Wie Ihr Glasfaser-LAN auf lange Sicht die nötige Leistung bringt

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1 Wie Ihr Glasfaser-LAN auf lange Sicht die nötige Leistung bringt Teil II OTDR-Trace-Analyse Professionelle Fehlerbehebung mit erweiterter OTDR-Trace-Analyse Die Erfahrung bei der Entwicklung von Kabel- und Netzwerktestern hat einen Durchbruch bei der automatisierten Glasfaser-Trace-Analyse ermöglicht. Mit der automatisierten OTDR-Trace-Analyse wird die Fähigkeit von Anwendern zur Bestimmung des Zustands von Glasfaser-LANs verbessert, indem Rohdaten in einfache PASS/FAIL-Ergebnisse übersetzt werden. In diesem technischen Anwendungsbericht wird dargelegt, wie ein OTDR Prüfergebnisse ermittelt und analysiert. Außerdem werden erwartete und unerwartete Trace-Daten aus Glasfasernetzwerken erklärt. Inhalt Welchen Nutzen können Sie aus einer OTDR-Analyse ziehen? Ereignisse, Backscatter und andere wenig bekannte Begriffe Die Erfolgsgeschichte des Ereignis-Analyzers Unerwartete Ereignisse Geisterreflexionen Versteckte Ereignisse Verstärkungsereignisse Ungeplante Dämpfungsereignisse OptiFiber-Zertifizierungs-OTDR die Komplettlösung zur Trace-Analyse.. 8

2 Wie Ihr Glasfaser-LAN auf lange Sicht die nötige Leistung bringt Teil II OTDR-Trace-Analyse Professionelle Fehlerbehebung mit erweiterter OTDR-Trace-Analyse Welchen Nutzen können Sie aus einer OTDR-Analyse ziehen? In Teil I der Reihe Wie Ihr Glasfaser-LAN auf lange Sicht die nötige Leistung bringt, Auswahl eines OTDR, wurde erläutert, was ein OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) ist und was bei dessen Verwendung im Netzwerk beachtet werden muss. Ein OTDR kann auf sehr effektive Weise für die Prüfung und Fehlerbehebung an einem einzigen Verbindungsende eingesetzt werden ein Gerät und Bediener am zweiten Ende sind nicht erforderlich. OTDRs besitzen gegenüber Dämpfungs-/Längenmessgeräten den Vorteil, dass sie Stellen mit Fehlern, Reflexionen und erhöhter Dämpfung in Glasfaserverkabelungen lokalisieren können. Um den größtmöglichen Nutzen aus einem OTDR zu ziehen, muss dasjenige mit den für die jeweilige Umgebung am besten geeigneten Funktionen und Spezifikationen gewählt werden. Genauso wichtig ist die Fähigkeit, die OTDR-Prüfergebnisse korrekt zu analysieren und zu interpretieren. Dieser technische Anwendungsbericht liefert Informationen darüber, wie ein OTDR Prüfergebnisse in Glasfasernetzwerken ermittelt und auswertet. Außerdem wird beschrieben, welche Ereignisse typischerweise entdeckt werden und wie diese Daten im Sinne der Aufrechterhaltung der Leistungsfähigkeit von Glasfaser-LANs interpretiert werden müssen. Ereignisse, Backscatter und andere wenig bekannte Begriffe Bei der Beschreibung der Funktionsweise und der Analyse der Prüfergebnisse eines OTDR werden viele wenig bekannte Begriffe verwendet. Werden sie richtig erklärt, sind sie jedoch einfach zu verstehen. OTDRs werden verwendet, um Störquellen von Glasfasersignalen zu ermitteln und auszuwerten. Diese Störquellen werden oftmals als Ereignisse bezeichnet. Manche davon werden in einer Glasfaserverbindung erwartet, andere hingegen nicht. Sie werden in Ereignisse mit und ohne Reflexion eingeteilt. In den folgenden Abschnitten werden die