Was sind Glasfasertests?
Erfahren Sie alles, was Sie über das Testen von Glasfasern, einschließlich über das Messen der optischen Dämpfung und der Übertragungsrate sowie zu den besten Vorgehensweisen und Verfahren wissen müssen.
Glasfasertests umfassen alle Prozesse, Geräte und Normen zum Testen von faseroptischen Komponenten, Glasfaserstrecken und installierten optischen Netzen. Darin eingeschlossen sind optische und mechanische Tests an einzelnen Netzelementen sowie umfassende Übertragungstests, um das Leistungspotenzial der gesamten Installation des optischen Netzes nachzuweisen.
Die Glasfaser hat sich weltweit als führendes Kommunikationsübertragungsmedium durchgesetzt, da sie gegenüber einer kupferbasierten Infrastruktur die folgenden drei Vorteile bietet: niedrigere Betriebskosten in Bezug auf Energieverbrauch und Wartung, eine höhere Zuverlässigkeit durch Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen und hochfrequenten Störeinflüssen sowie eine deutlich höhere Bandbreite bzw. Übertragungsrate. Die zunehmende Vielfalt faseroptischer Anwendungen sowie von Punkt-zu-Punkt(PtP)- und Punkt-zu-Mehrpunkt(PtMP)-Architekturen hat die Bedeutung einer angemessenen Schulung der Techniker sowie von vielseitigen, bedienerfreundlichen Testlösungen erhöht.
Seit ihrer Einführung in den 1970er-Jahren wurden Glasfasernetze immer weiter entwickelt und haben sich stark verbreitet. Die Entwicklung von 5G-Mobilfunknetzen, Seekabelnetzen, Rechenzentren und FTTx (Fiber-To-The-x) unterstreicht die Rolle einer robusten Infrastruktur und die Notwendigkeit zuverlässiger Tests von Glasfasern sowie von deren Überwachung. VIAVI bietet seit nahezu 100 Jahren eine beispiellose technische Kompetenz, Zuverlässigkeit und Zusammenarbeit, die die besten Glasfaser-Testlösungen der Branche hervorgebracht haben.
Angesichts der Größe und der Komplexität der heutigen optischen Netze dürfen bei der Produktivität keine Kompromisse mehr eingegangen werden. Bereits im Labor müssen effiziente Testverfahren sichergestellt und über die Installation und den Betrieb bis zur Wartung beibehalten werden. VIAVI bietet ein vollintegriertes Portfolio an cloudbasierten, flexibel einsetzbaren und kompatiblen Testern, Softwareprodukten und Dienstleistungen für Glasfasern an. Die Glasfasertester der nächsten Generation sind noch schneller, bedienerfreundlicher und leistungsstärker als je zuvor.
Wichtige Ressourcen:
Im Laufe der Jahre hat die Glasfaserindustrie zahlreiche Normen ausgearbeitet, um die verwendeten Komponenten und die Installationen vor der Inbetriebnahme einheitlich zertifizieren zu können. Da die Anzahl der optischen Netze rasant ansteigt, müssen die nationalen und internationalen Normen und Standards unbedingt eingehalten werden, um die Einheitlichkeit, Interoperabilität und Leistung der Installationen zu gewährleisten. Die Betreiber von Glasfasernetzen sowie deren Kunden profitieren deutlich von einheitlichen, standardbasierten Tests, um über den gesamten Netzwerk-Lebenszyklus hinweg, angefangen bei der Installation der Glasfaser über die Freischaltung der Kundendienste bis zur Assurance-Überwachung und Wartung sowie zu späteren Modernisierungen, einen erfolgreichen Betrieb zu gewährleisten.
Mehrere Standardisierungsgremien und Arbeitsgruppen konzentrieren sich auf verschiedene geografische Regionen sowie unterschiedliche Arten und Anwendungen von Glasfasernetzen. VIAVI arbeitet aktiv an der Ausarbeitung und Prüfung von Normen und Standards mit, um in enger Kooperation mit führenden Normungsorganisationen die Einführung der nächsten Generation von Produkten und Dienstleistungen zum Testen von Glasfasern zu fördern.
IEC
Die Internationale Elektrotechnische Kommission (International Electrotechnical Commission, IEC) ist eine weltweite Organisation, die internationale Normen für die Bereiche Elektrotechnik, Elektronik sowie für damit verbundene Technologien ausarbeitet. Sie wurde 1906 gegründet, hat mehrere Normen verabschiedet und zahlreiche technische Komitees (TC) für die Faseroptik eingerichtet. Dazu gehören anerkannte internationale Normen unter anderem für die Fasergeometrie, die Streckendämpfung, die durch Makrobiegungen verursachte Dämpfung sowie die chromatische Dispersion (CD).
TIA/EIA
In den USA formulieren die Telecommunications Industries Association (TIA) und die Electronic Industries Alliance (EIA) wichtige nationale Normen für viele Telekommunikationsanwendungen, einschließlich zum Testen von Glasfasernetzen und Geräten.
