Мдк. 03. 01. Эксплуатация объектов сетевой инфраструктуры

Дата: 2025-06-14; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

ФИО студента ____________________ Группа __________-К

Практическая работа № 36. Диагностика неисправностей средств сетевых коммуникаций

Цель занятия: Освоить диагностику неисправностей средств сетевых коммуникаций.

Теоретические сведения

Правила использования полевых тестеров определены их подробными инструкциями, которые должны быть изучены досконально. Однако следующий ряд общих моментов следует учитывать при пользовании любым из этих приборов.

1. При проведении тестирования необходимо ясно представлять, по каким критериям оно проводится. Как правило, полевые тестеры имеют режим «Автотест», в котором могут использоваться американский, международный или другие стандарты, поэтому необходимо однозначно выбрать стандарт и набор параметров, подлежащих измерению.

2. Необходимо точно знать скорость распространения сигнала в том кабеле, из которого сделана линия, на которой проводятся измерения. Для кабелей скорость распространения сигнала обязательно указывается в спецификации, а полевые тестеры, как правило, хранят библиотеку этих значений для конкретных типов изделий. Скорость распространения сигнала по кабелю принято характеризовать параметром NVP, который указывается в долях от скорости света. В четырех парных кабелях значения АКР лежат в пределах от 0,6 до 0,8. Тестеры обычно имеют функцию калибровки NVP, которая позволяет на образце данного кабеля известной длины определить этот параметр. Минимальная длина кабеля при этом должна быть более 15 м, и чем больше, тем лучше, поскольку точность в значении NVP будет определять точность измерения длины полевым тестером.

3. Необходимо прокалибровать прибор именно при выбранных критериях перед началом измерений.

4. Тестовые шнуры и измерительные адаптеры изнашиваются в процессе эксплуатации, и погрешности прибора возрастают. Поэтому стандарт IEC 61935-1 настоятельно рекомендует владельцу тестера создать «эталонную» линию и периодически проверять по ней свой прибор.

Особенности проверки электрической подсистемы СКС. Тестирование электрической подсистемы СКС выполняется с помощью рефлектометра, принцип действия которого основан на анализе сигнала, отраженного от различных неоднородностей в линии при ее зондировании мощными импульсами тока небольшой длительности.

Электрическая волна, возбуждаемая в тестируемой линии импульсным генератором рефлектометра, при распространении в линии отражается в обратном направлении от всех точек неоднородностей. Анализатор приемника контролирует как момент прихода отраженного сигнала, так и изменение его формы во времени. Результат работы анализатора может быть представлен на дисплее графически в виде так называемой рефлектограммы или же в табличной форме. По времени задержки между зондирующим и приходящим импульсами рассчитывается расстояние до неоднородности и его значения выводятся на экран.

Рефлектограммы для электрических кабелей получили достаточно широкое распространение в сетях городской и междугородной связи. Из-за трудностей анализа начального участка они эффективны только в процессе тестирования кабелей магистральных подсистем и поэтому не получили широкого распространения в технике СКС. При тестировании кабельных систем здания их роль успешно выполняют кабельные сканеры, реализующие функции рефлектометра.

Особенности тестирования оптоволоконных сетей. Процедуры тестирования оптоволоконных линий и каналов СКС, построенных в соответствии с международным стандартом, определены международным техническим документом ISO/IEC TR 14763-3, в котором указаны следующие характеристики СКС, подлежащие проверке:

• целостность оптоволокон;

• длина линий и каналов;

• задержка и ослабление оптических сигналов;

• возвратные потери.

Целостность оптоволокон разрешается определять любым прибором, начиная от любого простого источника света и заканчивая оптическими рефлектометрами. В СКС, где длины внутри объектовых кабелей не превышают 100 м, для этой цели удобно использовать недорогие (250 долл.) определители обрывов.

Длина линий определяется по длине кабелей СКС или рефлектометром.

