VI/ Quy trình đo thử hệ thống cáp quang
3. Các phép đo:
bảo d−ỡng).
Đo trong khi thi công lắp đặt:
a. Đo suy hao khớp nối:
Khớp nối dù tốt đến bao nhiêu vẫn còn có một khe không khí, dù rất hẹp, giữa hai đầu sợi tiếp xúc nhau. Chính khe không khí này tạo ra xung phản xạ và từ đó ta có thể tính đ−ợc suy hao của khớp nối. Xung phản xạ của khớp nối nh− hình 6.1.
Hình 6.1: Phản xạ ở khớp nối
Giả sử: Pa là công suất tr−ớc khớp nối, Pb là công suất sau khớp nối. Công suất Pb là kết quả của tín hiệu quang đi qua khớp nối hai lần. Vì vậy, suy hao của khớp nối đ−ợc tính theo công thức:
1 2 Ac= 10log a b P P =5log a b P P (dB) (6.1)
Theo tài liệu của Phòng thử nghiệm cáp sợi quang - Công ty Liên doanh Sản xuất Cáp Sợi quang VINA - GSC, việc đo kiểm tra mối hàn giá ODF nh− sau:
Hình 6.2: Sơ đồ đấu nối máy đo OTDR kiểm tra mối hàn giá ODF b. Đo suy hao mối hàn:
Tại mối hàn hai sợi có chiết suất khúc xạ hoàn toàn giống nhau (lý t−ởng) nên tại đó không gây ra phản xạ ánh sáng, nh−ng tồn tại suy hao. Suy hao của mối hàn thực chất là suy hao do tán xạ ng−ợc. Vì vậy, muốn đo suy hao mối hàn một cách chính xác phải đo cả hai h−ớng, sau đó lấy trung bình cộng. Sở dĩ phải đo cả hai h−ớng vì tán xạ ng−ợc của h−ớng đi và h−ớng ng−ợc lại là hoàn toàn khác nhau.
Pa Pb
Pa Pb
Th−ờng trên sợi đơn mode ng−ời ta đo ở b−ớc sóng 1300nm. Nếu suy hao mối hàn lớn thì cho đo thử ở b−ớc sóng 1550nm để phân tích:
- Nếu suy hao ở 1550nm cao hơn nhiều so với ở 1300nm thì chứng tỏ rằng sợi quang trong hộp bảo vệ mối hàn bị uốn cong nhiều hoặc bì đè gập
- Nếu suy hao mối nối đo ở 1550nm cao, nh−ng cao t−ơng đ−ơng suy hao ở 1300nm thì cần phải hàn nối lại.
- Từng sợi cần phải đ−ợc kiểm tra ở b−ớc sóng 1550nm để đảm bảo chắc chắn không có các điểm có suy hao lớn.
Theo tài liệu của Phòng thử nghiệm cáp sợi quang - Công ty liên doanh sản xuất cáp sợi quang VINA - GSC, việc đo kiểm tra mối hàn măng sông nh− sau:
Hình 6.3: Sơ đồ đấu nối máy đo OTDR kiểm tra mối hàn măng sông Đo nghiệm thu:
Sau khi xây lắp xong một tuyến cáp, ta phải tổ chức đo thử nghiệm thu, quá trình đo sẽ đ−a ra các số liệu mà trên cơ sở đó có thể đánh giá đ−ợc chất l−ợng và khả năng phục vụ của tuyến. Kết quả đo cũng sẽ giúp cho việc dự báo về độ tin cậy, khả năng làm việc và tốc độ xuống cấp của toàn tuyến. Đo nghiệm thu gồm:
a) Đo suy hao bằng OTDR
Đo tán xạ ng−ợc bằng thiết bị OTDR là ph−ơng pháp đo chung nhất để kiểm tra chất l−ợng và các đặc tính của cáp sợi quang sau khi lắp đặt. Tuy nhiên, khi đo suy hao mối hàn phải đo cả hai đầu. Dùng OTDR có thể đo các mục sau đây:
- Đo thông từng sợi:
Sau khi lắp đặt và hàn nối cáp cần phải kiểm tra tính liên tục của từng sợi, vì trong các hộp đựng mối hàn có thể nối nhầm các sợi với nhau.
Đối với đặc tính truyền dẫn thì không có gì ảnh h−ởng, tuy nhiên sự lẫn lộn các sợi trong việc hàn nối sẽ gây phiền phức khi sửa chữa cáp, Vì vậy, việc kiểm tra thông từng sợi là rất cần thiết. Kiểm tra thông sợi có thể tiến hành theo trình tự sau đây:
Nối máy đo vào một đầu sợi. Ng−ời giúp việc ở phía cuối sợi nối đồng hồ đo vào chính sợi đang kiểm tra. Nếu sợi hàn đúng vị trí thì đọc đ−ợc công suất trên đồng hồ.