Unter anderem definiert die TIA die weithin genutzten Anforderungen für die grundlegende Tier-1-Zertifizierung von Glasfaser-Installationen. Während sich die Tier-1-Zertifizierung auf die Länge, Polarität und die Gesamtdämpfung der Faserstrecke beschränkt, stellt die erweiterte Tier-2-Zertifizierung mithilfe von optischen Reflektometern (OTDR) aussagekräftigere Ergebnisse, wie die Position und Dämpfung der erkannten Ereignisse, zur Verfügung.
IETF
Die Internet Engineering Task Force (IETF) ist eine offene Organisation, die sich ausschließlich auf Normen und Regeln für das Internet konzentriert. Da die Glasfaser auch künftig ein wichtiger Baustein der Internet-Architektur bleiben wird, arbeitet die IETF mit der IEC und der internationalen Organisation für Normung (International Standards Organization (ISO), sowie mit weiteren wichtigen Institutionen zusammen, um Glasfasernetze als Internet-Übertragungsmedium zu standardisieren und zu sichern.
FOA
Die Fiber Optic Association (FOA) ist eine internationale Non-Profit-Bildungsorganisation und Zertifizierungsstelle, die durch Weiterbildung, Zertifizierung und Standards die professionelle Arbeit mit Glasfasern fördert. Ein Netz aus mehr als 200 FOA-Schulen vermittelt Glasfasertechnikern auf der ganzen Welt ein hohes Ausbildungsniveau. Die von der Industrie anerkannte FOA-Zertifizierung wird für die Installation, Anwendung und Planung von Glasfasernetzen vergeben.
Als Reaktion auf die Kosten und die Komplexität zahlreicher Glasfaserstandards hat die FOA für eine Vielzahl häufig genutzter Tests und Themen zudem eigene Standards für Glasfasern erarbeitet. Der Standard FOA-1 umfasst Dämpfungsmessungen an installierten Singlemode- und Multimode-Übertragungsstrecken, während sich FOA-2 ganz auf Dämpfungsmessungen von einem Faserende konzentriert. FOA-4 behandelt die grundlegende Konfiguration und die wesentlichen Parameter für OTDR-Tests.
IEEE
Das Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) ist der weltweit größte technische Berufsverband mit mehr als 400.000 Mitgliedern aus den Bereichen Elektrotechnik, Informationstechnik, Elektronik und Telekommunikation. Es entstand durch den Zusammenschluss der amerikanischen Ingenieursverbände American Institute of Electrical Engineers (AIEE) und Institute of Radio Engineers (IRE). Das IEEE führt ein Portfolio von mehr als 1000 Standards für ein breites Spektrum von Anwendungsfeldern.
Die Normengruppe IEEE 802.3 definiert die Anforderungen, die an die Bitübertragungsschicht (Physical Layer) und die Sicherungsschicht (Data Link Layer) des Ethernet gestellt werden. Der Standard IEEE 802.3cp wurde kürzlich überarbeitet, um die bidirektionale Highspeed-Übertragung über Singlemode-Glasfasern zu definieren. Er spezifiziert an der Dienst-Schnittstelle eine Bitfehlerrate (BER) von ≤ 10-12. IEEE 802.3ct berücksichtigt dagegen die besonderen Anforderungen der Ethernet-basierten Langstreckenübertragung mit dem dichten Wellenlängen-Multiplexverfahren (DWDM).
Leistungsvorgaben, Dienstgütevereinbarungen (SLA) und Gewährleistungsanforderungen verlangen Tests in optischen Netzen. Darüber hinaus gibt es weitere Gründe dafür, warum die Leistung der Glasfaser-Installation überprüft und überwacht werden sollte. Letztendlich wird mit den Tests das Ziel verfolgt, die Leistungskapazität des Glasfasernetzes in Bezug auf die Bandbreite, Zuverlässigkeit und Investitionsrendite (RoI) weitestgehend zu erhöhen.
Die steigende Nachfrage des Marktes nach mehr Bandbreite führt dazu, dass die Glasfasernetze immer komplexer und umfassender werden. Innovationen, wie passive optische Netze (PON), DWDM und kohärente Optik, haben die Anzahl der Kabelsegmente sowie spezieller Komponenten, die das Risiko von Einfügedämpfungen vergrößern, erhöht, wobei die Leistungsanforderungen steigen und die Dämpfungsbudgets immer kleiner werden. Gründliche und präzise Glasfasertests, die auf allen Ebenen und in allen Lebenszyklusphasen des Netzes durchgeführt werden, können nicht nur die Zufriedenheit der Kunden, sondern auch einen wichtigen Wettbewerbsvorteil sicherstellen.
