Testset voor optisch verlies bij de uitbreiding van glasvezelnetwerken

Het gaat erom wat er overblijft

Bij de uitrol van glasvezel worden veel verschillende meetmethoden gebruikt – onder andere de zogenaamde dempingsmeetset, ook wel bekend als Optical Loss Test Set (OLTS). Maar kun je demping überhaupt wel meten? Een kort overzicht.

„Wat kan er nou misgaan bij de uitrol van glasvezel? Als de kabels goed zijn aangelegd en er
licht op de kabel wordt gezet, dan werkt het wel.“ Dit soort uitspraken hoor je steeds weer. Maar waarom zijn er dan zoveel verschillende meetmethoden op het gebied van glasvezeltechnologie? Dit artikel gaat in op een van de eenvoudigste, maar meest efficiënte methoden: de Optical Loss Test Set, in het Nederlands ook wel „optische dempingstest“ genoemd, vaak ten onrechte aangeduid als dempingsmeting.

Maar terug naar het begin: Wie thuis een gloeilamp vervangt, weet – zelfs als kind – wat er vervolgens moet gebeuren: de lichtschakelaar omzetten en controleren of de lamp brandt. Waarom zou men bij de aanleg van glasvezelkabels afwijken van deze eenvoudige en beproefde methode?

Als men dus geen storing vermoedt, maar ervan uitgaat dat de vezels correct zijn aangelegd, richt men aan het einde een lichtbron op het begin van de vezel en kijkt men hoeveel licht er na 2, 4 of 8 km kabellengte nog aankomt. Dat is precies wat een Optical Loss Test Set doet.

Daarbij maakt het nauwelijks uit welke technologie (punt-tot-punt; PON, enz.) later op de kabel wordt geïmplementeerd. Als het signaal betrouwbaar aankomt en men, afhankelijk van de gevoeligheid van de ontvangers, voldoende reserve inbouwt, kan men ervan uitgaan dat de aanleg ten minste aan de basisvereisten voldoet. Een waardevol bewijs – met name bij de oplevering van het voltooide leidingtraject aan de opdrachtgever.

Aansluiting van OLS en OPM bij een out-of-service- of in-service-meting (overlay-meting).

Geen dempingsmeting

Bij de zogenaamde dempingsmeting wordt in feite het niveau aan het einde van de kabel gemeten – het gaat dus om een optische niveaumeting en niet om een meting van de demping. Het verschil met de „normale“ niveaumeting bij reeds geactiveerde leidingen waarop licht schijnt, is dat er bij de „optische dempingstest“ geen actieve techniek, dus geen lichtbron, op de leiding aanwezig is en deze moet worden aangevuld. Een Optical Loss Test Set bestaat dus altijd uit twee onderdelen: een lichtbron, in het Engels ook wel Optical Light Source (OLS) genoemd, en een lichtmeter of Optical Power Meter (OPM). De lichtbron koppelt met zo min mogelijk invoegverliezen een gedefinieerd optisch niveau op een vast te stellen golflengte in de optische glasvezelkabel.

Het verschil tussen het reeds bekende en vastgelegde zendniveau en de exacte optische niveaumeting aan het andere uiteinde van de kabel geeft de demping van het traject weer en is dus het resultaat van een berekening: de demping wordt dus niet gemeten, maar berekend. Daarom is de Engelse term OLTS geschikter dan de Duitse term „Dämpfungsmessset“ – ook al wordt deze zelf in DIN- of VDE-normen (bijvoorbeeld DIN EN 61280 of DIN EN 50346) steeds weer gebruikt.

Weergave van de resultaten van een geautomatiseerde Optical Loss Test als ‘out-of-service’-meting over drie golflengten.

Optical Light Source

Een typisch invoerniveau dat geschikt is voor de meeste trajecten en technologieën is bijvoorbeeld -5 dBm, het zogenaamde zendvermogen. Het invoeren van hogere niveaus, die bijvoorbeeld vergelijkbaar zijn met die van een OLT (Optical Line Terminal), zou het risico van niet-lineariteiten met zich meebrengen en de meetwaarden van de niveaumeter door verzadiging vertekenen. Bovendien is het gebruik van lagere niveaus veiliger voor de gebruiker: Een niveau van -5 dBm komt overeen met een vermogen van ongeveer 0,3 mW en ligt daarmee binnen het voor het oog veilige bereik. De hoge niveaus van een OLT zijn ontworpen om over zo groot mogelijke afstanden nog bruikbare signalen over te dragen, terwijl het zendniveau van een OLS bedoeld is om nauwkeurige metingen te verkrijgen.