Ereignistypen erläutert, die mit einem OTDR ermittelt werden können. OTDRs senden eine Reihe sehr kurzer Lichtimpulse mit hoher Leistung aus und registrieren das reflektierte Licht bei der Ausbreitung eines Impulses entlang der Glasfaser. OTDRs verwenden spezielle gepulste Laserdioden zur Erzeugung dieser leistungsstarken Lichtimpulse und besondere, hochempfindliche Lichtdetektoren, um die reflektierte oder zurückgestreute Lichtenergie zu messen. Dabei wird ein Trace aufgezeichnet. Dieser Trace ist eine grafische Darstellung der getesteten Glasfaserverbindung, wobei die Lichtstärke auf der Y-Achse und die Entfernung auf der X-Achse eingetragen wird, wie in Abbildung 1 zu sehen ist. Die Glasfaser fungiert als Wellenleiter für den Lichtimpuls. Bei der Ausbreitung des Impulses entlang der Faser bewegt sich das Licht zum größten Teil in Faserrichtung. Ein geringer Anteil wird durch die normale Glasstruktur und durch winzige Defekte im Glas in andere Richtungen gestreut. Mit Backscatter wird der sehr kleine Teil des gestreuten Lichts bezeichnet, der zurück zum OTDR gerichtet ist und ermittelt werden kann. An Änderungen dieses Werts erkennt das OTDR Stellen in der Faser, die die Stärke des gesendeten Impulses reduzieren oder reflektieren. Der Teil eines OTDR-Trace zwischen Ereignissen wird als Backscatter-Linie bezeichnet. Die Stärke eines Lichtimpulses nimmt aufgrund der Streuverluste und bei Ereignissen wie Anschlüssen und Spleißen Abbildung 1: ein OTDR-Trace ab. Gleichzeitig werden durch Anschlüsse, Brüche, Risse, Spleiße, scharfe Knicke und das Faserende Reflexionen erzeugt. Ein OTDR kann sowohl den Verlust und die Reflexion einzelner Ereignisse messen als auch den Gesamtverlust und die Gesamtreflexion, die optische Rückflussdämpfung, eines Faserabschnitts.

3 Die Erfolgsgeschichte des Ereignis-Analyzers In der Vergangenheit war man bei OTDRs auf Experten angewiesen, die den Trace interpretierten. Ein Techniker bestimmte zum Beispiel aufgrund seiner Erfahrung und Vertrautheit mit OTDR-Traces, was auf dem Trace Rauschen war, was Ereignisse und um welche Art von Ereignissen es sich dabei handelte. Da die integrierten Prozessoren immer leistungsfähiger wurden, wurde neue Software hinzugefügt, um den Anwendern bei der Auswertung der Ergebnisse zu helfen. OTDRs konnten nun bestimmte Typen von Ereignissen von anderen unterscheiden und mit anwenderspezifischen Grenzwerten vergleichen. Im Zuge der Weiterentwicklung der Software nahm die Notwendigkeit einer Interpretation weiter ab. Die meisten OTDRs extrahieren Informationen zu Ereignissen aus den Trace-Daten und können die Position und Eigenschaften dieser Verluste, Reflexionen etc. in Texttabellen darstellen. Eine solche Tabelle wird häufig als Ereignistabelle bezeichnet (siehe Abbildung 2). Abbildung 2: Ereignistabelle Bestimmte Ereignisse wie z. B. Anschlüsse, Spleiße und das Faserende werden auf einem OTDR-Trace erwartet und in Dämpfungsbudgets einbezogen. Eine Stecker-Buchsen-Kombination von Glasfaserkonnektoren ist ein Reflexionsereignis, und ein Faserspleiß wird als Dämpfungsereignis betrachtet, da er sehr wenig Reflexion aufweist. Dämpfung und Reflexion von Anschlüssen und Spleißen müssen den Vorgaben der Industriestandards für