Auch wenn sich hochqualifizierte Techniker die größte Mühe geben, reagieren Glasfasern aufgrund ihrer relativen mechanischen Empfindlichkeit sehr sensibel auf Verunreinigungen, Makrobiegungen und beschädigte Verbinder. Verschmutzte Steckverbinder bleiben die Hauptursache für Störungen in optischen Netzen. Wenn man das installierte Netz vor der Inbetriebnahme gründlich überprüft, kann man Fehler oder Beschädigungen rechtzeitig erkennen und vorbeugend reparieren. Auch wenn die Glasfaser nach der Installation sehr langlebig ist, besteht sie doch aus Glas! Daher sind an jeder Verbindungsstelle eine professionelle Vorgehensweise und Sauberkeit von größter Wichtigkeit. Wenn die Faser gebrochen oder durch Schmutzpartikel zerkratzt ist, lässt sie sich womöglich kaum mehr soweit reparieren, dass sie den Leistungsanforderungen gerecht wird.
Bei Glasfasertests wird häufig nur an die Installationsphase gedacht, in der allgemein die Einsatzbereitschaft des optischen Netzes kontrolliert wird. In der Praxis erstrecken sich diese Tests jedoch von der Entwicklung neuer optischer Komponenten und Systeme im Labor über die Installation und Freischaltung bis zur Überwachung und Fehlerdiagnose im Feld, um einen jahrelangen, störungsfreien Betrieb sicherzustellen.
Jedes neue faseroptische Bauelement oder System beginnt mit einer Idee im Labor. In dieser Phase des Lebenszyklus sollen die Glasfasertests die Richtigkeit des Konzepts und des Designs nachweisen. Bei Glasfasern bedeutet das die Überprüfung der Übertragungsparameter, wie der Einfügedämpfung, der optischen Rückflussdämpfung (ORL) und der chromatischen Dispersion (CD). Bei völlig neuen Glasfaserprodukten sind möglicherweise auch Zug-, Torsions- und Temperaturprüfungen an der Faser vorgesehen.
Im Rahmen effektiver Labortests muss das spätere Netz mit allen optischen Komponenten präzise simuliert werden, um Probleme, die unter realen Einsatzbedingungen auftreten könnten, vorausschauend zu erkennen und die Systemleistung zu überprüfen. Optische Netzelemente, wie Module für die digitale kohärente Optik (DCO), können im Labor entwickelt und dort mit dem optischen Prüf- und Messsystem MAP-300 von VIAVI umfassend validiert werden. Ebenfalls angeboten wird eine branchenführende Palette von optischen
In der Produktion sind Glasfasertests unverzichtbar, um zu gewährleisten, dass das System ordnungsgemäß funktioniert, bevor erhebliche Finanzmittel in Arbeitskräfte, Geräte und Validierung des neuen Netzes investiert werden. Beispielsweise sollte der Hersteller an allen von ihm produzierten Komponenten und Glasfaserkabeln stets optische Dämpfungsmessungen ausführen. Auch die mechanische Prüfung der Glasfaser auf Einhaltung wichtiger Parameter ist unerlässlich.
Nach Kundenwunsch angefertigte Kabel sind häufig bereits fertig konfektioniert, um die Installation zu beschleunigen. Die gleiche vielseitige optische Prüf- und Messtechnik, die im Feldeinsatz zum Einsatz kommt, bietet sich auch an, um in der Produktion die Qualität der Glasfaserkabel zu testen und Referenzwerte für die optische Dämpfung festzulegen.
In einem installierten optischen Netz sollten jedes Modul, jeder Verbinder, Splitter und Transponder nach den gleichen anspruchsvollen Qualitätsstandards getestet werden. Skalierbare, automatische Fertigungs- und Umgebungstestsysteme stellen die effizienten Verfahren zur Verfügung, die benötigt werden, um die steigenden, an die Glasfaserindustrie gestellten Produktionsanforderungen zu erfüllen.
Bei der Installation des Glasfasernetzes kommt es darauf an, die Messungen und Zertifizierungen termingerecht und präzise durchzuführen. Objektive Abnahmemessungen an der Glasfaser sollen nachweisen, dass das optische Netz gemäß den Vorgaben aufgebaut wurde, um die für die Highspeed-Übertragung benötigte Leistung und das geforderte optische Dämpfungsbudget sicherzustellen. Häufig werden Glasfasern über ein vorhandenes kupferbasiertes Netz verlegt und bereits vorhandene Infrastrukturkomponenten, wie Schränke, Gestelle und Verteiler, genutzt. Oft wird man die vorgesehene Streckenführung dann aber auch aufgrund von Hindernissen ändern müssen.
Die folgenden vier Komponenten sind für eine erfolgreiche Bereitstellung des Glasfasernetzes unverzichtbar:
- Eine gründliche technische Vorbereitung, die detaillierte Geländevermessungen und Kabelpläne, korrekt berechnete Dämpfungsbudgets sowie die Vorabprüfung der späteren optischen Streckenführung beinhaltet.
- Netzelemente, die für eine mühelose Installation und den einfachen Anschluss ausgelegt sind, sparen Zeit und vermeiden Fehler im Feldeinsatz.