Задержка оптических сигналов определяется расчетным путем по известным значениям длины линий и группового показателя преломления оптоволокна, обычно указываемого производителем кабеля. Как правило, задержка сигналов в оптоволокне составляет 5 нс/м.

Ослабление при наладочных измерениях можно измерять относительно недорогими оптическими тестерами, содержащими источник света и измеритель мощности. При ответственных измерениях, имеющих целью установить соответствие инсталлированной СКС международному стандарту, необходимо применять качественные приборы, отличающиеся от простых оптических тестеров гарантированной спектральной шириной источника излучения, стабильностью и точностью прибора.

Оборудование для проверки кабельных систем можно условно разбить на четыре группы: сетевые анализаторы; приборы для сертификации кабельных систем; кабельные сканеры; тестеры. При этом для каждого вида проверок, показанных в табл. 36.1, необходимо применять только соответствующее этому виду оборудование.

Таблица 36.1 – Функции оборудования для проверки кабельных систем

Сетевые анализаторы — это эталонные измерительные инструменты для диагностики и сертификации кабелей и кабельных систем. Примером сетевого анализатора может служить устройство HP 85 ЮС компании Hewlett-Packard.

Сетевые анализаторы являются интеллектуальными устройствами, способными работать на физическом, канальном, а иногда и на сетевом уровне. В их состав входят высокоточный частотный широкополосный генератор и узкополосный приемник, позволяющие измерять на приемной паре амплитудно-частотную характеристику, перекрестные наводки, затухание, суммарное затухание, параметр NEXT. Кроме того, с их помощью можно измерять среднюю интенсивность общего трафика сети и среднюю интенсивность потока пакетов с определенным типом ошибки. Сетевой анализатор представляет собой лабораторный прибор больших размеров, достаточно сложный в обращении, стоимостью более 20 тыс. долл.

Рассмотрим далее портативные диагностические устройства, доступные практически каждому администратору ЛВС.

Кабельные сканеры используются для диагностики медных кабельных систем. Основное назначение кабельных сканеров — измерение электрических и механических параметров кабелей: длины кабеля, параметра NEXT, затухания, импеданса, схемы разводки пар проводников, уровня электрических шумов в кабеле. Точность измерений, произведенных этими устройствами, ниже, чем у сетевых анализаторов, но вполне достаточна для оценки соответствия кабеля стандарту.

Для определения местоположения неисправности кабельной системы (обрыва, короткого замыкания, неправильно установленного разъема и т.д.) используется метод отраженного импульса. Суть этого метода состоит в том, что сканер излучает в кабель короткий электрический импульс и измеряет время задержки до прихода отраженного сигнала. По полярности отраженного импульса определяется характер повреждения кабеля (короткое замыкание или обрыв). В правильно установленном и подключенном кабеле отраженный импульс почти отсутствует.

Точность измерения расстояния зависит оттого, насколько точно известна скорость распространения электромагнитных волн в кабеле, которая задается в процентах от скорости света в вакууме. Современные сканеры содержат в себе электронную таблицу данных об этом параметре для всех основных типов кабелей, что дает возможность пользователю после калибровки сканера устанавливать их самостоятельно.

На рис. 36.1, а представлен современный многофункциональный сканер семейства моделей PentaScanner компании Microtest, который применяется для сертификации кабельных систем категории 5.

Рисунок 36.1 – Кабельный сканер PentaScanner (а) и кабельный тестер (б)

Он предназначен для поиска неисправностей кабельной системы и представляет собой сравнительно дешевый и простой в использовании прибор, позволяющий быстро определить неисправность кабельной системы. PentaScanner содержит несколько частотных генераторов и узкополосных приемников, графический дисплей на жидких кристаллах и флэш-память для записи результатов тестирования и новых версий ПО. Как элемент питания PentaScanner использует аккумуляторные батареи, работающие без подзарядки до 10 ч. Прибор содержит разъемы для прямого присоединения к кабелю.

