülmesini sağlayabilir. Ancak, OTDR’ler çok pahalıdır, bu nedenle doğru olanı nasıl seçeceğimizi bilmeliyiz.
Bir OTDR seçimi nispeten basit bir kılavuza dayanmaktadır: hassas dalga boylarını belirlemek (çok modlu fiber için 850/1300 nm, tek modlu fiber için 1310/1550 nm), kapsanacak mesafeye göre gerekli dinamik aralığı belirlemek ve daha küçük ölü bölgeye sahip ekipman seçmek.
Günümüzde, piyasada farklı modellerde çok sayıda OTDR bulunmaktadır, ancak bunlar karmaşık cihazlardır ve fiber optik testleri, özellikleri ve yetenekleri büyük ölçüde değiştiği için, her kurulum için araç testinin en iyi olduğuna karar vermek bir sorun olabilir.
OTDR seçerken dinamik aralık, ölü bölgeler (zayıflama ve olay), örnekleme çözünürlüğü, geçme/kalma eşikleri ayarlayabilme, son işlem ve raporlama gibi bazı işlevleri göz önünde bulundurmalıyız.
Dinamik Aralık
Bu şartname, OTDR’nin analiz edebileceği toplam optik kaybı ve fiber bağlantısının toplam uzunluğunun ölçülebileceği birimi belirler. Dinamik aralık ne kadar yüksekse, OTDR’nin analiz edebileceği mesafe o kadar büyük olur. Dinamik aralığın şartnamesi aşağıdaki iki nedenden dolayı dikkatlice düşünülmelidir.
1. OTDR üreticileri yolların dinamik aralığını belirtirler (darbe genliği, sinyal-gürültü oranı, ortalama zaman vb. gibi özelliklerle oynayarak). Bu nedenle bunları iyice anlamak ve uygunsuz karşılaştırmalar yapmaktan kaçınmak önemlidir.
2. Yetersiz dinamik aralık, tam bağlantı uzunluğunun ölçülememesine neden olur ve bu da birçok durumda bağlantı kaybının ve konnektör kayıplarının ve uzak uçtaki zayıflamanın hassasiyetini etkiler. İyi bir yöntem, dinamik aralığı bulacağınız maksimum kayıptan 5 ila 8 dB daha yüksek olan bir OTDR ampirik seçmektir.
Örneğin, 35 dB dinamik aralığa sahip tek modlu bir OTDR’nin yaklaşık 30 dB’lik kullanılabilir dinamik aralığı vardır. 1550 nm’de 0,20 dB/km’lik normal bir fiber zayıflaması ve her 2 km’de bir ekleme (ekleme başına 0,1 dB kayıp) varsayıldığında, bu tür bir ünite 120 km’ye kadar mesafeleri doğru bir şekilde onaylayabilir.
Karşılaştırıldığında, 26 dB’lik dinamik aralığa sahip tek modlu bir OTDR’nin yaklaşık 21 dB’lik kullanılabilir dinamik aralığı vardır. 1300 nm’de 0,5 dB/km’lik sıradan bir zayıflama ve her biri yaklaşık 1 dB’lik iki konektör kaybı varsayıldığında, bu ünite 38 km’ye kadar mesafeleri doğru bir şekilde onaylayabilir.
Ölü bölgeler
Ölü bölgeler yansıma olaylarından (bağlayıcılar, mekanik ekler, vb.) kaynaklanır. Bağlantı boyunca, OTDR zayıflamasını doğru bir şekilde ölçme yeteneğini etkileyen daha küçük bağlantılar, örneğin patch panel bağlayıcıları, vb. gibi yakın aralıklı olayları ayırt eder.
Olayın güçlü optik yansıması OTDR’ye ulaştığında, algılama devresi belirli bir zaman periyodu boyunca doyurulur (OTDR’de mesafeye dönüştürülür) ve geri dönüşü doğru bir şekilde ölçmek için geri döner. Bu doygunluğun bir sonucu olarak, olaydan sonra yansıma için fiber bağlantının bir kısmı vardır, OTDR’yi “göremezsiniz”, işte ölü bölge terimi ortaya çıkar.
OTDR performansını belirlerken, tüm bağlantının ölçülmesini sağlamak için ölü bölgenin analizi çok önemlidir. Genellikle iki tür ölü bölge belirtin:
1. Olay Ölü Bölgesi: Ardışık yansıma olaylarının “çözülebilmesi”, yani birbirinden ayırt edilebilmesi için gereken minimum süreyi ifade eder. Bir yansıma olayı, kendisinden önceki ölü bölge olayının içindeyse, doğru bir şekilde tespit edilemez veya ölçülemez. Bu spesifikasyon için 1-5 m aralığında endüstri standardı değerleri.
2. Zayıflama Ölü Bölgesi: OTDR’nin yansıtıcı bir olay veya yansıma kaybını ölçmesi için yansıtıcı bir olaydan sonra gereken minimum mesafeyi ifade eder. Küçük bağlantıları ölçmek ve karakterize etmek veya kablolar ve patch kablolarındaki arızaları tespit etmek için zayıflama ölü bölgesinin mümkün olduğunca küçük olması en iyisidir. Bu spesifikasyon için 3 ila 10 m arasında değişen endüstri standardı değerler.
Örnekleme Çözünürlüğü
Örnekleme çözünürlüğü, cihaz tarafından edinilen iki ardışık örnekleme noktası arasındaki minimum mesafe olarak tanımlanır. Bu parametre önemlidir çünkü nihai mesafe doğruluğunu ve OTDR sorun giderme yeteneğini tanımlar. Seçilen darbe genliğine ve mesafe aralığına bağlıdır.
Eşikler Geçti/Kaldı
Bu önemli bir özelliktir çünkü kullanıcı ilgi duyulan parametreler (eklem kaybı veya konnektör yansıması gibi) için geçme/başarısızlık eşikleri belirleyebilirse OTDR eğrisi analizinde çok zaman kazanabilirsiniz. Bu eşikler kullanıcı tarafından belirlenen bir uyarı veya hata sınırını aşan parametreleri vurgular ve raporlama yazılımıyla birlikte kullanıldığında mühendislerin kurulum/devreye alma işlemleri için hızlı değişiklik sayfaları sağlayabilir.
Son İşleme ve Raporlama
Rapor oluşturma, zaman tasarrufunun bir diğer önemli unsurudur, çünkü OTDR’nin hızlı ve kolay rapor oluşturmasına olanak tanıyan özel bir son işleme yazılımı varsa, son işleme süresi %90’a kadar azaltılabilir; ayrıca iki yönlü analiz OTDR izleri ve kablo özet raporları çok sayıda fiber içerebilir.
OTDR ürünleri için tıklayın.
