Fiberoptisk kvalitet - standarder

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 50173 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.

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 ved 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 61754 og IEC 61755.

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 61754 følges - uavhengig av hvem som lager dem.
For hver type kontakt/adapter, finnes det mekaniske grensesnittstandarder som f.eks.:
SC IEC 61754-4 serien
MU IEC 61754-6 serien
FC IEC 61754-13 serien
LC IEC 61754-20 serien

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 (dvs. en kontakt som ikke er koblet til en annen kontakt) vil gi refleksjon tilbake inn i fibere på ca. 3% av utsendt effekt (ca. -14.5 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).

Fysisk kontakt mellom fiberkjernene oppnås ved at geometrien på enden av de polerte ferrulene tilpasses nøye. IEC 61755-3 standarden definerer kravene til geometrien til en sfærisk polert ferrule vha. disse parameterne:

• Radius
• Apex offset
• Fiber posisjon (innstikk/utstikk)

ksempel fra en interferometrisk måling.
Siden glasset i fiberoptiske kabler er mykere enn materialet i ferrulen (zirconia), vil fiberposisjonen typisk ligge lavere enn ferrulen (innstikk).

Skjematisk illustrasjon av luftgap forårsaket av for mye fiber innstikk og apex offset.

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 61755-1 definerer følgende nivåer for innskuddstap og reflektert effekt.

Innskuddstap og reflektert effekt SM, målt mot tilfeldig kontakt iht. IEC 61300-3-34 og IEC 61300-3-6

Målt mot en referanse (master)-snor anbefaler IEC 61755-3-x å bruke 0,20 dB, 0,35 dB, og 0,65 dB som grense for hhv. Grade B, C og D.

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 50377-2 serien
SC: EN 50377-4 serien
LC: EN 50377-7 serien
MU: EN 50377-10 serien

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 61755 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 61300-3-35 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-50173 og 50174) setter krav til innskuddstap for både skjøter, kontaktkoblinger og det totale fiberstrekket for en installert kabel.

Innskuddstap skal måles mot tilfeldig kontakt (iht. IEC 61300-3-34) - ikke mot referansesnor.

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. 

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. 
• 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.