Для измерения перекрестных наводок между витыми парами (NEXT) источник сигналов Super Injector (прибор, поставляемый в комплекте с PentaScanner) подсоединяется к передающей паре и начинает передавать в нее сигналы различной частоты. Приемник сигналов подключается к приемной паре и измеряет сигнал, наведенный в ней, сравнивая его со стандартными величинами. Преимуществом узкополосного приемника в PentaScanner является измерение чистого NEXT с отфильтровыванием всех наводок и электрического шума. Для измерения затухания PentaScanner использует Super Injector в качестве удаленного источника сигналов, генерирующего серию сигналов различной частоты. PentaScanner в этот момент измеряет амплитуду этих сигналов на другом конце кабеля.

Кабельный тестер, показанный на рис. 36.1, б, — это наиболее простой и дешевый прибор для диагностики витой пары. Он позволяет определить непрерывность кабеля, однако, в отличие от кабельных сканеров, не дает ответа на вопрос о том, в каком месте произошел сбой. По сути, кабельный тестер этого типа показывает только минимальное соответствие характеристик канала связи заложенным в него требованиям. Этот тип кабельного тестера служит для повышения эффективности монтажа проводки и оперативного обнаружения неисправностей.

Оборудование для проверки оптоволоконных СКС весьма разнообразно. Рассмотрим назначение отдельных его представителей.

Измеритель оптической мощности, показанный на рис. 36.2, а, используется для измерения оптической мощности сигнала и в паре со стабилизированным оптическим излучателем, изображенным на рис. 36.2, б, применяется для измерения затухания в кабеле. Основным показателем качества измерителя оптической мощности является тип примененного в нем фотодиода. Наилучшие характеристики имеет фотодиод на основе арсенида галлия.

Анализатор затухания, показанный на рис. 36.2, в, — это комбинация оптического измерителя мощности и источника оптического сигнала. Выпускается в виде набора из измерителя и излучателей на разных длинах волн.

Для подключения к оптической линии измерительные приборы используют комплект оптических интерфейсов, показанных на рис. 36.3. Наиболее широкое применение нашли разъемы ST, FC, SC и 1C.

Рисунок 36.2 – Измеритель оптической мощности (а), излучатель (б) и анализатор затухания (в)

ST — разъем байонетного типа, является самым дешевым коннектором (вариант с резьбовой фиксацией имеет тип FC).

SC — разъем, имеющий легкий пластмассовый корпус, который хорошо защищает наконечник разъема и обеспечивает подключение прямым линейным движением. Разъемы SC позволяют достичь большей плотности монтажа и имеют вариант исполнения в виде сдвоенных разъемов (постепенно вытесняют разъемы типа ST). Миниатюрный, но дорогой вариант SC — это разъем типа LC, который обеспечивает еще большую плотность монтажа.

Рисунок 36.3 – Комплект оптических интерфейсов

Оптические аттенюаторы используются для моделирования потерь в оптической линии при стрессовом тестировании сети, измерении коэффициента ошибок, калибровке и проверке измерителей мощности, тестировании оптоэлектронных и электрооптических преобразователей, анализе допустимых потерь оптического сигнала на всем пути от передатчика до приемника (эти потери называются оптическим бюджетом линии).

В оптических аттенюаторах используются различные методы внесения затухания: осевое и радиальное смещение; использование фильтров и призм. Для согласования излучающего и приемного торцов световодов применяются согласующие узлы, фокусирующие излучение.

Основными характеристиками оптических аттенюаторов являются: точность, линейность, уровень возвратных потерь, повторяемость установления затухания, разрешение, остаточное вносимое затухание.

Оптические рефлектометры являются наиболее информативными и мощными средствами тестирования волоконно-оптических линий. Принцип их работы сводится к следующему. Рефлектометр посылает в линию импульс малой длительности, который рассеивается и отражается на неоднородностях в оптическом кабеле (дефекты материала, сварки, соединители и т.д.). В память устройства вложены программы, способные, проанализировав мощность отраженного сигнала в каждый момент времени, сделать вывод о том, на каком расстоянии находится помеха и каков ее характер (обрыв, неоднородность и пр.). Эта информация выводится на дисплей.

