Если, работая с волоконной оптикой, вы всегда используете микроскоп и специализированные чистящие инструменты, можете не читать эту заметку. Если, необходимость использовать микроскоп, при подключении «пачкордов», у вас вызвала недоумение – этот обзор для вас.

При коммутации волоконно-оптических портов активного сетевого оборудования и кабельной системы, многие, неосознанно, используют приемы работы с медно-жильными коммутационными шнурами. Правильно ли это? В общем, теми и другими шнурами решается та же задача, соединяются два канала передачи данных, и внешне процедура похожа, но, как говорят, есть нюансы, о них и пойдет разговор под катом.

Типичная ситуация: соединение двух волоконно-оптических портов оказалось под сомнением – что-то не работает или работает нестабильно. Опыт работы с электро-цепями побуждает «пошевелить контакт», рассоединить-соединить несколько раз, возможно, удастся быстро уйти от «рутины» и заняться «более интересным и важным» делом. Но если с электро-контактами такой подход часто срабатывал, то в оптических соединениях, эти движения могут только ухудшить ситуацию, а то и привести к серьезным повреждениям в зоне соединения волноводов.

В большинстве случаев, ухудшение параметров ВО соединения вызывает засорение зоны контакта, также, как и окисление (засорение) электро-контакта. Но в отличие от электро-контакта, где во время перекоммутаций, зона гальванического контакта может очиститься от пленки окисления (засорения), при нескольких передергиваниях оптического соединения, загрязнение смещается в центр волновода.

Не верится – смотрите картинки:



В ВО соединениях, с которыми, чаще всего, сейчас, приходиться работать IT специалистам, как и в электро-контактах, присутствует физический контакт. Так, в волоконно-оптическом соединении LC-LC, MPO-MPO или SC-SC два волновода из кварцевого стекла (такого же хрупкого, как и стекло, с которым мы имеем дело в быту) придавливаются друг к другу, приблизительно с усилием 10Н (1кгс). Причем, пятно контакта очень маленькое, меньше 125мкм. И если, при подключении, в зону контакта попадает что-то тверже или такое же твердое, как стекло, то неизбежно повреждение.



Для очистки оптических соединений, в последнее время все чаще, нам настойчиво предлагают использовать недешевые специальные чистящие средства — «Что, опять маркетинг? Чем плох старый прием: потер соединитель о рубашку и готово, раньше ведь работало?»

Раньше, когда в ВО линиях Enterprise Networks использовали, в основном, Fast Ethernet, бюджеты потерь приложений для ВО каналов были довольно большие (бюджет потерь — это максимальная часть сигнала передатчика, после потери которой, приложение перестанет работать стабильно), например 11dB для 100BASE-FX, и, соответственно, ВО каналы были менее чувствительны к загрязнению. Требования ВО приложений, которые мы используем сегодня, намного жестче. Простое касание «чистой» рукой тут же вызывает загрязнение торца ВО соединителя и потери сигнала в канале могут выйти за пределы бюджета потерь рабочего приложения!

На рисунке, ниже, показаны бюджеты потерь наиболее часто используемых сегодня приложений в Enterprise Networks, DC (значения указаны в dB):



Как правильно инспектировать и коммутировать волоконно-оптические соединения, описано в стандартах IEC 61300-3-35, ISO/IEC 14763-3. Если совсем кратко, то стандарты предлагают соединять ВО соединители только непосредственно после положительного визуального контроля обоих ВО соединителей. При необходимости, во время визуального контроля, стандарт предлагает использовать специализированные чистящие средства, причем, последней, обязательно, должна быть сухая очистка.

Без микроскопа, человек не может визуально оценить состояние поверхности ВО соединителя, поэтому вышеуказанный стандарт предлагает использовать для инспектирования оптический или видеомикроскоп с увеличением не менее 100х.
Чтобы на практике, была возможность всегда поступать в соответствии с требованием стандарта, необходимо иметь видеомикроскоп 200х или 400х и набор необходимых к нему насадок-адаптеров. Только видеомикроскоп позволяет заглянуть в ВО адаптер коммутационной панели, в адаптер кассеты, пре-терминированного решения в приемопередатчик активного оборудования. Видеомикроскоп сводит к минимуму вероятность попадания опасного лазерного излучения на сетчатку глаза человека, во время инспектирования соединителей. Видеомикроскоп позволяет очень быстро зафиксировать то, что он видит на фотоснимке и сохранить в файле. В тоже время, видеомикроскоп — это самый дорогой инструмент, необходимый для инспектирования ВО соединителей. Ведущие производители видеомикроскопов: EXFO, JDSU, FLUKE, Anritsu.