Applikationen entsprechen, die über Glasfasernetzwerke ausgeführt werden. Mit dem OptiFiber-Zertifizierungs-OTDR von Fluke Networks können die Anwender den Ereigniseigenschaften Testgrenzwerte zuweisen. Diese Grenzwerte für Dämpfung und Reflexion können gemäß den Industriestandards oder spezifischen Projektanforderungen festgelegt werden. Der OptiFiber Analyzer vergleicht die Ereigniseigenschaften mit den anwenderspezifischen Prüfgrenzwerten und zeigt ein PASS/FAIL-Resultat an, das in einem Prüfprotokoll gespeichert werden kann. Diese Funktion, die von der präzisen Extraktion der Ereigniseigenschaften durch die Software zur Ereignisanalyse abhängt, lässt sowohl Neulinge als auch erfahrene OTDR-Anwender effizienter arbeiten. Traces von Glasfasern, die die Erwartungen an Dämpfung und Reflexion erfüllen oder übertreffen, müssen gar nicht erst analysiert werden. Unerwartete Ereignisse Neben erwarteten Ereignissen wie Anschlüssen und Spleißen orten und beschreiben OTDRs auch irreguläre Glasfaserereignisse. Dabei kann es sich beispielsweise um Geisterreflexionen und Verstärkungen sowie versteckte und ungeplante Dämpfung handeln. Abbildung 3 zeigt Beispiele für Ereignisse auf einem OTDR-Trace. Diese Ereignisse treten gewöhnlich im Zusammenhang mit unerwünschten Gegebenheiten an der Glasfaserstrecke auf, wie etwa verschmutzten Steckverbindern, scharfen Knicken und nicht zusammenpassenden Durchmessern der Glasfaserkerne. Verstecktes Ereignis Reflexionsereignis Dämpfungsereignis Geisterreflexion des ersten Reflexionsereignisses Faserende-Ereignis Abbildung 3: ein komplexer OTDR-Trace

4 Geisterreflexionen Zu den interessantesten Phänomenen auf einem OTDR-Trace zählt die Geisterreflexion. Dieser Ereignistyp ist schwer von anderen Vorkommnissen zu unterscheiden, weil es sich dabei um ein nicht vorhandenes Ereignis handelt, das auf einem OTDR-Trace erscheint. Geisterreflexionen können auf zwei Arten entstehen. Zum einen entsteht eine Geisterreflexion durch einen zu kurzen Abstand zwischen einzelnen Laserzündungen. In einem solchen Fall vermischt sich die Energie von einer Laserzündung mit der Energie der nächsten. Die Geisterreflexionen in Abbildung 4 sind Beispiele für Reflexionen, die durch zu nahe beieinander liegende Lichtimpulse verursacht werden. Es handelt sich dabei um die vier großen Impulse nach dem Faserende, wobei der erste Impuls unmittelbar nach 250 m liegt. Der gleichmäßige Abstand zwischen den Ereignissen und die Tatsache, dass die Impulse im Allgemeinen abnehmen, sind ein Anzeichen dafür, dass Geisterreflexionen vorliegen. In einem solchen Fall vermischt sich die Energie von einer Laserzündung mit der Energie der nächsten. Die häufigste Ursache für Geisterreflexionen in LANs ist jedoch ein Echo, bei dem Licht mehrere Male zwischen Ereignissen reflektiert wird. Ein solches Echo wird typischerweise durch eine minderwertige Glasfaserverbindung verursacht. Reflexionsereignisse agieren als durchsichtige Spiegel, bei denen das meiste Lichte durchdringt, aber ein bestimmter Prozentsatz zurück zum OTDR reflektiert wird. Es wird jedoch nicht nur Licht zurück zum OTDR gespiegelt, sondern auch in die Gegenrichtung, d. h., das zurückkehrende Licht wird zurück zum entfernten Ende reflektiert. Der