Ein genauerer Blick auf Glasfaserkabelkonfektionen

Viele Probleme mit der Netzwerkleistung auf der physikalischen Ebene stehen in direktem Zusammenhang mit der Qualität der Verkabelung. In der Tat ist die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit eines Netzwerkanschlusses nur so gut wie die Verkabelung, an die er angeschlossen ist. Dies gilt insbesondere für Glasfaserkabel, bei denen scheinbar winzige Abweichungen bei den engen Toleranzen der Faserverbindungen die Leistung der Verkabelung drastisch beeinträchtigen können. Zwar kann ein Teil der Leistungsprobleme von Baugruppen durch Vor-Ort-Tests der installierten Kanäle festgestellt werden, aber die Vor-Ort-Tests decken nicht alle potenziellen Probleme ab. Obwohl dies ein wichtiger Schritt ist, können Feldtests ein falsches Gefühl der Sicherheit vermitteln. Ein einziges positives Ergebnis für die Einfügungsdämpfung ist beispielsweise keine Garantie für langfristige Zuverlässigkeit.

Um Netzwerkinfrastrukturexperten dabei zu helfen, die Variablen zu verstehen, die sich auf die Qualität von Glasfaserbaugruppen auswirken, hat Siemon umfassende Benchmark-Tests an einer repräsentativen Auswahl von im Handel erhältlichen Glasfaserbaugruppen durchgeführt. Die Studie umfasste generische, über Online-Händler erworbene Glasfaserkabel, die sowohl von inländischen (US) als auch von ausländischen Montageunternehmen hergestellt wurden, sowie Kabel von Siemon und anderen weltweit bekannten Marken – alle über autorisierte Händler erworben. Diese Vergleichstests bieten eine detaillierte Überprüfung der mechanischen und optischen Eigenschaften, die für die Leistung und Langlebigkeit dieser Verbindungen entscheidend sind.

Die Tests wurden an 36 Stichproben von Duplex-LC-Laser-optimierten Multimode-OM3 50/125-Glasfaserjumpern von 9 Lieferanten durchgeführt – Siemon, 4 anderen führenden globalen Herstellern und 4 allgemeinen Montageunternehmen. Wir haben jede Baugruppe gemäß den internen Spezifikationen von Siemon sowie den TIA- und IEC-Normen für Endflächengeometrie, optische Leistung, Sauberkeit und mechanische Zuverlässigkeit getestet. Jedes Siemon XGLO- und LightSystem-Produkt wird zu 100 % auf Endflächengeometrie, Sauberkeit, Oberflächendefekte, Einfüge- und Rückflussdämpfung (beide Richtungen und beide Wellenlängen) getestet und geprüft. Jeder Jumper ist serialisiert und auf die Ergebnisse der Werksprüfungen für Einfüge- und Rückflussdämpfung rückführbar.

Optische Leistung

Einfügungsdämpfung und Rückflussdämpfung sind grundlegende Parameter zur Bewertung der Kompatibilität von Glasfaserverbindungen und -kanälen mit den spezifischen Netzwerkanwendungen, die sie unterstützen. Die Einfügedämpfung wird in der Regel als Grundlage für die Abnahmeprüfung installierter Verbindungen und Kanäle verwendet. Obwohl die Prüfung der Rückflussdämpfung von installierten Kabeln in Industrienormen nicht vorgeschrieben ist, ist sie eine normative Anforderung für Glasfaserstecker und -baugruppen. Die Rückflussdämpfung ist für die optische Leistung von Verbindungen und Kanälen von entscheidender Bedeutung, da reflektierte optische Signale die Detektoren sowohl in der Vorwärts- als auch in der Rückwärtsrichtung stören können. Diese Reflexionen verschlechtern das Signal-Rausch-Verhältnis und werden üblicherweise in „Augendiagrammen“ dargestellt, wobei eine höhere Rückflussdämpfung zu einer kleineren Augenöffnung (Höhe, Spitze zu Spitze) führt. Ebenso können durch Prüfungen in beide Richtungen und bei beiden Wellenlängen Anomalien aufgedeckt werden, die die optische Leistung der Verkabelungskanäle beeinträchtigen.