Het is daarbij vooral belangrijk dat de lichtbron constant uitzendt met een zo gelijkmatig mogelijk zendniveau en zonder schommelingen in de golflengte. Afwijkingen tot ±0,5 dB in het zendniveau en verder maximaal ±0,1 dB in de loop van de tijd, evenals ±10 nm in de golflengte, zijn nog acceptabel. In het ideale geval worden OLS en OPM door de fabrikant gekalibreerd en geleverd met een kalibratiebewijs. Het wordt ten zeerste aanbevolen om de kalibratie om de twee jaar te herhalen.

Om de overgrote meerderheid van de single-mode vezeltechnologieën te kunnen „simuleren“, volstaan vaak twee golflengten (minimale vereiste): Ten eerste de golflengte van 1550 nm; deze ligt in het derde optische venster van de glasvezeloverdracht en vertoont de laagste demping per kilometer kabellengte. Bovendien wordt hier vaak het video-overlay-signaal in GPON
– of XGS-PON
-netwerken toegevoegd om een zo groot mogelijk bereik van het tv-uitzendsignaal als unidirectionele downstream te voeden.

Ten tweede wordt de golflengte van 1310 nm aanbevolen; deze ligt in het tweede optische venster van de glasvezeloverdracht en wordt gebruikt voor de upstream-overdracht in wijdverspreide GPON
-netwerken, maar ook bij actieve punt-tot-punt-technologieën, dat wil zeggen op glasvezel gebaseerde Ethernet
-verbindingen en zogenaamde AON’s (actieve optische netwerken). Bovendien vertoont 1310 nm de laagste chromatische dispersie. Dit betekent dat niet-ideale, niet-monochromatische lasers in een bepaald spectraal bereik uitzenden en dat verschillende componenten van het licht, bijvoorbeeld het kortgolvige en het langgolvige deel van het licht, op verschillende tijdstippen aankomen en zo het signaal vervormen of verbreden. Dit kan met name op lange afstanden en/of bij hoge overdrachtssnelheden problemen opleveren.

Wie „op veilig“ wil spelen, plant ook een meting op 1490 nm in – dit is de belangrijkste downstream-golflengte voor het wijdverspreide GPON
.

Daarnaast kan men ook rekening houden met een golflengte zoals 1625 nm voor zogenaamde in-service-metingen. Zelfs als de lijnen al in gebruik zijn genomen en er actief gegevens worden overgedragen tussen de OLT en de ONT (Optical Network Terminal), is een zogenaamde overlay-meting daarmee nog steeds mogelijk. De OLS wordt dan bijvoorbeeld aan de OLT-zijde ingeschakeld en biedt een goede benadering, zonder de hele tak direct buiten gebruik te stellen. Belangrijk hierbij: de ONT’s moeten de 1625 nm kunnen wegfilteren.

Als men kiest voor een OLS met meerdere golflengten, bijvoorbeeld 1310, 1490 en 1550 nm, om de exacte lijnverzwakking van een vezel voor gebruik in een GPON
-netwerk te controleren, is het bovendien uiterst nuttig als de OLS direct aan de OPM doorgeeft met welk zendniveau hij op welke golflengte zendt. Zo kan de niveaumeter aan de andere kant achtereenvolgens het optische niveau op de betreffende golflengte nauwkeurig bepalen en binnen enkele seconden alle waarden in één overzichtelijke weergave weergeven. Een dergelijke geautomatiseerde, op een protocol gebaseerde overdracht van de golflengte en het zendvermogen (Tx-vermogen) is onmisbaar als men niet elke instelling handmatig wil uitvoeren. Juist bij de inbedrijfstelling van honderden nieuw aangelegde vezels bespaart deze automatische modus niet alleen aanzienlijk veel tijd, maar vermindert hij ook de kans op fouten aanzienlijk. Een dergelijke functie is essentieel en mag bij de keuze van het apparaat in geen geval worden overgeslagen.

Een meting tijdens gebruik op een golflengte zoals 1625 nm moet absoluut apart worden uitgevoerd, bijvoorbeeld via een SC/APC-aansluiting. Zo kan worden voorkomen dat in een actief netwerk per ongeluk alle deelnemers worden gestoord door het zenden op live-golflengten zoals 1310, 1490 of 1550 worden verstoord.

Een vaak onderschatte, maar belangrijke functie is de logboekfunctie. Eenvoudige oplossingen geven de gemeten waarden weer op een 7-segmentdisplay of – iets moderner – op een LCD-scherm. Aangezien de meetwaarden niet kunnen worden opgeslagen of direct voor documentatie en archivering kunnen worden overgedragen naar een cloud, een pc, een smartphone of een database, blijft alleen handmatige documentatie over – een tijdrovend en foutgevoelig proces. Waarden worden verkeerd overgenomen, toegewezen of vergeten. Opslagformaten zoals HTML of CSV, die snel met een smartphone van het meetapparaat kunnen worden opgehaald, evenals de overdracht via een QR-code, zijn hier inmiddels standaard en onmisbaar.