OTDR-Trace in Abbildung 3 zeigt eine Geisterreflexion, die durch eine Reflexion vom ersten großen Reflexionsereignis bei 100 m erzeugt wurde, dann von der Instrumentenkupplung (OTDR-Port) und dann wieder vom ersten Ereignis. Beachten Sie, dass sich die Geisterreflexion bei etwa 200 m in der Glasfaser befindet, das ist doppelt so viel wie der Abstand zum ersten großen Reflexionsereignis, und dass durch die Geisterreflexion wenig oder keine Dämpfung erzeugt wird. Abbildung 4: Beispiel für Geisterreflexionen

5 Es gibt mehrere Möglichkeiten, eine Geisterreflexion zu erkennen und sie von einem realen Ereignis zu unterscheiden. Ein OTDR-Experte achtet bei der Analyse eines Trace auf verschiedene Dinge. Ereignisse, die wesentlich mehr Dispersion (Impulsverbreiterung) aufweisen als andere Ereignisse oder den Ort wechseln, wenn zusätzliche Glasfasern nach dem Ereignisort eingefügt werden, stehen im Verdacht, Geisterreflexionen zu sein. Auch Ereignisse, die keine Dämpfung aufweisen und sich im Trace-Verlauf in gleichen Abständen wiederholen, sind wahrscheinlich Geisterreflexionen. Mithilfe dieser Versuchs-und-Irrtums-Methoden kann aber nur ein sehr erfahrener Glasfasertechniker Geisterreflexionen effektiv nachweisen. Mit OptiFiber ist die Identifizierung von Geisterreflexionen hingegen ein einfacher Vorgang. Geisterereignisse und -quellen werden durch die Analyse-Software ermittelt und in der Ereignistabelle als Ghost und Ghost Source bezeichnet, wie in Abbildung 5 gezeigt. Um die durch Geisterreflexionen verursachten Störungen zu minimieren, stellen Sie sicher, dass alle Anschlüsse an der Glasfaserstrecke gereinigt, sachgemäß verbunden und in gutem Zustand sind, bevor Sie eine Prüfung durchführen. Damit wird die reflektierte Energie minimiert, was das Risiko einer signifikanten Geisterreflexion reduziert. Stellen Sie ebenso sicher, dass alle Vorlauf- und Nachlauffasern sowie Patchkabel den gleichen Fasertyp und den gleichen Kerndurchmesser aufweisen. Abbildung 5: Ereignistabelle mit identifizierter Geisterreflexion und deren Quelle

6 Versteckte Ereignisse Versteckte Ereignisse sind Ereignisse, die so kurz auf ein vorangegangenes Ereignis folgen, dass das Signal vom vorangegangenen Ereignis nicht ausreichend Zeit hat, um den Backscatter-Pegel zu verlassen, bevor das versteckte Ereignis entdeckt wird. Versteckte Ereignisse werden oftmals durch Patchkabel in einer Glasfaserstrecke verursacht. Die in den Abbildungen 3 und 6 dargestellten Ereignisse sind auf ein kurzes Patchkabel zurückzuführen, das die OTDR-Vorlauffaser mit der Glasfaserstrecke verbindet. Abbildung 6: verstecktes Ereignis Viele OTDRs zeigen keine versteckten Ereignisse an, weil ihre Ereignis-Totzonen nicht für die Erfassung von Ereignissen ausreichen, die zeitlich so nah beieinander liegen. OTDRs jedoch, die für LAN- und Campus-Applikationen ausgelegt sind, weisen kurze Ereignis-Totzonen auf. Es ist möglich, dass sehr kurze Patchkabel in OTDR-Traces als versteckte Ereignisse erscheinen anstatt als zwei unterscheidbare Reflexionsereignisse. Bei der Betrachtung eines Trace wie in Abbildung 6 ist es wohl für viele Techniker problematisch, die Position von Anschlüssen und kurzen Patchkabeln zu bestimmen. Zur Vereinfachung