На рис. 36.4 показан оптический рефлектометр OptiFiber Pro, позволяющий обнаруживать, идентифицировать и измерять эффекты отражения и потерь в многомодовых и одномодовых волоконно-оптических линиях. Номинальная предельная дальность измерений составляет 35 км при длине волны 1300 нм в многомодовых оптических линиях и 130 км при длине волны 1550 нм в одномодовых оптических линиях.

Рисунок 36.4 – Оптический рефлектометр OptiFiber Pro

Большинство рефлектометров имеет встроенное ПО для автоматического определения и анализа участков аномального затухания и разрывов. Фактически все, что требуется от специалиста, — это подключить устройство к кабельной линии и нажать кнопку, а затем ознакомиться с результатами измерений. Все прочее сделает сам прибор. Благодаря применению рефлектометра можно быстро находить дефекты на линии связи и иметь представление об их характере, чтобы заранее знать, какие меры предпринять для их устранения. Современные рефлектометры имеют очень высокий уровень точности. Кроме высокой стоимости, оптические рефлектометры имеют следующие особенности:

• за один цикл они позволяют измерять целый ряд параметров — длину, затухание и местонахождение неоднородности;

• допускают выполнение измерений с одного конца кабеля;

• высокие требования к качеству ввода излучения в тестируемое

волокно;

• достаточно медленное время получения рефлектограммы (~30 с).

Оптический локатор — это упрощенный вариант рефлектометра.

Принцип его действия идентичен работе рефлектометра, а упрощение достигнуто за счет отказа от графического дисплея и применения более простого ПО. Функция «визуализатор дефектов» является одной из наиболее полезных функций оптического локатора. Визуализатор дефектов предназначен для выявления близких к концу кабеля (не более 5 км) обрывов и других дефектов волоконных световодов методом просветки. Основой прибора является лазер красного свечения. При подключении визуализатора к волокну в месте повреждения наблюдается красное свечение.

Идентификаторы кабеля применяют для неразрушающего тестирования его целостности, проверки маркировки кабеля, подтверждения наличия или отсутствия сигнала в линии, определения вида модуляции, а также для ввода/вывода оптического сигнала через изгиб кабеля. Последняя возможность эффективно используется для организации связи по проложенному кабелю, когда идентификаторы кабеля используются в комплекте с оптическими разговорными устройствами. Идентификаторы удобны для пошагового прохода (трассировки) оптического кабеля.

Анализаторы возвратных потерь. Возвратные потери приводят к понижению отношения сигнал/шум в аналоговых системах и к увеличению параметра ошибки в цифровых системах передачи. Анализатор возвратных потерь измеряет суммарный уровень отражения во всей линии, включая кабель, оптические интерфейсы и разветвители. В качестве источника сигнала обычно используется лазерный диод в режиме непрерывного излучения, а в качестве измерителя мощности отраженного сигнала — измерители оптической мощности. Очень важна стабильность источника сигнала, поскольку спектральная нестабильность источника приводит к удвоению ошибки измерения за счет отражения.

Оптические разговорные устройства (оптофоны) обеспечивают голосовую связь по оптическому кабелю при его прокладке и тестируют его работоспособность. Голосовая оптическая связь обеспечивает взаимодействие между бригадами, производящими укладку кабеля. В полудуплексных оптофонах режим передачи переключается вручную или активируется голосом. В полнодуплексных оптофонах прием и передача осуществляются одновременно на двух разных длинах волн или применяется временное разделение сигналов на одной длине волны.

Динамический диапазон современных оптофонов достигает 60 дБ, что позволяет разговаривать на расстояниях до 150 км.

Отчет

Отчет должен содержать:

1. наименование работы;

2. цель работы;

3. ответы на контрольные вопросы;

4. вывод о проделанной работе.