Видеомикроскоп можно подключить в USB порт компьютера или же к смартфону.



По ссылке, ниже, можно посмотреть забавный рекламный ролик от EXFO, где демонстрируется их новый видеомикроскоп с беспроводной передачей изображения на смартфон:
www.exfo.com/library/sales-marketing-resources/product-demos-interviews/bu3-fip-435b-wireless-probe-demo

Специализированное ПО автоматически анализирует изображение состояния поверхности и дает заключение в соответствии с требованиями стандарта IEC 61300-3-35.

Оптический микроскоп 200х или 400х (100х не позволяет увидеть все, что нужно) значительно дешевле видеомикроскопа, он позволяет разглядеть более мелкие детали, он более компактный и прост в обращении, решает основную долю задач по инспектированию. Поэтому, его обязательно используют во время монтажа ВО систем. Но, к сожалению, оптический микроскоп не позволяет посмотреть ВО соединитель в адаптере, в адаптере кассеты пре-терминированного решения, в приемопередатчике активного оборудования, с ним вы не сможете проанализировать состояние оптических портов тестовых приборов (LSPM, OTDR). Производят оптические микроскопы, наряду с вышеперечисленными компаниями, производители компонентов для построения структурированных кабельных систем: COMMSCOPE, TE Connectivity, Panduit, SIMON, R&M…



Практически все оптические микроскопы используют основной режим прямой подсветки, через призму перпендикулярно инспектируемой поверхности. Некоторые производители предлагают еще один режим подсветки, (подсветка идет сбоку под углом к инспектируемой поверхности). Этот режим обычно дополнительный. Для полного использования возможностей оптического микроскопа, эксперты предлагают использовать три подхода инспектирования:

• в режиме прямой подсветки, без подсветки ВО линии на другом конце
• в режиме боковой подсветки, без подсветки ВО линии на другом конце
• в режиме прямой подсветки, с подсветкой ВО линии на другом конце

По ссылке, ниже, можно посмотреть более детальную информацию по этому вопросу:
www.thefoa.org/tech/ref/testing/test/scope.html

Итак, только после инспектирования микроскопом мы можем быть полностью уверены, что соединяем действительно чистые и не поврежденные ВО соединители.



Если вы не решились еще на приобретение видеомикроскопа и работаете в активной ВО сети с оптическим микроскопом, очень даже не лишним будет еще один инструмент, идентификатор активного волокна. Дело в том, что оптический микроскоп, используемый в основном для монтажа, не всегда комплектуют защитным для глаза фильтром (чтобы не увеличивать стоимость). Идентификатор активного волокна, подключается, как прищепка, к тонкому кабелю полу-шнура или соединительного шнура и позволяет увидеть наличие опасного для человеческого глаза сигнала, который сам глаз видеть не может. Такой прибор, может позволить оценить ориентировочно уровень мощности и направление оптического сигнала в волокне.

Пользуясь микроскопом и попытавшись очистить загрязненный соединитель при помощи подручных средств, думаю, вы быстро убедитесь, что не так это просто, как казалось. После кухонных салфеток обязательно присутствует мелкий ворс, при увлажнении они раскисают. Влажные гигиенические салфетки, возможно и не оставляют ворс, но о том чем они пропитаны, можно только догадываться… Так что же за специальные чистящие средства предлагают нам использовать?

Специализированными чистящими средствами/инструментами решается ряд задач:

• максимально быстро и эффективно избавиться от загрязнения;
• минимизировать вероятность повреждения ВО компонентов при очистке. (Чем больше подходов, при попытке очистить поверхность, тем выше вероятность ее поцарапать. Если приходится вынимать ВО соединитель из адаптера, чтобы почистить, есть вероятность сломать или создать макроизгиб в волокнах полу-шнуров);
• очистка ВО соединителей, которые, в принципе, нет возможности извлечь из адаптера (кассета претерминированного решения, порт активного оборудования).