- Bedienerfreundliche, wiederholbare Testverfahren und automatische Berichts-/Analysefunktionen sind ebenfalls von Vorteil. Diese werden unter dem Begriff der Testprozess-Automatisierung (TPA) zusammenfasst. Die an der Glasfaser ausgeführten Tests sollten mühelos den Sollzustand des optischen Netzes mit den tatsächlich installierten Komponenten und erreichten Leistungsparametern vergleichen. Dazu gehören die Länge, das optische Budget und die Dämpfung der Ende-zu-Ende-Strecke und jedes einzelnen geplanten Ereignisses, wie von Steckverbindern und Spleißen.
- Qualifizierte Techniker mit präziser und kalibrierter optischer Messtechnik oder integrierte Netzwerktests mit einem optischen Fernüberwachungssystem (RFTS) sind eine weitere wichtige Komponente. Mitarbeiter, die wissen, wie man mit optischen Netzelementen umgehen muss, die Dokumentation der Arbeitsausführung sowie die Diagnose und Behebung von Fehlern noch während der laufenden Installationsarbeiten sind sicherlich unverzichtbar. Hier können jedoch Testsysteme einen großen Beitrag zur Automatisierung der Arbeit der vielen Servicetechniker, die für den Aufbau eines kompletten Glasfasernetzes benötigt werden, leisten.
Die bei der Installation und Inbetriebnahme des optischen Netzes ausgeführten Tests erlauben, die Länge, Dämpfung und optische Rückflussdämpfung (ORL), die Qualität der Kabel, Spleiße, passiven optischen Elemente (Splitter, MUX/DEMUX) und der Abschlüsse (Dämpfung, Position und Reflexion) über die gesamte Übertragungsstrecke hinweg zu kontrollieren. Für die Kontrolle von Einfügedämpfung, ORL, Länge, Polarität und Durchgang (in Enterprise-Netzen/strukturierten Verkabelungen als „Tier 1“ bezeichnet) und für OTDR-Tests/-Charakterisierungen der Glasfasern (Tier 2) wird unterschiedliche Prüf- und Messtechnik benötigt. Dazu zählen VFL-Rotlichtquellen, optische Dämpfungsmessplätze (OLTS), optische Zeitbereichsreflektometer (OTDR) und optische Fernüberwachungssysteme (RFTS). Ein RFTS umfasst ein OTDR mit automatischer Umschaltung zwischen den Glasfasern sowie eine Lichtquelle zur Überprüfung der Verbindung, des Durchgangs, der Leistungspegel und der Dämpfung spezifischer Ereignisse, die zwischen dem Übertragungselement und dem Testpunkt auftreten können.
Die von VIAVI in der Produktfamilie SmartClass zusammengefassten Lösungen umfassen vielseitige Handtester, die die Sichtprüfung von Faserendflächen, die Tier-1-Zertifizierung sowie die Erstellung von Berichten in kompakten Geräten kombinieren, während die Module für die Plattformen MTS und OneAdvisor 800 unter anderem Tests für Tier-2-Messungen, für xWDM-Multiplexverfahren und für Dispersionsmessungen ausführen. Das ONMSi RFTS von VIAVI wird in das optische Netz integriert, um die gewünschten Tests an Tausenden Glasfasern auszuführen. Ein zentraler Management-Server erfasst alle Messergebnisse, plant automatische Tests und löst einen Alarm aus, wenn ein Ereignis im Glasfasernetz die spezifizierten Grenzwerte verletzen sollte. In diesem Fall kann der Techniker mit einem Web-Browser auf einem Mobilgerät oder einem Desktop-PC einen zusätzlichen Test starten oder für eine große Anzahl von Glasfasern eine Routinemessung zur Kontrolle ausführen lassen. Hierfür installiert er zur Abgrenzung (Demarkation) einen sehr kleinen Reflektor am Testpunkt, um eine exakte Testsignatur für diesen speziellen Standort zu erhalten. So lassen sich die Kosten für Glasfaser-Messtechnik und der Zeitaufwand für die Testausführung senken. Zudem kann das System für die nächste Phase des Netzbetriebs vor Ort installiert bleiben.
Wenn das Glasfasernetz dann betriebsbereit ist, bestellen Kunden die angebotenen Dienste oder ändern ihre bestehenden Buchungen, das heißt, es müssen Dienste hinzugefügt oder entfernt werden. Mit einem RFTS ist es möglich, die Glasfaser vor der Freischaltung zu testen, um das optische Budget und die Dienstgüte, die dem passiven optischen Netz (PON) oder der ID-Position des PTP-Netzes zur Verfügung gestellt werden können, zu kontrollieren. So wird verhindert, dass der Techniker erst bei seinem Kundenbesuch feststellen muss, dass im Upstream ein Fehler aufgetreten ist und ein weiterer Termin mit dem Kunden erforderlich ist. Vor Ort ist es dann möglich, die Datenrate des Dienstes auf der Kundenseite des ONT/ONU sowie einen Bitfehlerraten-Test (BERT) durchzuführen.