dieser Aufgabe verfügt das OptiFiber-Zertifizierungs-OTDR über eine spezielle Funktionalität namens ChannelMap. Bei der OptiFiber ChannelMap-Prüfung wird eine spezielle Konfiguration und Verarbeitungsweise für OTDR und Analyzer eingesetzt, um ausschließlich Reflexionsereignisse von den Trace-Daten zu extrahieren. Dämpfungsereignisse wie Spleiße fließen nicht in die Ergebnisse mit ein. Diese Prüfung ist für die Ortung nahe beieinanderliegender Reflexionsereignisse optimiert. Abbildung 7 zeigt ein Beispiel für ein ChannelMap-Diagramm. ChannelMap liefert bei OptiFiber-Geräten die beste Auflösung. Damit können Multimode-Patchkabel von nur 1 Meter Länge und Singlemode- Patchkabel von nur 2 Meter Länge erkannt und angezeigt werden. Abbildung 7: ChannelMap mit sechs Verbindungen

7 Verstärkungsereignisse Wenn der Backscatter-Pegel, der nach einem Ereignis gemessen wird, höher ist als derjenige vor dem Ereignis, wird das Ereignis als Verstärkung bezeichnet. Das kann eintreten, wenn zwei Abschnitte ungleicher Fasern miteinander verbunden werden. Abbildung 8 zeigt zum Beispiel eine große Verstärkung in einem OTDR- Trace, wo eine 100 Meter lange Faser mit 50 µm mit einer 100 Meter langen Faser mit 62,5 µm verbunden ist. Eine Verstärkung kann auch nach einem Abbildung 8: Beispiel für ein Verstärkungsereignis hoch reflektiven Ereignis eintreten. Es ist offenkundig unmöglich, eine reale Verstärkung oder einen realen Anstieg der Signalstärke von einem passiven Gerät wie einem Konnektor zu erhalten. Eine Verstärkung ist also ein Anzeichen dafür, dass ein Fehler bei der Konfektionierung oder Verbindung von Fasern gemacht wurde. OptiFiber versetzt die Techniker in die Lage, Verstärkungen schnell zu ermitteln und die notwendigen Änderungen zur Behebung des Problems vorzunehmen. Typischerweise muss ein defekter Konnektor oder ein Patchkabel mit dem falschen Kerndurchmesser ausgetauscht werden, um das Problem zu beheben. Ungeplante Dämpfungsereignisse Bei der Konzeption eines Glasfasernetzwerks wird die Quantität und Qualität der Verbindungen und Spleiße eingeplant. Ein OTDR kann weitere Dämpfungsereignisse finden, die nicht eingeplant waren. Diese werden typischerweise durch scharfe Knicke in der Faser verursacht. Ein enger Kabelbinder oder eine schlechte Kabelführung, wie in Abbildung 9 dargestellt, führen zu Lichtverlusten durch die Faser. Da von einem solchen Ereignis eine geringe oder keine Reflexion ausgeht, erscheint es auf einem OTDR-Trace als nicht reflektives Ereignis. Dieser Ereignistyp wird aufgrund einer plötzlichen Änderung des Backscatter-Pegels am Ort des Ereignisses erkannt. Damit das OTDR Dämpfung messen kann, muss es Backscatter bei diesem Dämpfungsereignis erzeugen und erkennen, der über dem Rauschpegel am OTDR-Detektor liegt. Wenn ein solches Dämpfungsereignis bei Ihnen vorliegt und Sie es nicht eingeplant haben, kann es nur ein OTDR für Sie aufspüren. Die automatischen Prüfgrenzwerte des OptiFiber-Zertifizierungs-OTDR stellen sicher, dass ungeplante Dämpfungsereignisse nicht unbemerkt bleiben. Oftmals wird das Problem durch das Entfernen eines zu engen Kabelbinders gelöst, um normale Dämpfungswerte im Netzwerk wiederherzustellen. Abbildung 9: Biegedämpfungsereignis