На рынке давно зарекомендовали себя чистящие инструменты, в которых чистящий элемент находится в закрытом пластиковом корпусе. Благодаря закрытому картриджу автоматических очистителей, чистящий элемент, безворсовая нить или тканевая лента, всегда остается чистым и каждая новая очистка выполняется действительно чистым, еще не тронутым ее участком, Нить/лента с каждым разом перематываются на шаг с катушки на катушку и все это происходит во время одного простого для человека движения.

	Автоматические очистители оптических разъемов IBC — для очистки ВО соединителей установленных в адаптере панели, кассеты пре-терминированного решения или в приемопередатчике активного оборудования или порта подключения тестовых приборов (LSPM, OTDR). Также, можно использовать и для очистки не подключенных ВО соединителей. На фото инструмент для ВО соединителей с ферулой 2,5мм и 1,25мм. Позволяет выполнить более 500 чисток.
	IBC cleaner — для очистки сразу двух волокон LC duplex, может быть интересен при масштабной коммутации и позволит ускорить процесс очистки.
	IBC cleaner — для очистки многоволоконных ВО соединителей MPO: в адаптере претерминированной кассеты, в активном оборудовании, а также соединителей транк-кабелей и соединительных шнуров MPO-MPO. Производители прединсталлированных решений с соединителями MPO требуют обязательно использовать этот инструмент при инсталляции.
	IBC cleaner – с укороченным корпусом, может быть незаменим в труднодоступных местах, но ресурс ниже, чем у обычного.
	Закрытая кассета с проворачиваемым сменным картриджем –для очистки ВО соединителей всех типов, но только не зафиксированных в адаптере. Сменные картриджи можно заказать дополнительно. Этот инструмент наиболее эффективен для ВО соединителей, так как, в отличие от IBC cleaner, позволяет очистить полностью всю поверхность торца ферулы, не только зону контакта.
	Палочки для чистки 1,25мм и 2,5мм – есть разные. Большинство из них предназначено, прежде всего, для очистки направляющей внутри ВО адаптера и мало эффективны для очистки торца ВО соединителя, установленного в адаптер. Продуктивно использовать палочки совместно с баллоном со сжатым воздухом, так как палочка очищает только поверхность направляющей втулки, по которой скользит ферул.
	Баллон с очищенным сжатым воздухом (или специальным газом) – для очистки рабочей зоны ВО адаптера от крупных частиц загрязнения. Только для баллона доступна очистка разреза направляющей втулки адаптера и других полостей, где может скапливаться загрязнение. Баллон, можно, также, использовать, при необходимости, увлажнения сухих средств. Используя баллоны не специализированные для ВО, вы рискуете серьезно засорить адаптер и ВО соединитель, ведь в неочищенном воздухе могут содержаться какие угодно примеси, при сжатии и переходе в жидкое состояние в баллоне их концентрация сильно возрастает.
	Различные безворсовые салфетки открытого типа (без закрытой кассеты с протяжкой)– меньше стоимость, но быстрее засоряются
	Влажные салфетки (пропитаны изопропилом или другим специальным составом) – когда сухая очистка не справляется. Одно из самых доступных чистящих средств. Каждая салфетка в отдельной герметичной упаковке, что очень удобно, каждая гарантировано чистая даже в самых суровых условиях. Хоть первое назначение этих салфеток это монтажные работы, их, также, используют для обслуживания.
	Влажные салфетки со специальной активной пропиткой – когда сухие средства и изопропил не справляется.
	Кто-то, для увлажнения вышеперечисленных сухих средств, вместо изопропилового, использует 96% этиловый спирт, но он не всегда чист и в нем есть вода.

На рынке, также, существуют портативные автоматизированные системы очистки. Такая система может быть востребована при тестировании или обслуживании объектов с большим количеством ВО соединений. По ссылке, можно посмотреть описание автоматизированной бесконтактной системы очистки CleanBlast от JDSU: www.fiberoptic.com/mmfiberoptic/PDFs/CleanBlast%20Benchtop%20Unit.pdf