Über 90 % des gesamten Internet-Verkehrs wird über ein 4G/5G-Mobilfunk an einen Wireless-Client, wie ein Mobiltelefon, oder über WLAN an einen Fernseher als Endpunkt übertragen. Häufig meinen die Kunden, dass die Leistung der Glasfaser die Ursache für eine Störung ist, wenn das Problem tatsächlich jedoch im WLAN- oder 5G-RAN-Netz liegt. Hier sind Tests die einzige Möglichkeit, um die Ende-zu-Ende-Leistung sicherzustellen.
Die Überprüfung der Übertragungsrate und Reichweite im WLAN und im Wireless-RAN kann helfen, die erfolgreiche Bereitstellung des Dienstes nachzuweisen und eventuelle Fehlerstellen auf den Mobilfunk-Client oder das Glasfasernetz
Doch enden die Tests in optischen Netzen nicht mit deren Inbetriebnahme. Nach der Aktivierung wird die unterbrechungsfreie Funktionsfähigkeit des Netzes mithilfe der Glasfaser-Überwachung eingeschätzt. Diese Überwachung erfolgt zuweilen in periodischen Abständen, obgleich sich die aktive Glasfaserüberwachung (Active Fiber Monitoring, AFM) zum kontinuierlichen Erkennen von Störungen und unberechtigten Zugriffen in der Branche als beste Vorgehensweise durchgesetzt hat. Die von der Produktfamilie VIAVI ONMSi und den VIAVI Glasfaser-Testköpfen (FTH) gebotenen optischen Ferntests vereinfachen das kontinuierliche Faser-Monitoring, indem sie die automatische Überwachung mit Ausgabe proaktiver Alarme bei Leistungsmängeln ermöglichen. Derartige Störungen können beispielsweise durch eine falsche Handhabung, durch mechanische Beschädigungen, Abschaltungen, längere oder auch sehr kurze, zu einem Flapping der Verbindung führende Stromausfälle, die den bereitgestellten Dienst unterbrechen, verursacht werden.
Etwa in der Hälfte der Rechenzentren kommt es jedes Jahr zu einem Dienstausfall und die meisten Kunden beschweren sich im Verlauf des Jahres sporadisch über eine zu geringe Datenrate oder Dienstgüte. Ein RFTS-System wie das ONMSi ist die erste Verteidigungslinie zum Schutz der Leistung des optischen Netzes und der Dienste. Es identifiziert und lokalisiert Fehler automatisch, alarmiert den Netzbetreiber und unterstützt die Eingrenzung der Störung auf einzelne Netzsegmente und damit die Klärung von Zuständigkeiten. Wenn im Rechenzentrum beispielsweise ein Ausfall eintritt, könnten ein Faserbruch oder ein getrenntes Kabel, ein Stromausfall, ein Softwarefehler oder ein Angriff die Ursache sein. Das RFTS kann in kürzester Zeit einen Faserbruch bestätigen oder ausschließen und ermitteln, ob ein Stromausfall eingetreten ist. Da mechanische Störungen am häufigsten sind, muss der Techniker diese ausschließen oder beheben können, bevor er eine Eskalation in Richtung eines Gerätefehlers oder Softwareproblems vornimmt.
Wenn im Glasfasernetz jedoch Probleme festgestellt werden, sollte die Fehlerdiagnose in der Lage sein, umgehend die Ursache der Störung zu ermitteln. Zumeist wird es sich um Ausfälle oder Störungen an Diensten handeln, die auf beschädigte Kabel, Verbinder oder Geräte zurückzuführen sind. Auch in dieser Phase können ein OTDR und andere optische Prüf- und Messtechnik, die bereits bei der Installation und Inbetriebnahme zum Einsatz gekommen sind, genutzt werden, um eine effiziente Fehlerdiagnose durchzuführen und die Störungen schnellstmöglich zu beheben. Bei einer Reparatur werden im Durchschnitt 60 % der Zeit dafür aufgewendet, die Fehlerstelle zu finden, anstatt das Problem zu beheben. Wenn die Störung jedoch automatisch erkannt und lokalisiert wird, kann das Team sofort mit der Behebung beginnen, ohne erst eine langwierige Suche zu starten. So verkürzt sich die Reparatur um Stunden, wenn nicht sogar Tage. Das bedeutet Tausende, wenn nicht Millionen eingesparter Kosten und vermiedener (ausfallbedingter) Umsatzverluste.
Bei der Installation von Glasfaserkabeln sowie für die laufende Wartung sind Tests an optischen Netzen unverzichtbar. Die Einhaltung bester Vorgehensweisen ermöglicht, Glasfaserkabel und die betreffenden Netzwerke sicherer, effizienter und zuverlässiger zu installieren und zu aktivieren.
- Es kann gar nicht genug darauf hingewiesen werden, wie wichtig es ist, beim Installieren von Glasfasern und beim Ausführen der optischen Tests auf Sauberkeit zu achten. Die Sauberkeit des Faserkerns und der aufnehmenden Ferrule im Steckverbinder kann mit einem Fasermikroskop überprüft werden. Für gängige Glasfaser-Schnittstellen wie Simplex-Verbinder (FC, SC, LC) und für MPO stehen automatische Prüflösungen zur Verfügung. Auch werden spezielle Reinigungsmaterialien empfohlen, um die optischen Anschlüsse korrekt zu säubern. Die gleiche Sauberkeit ist auf die Referenzkabel und die Anschlüsse der optischen Mess- und Prüftechnik anzuwenden.
