ファイバーテスト

競合市場のプレッシャーが高まる今日、ネットワークの継続的なアップグレードおよび保守により高速かつ高品質なアプリケーションおよびサービスをお客様に提供し続けることが要求されています。

高速光ファイバーシステムの絶え間ない進化により、これらのアプリケーションおよびサービスをサポートするために必要なファイバーインフラテストの確度および精度レベルが高まっています。業界で最も確実なファイバーテストソリューションシを提供することで、VIAVI ソリューションズはこれらの新しいネットワークアーキテクチャにまつわる複雑さを軽減し、テストしやすくしています。

今日、いかなるネットワークでもファイバーテストは非常に重要です。光ファイバー敷設業者・請負業者・プロジェクトマネージャー・技術者は、ファイバーインフラの働きを理解・適用して、正しく測定し記録するためのスキルが要求されています。

光ファイバーは今日、世界中のインターネット、電話、テレビのデータ伝送のほとんどで使用されています。これらのネットワークが拡大し続け、ユーザーの負荷が増大し続けるにつれ、標準化されたファイバーテスト実践の開発が益々重要となって来ています。

ファイバーテストの起源

細いガラス繊維「ファイバー」を通して光信号を伝送することは新しい概念ではありません。100 年以上も前に、実験により光が曲がったガラス基質を通して移動し、元の強度のほとんどを維持することが示されています。1960 年代の後期までには、光レーザー・非常に透明なガラス繊維・デジタル信号を統合して、今日知られている光ファイバー通信ネットワークの基礎が形成されました。1990 年代までには、光ファイバーネットワークは既に従来方式の電子増幅器付きケーブルの 100 倍以上もの情報を搬送できるようになりました。

光ファイバーは電子/バイナリ情報をデジタル光パルスの形の光信号に変換して搬送します。これらの信号は長い光ファイバー配線を通してその遠端にある受信機まで伝送し、そこで元のバイナリ形式に戻されます。これはコンピュータシステムや機器で読み取り可能な形式です。長距離配線および複雑なネットワーク全体を通してのこれらの光信号の完全性を検証して維持し、帯域幅の増加に歩調を合わせて行くために、ファイバーテストプロセスを継続的に進化させる必要があります。

ファイバーテストと光ファイバーケーブルの構築

光ファイバー通信の適用はシンプルで優雅に見えますが、光ファイバーテストには従来のアナログ配線テストとは異なる基本原則の理解が必要です。

光ファイバーは極細ガラス棒をプラスチック製の保護コーティングで被覆したものです。ガラス繊維のコアに注入された光は、コアとクラッド間の光の全面的な内部反射によりファイバーの物理通路に沿って移動します。

光ファイバーの「3 C」

ファイバーテストにおける光ファイバーの基本要素は「3 C」と呼ばれることがあります:

• Core （コア）：ファイバーケーブルの中心。特殊加工ガラスまたはプラスチック製。これはケーブル全長を通しての光伝送媒体であるため、可能な限り不純物や汚れがない必要があります。
• Cladding （クラッド）：コアに類似した材質の追加レイヤーですが、屈折率はコアより低く、光源のコア内での連続的な反射がしやすくなっています。
• Coating （コーティング）：コアとクラッドを被覆し、保護して、絶縁するケーブルの外側レイヤーです。

ファイバーのタイプ

ファイバーは、光の移動方法に基づいて異なるタイプ（マルチモードまたはシングルモード）に分類されます。ファイバーのタイプはコアとクラッドの径と緊密な関係があります。

マルチモードファイバーの主な利点は、光源および他のファイバーとの結合しやすさ、光源（送信機）コストの低さ、接続とスプライスプロセスの簡素化があります。一方、減衰（光損失）は比較的高く、帯域幅は低いことにより、マルチモードファイバーを通しての伝送は短距離に制限されます。

シングルモードファイバーの利点は、帯域幅および減衰に関する性能の高さです。

一方、シングルモードファイバーのコアサイズは小さいため、効率的な結合を行うためには高価な送信機とアライメントシステムが必要です。とはいえ、高性能システムや数キロメートルを超えるシステムでは、シングルモードファイバーが最良ソリューションです。

ファイバーテストおよび測定対象オプション

ファイバー敷設の品質評価、サービスアクティベーション可能としてのサインオフ、ファイバーリンクの信頼性の高い継続運用の確保には、ファイバーテストを行う必要があります。

ファイバーテストでは以下を測定・評価・検査します:

ファイバー端面検査

2 本のファイバーを結合するときに重要な要件は、光がファイバー間を過剰な損失や後方反射なく通過することです。端面を全く不純物や汚れのない状態に保つことが最大の課題です。ファイバーのコアに混入した極小粒子によってさえ、重大な挿入損失、後方反射、および機器の損傷が引き起こされることがあります。プロアクティブな ファイバー検査は、信頼性の高いファイバー接続を確保するために不可欠です。

