双方向 OTDR テスト

双方向 OTDR テストとは?

OTDR テストならではの利点の 1 つは、光ファイバーケーブルの一端のみでテストできる点です。距離と減衰の測定は光の後方散乱とフレネル反射原理に基づくもので、散乱および反射した光子をテスト信号発生場所と同じ場所で解析できます。 

従来方式の単方向性テストのエラーおよび不確定性の影響を最小化するために、この重要なテスト方法の正確さと精密さを拡張する双方向 OTDR テスト方法が開発されました。 名前が示す通り、双方向 OTDR テストはファイバー回線の両端から実施される光ファイバーの特性評価と損失検査方法です。

双方向テストの機能の仕組み 

基本 OTDR テスト構成には、OTDR 機器および被試験光ファイバーケーブルに加え、ローンチケーブルと受信ケーブルも含まれます。ローンチケーブルは OTDR テストポートを被試験ファイバーケーブルに接続し、被試験ケーブルに入る前に OTDR からの初期光パルスを安定化するので「パルスサプレッサー」と呼ばれます。受信ケーブルは、ケーブルの遠端に接続され、適切な延長部のある結合されたファイバー接続/接合部を提供し、終端コネクターの損失を評価することが可能です。 

これらのローンチケーブルおよび受信ケーブルの存在により、ケーブルの両端で対称構成が作成されます。双方向 OTDR テストでは、ケーブルの反対側で同じ(または追加の) OTDR を使用して、同じファイバー特性を再度測定し、最初の方向で取得した結果との平均を取るか、これらの結果を組み合わせます。

双方向ファイバーテストは、多くの場合、テスト方法に基づいて単方向テストより正確な結果が得られます。レイリー後方散乱は減衰と信号損失イベントの定量化および信号損失イベントに使用されており、ファイバーの後方散乱係数を OTDR にプログラムする必要があります。これらの係数はファイバー間だけでなく、同一ファイバー内でも異なる可能性があります。このため、1 本のファイバーケーブル内のセクション間の結合部で、過剰な信号減衰または負の減衰(利得)として誤って解釈される可能性があります。この変動は、双方向 OTDR テストを使用して、両端間の損失および各接続またはスプライス部での個別の損失結果の平均を取ることで補正できます。

双方向 OTDR テストの利点

ファイバー結合部での遷移が、後方散乱係数の低いファイバーから後方散乱係数の高いファイバーへの遷移になる場合、その結果によりインターフェイスやスプライスでの実際の損失がマスクされることがあります。このマスキングまたは歪曲効果は、後方散乱量は損失イベントの前より後の方が高いため、ゲイナーとも呼ばれます。逆に、遷移が高い後方散乱係数セグメントから低い後方散乱係数への場合には、結果のシグネチャーは同じ場所で誤ってより高い損失を示すことがあります。反対側からの結果との平均を取ることで、損失のより正確な定量化が可能になります。 

 

Apparent loss/gain at the fiber junctions due to the backscatter coefficient difference as seen through bidirectional OTDR test

 

双方向 OTDR テストで明らかになった実際のファイバー結合部の損失

OTDR
 
O->E
E->O
合計
平均
実際の損失
スプライス A
-0.02
0.08
0.06
0.03
0.03
スプライス B
0.12
0.02
0.14
0.07
0.07

 

双方向光ファイバーテストのもう 1 つの利点はデッドゾーンの軽減で、スプライスやコネクターなどのイベントからの初期フレネル反射によって OTDR 検出器が一時的に目がくらんで見えなくなり、スプライスまたはコネクターの真後ろの追加のイベントからの反射や後方散乱が見えなくなります。デッドゾーン効果は OTDR 近くでより頻繁に起こる傾向があるため、反対方向からもう一度測定することで、最初の測定中のデッドゾーンで含まれる/マスクされるケーブル部分の正確な評価が可能になります。

都市間や国間の地上波網などの長距離光ファイバーケーブル網のファイバー範囲を片方向から評価するには、高ダイナミックレンジの高機能 OTDR が必要です。双方向 OTDR など、双方向ファイバーテストの使用は、これら超長距離でのテストの一貫性を改善する優れた方法です。

各端で得られた OTDR 測定値を統合することで、各 OTDR から最も遠い地点でのテストパルスの劣化の影響を最小化できます。長距離回線アプリケーションで使用されるもう 1 つの解析方法では、結果の平均を取る代わりに、これらのセクションに近い方のケーブルの各端から取得した OTDR を使用して、複合 OTDR トレースを作成していき、両端からの取得地点がリンクの中央で実際に出食わすようにします。

双方向性 OTDR テストの短所

双方向 OTDR テストでは正確さとレンジの利点が得られる一方、この方法で追加される複雑さを考慮する必要があります。1 台の OTDR 機器を使用しての基本的な双方向テスト構成では、テストを完了するために、OTDR をファイバーケーブルの一端から他端まで輸送する必要があります。