- Bei Verwendung einer VFL-Rotlichtquelle zum Auffinden von Beschädigungen ist darauf zu achten, dass die Augen sicher geschützt sind. Da die VFL-Quelle ein sehr starkes Laserlicht abstrahlt, darf man mit dem bloßen Auge weder in die Quelle noch in den von dieser beleuchteten Faserkern blicken.
- Eine optische Lichtquelle und ein Pegelmesser oder ein optischer Dämpfungsmessplatz (OLTS) oder ein optisches Fernüberwachungssystem (RFTS) werden empfohlen, um zu gewährleisten, dass das optische Dämpfungsbudget die von der Spezifikation vorgegebenen Grenzwerte einhält. Eine kalibrierte optische Lichtquelle (OLS) erlaubt in Verbindung mit einem optischen Pegelmesser (OPM), vor der Inbetriebnahme die Einfügedämpfung der Faserstrecke zu ermitteln.
- Um die einzelnen Ausgangswerte (Baseline) detailliert ermitteln und die Charakteristik der Faserstrecke erfassen zu können, wird ein OTDR empfohlen.
- Die Aufgabe eines OTDRs besteht darin, Ereignisse an beliebigen Positionen einer Faserstrecke zu erkennen, zu finden und zu messen. Es zeigt die Positionen der erkannten dämpfenden (nicht reflektiven) und reflektiven Ereignisse in Form einer Kurve an, sodass der Techniker über aussagekräftige Unterlagen zur Charakteristik der Faser verfügt.
- Bei OTDR-Messungen kommen Vorlaufkabel/Nachlaufkabel zum Einsatz, um auch den ersten/letzten Steckverbinder der Strecke qualifizieren zu können. Hierbei wird das Vorlaufkabel zwischen OTDR und die zu testende Faser eingefügt und das Nachlaufkabel an das ferne Ende der Strecke angeschlossen. Es ist zu beachten, dass die im Vorlauf-/Nachlaufkabel verwendete Glasfaser mit der zu testenden Faser identisch ist (Fasertyp, Kerndurchmesser, Modenfelddurchmesser (MFD) …).
- Die Verfahren der Testprozess-Automatisierung (TPA), die in der Produktion zum Einsatz kommen, sind auch bei der Installation von optischen Netzen nutzbar. Durch den weitestgehenden Verzicht auf manuelle Testprozesse sowie das daher kleinere Fehlerrisiko und den geringeren Schulungsaufwand ist es möglich, die Zertifizierung und Inbetriebnahme zuverlässig und planbar abzuschließen und zu dokumentieren.
- Zu guter Letzt gehören eine korrekte Planung und Vorbereitung für jede Arbeit, auch für das Testen von Glasfasern, zu den besten Vorgehensweisen. Gereinigte, kalibrierte und umfassende Prüf- und Messtechnik ist unverzichtbar, um Tests an Glasfasern möglichst effektiv und exakt ausführen zu können.
Aufbau und Testen von Glasfaserkabeln
Obgleich die Kommunikation über Glasfasern einfach scheint, setzt das Testen von Glasfaserkabeln ein gewisses Verständnis für die grundlegenden Unterschiede gegenüber der Vorgehensweise bei den älteren analogen Kupferverkabelungen voraus.
Eine optische Faser (Lichtwellenleiter, LWL) besteht aus einem sehr dünnen Glasstrang, der von einer schützenden Kunststoffschicht/Mantel (Coating/Cladding) umgeben ist. Durch die Totalreflexion zwischen dem Kern der Glasfaser und dem Mantel folgt das eingespeiste Licht dem vorgegebenen physischen Pfad dieser Faser.
Die „drei C“ einer Glasfaser
Die grundlegenden Bestandteile einer Glasfaser, die für die Testausführung entscheidend sind, werden gelegentlich als die „drei C“ bezeichnet:
- Core: Der Kern der Faser besteht aus einem speziell behandelten Glas (oder Kunststoff). Durch ihn erfolgt die Übertragung der Lichtsignale über die Kabelstrecke. Daher muss er möglichst rein und sauber sein.
- Cladding: Der Mantel ist eine zusätzliche Schicht, die aus einem ähnlichen Material wie der Kern besteht. Allerdings besitzt er einen niedrigeren Brechungsindex, damit die Lichtquelle kontinuierlich zum Kern zurück reflektiert wird.
- Coating: Die äußere Schutzschicht des Kabels, die den Kern und den Mantel umhüllt und isoliert.