ファイバー導通試験

ファイバーネットワークをテストするとき、可視光源をケーブルの片端から入力させて検証することができます。このタイプのファイバーテストはマクロベンドなど大まかな欠陥の検出のみを対象とするものです。ファイバー導通試験はまた、光ファイバーが適切なパッチパネル位置に接続されているかを検査するためにも使用できます。

A ビジュアルフォルトロケータ (VFL) は可視光源を使用してファイバーの導通をテストすると同時に障害の検出も行います。赤い光源はファイバーの破断部や不良スプライスなどがあればその場所でコーティングを通して目視検出できます。ファイバーが 5km (3 マイル）より長いか、ファイバーを目視するのが困難な場合、OTDR を使用して導通問題を特定できます。

光損失の測定

光源がファイバーを通過するに連れて、そのパワーレベルは低下します。パワーレベルの低下は光損失とも呼ばれ、デシベル (dB) で表します。ファイバー内の全体的な光損失を最も正確に測定する方法は、ファイバーの一端から既知レベルの光を注入して他端での光レベルを測定するものです。光源とパワーメーターによるこの測定は、ファイバーの両端へのアクセスが必要となります。

光パワー測定

パワー測定は、ライブなシステムまたはアクティベートされたシステムの送信機からの信号強度のテストです。光パワーメーターはフォトダイオードで受け取った光パワーを表示し、光送信機の出力に直接接続することも、光受信機がある場所に接続することもできます。光パワーは「dBm」単位で測定できます。ここで、「m」は 1 ミリワットを、「dB」はデシベルを表します。

ファイバーの光損失テスト

ファイバーの光損失をテストする際、テストソースに接続して標準光源を提供し、ローンチケーブルを接続して校正済みの「0dB 損失」基準を提供する必要があります。回線の他端に接続したパワーメーターは、被試験ファイバー有/無での光源を測定し、ファイバー自体の光損失を「dB」で定量化します。

他の光損失測定方法では、ローンチケーブルと「受信」ケーブルの両方をパワーメーターに接続します。この方法はケーブル敷設プラントでの損失の標準テストで、テストケーブルの両接続端での損失を測定します。この理由から、両端に全く不純物や汚れがないことを確認することが非常に重要です。

光パルス試験器 (OTDR) はまた、異なる方法でのファイバーの光損失テストに使用することもできます。接続ケーブルを通して、定義されたパルス間隔で送出された高強度レーザー光を光ファイバーケーブル長の一端から注入し、OTDR は光源位置に戻った光の後方散乱を分析します。この片端ファイバーテスト方法は、損失の定量分析および損失位置の特定に使用できます。OTDR テストの詳細を見る。

光ファイバーテストのベストプラクティス

光ファイバーネットワークのテストは光ファイバー敷設および継続的なメンテナンスに不可欠です。基礎的なファイバーテストのベストプラクティスに従うことで、安全・効率的・高信頼性のファイバー敷設とネットワークアクティベーションが実現されます。

• ファイバー敷設とテストにおいて不純物や汚れがないことは非常に重要です。コアとフェルールに不純物や汚れがないことを検証するために光ファイバーマイクロスコープを使用できます。光ファイバー接続部を適切に洗浄するために、専用洗浄剤を使用することを推奨します。基準ケーブルとテスト機器の接続部にも、これと同じ洗浄に関する注意を払う必要があります。
• 欠陥位置の検出に VFL を使用する場合は、目の安全に注意することが非常に重要です。VFL は高強度のレーザー光源を使用するため、光源も VFLで照射されたファイバーコアも裸眼で直視しないでください。
• 光源とパワーメーターを使用する光損失テストセット (OLTS) の使用は、光パワーバジェットが設計仕様内であることを確認するために良好な方法とされています。
• ファイバーリンクの「特性」を OTDR で記録し、ベースラインを設定します。
• OTDR の目的は、ファイバーリンク上すべてのイベントを検出・特定・測定することです。局部の損失および反射イベントに関する位置情報が生成され、ファイバー特性に関する図入りの永続的な記録が施工者に提供されます。OTDR では、ローンチケーブルを使用して近端と遠端コネクタの定量化を行います。ローンチケーブルをテスターと被試験ファイバーに接続し、受信ケーブルをファイバーリンクの遠端に接続します。ローンチケーブルと受信ケーブルに使用するファイバーが被試験ファイバーに合致していることが重要です（タイプ、コアサイズなど）
• 最後に、適切な計画と準備は、ファイバーテストのみならずすべての組織的な試みにおいて基本的なベストプラクティスです。最も効果的で正確なファイバーテストを行うためには、機器の洗浄、プリテスト、機器が校正されていることの確認、提案されたレイアウトのレビュー、および完全で包括的なテストツールキットの準備が重要です。