複数台の OTDR を使用する場合にも、双方向テストには余分なセットアップ時間、輸送コスト、および OTDR テストプロセスの解析が必要となります。

双方向 OTDR テストは測定データの全体的な品質と正確さを向上しますが、双方向ファイバーテストは汚れた接続部、正しくないテストパラメータ、OTDR トレースの過剰なノイズなど、セットアップ上の問題を補うものではないことを認識することが重要です。双方向 OTDR はテストの重複を必要とするため、エラーや不一致が生じる機会も多くなります。

双方向性 OTDR テスト方法

過去数年間に渡る双方向 OTDR の利点と課題の出現に応じて、新しい革新的なテスト方法の形での創造的なソリューションが開発されてきました。これらの方法の多くで、正確さとレンジの利点に加えて効率と一貫性の向上が見られます。

従来方式の双方向 OTDR テスト

従来方式の双方向 OTDR テストは、最も簡単で必要な機器も最小限です。同一 OTDR を使用して 2 つの互いに独立した測定が行われます。最初の測定は OTDR をローンチケーブルに接続することで行われます。受信ケーブルは他端に取り付けられますが、テスト機器には接続されません。

すべてのケーブルを元の位置に取り付けたままで、OTDR を被試験ケーブルから外して他端に移動します。受信ケーブルを接続することで、同じ測定を反対方向で繰り返します。2 つのテストから得た対応する損失データの平均が取れるように、テスト構成内のすべての光ファイバーセグメントを両テスト中に同じ順序でテストすることが重要です。

自動双方向 OTDR テスト

従来方式の OTDR に必要な時間、複雑さ、および解析は、自動双方向 OTDR テスト方法を用いることで大幅に削減できます。マスター OTDR テスト機器をファイバーケーブルの他端に接続されたリモート機器とタンデムで使用することで、2 台の OTDR 間の通信により同等のテストセットアップ構成、ファイバー接続のレン属性およびデータ取得とコンパイルのしやすさを確保できます。便利な自動テストを使用することで、テストスピードを上げると同時にエラー率を大幅に削減できます。オールインワンのテストソリューションであれば、1 つの自動化機能を利用して、複数波長で OTDR テストを行ったり (ファイバーのベント検出の改善に有効)、双方向の挿入損失および反射損失テストを含めたりできます。

他の双方向 OTDR テスト方法

効率の向上とテスト機器の削減のために、その他の双方向 OTDR 方法も開発されてきました。それらの方法の 1 つに「ループバック」テストがあります。2 台目の OTDR をファイバーケーブルの他端に取り付ける代わりに、ループバックケーブルを最初のファイバーから 2 番目の被試験ファイバーに接続します。この方法では、1 つの OTDR テストパルスを 1 本のファイバーからループバックを通じて 2 番目のファイバーにも送信でき、これにより両方のファイバーを単方向的に同時にテストできます。双方向 OTDR テストのメリットを得るために、その後、両ファイバー(ループバックを含む)を同じ場所から反対方向にテストします。この方法は、以下のような場合に従来方式の OTDR アプローチに使用できます:1)1 台の OTDR を最初のファイバーから 2 番目のファイバーに移動して手動で各方向にテストし、結果を手動で統合する、または 2)自動 OTDR アプローチにより、2 台の OTDR を使用し、各ファイバーに 1 台ずつを接続して自動的に各方向にテストして結果を統合する。


双方向性 OTDR テストツール

現在、効率的で多機能なファイバーテストを容易に行える、さまざまな双方向 OTDR テストツールを利用できます。OTDR および多機能テスト機器は容易に構成でき、ボタン 1 つで自動双方向 OTDR および他の双方向ファイバーテストを実行できます。ファイバーの両端に取り付けられたテスト機器は、イーサネット、WiFi、またはモバイルホットスポットを使用してほぼ即時通信およびデータ共有できます。さらに、これらの機器には利便性とスピードを向上させるオンボードのレポート生成機能も含まれます。

統合テストソリューションは、1 つのテストポートから複数の波長を使用して双方向ファイバーテストを実行し、効率的なテストワークフローを実現し、敷設および受入テストフェーズでの貴重な時間を節約すると同時に、トラブルシューティングとメンテナンスを効率化できます。高レベルの正確さ、再現性、および自動化により、多数のファイバー認証および特性評価アプリケーション用の信頼できるソリューションが提供されます。

OTDR の出現により、数千マイルにも及ぶ顕微鏡的ファイバーの内部を見ることができるようになったことで、光ファイバー通信技術がかつてないほどの高水準にまで押し上げられました。双方向 OTDR はかつて、データ整合性と利便性の間の最適な妥協点とされていました。新しく改善された双方向 OTDR テスト方法および機器は、こうした状況を変化させ、精密ファイバー特性評価を新しい業界標準とする追加の時間節約機能を提供しています。

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