- Đo suy hao mối hàn:
Mục đích kiểm tra là để đánh giá chất l−ợng của mỗi mối hàn. Mặt khác, biểu đồ suy hao mối hàn đ−ợc sử dụng làm chuẩn để sau này tiến hành đo kiểm tra hoặc đo bảo d−ỡng. Suy hao mối hàn phải đo thật chính xác.
Giá trị trung bình mỗi mối hàn khoảng 0,1dB cho sợi đơn mode khi dùng máy hàn hiện đại. Có mối hàn cá biệt thì trị số này có thể cao hơn nh−ng không đ−ợc lớn hơn 0,3dB. Nếu trên tuyến ngắn thì suy hao mối hàn bằng 0,5dB vẫn chấp nhận.
- Kiểm tra khoảng cách giữa các mối nối:
Cần phải đo khoảng cách giữa các mối nối để lập hồ sơ l−u trữ và bảo d−ỡng. Công việc này có thể làm ngay trong khi đang hàn nối sợi và cáp.
- Kiểm tra suy hao và sự đồng nhất của từng đoạn riêng:
Việc đo này là cần thiết vì trong quá trình lắp đặt cáp có thể bị biến dạng. Nếu có thể đ−ợc thì tiến hành đo ở hai b−ớc sóng 1300nm và 1550nm sẽ phát hiện rất nhanh tr−ờng hợp cáp bị ép. Phép kiểm tra này chỉ tiến hành đo tại một đầu của cáp. Số liệu đo này có giá trị làm chuẩn về sau để đo kiểm tra.
- Kiểm tra suy hao toàn tuyến:
Khi đo suy hao tổng của tuyến cáp phải đo tại b−ớc sóng 1300nm và 1550nm. Khi đo tại b−ớc sóng 1550nm, các biến dạng nhỏ trong sản xuất cáp hoặc lắp đặt cáp dễ đ−ợc phát hiện, vì ở b−ớc sóng này rất nhạy cảm với sợi bị vi uốn cong, nên khi có áp lực đặt tạm thời lên cáp cũng bị phát hiện. Sau khi đo tất cả các đoạn sẽ nhận đ−ợc đánh giá tổng thể toàn hệ thống. Từ kết quả này có thể đọc đ−ợc suy hao từ đầu đến cuối tuyến cáp, có thể nhìn thấy các bậc suy hao lớn bất th−ờng và sự chênh lệch suy hao giữa các đoạn.
b. Đo suy hao bằng nguồn quang và đồng hồ đo công suất:
Suy hao của các đoạn lặp có thể đo bằng một nguồn quang và một đồng hồ đo công suất quang. Có thể dùng LED hoặc Laser, nh−ng khi sử dụng LED thì suy hao cao hơn một ít (≈0,05dB/Km) vì phổ của LED rộng hơn phổ của Laser. Đo theo ph−ơng pháp này thì suy hao của khớp nối tại đầu nguồn quang sẽ nằm trong suy hao tổng.
Theo tài liệu của Phòng thử nghiểm cáp sợi quang - Công ty Liên doanh Sản xuất Cáp Sợi Quang VINA - GSC, việc đo kiểm tra suy hao tuyến cáp và đo nghiệm thu suy hao toàn trình nh− sau:
Hình 6.4: Sơ đồ đo kiểm tra suy hao tuyến cáp
Hình 6.5: Sơ đồ đo nghiệm thu suy hao toàn trình
- Đo nghiệm thu thông tuyến:
Trong quá trình đo nghiệm thu một tuyến thông tin quang thì đo thông tuyến là quan trọng nhất. Đo thông tuyến là b−ớc quyết định có nên đ−a tuyến cáp mới lắp đặt xong vào sử dụng hay không. Nó đánh giá toàn bộ cả thiết bị đầu cuối, cáp sợi quang, các trạm lặp và sự kết nối chúng với nhau có cho ra đ−ợc các tham số suy hao tuyến, lỗi bit theo nh− thiết kế hay không.
Trong quá trình này, nhìn chung các trạm lặp không phải là điểm diễn ra quá trình đo. Do đó, tốt nhất là các thiết bị đo phải nối tại trạm thiết bị đầu cuối, nơi đe có sẵn các giao tiếp số tiêu chuẩn để thực hiện đo.