Все это время мы говорили о том, как поддержать чистоту ВО соединителей, но ведь ВО соединительный шнур — это еще и кабель (также, только внешне немного похож на медно-жильный). Под оболочкой и другими защитными элементами конструкции ВО кабеля находятся кварцевые волноводы. И не смотря на то, что выше мы подчеркивали хрупкость и уязвимость поверхности торца кварцевого волновода, волокна в конструкции ВО кабеля, защищены достаточно хорошо и позволяют работать с кабелем ВО соединительных шнуров практически также, как с кабелем медно-жильных шнуров. Но, с той лишь разницей, что недопустимая деформация медно-жильных шнуров, которая также приводит к потере параметров линии, не так заметна и не приводит к полному разрыву линии передачи, как это может происходить с ВО шнурами. При изгибе кабеля ВО шнура менее допустимого радиуса, в месте изгиба растут потери (часть сигнала уходит за пределы волновода), при дальнейшем уменьшении радиуса изгиба, потери нарастают, пока не произойдет слом волокна (как соломины). Характерно, что если, в процессе случайной деформации, волокно не достигло критической точки слома, восстановив радиус изгиба кабеля, мы восстановим потери в точке изгиба волокна. Есть кабели, как медно-жильные, так и волоконно-оптические, оболочка которых «запоминает» нарушение, белеет в месте, где был превышен минимальный радиус изгиба. Но, пока, такие кабели можно увидеть не часто в наших проектах, поэтому, повреждение волокна шнура может быть невидно при внешнем осмотре.

Из выше сказанного, можно сделать заключение, что волокно соединительного шнура, радиус изгиба которого в данный момент не нарушен, обычно, может иметь два состояния: целое или сломанное. Причем потери в волокне короткого ВО шнура, без нарушения радиуса изгиба, незначительны, по сравнению с потерями на его соединителях.

Проверить целостность волокна короткого шнура можно любым фонариком. А можно использовать для этого специальный «фонарик» VFL (Visual Fault Locator). Это инструмент со специальным лазерным источником, спектр которого видит глаз человека, 650nm (635-670) красный. И конечно мощность этого источника нормирована безопасным для глаза уровнем (как правило, используют приборы с лазером Класс 2, мощностью 1mW или немного выше). Тем не менее на сигнал такого источника прямо не смотрят, смотрят на рассеянный или отраженный от какой-то поверхности свет. С помощью такого инструмента, можно не только проверить целостность волокна кабеля ВО шнура, но и увидеть место повреждения волокна под неразрушенной оболочкой кабеля. Рассеянный свет такого лазерного источника, в точке слома, будет пробиваться через защитный буфер кевлар и оболочку кабеля.



VFL, позволит проанализировать цело ли волокно, правильно ли уложены полу-шнуры в ВО панели, нет ли макро-изгибов (небольшие участки волокна, где волокно деформировано внешним окружением, например, придавленное волокно). На полу-шнурах с белым буфером хорошо видны макро-изгибы, нарушение радиуса при укладке. Сигнал VFL, в отличие от обычного фонарика, проходит, без потерь, ВО линии намного большей длины и вы, с его помощью, уже можете уверенно проверить трассировку или целостность волокон всего ВО канала, от порта до порта активного оборудования, включая все промежуточные соединения. Приобретая VFL, не стоит делать выбор по правилу: «чем мощнее – тем лучше». Основная задача этого прибора – визуальный анализ ближних, рядом находящихся событий (где, рефлектометром может быть труднее и менее удобно увидеть повреждение), а не «просветка» длинных магистралей. Есть на рынке VFL с мощностью 10mW и 20mW, с маркетинговыми надписями 10км, 20км. Излучение, с длиной волны 650nm, довольно быстро затухает (около 7,5 dB/km в волокне G.652) и что-то разглядеть после 10км от источника 10mW, думаю, будет трудно. А вот, случайно, прямо посмотреть на сигнал, который вызывает легкое головокружение, если вы только взглянули на его отражение от стены в помещении, — приятного мало.

Могут быть ситуации, когда и ВО соединители в микроскоп смотрятся хорошо и волокно не повреждено, а соединительный шнур вызывает вопросы:

— Например, если вы, по ошибке вместо ВО шнура ММ пытаетесь подключить шнур SM. У этих шнуров может быть одинакова и совместима форма ВО соединителей, только цветовая маркировка отличается. А главное, у этих шнуров разный тип волокон и при таком подключении соединительный шнур будет местом огромных потерь.