Fasertypen
In Abhängigkeit von der Ausbreitung der Lichtsignale wird zwischen Multimode- und Singlemode-Fasern unterschieden. Der Fasertyp steht in engem Zusammenhang mit dem Durchmesser von Kern (Core) und Mantel (Cladding). Multimode-Fasern besitzen einen größeren Kerndurchmesser, sodass mehrere Lichtmoden gleichzeitig übertragen werden können.
Sie zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass sie sich einfacher mit der Lichtquelle und anderen Glasfasern koppeln lassen, dass die Lichtquellen (Sender) preiswerter sind und dass sie sich mit weniger Aufwand konfektionieren und spleißen lassen. Allerdings bedeuten die größere optische Dämpfung und das niedrige Bandbreitenlängenprodukt der Multimode-Faser, dass die Übertragung von Licht auf kurze Entfernungen beschränkt bleibt.
Der Vorteil der Singlemode-Faser besteht darin, dass sie eine größere Bandbreite und eine geringere Dämpfung ermöglicht.
Aufgrund des kleinen Kerndurchmessers sind jedoch kostenintensivere Sender und Ausrichtsysteme erforderlich, um eine effiziente Kopplung der Steckverbinder zu erreichen. Trotzdem bleiben Singlemode-Fasern für Hochleistungssysteme sowie Streckenlängen, die mehr als ein paar Kilometer betragen, die beste Option.
Um die Qualität einer Glasfaser-Installation einschätzen, sie für die Aktivierung der Dienste freigeben und einen zuverlässigen und unterbrechungsfreien Betrieb der optischen Strecke sicherstellen zu können, müssen einige Prüfungen und Tests an der Faser ausgeführt werden.
Hierbei sind verschiedene wichtige Aspekte und Parameter der Glasfaser zu prüfen, zu bewerten und zu messen:
Faserendflächenprüfung
Wenn zwei Faserenden über Steckverbinder miteinander verbunden werden, muss vor allem gewährleistet sein, dass die Lichtsignale ohne übermäßige Dämpfung oder Rückreflexion von der einen Faser in die andere übergehen können. Allerdings bleibt die saubere Endfläche eine große Herausforderung. Ein winziges Partikel im Steckverbinder kann bereits eine erhebliche Einfügedämpfung und Rückreflexion sowie Geräteschäden verursachen. Daher ist die proaktive Sichtprüfung von Faserendflächen unverzichtbar, um zuverlässige Steckverbindungen zwischen den Glasfasern sicherzustellen.
Faser-Durchgangsprüfung
Beim Testen von Glasfasernetzen ist es möglich, eine sichtbare Laserquelle an ein Ende des Kabels anzuschließen, um den Durchgang zum anderen Ende zu prüfen. Dieser optische Test dient lediglich dazu, grobe Defekte, wie Faserbrüche, zu erkennen. Eine solche Durchgangsprüfung kann auch genutzt werden, um zu ermitteln, ob die Glasfaser im Patchfeld an den richtigen Port angeschlossen wurde.
Ein Faseridentifizierer (FI) ist ein praktischer Handtester, der an jedem Punkt der Faserstrecke von außen durch den Fasermantel hindurch die optischen Signale identifizieren und erkennen kann. Er bietet sich an, um vorhandenen Verkehr auf der Glasfaser nachzuweisen sowie die Übertragungsrichtung zu ermitteln.
Moderne Lösungen für Messungen von beiden Faserenden, wie OLTS und FiberComplete, überprüfen an Mehrfaserkabeln automatisch den Durchgang und die Polarität.
Optische Dämpfungsmessung
Auf dem Weg durch die Glasfaser verringert sich der Leistungspegel des Lichts. Diese abfallende Leistung wird auch als optische Dämpfung bezeichnet und in Dezibel (dB) angegeben.
Jetzt könnte man sich fragen, welche Messmethode denn die richtige sei. Am genauesten lässt sich die optische Gesamtdämpfung ermitteln, wenn man mit einem OLTS an einem Ende der Glasfaser Lichtsignale mit einem bekannten Leistungspegel einspeist und die am anderen Ende eintreffende Lichtleistung misst. Die Differenz zwischen Sende- und Empfangsleistung ist die Dämpfung. Da die Lichtquelle und der Pegelmesser an den entgegengesetzten Enden der Glasfaser angeschlossen werden, müssen für diese Messung beide Faserenden zugänglich sein.
Optische Leistungspegelmessung
Bei der Leistungspegelmessung wird die Signalstärke des Senders nach Aktivierung des optischen Systems überprüft. Ein optischer Leistungspegelmesser zeigt die auf seine Fotodiode einfallende optische Leistung an. Hierfür kann er direkt an den Ausgang des Senders oder an die Stelle des Glasfaserkabels angeschlossen werden, die für den optischen Empfänger vorgesehen ist. Die optische Leistung wird häufig in der Maßeinheit „dBm“ als absoluter Wert angegeben, wobei das „m“ für 1 Milliwatt und das „dB“ für Dezibel (bei Festlegung eines Referenzpegels) steht.