Đo nghiệm thu thông tuyến bao gồm: đo lỗi bit, đo công suất dự phòng, đo tr−ợt.
a. Đo lỗi bit
Thiết bị đo gồm: máy đo lỗi bit (BER), máy phát tín hiệu xung chuẩn (PPG), thiết bị đầu cuối quang (OLTE), dây nối quang t−ơng ứng.
Nối PPG vào đầu vào OLTE trạm A.
Nối đầu ra của OLTE ở đầu ra trạm B với BER, Phát tín hiệu mẫu chuẩn có chu kỳ 223 - 1 me HDB3 ở đầu vào OLTE trạm A. Điều chỉnh máy đo BER để đo lỗi bit ở phạm vi đo 10-10, ta sẽ đo đ−ợc lỗi bit chiều đi.
Để đo lỗi bit chiều ng−ợc lại, ta làm nh− các b−ớc trên nh−ng đảo vị trí: máy đo BER ở đầu ra OLTE trạm A, máy PPG ở đầu vào OLTE trạm B.
Hình 6.6: Sơ đồ đo lỗi bit toàn tuyến b. Đo công suất dự phòng:
Thiết bị đo gồm: Máy đo công suất quang (OPM), bộ suy hao có điều chỉnh (ATT), trạm lặp (OR).
Hình 6.7: Sơ đồ đo công suất trong một khoảng lặp để tính công suất dự phòng
Nối ATT vào tuyến đ−ợc đo, điều chỉnh suy hao để thu đ−ợc BER = 10-6 đối với tốc độ 34 Mbit/s và 140 Mbit/s, BER = 10-5 cho tốc độ 2 Mbit/s (theo khuyến nghị G - 986 điểm 8 của ITU - T). Đo công suất quang ở cả ba điểm có bộ nối là công suất phát, sau bộ suy hao và cuối đoạn đ−ợc đo. Qua việcđo này có thể tính đ−ợc ngay suy hao khoảng lặp. Công suất dự phòng chính là suy hao của bộ suy hao.
Đối với các hệ thống 34 Mbit/s và 2 Mbit/s, công suất dự phòng tại thời điểm nghiệm thu là 6 dB, trong đó tính cả 3 dB cho việc sửa chữa h− hỏng và thay cáp.
Trong tr−ờng hợp hệ thống thiết bị làm việc trên tuyến nh− đe thiết kế sau này sẽ phát triển lên 140 Mbit/s, công suất dự phòng ít nhất phải là 14 dB (Khi đó, ta cần sử dụng loại suy hao quang có thể thay đổi đ−ợc nhằm tránh h− hỏng card thu).
c. Đo tr−ợt (jitter):
Định nghĩa jitter:
Muốn cho máy thu và máy phát hoạt động đồng bộ với nhau thì máy thu phải tách tín hiệu đồng hồ từ chuỗi xung thu đ−ợc. Do ảnh h−ởng của nhiều nguyên nhân nh−: nhiễu, suy hao, sự hạn chế băng tần truyền dẫn của tuyến, nên pha của chuỗi xung thu đ−ợc thay đổi so với tín hiệu đồng hồ của máy phát. Độ lệch thời gian giữa xung thu đ−ợc và tín hiệu đồng hồ đ−ợc gọi là jitter. Đơn vị đo jitter là UI, tức là bằng khoảng chu kỳ của xung phát.
Hình 6.8: Minh họa Jitter
Tiêu chuẩn jitter:
Hệ thống 2048 kbit/s (H6.9a): UI = 488 ns. Jitter = (0,2 ữ 1,5) UI Hệ thống 8448 kbit/s (H6.9b): UI = 188 ns. Jitter = (0,2 ữ 1,5) UI Hệ thống 34368 kbit/s (H6.9c): UI = 29,1 ns. Jitter = (0,15 ữ 1,5) UI Hệ thống 139264 kbit/s (H6.9d): UI = 7,18 ns. Jitter = (0,075 ữ 1,5) UI Tại các tần số quy định nh− Hình 6.9
Hình 6.9: Các tần số qui định cho Jitter
Hình 6.10: Sơ đồ đo Jitter
Phát xung tr−ợt vào nhánh của thiết bị đầu cuối quang. Đấu vòng tuyến đo quay trở lại nhánh thu của thiết bị đầu cuối, đầu ra đếm bit lỗi. Bit lỗi tỉ lệ với tăng tr−ợt ở đầu phát. Nếu độ lệch của Jitter nằm phía trên giới hạn trên trong hình 6.9 mà hệ thống không phát sinh lỗi là đạt yêu cầu.
Ch−ơng III: máy đo OTDR và đánh giá sai số đo trong thông tin cáp sợi quang