8 OptiFiber-Zertifizierungs-OTDR die Komplettlösung zur Trace-Analyse OTDRs sind ein wichtiges Instrument zur Dokumentation und Fehlerbehebung, das in Unternehmen zur Installation und Wartung von Glasfaserverbindungen eingesetzt wird. Neben der Fehlersuche können OTDRs dazu eingesetzt werden, die Leistung der einzelnen Verbindungen zu untersuchen anstatt nur die Summe aller Dämpfungsverluste. Auf diese Weise lässt sich die Prüfung mit Leistungsmesser und Lichtquelle ergänzen, was die Qualität einer Installation verbessert und sicherstellt, dass schlechte Verbindungen erkannt und nicht durch andere, sehr gute Verbindungen in der Glasfaserstrecke verdeckt werden. Für die Aufrechterhaltung der Leistungsfähigkeit von Glasfaser-LANs ist es wichtig, Ereignisse, die an einer Glasfaserübertragungsstrecke auftreten, zu erkennen und zu verstehen. Ein OTDR ist das einzige Instrument, das diese Ereignisse sichtbar macht. Die Fähigkeit eines OTDR zu Erkennung von Konnektoren, Spleißen und Fehlern an einer Glasfaserstrecke hängt in erster Linie von dessen Hauptfunktionen und Spezifikationen wie Totzone, Dynamikbereich, maximale Reichweite, Dämpfungsschwelle, Linearität und Erfassungsintervallen ab. Aufgrund von unsachgemäßer Einrichtung der Prüfparameter oder der Wahl eines unpassenden OTDR für die jeweilige Applikation kann es in manchen Fällen dazu kommen, dass OTDRs Ereignisse falsch interpretieren oder sie überhaupt nicht erkennen. In anderen Fällen wiederum sind Techniker nicht in der Lage, OTDR-Traces richtig zu interpretieren. Wenn die Anwender verstehen, wie das OTDR und der Analyzer funktionieren und wie die Spezifikationen eines OTDR dessen Leistungsstärke beeinflussen, hilft ihnen dies, ihren OTDR bestmöglich zu nutzen. Die Fähigkeit des OTDR zu Ermittlung und Identifikation der Ereignisse ist entscheidend. Genauso wichtig ist dessen Fähigkeit zur Erkennung von erwarteten Ereignissen wie Konnektoren und Spleißen und unerwarteten Ereignissen wie Geisterreflexionen, Verstärkungen sowie versteckter und ungeplanter Dämpfungsereignisse. Das OptiFiber-Zertifizierungs-OTDR bietet eine unerreichte Funktionalität zur Trace-Analyse. Neben der Analyse des Trace und der Erkennung von Geisterreflexionen und deren Quellen sowie von versteckten Ereignissen, Reflexionsereignissen, Verstärkungen, Dämpfungsereignissen und Faserenden bietet OptiFiber ein Hilfemenü, das den Techniker durch die Behebung unerwarteter Ereignisse führt, die während der Prüfung und Fehlersuche entdeckt werden. Aufgrund seiner einzigartigen Funktionen zur Festlegung von Traceund Ereignisgrenzwerten kann das Gerät äußerst produktiv eingesetzt werden. Alles in allem ermöglicht es OptiFiber dem Techniker, fachkundig zu arbeiten, um die Qualität und Leistungsfähigkeit des Glasfasernetzwerks zu erhöhen. Besuchen Sie unser Best-Practices-Solutions-Center für Glasfaser unter /fiberbestpractices, um mehr über die OTDR-Prüfung mit OptiFiber zu erfahren. N E T W O R K S U P E R V I S I O N P.O. Box 777, Everett, WA USA verfügt über Niederlassungen in mehr als 50 Ländern auf der ganzen Welt. Die Kontaktdaten Ihrer lokalen Niederlassung finden Sie unter /contact Fluke Corporation. Alle Rechte vorbehalten. Printed in U.S.A. 10/ A-GRM-N Rev A