Messung der optischen Dämpfung einer Glasfaser
Um die optische Dämpfung einer Glasfaser zu ermitteln, wird eine optische Quelle benötigt, die eine standardisierte optische Leistung ausgibt. Ebenfalls erforderlich ist ein Vorlaufkabel, um einen kalibrierten Referenzwert von 0 dB Dämpfung bereitzustellen. Am anderen Faserende misst ein optischer Pegelmesser die von der Lichtquelle abgegebene Leistung mit und ohne angeschlossenen Prüfling (Glasfaser), um den Dämpfungsbetrag der Faser in dB zu bestimmen.
Eine andere Möglichkeit zur Überprüfung der Kabelverbindungen besteht darin, sowohl ein Vorlaufkabel als auch ein Nachlaufkabel an den Pegelmesser anzuschließen. Das ist das Standardverfahren für Dämpfungsmessungen an bereits installierten Verkabelungen, bei dem die optische Dämpfung an beiden Endverbindern des Glasfaserkabels ermittelt wird. Aus diesem Grund ist es für jeden Fasertest wichtig, dass alle Steckverbindungen wirklich sauber sind.
Auch ein optisches Zeitbereichsreflektometer (OTDR) erlaubt, die Dämpfung der Glasfaser zu messen. Ein OTDR koppelt ein starkes Laserlicht in genau festgelegten Pulsen über ein optisches Anschlusskabel an einem Ende der Glasfaser ein und analysiert das zur Lichtquelle zurückgestreute Licht.
Diese, von nur einem Faserende ausgeführte OTDR-Messung bietet sich an, um nicht nur die Dämpfung, sondern bei der Installation, Wartung und Fehlerdiagnose auch die Stellen auf der Glasfaser zu ermitteln, an denen dämpfende Ereignisse auftreten. Ein Mini-OTDR kombiniert die Leistungsmerkmale eines großen OTDR in einem handlichen Fasertester und bietet möglicherweise darüber hinaus weitere Funktionen wie die Sichtprüfung der Faserendflächen, eine VFL-Rotlichtquelle und die Leistungspegelmessung. Hier erfahren Sie mehr über OTDR-Tests.
Die Anfänge der Glasfasertests
Das Konzept der Übertragung von optischen Signalen über eine dünne „Faser“ aus Glas ist gar nicht so neu. Vor mehr als 100 Jahren wurde bereits experimentell nachgewiesen, dass Licht ein gekrümmtes Glassubstrat passieren kann, ohne viel von seiner ursprünglichen Intensität einzubüßen. Ende der 1960er-Jahre haben die Laseroptik, ultratransparente Glasfasern und die digitale Signalisierung in ihrer Kombination die Grundlage für die heute bekannten optischen Kommunikationsnetze gelegt. In den 1990er-Jahren konnten Glasfasernetze bereits bis zu 100-mal mehr Daten übertragen als ein traditionelles Kabel mit elektronischen Verstärkern.
Für optische Netzwerke werden elektronische/binäre Informationen in optische Signale umgewandelt, die in Form von digitalen Lichtpulsen übertragen werden. Diese Signale durchlaufen auch lange Fasern zu einem Empfänger am fernen Ende der Strecke, wo sie dann wieder in ihre ursprüngliche Binärform zurückgewandelt werden. Um die Integrität der optischen Signale über große Entfernungen und in komplexen Netzwerken überprüfen und aufrechterhalten sowie mit der wachsenden Bandbreite Schritt halten zu können, müssen sich auch die Prozesse zum Testen dieser Glasfasern stetig weiterentwickeln.
Die Zukunft der Glasfasertests
Das Leistungspotenzial der Glasfaser als Kommunikationsmedium scheint unbegrenzt, da immer wieder technische Durchbrüche erzielt und neue Möglichkeiten erschlossen werden. Vielversprechende technologische Forschungen, wie zur „Twisted Light“-Übertragung, könnten die über eine Singlemode-Faser verfügbare Bandbreite verhundertfachen.
Diese zusätzliche Leistung wird möglicherweise eher benötigt, als man meinen könnte. 5G, das Internet der Dinge (IoT) und künstliche Intelligenz (KI) beschleunigen den bereits jedes Jahr rasant ansteigenden Datenverbrauch. Da überrascht es nicht, wenn man davon ausgeht, dass der Markt für Glasfasertests auf absehbare Zeit mit einer Rate von nahezu 9 % jährlich wachsen wird.
Um diese vielversprechende Zukunft abzusichern, müssen auch die Glasfasertests immer weiter entwickelt werden. Innovationen, die als unbewiesene Konzepte beginnen, werden schließlich in die Produktion überführt und finden letztendlich auf der ganzen Welt als wesentliche Bestandteile in Glasfasernetzen Anwendung. Mit der Bereitstellung bewährter, kompatibler Testlösungen auf Grundlage einer gemeinsamen DNA, die alle Phasen des Test-Lebenszyklus miteinander verknüpft, ermöglicht VIAVI Lösungen zum Testen und Überwachen von Glasfasern, die der Phantasie keine Grenzen setzen.
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