— Если вы в ВО линию с волокном OM3 или OM4 подключаете, шнур с такими же по форме соединителями, но с волокном OM2, будьте готовы к небольшому увеличению потерь (большей мерой потому, что точность шлифовки и контроля OM3/OM4 выше чем у OM2 шнуров)

— Случай, когда вы решили использовать ВО соединительный шнур от производителя «ПОДЕШЕВЛЕ»: волокно целое, торцы чистые, но у вас нет возможности оценить геометрию торцов ВО соединителей, смещение волокна относительно центра ферула, это делают только на производстве и только серьезные производители. Чтобы разобраться в такой ситуации вам придется проанализировать параметры IL (Insertion Loss) и RL (Return Loss), их указывают на упаковке для каждого соединителя. И у вас будет возможность узнать, что параметр RL, для работы приложения, также важен, как и IL, и что Ethernet перестает работать стабильно, если Общий RL канала меньше 12 dB. Еще пример, когда чистый, с целым волокном соединительный шнур, от выше упомянутого производителя, отлично работает, но почему-то, иногда, теряет подключение, будто кто-то специально не вставил ВО соединитель до щелчка (замечено с ВО соединителями тип SC). Эта ситуация может чаще проявляться при колебаниях температуры окружающей среды.

Но даже при использовании качественных компонентов в ВО каналах, бывают ситуации, требующие большего внимания. Если вы проверили трассировку, целостность волокна и чистоту соединителей, а сомнения относительно ВО линии все же есть, стоит измерить IL (Insertion Loss) реальные потери сигнала в ВО канале от порта до порта активного оборудования, сравнить их с расчётным бюджетом потерь для ВО канала и с бюджетом потерь приложения активного оборудования, которое вы в данный момент подключаете. Для этого понадобиться источник тестового сигнала, с такой же длиной волны, на которой работает активное оборудование, и тестовые соединительные шнуры. Комплект такого измерителя называют LSPM (Light Source Power Meter). Если с помощью LSPM вы убедились, что ВО канал не исправен, для локализации и устранения причины, потребуется применение более дорого тестового оборудования, которым пользуются при монтаже ВО линий, но это уже другая тема для разговора.

---

Отдел СКС группы компаний МУК
Все вопросы по СКС: scs@muk.ua
Дистрибуция решений СКС в Украине и странах СНГ

---

UPD по комментам: Автор статьи подчеркивает, что наиболее чувствительны к загрязнению ВО каналы магистралей СКС и ЦОД, так как приложения, которые используются сегодня, имеют очень маленький бюджет потерь. Тоже будет и с одномодовой магистралью телеком, если вносимые потери канала приблизились к бюджету потерь приложения, которое используется для приема/передачи. Для полевых условий военными используются бесконтактные ВО соединители, которые можно «в луже прополоскать» и все будет работать, но в заметке речь не о них.

Автор попытался, в рамках сжатой статьи, поделиться систематизированной информацией о тонкостях обслуживания ВО каналов СКС, разбираться с которыми не у всех есть время, а работу делать как-то приходиться. В заметке нет сенсационных открытий, просто, чтобы разобраться с этими простыми вещами, необходимо потратить время, пройти через ряд ошибок, порой, дорогих ошибок.

Как-то один из партнеров инсталляторов обратился с вопросом, «А можно ли заменить ферул порта подключения у OTDR?». Прибор, стоимостью в 20kUSD «превратили в кирпич легким движением руки» по ошибке или из-за неопытности. Другой случай: на одной из монтажных площадок ЦОД, что-то не получалось у инсталлятора в работе с OTDR. Как оказалось, инсталлятор много лет использовал OTDR, не имея микроскопа, и он не думал, что нужно очень строго следить за чистотой порта подключения. Этот инсталлятор был очень удивлен, когда увидел состояние порта его рефлектометра под видеомикроскопом и когда он понял, почему его OTDR потерял почти половину своего динамического диапазона. Но что-то чистить уже было поздно, поверхность ферулы была покрыта раковинами и царапинами. Порт передатчика активного оборудования имеет такой же физический контакт, как и порт подключения OTDR.

Вполне естественно, что вездесущий назойливый маркетинг уже выработал у нас защитные рефлексы «Раз пишут о чем-то, значит — хотят что-то «впарить». Но задача публикации не в том, чтобы массово продавать видеомикроскопы и чистящие средства, а в том, что мы (scs@muk.ua) можем помочь решить вопросы проектирования организации и грамотной поддержки кабельной инфраструктуры офисного объекта, промышленного предприятия или Центра обработки данных, на базе продукции лидеров рынка СКС.