Die Einfügedämpfung ist in der Regel die einzige Feldmessung, aber nicht der einzige Parameter, der die Leistung und Zuverlässigkeit des Netzes beeinflussen kann. Die Kontrolle der Endflächengeometrie, der Sauberkeit, der Oberflächendefekte und der mechanischen Integrität sollte berücksichtigt werden, um die langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Endflächengeometrie

Die Gesamtleistung der Glasfaserverbindung hängt von den mechanischen Eigenschaften ab, die die Ausrichtung und den physischen Kontakt der Faserkerne steuern. Die Endflächengeometrie ist ein wesentliches Merkmal für wiederholbare und zuverlässige Glasfaserverbindungen.

Die drei kritischen Parameter für die Endflächengeometrie von Steckverbindern sind:

– Krümmungsradius (ROC): die Abrundung der Stirnfläche der Hülse

– Apex-Versatz: Der Grad, in dem die Endfläche „Kuppel“ zentriert ist

– Faserunterschnitt/Protrusion: die Höhe oder Tiefe, in der der Faserkern aus der Ferruleoberfläche herausragt oder diese unterschneidet.

Siemon In den Labors wurden umfangreiche Untersuchungen zu den Auswirkungen von Endflächenvariationen auf Leistung und Kombinierbarkeit durchgeführt. Infolgedessen haben wir Spezifikationen festgelegt, die die Industriestandards für alle drei Messungen übertreffen (siehe Tabelle 2). Da die Qualität und Konsistenz des physischen Kontakts zwischen den Faserkernen von der Endflächengeometrie abhängt, muss diese streng kontrolliert werden, um die Prämisse der vollständigen Intermateability und Interoperabilität der Verkabelung zu unterstützen. Andernfalls wird der Prozentsatz der verbundenen Verbindungen, die nicht den optischen Leistungsanforderungen entsprechen, statistisch gesehen steigen. Mit anderen Worten: Eine unzureichende Kontrolle der Endflächen erhöht das Risiko, dass auf eine erfolgreiche Verbindung am ersten Tag Probleme am zweiten Tag folgen.

Abbildung 1: Endflächengeometrie

Eine Verbindung zwischen einem Jumper mit einer nicht normgerechten Endflächengeometrie und einem normgerechten Jumper führt zu uneinheitlichen Testergebnissen. So weisen beispielsweise Glasfaserverbindungen, die die Abnahmeprüfung mit einem konformen Referenzkabel bestanden haben, einen höheren optischen Verlust und eine größere Variabilität auf, wenn die Referenzkabel durch nicht konforme Steckbrücken ersetzt werden.

Verunreinigungen und Oberflächen-/Teiloberflächenmängel

Faserkernbrüche und das Vorhandensein von Verunreinigungen an Ferrulen, Ausrichtungshülsen oder Staubkappen verursachen große Schwankungen bei der Einfüge- und Rückflussdämpfung. Diese Probleme sind unabhängig von der Endflächengeometrie, haben aber einen ebenso großen Einfluss auf die Ausbeute bei der Abnahmeprüfung der Verkabelung im ersten Durchgang. Noch wichtiger ist, dass diese Unregelmäßigkeiten die Netzintegrität untergraben, da unkorrigierte Verunreinigungen oder Brüche die optische Leistung beeinträchtigen und die Ergebnisse äußerst variabel und völlig unvorhersehbar sind.

Visuelle Inspektion der Stirnfläche

Oberflächendefekte und Sauberkeit sind von entscheidender Bedeutung, werden aber bei der Prüfung der Einfügedämpfung oder der Endflächengeometrie nicht immer erkannt. Eine glatte, aber gebrochene Faser fällt bei den Prüfungen der Endflächengeometrie auf Krümmungsradius, Apex-Versatz und Faserhöhe nicht unbedingt durch. Da die ordnungsgemäße Sauberkeit des Faserjumpers während der Herstellung und Installation für die Zuverlässigkeit und die optische Leistung von entscheidender Bedeutung ist, setzt Siemon eine automatische Endflächenprüfung auf Sauberkeit und Oberflächenfehler des Jumpers gemäß IEC 61300-3-35 und IEC 62627 ein. Diese Ausrüstung erkennt automatisch Oberflächenfehler und Verunreinigungen, die sich direkt auf die Leistung auswirken können.

Abbildung 3: Endflächenverschmutzung und Oberflächenfehler

Testergebnisse der visuellen Endflächeninspektion:

Alle zu prüfenden Stichproben mit Ausnahme von Siemon wurden mit einer Form von verunreinigter Stirnfläche geliefert und fielen bei der automatischen Sichtprüfung gemäß IEC61300-3-35 durch. Nach ordnungsgemäßer Reinigung bestanden 75 % mit einigen Mängeln und 25 % fielen nach der Reinigung durch.