Gedocumenteerde opnamemetingen bewijzen niet alleen de kwaliteit van het eigen werk, maar kunnen ook – indien dit niet sowieso al vereist is – als extra dienst aan de opdrachtgever in rekening worden gebracht. Bovendien vormen ze in geval van een geschil een eigen kwaliteitsrapport, dat doorslaggevend kan zijn.

Hoe belangrijk technische specificaties en de hoogste meetnauwkeurigheid ook zijn – bij alle werkzaamheden geldt altijd: de absolute reinheid en onbeschadigdheid van de steekverbindingen hebben de hoogste prioriteit.

Realistische dempingscurve van een singlemode-vezel (PON) met banden en het tweede en derde optische venster.

Uitdagingen en oplossingen

Op de markt zijn hiervoor de meest uiteenlopende oplossingen beschikbaar, en elk toepassingsgebied stelt zijn eigen specifieke eisen aan de aanschaf. Koopt men een set bestaande uit twee afzonderlijke apparaten in een koffer, of toch liever één apparaat dat alles dekt? Zelfs als men precies weet op welke technische parameters men bij de keuze moet letten, is flexibiliteit hier een groot voordeel. Toepassingsgebieden en gebruikssituaties veranderen – met name de noodzaak om bij nieuwe installaties acceptatiemetingen uit te voeren en te documenteren, is onderhevig aan schommelingen. Deze ontstaan niet zelden door wisselende opdrachtgevers of door zich verder ontwikkelende normen en richtlijnen.

Het bedrijf intec Gesellschaft für Informationstechnik mbH ontwikkelt uiterst nauwkeurige meetoplossingen voor de meest uiteenlopende toepassingsgebieden. Zo kunnen bijvoorbeeld bestaande meetapparaten, deels nog uit het DSL-tijdperk, die zijn uitgerust met een SFP-poort, door het gebruik van een sterk gecomprimeerde SFP-OPM worden uitgebreid tot een OLTS. Zelfs reeds aangeschafte OTDR-apparaten of volwaardige PON-snelheidsmeters met echte ONT-simulatie en IP-snelheidstests tot 10 Gbit/s kunnen op deze manier voordelig en snel worden geüpgraded tot een volwaardige OLTS. Het apparaat hoeft daarbij niet eens te worden opgestuurd – een echt praktisch argument voor intensief gebruik in het veld. Mocht de in het apparaat gebruikte sleuf door veelvuldig verwisselen versleten zijn, dan kan deze bij SFP-gebaseerde systemen heel eenvoudig worden vervangen door een andere module.

De oplossingen van het bedrijf uit Lüdenscheid, die allemaal in Duitsland worden ontwikkeld en geproduceerd, bestrijken het volledige spectrum van glasvezelmeettechniek, van de eenvoudige retrofitoplossing via SFP tot de compacte en voordelige powermeter (3xOPM) voor gefilterde (selectieve) metingen op de cruciale live-golflengten 1490 nm (GPON) en 1577 nm (XGS-PON), tot breedbandige OPM-metingen voor OLTS-gebruik. Bovendien bieden ze multifunctionele apparaten die OTDR, 5xOPM met Through-Mode, inspectietools voor het controleren van vezeluiteinden en uitgebreide verbindingscontroles voor GPON-, XGS-PON-, Ethernet- en WLAN-netwerken, evenals OLTS-functionaliteit in één systeem kunnen combineren.

Conclusie en vooruitblik

De voordelen van de OLTS worden dus al snel duidelijk: het biedt een hoge meetnauwkeurigheid bij het bepalen van de werkelijke demping van een traject – met name bij acceptatiemetingen na installatie en onderhoud. Daarnaast is het systeem conform talrijke nationale (zie hierboven) en internationale normen (bijvoorbeeld ISO/IEC 14763-3, TIA-568), is het snel en eenvoudig op te zetten en zijn de bediening en evaluatie kinderspel. De nadelen van een OLTS zijn dat noch een exacte foutlokalisatie, noch een reflectiemeting mogelijk is – hiervoor blijft een OTDR nodig. Bovendien vereist het meten met een OLTS toegang tot beide uiteinden van de vezel.

Een OTDR is ideaal voor foutdiagnose, maar niet voor nauwkeurige dempingsmetingen. Een OPM meet alleen het inkomende vermogen van actieve apparatuur (bijvoorbeeld het zendniveau van de OLT) – voor een nauwkeurige bepaling van de lijnverzwakking zijn een extra constante lichtbron en een referentiemeting nodig. De Optical Loss Test Set meet simpelweg nauwkeuriger – het gaat erom wat er werkelijk aankomt.