Nicht konforme Endflächengeometrien und Verunreinigungen sind die Hauptursachen für fehlerhafte optische Prüfergebnisse im Feld und verantwortlich für verschwendete Zeit und Mühe bei der Fehlersuche in der Glasfaserverkabelung. Diese Probleme führen zu einer geringen Ausbeute bei der Abnahmeprüfung der installierten Glasfaserkabelkanäle auf Anhieb. Unter Zeitdruck führen Installateure manchmal Wiederholungsprüfungen durch, bis sie ein positives Ergebnis erzielen. Wenn die nicht konformen Steckbrücken nicht ersetzt werden, besteht die Gefahr, dass die Einfügungsdämpfung des Kanals am zweiten Tag“ unannehmbar hoch ist. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Verunreinigungen wie ein Virus wirken können, der auf Referenz-Jumper und die Geräteschnittstelle übertragen wird. Selbst wenn der infizierte Jumper ersetzt wird, ist der Schaden bereits angerichtet.

Mechanische Verlässlichkeit

Im Rahmen der Industriestandardspezifikationen für mechanische Zuverlässigkeit sind mehrere Tests erforderlich. Zu den Parametern der mechanischen Zuverlässigkeit gehören Biege-, Torsions-, Zug-, Kabelhalte-, Stoß- und Vibrationstests sowie Haltbarkeit und Übertragung unter Last. Mit diesen mechanischen Tests wird überprüft, ob ein Glasfaserjumper den Installations- und Wartungsarbeiten in einem typischen Glasfasernetz standhalten kann und ob er den internen Belastungen, die durch den federbelasteten physischen Kontakt entstehen, im Laufe der Zeit und unter einer Vielzahl von Umgebungsbedingungen zuverlässig standhalten kann. Die mechanischen Tests, die an jeder Baugruppe durchgeführt wurden, waren Kabelzug, Biegung, Torsion und Rückhaltung.

Fazit

Siemon legt so großen Wert auf die Geometrie der Endflächen, die Sauberkeit, die Unversehrtheit der Oberflächen und Unterflächen und die mechanische Leistung, weil die Prüfung von Glasfaserverbindungen vor Ort zwar notwendig, aber nicht ausreichend ist, um die Unversehrtheit der installierten Glasfaserkabel zu gewährleisten. Ein Grund für die Unzulänglichkeit ist, dass bei der Prüfung der Verbindungen die für die Geräteanschlüsse an beiden Enden der Verbindung verwendeten Faserbrücken nicht berücksichtigt werden. Ein weiterer Grund ist, dass die Einfügedämpfung der einzige geforderte Übertragungsparameter für Glasfaserkabel ist, der auf Industrienormen basiert. Aus diesen Gründen muss unbedingt sichergestellt werden, dass Glasfaserkabel, -komponenten und -baugruppen vollständig normgerecht sind. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die Forderung, dass alle Glasfaserkabel mit einem objektiven Nachweis der Rückflussdämpfung und der Einfügedämpfung in beiden Richtungen und bei beiden Wellenlängen versehen sein müssen.

Diese Studie zeigt, wie wichtig hochwertige Materialien und Prozesskontrollen in allen Fertigungsschritten sind, einschließlich Endkontrolle und Prüfung. Während die meisten Glasfaser-Patchkabel die Einfügedämpfung bestehen können, sind andere kritische Parameter wie die Geometrie der Endflächen, die Rückflussdämpfung, die mechanische Zuverlässigkeit, Oberflächenfehler und Sauberkeit ebenso wichtig. Laut dieser Studie ist es am unwahrscheinlichsten, dass herkömmliche Glasfaserkabel aus Montagebetrieben diese kritischen Parameter erfüllen, was zu Produktausfällen und kostspieligen Netzausfallzeiten führen kann. Siemon war der einzige Hersteller, der alle Parameter erfüllte, da wir Komponenten, Verbrauchsmaterialien, Testgeräte und Verfahren von höchster Qualität verwenden. Es stellt sich die Frage, ob die Einsparungen bei der Verwendung von minderwertigen Glasfaserkabeln es wert sind, die kritische Netzwerkleistung und -zuverlässigkeit aufs Spiel zu setzen.

Rev. C 5/12