ファイバーテスト

ファイバーテストとは

ファイバーテストには、光ファイバーコンポーネント、ファイバーのリンク、および展開された光ファイバー網のテストに使用されるプロセス、ツール、および標準が含まれます。これには、個別素子の光学的ならびに機械的テスト、およびファイバーネットワーク敷設全体の完全性を検証するための包括的な伝送テストが含まれます。

光ファイバーは、世界をリードする通信伝送メディアとして登場しました。光ファイバーアプリケーションの多様化により、作業者のトレーニングや、汎用性が高く使いやすいテストソリューションの必要性が高まっています。

ファイバーテスト標準

光ファイバー業界標準は、使用前に光ファイバー網のコンポーネントおよび設置を認証するために、長年にわたって開発されてきました。サービス展開が増加すると、一貫性、相互運用性、およびパフォーマンスを維持するために、国内および国際標準への準拠が必要になります。

テストカテゴリーごとに複数の標準化団体と作業グループが構成されています。VIAVI は、標準の開発と評価に積極的に参加しており、主要な標準化団体と連携して、次世代のファイバーテスト製品とサービスの普及を促進しています。

• IEC 

  国際電気標準会議（IEC）は、電気、電子、および関連技術に関する国際標準を策定し、発行する国際標準化組織です。1906 年に設立された IEC は、光ファイバーに関する複数の規格および技術委員会を設立しました。これには、ファイバーの形状、減衰、マクロベンド損失、および波長分散に関する広く認められた国際規格が含まれます。

• TIA/EIA

  米国内では、米国電気通信工業会（TIA）と米国電子工業会（EIA）が、ファイバーネットワークや機器のテストなど、多くの通信アプリケーションの重要な国内規格を作成しています。

  TIA 標準には、広く使用されている Tier 1 ファイバー敷設認証要件が含まれます。Tier 1 認証は長さ、極性、および全体的なリンク損失に限定されますが、Tier 2 テストは、OTDR ファイバーテスト機器を使用して、損失イベントの場所や規模など、よりわかりやすいテスト結果を生成するために使用されます。

• IETF

  インターネット技術特別調査委員会（IETF）は、インターネット標準とポリシーに特化したオープンな組織です。光ファイバーはインターネットアーキテクチャの基本的な構成要素を提供し続けており、IETF は 国際電気標準会議（IEC）、国際標準化機構（ISO）、およびその他の重要な作業グループと協力して、ファイバーネットワークをインターネットパスウェイとして標準化し、セキュリティを確保しようとしています。

光ファイバー網のテストが必要な理由

業界標準および保証要件により、光ファイバーネットワークのテストは必須となりますが、ファイバーネットワークのパフォーマンスをテストおよび監視する必要がある理由はその他にも数多くあります。

帯域幅に対する市場の需要により、光ファイバー網の規模と複雑さが増しています。パッシブ光ネットワーク（PON）アーキテクチャ、DWDM（高密度波長分割多重）、およびその他の技術革新により、パフォーマンス要件の増加や損失予算の減少にもかかわらず、ケーブルセグメントと挿入損失の発生場所が増加しています。すべてのネットワークレベルおよびフェーズで、完全かつ正確なファイバーテストを実施することにより、顧客満足度と競争力を確保できます。

高度な訓練を受けた作業者が誠意をもって作業したとしても、光ファイバーの繊細さとスケールは、汚染、微小曲げ、コネクタの損傷に関し許容度がない場合があります。接続が汚れていることが、依然として光ファイバー網の障害の最大の原因です。電源投入前にネットワークを総合的にテストすることで、障害や損傷を事前に検出して修復することができます。

ファイバーテストのライフサイクル

ファイバーテストは、多くの場合ファイバーネットワークの準備状態を確認する導入時のアクティビティと考えられています。実用的なアプリケーションでは、光ファイバーのテストは、ラボでの新しい光ファイバーコンポーネントおよびシステムの初期の開発段階から、フィールドでの信頼性の高いファイバーパフォーマンスを確保するための監視およびトラブルシューティングにまで及びます。

拡大するために拡張します

• 開発 & システムの証明

  新しい光ファイバーコンポーネントまたはシステムは、ラボでのコンセプトとして始まります。このライフサイクルフェーズでのテストは、概念実証と設計の証明に必要です。光ファイバーの場合、光反射損失や波長分散などの伝送パラメータが含まれます。新設計の光ファイバー製品は、引張試験、ねじれ試験、温度試験の対象となる場合もあります。

  すべての光ファイバー網のコンポーネントについて、効果的なラボテストでは、現実の世界での問題を予測し、システムパフォーマンスを検証するために、正確な光ファイバー網のシミュレーションが必要です。デジタルコヒーレント光（DCO）モジュールなどの光ネットワーク要素は、VIAVI MAP-300 光学テストおよび測定システムを使用して、ラボで設計および完全に検証できます。業界トップのホットスワップ可能な光テストモジュールのコレクションは、製造テストアプリケーションにも拡張可能です。

• 製造

  設置作業、機器、および検証に多額の投資を行う前に、システムが適切に機能することを確認するには、光ファイバー網の製造テストが不可欠です。光損失測定は、メーカーがコンポーネントレベルで実施する必要があります。重要なパラメータの機械式テストも実施する必要があります。

  特注のケーブル配線は、多くの場合導入スピードを上げるために事前に終端処理されています。フィールドで使用されているのと同じ汎用性の高い光ファイバーテストおよび検査装置を使用して、製造ケーブルの品質を検証し、光損失ベースラインを確立できます。

  導入されたファイバーネットワーク内のすべてのモジュール、コネクタ、スプリッター、およびトランシーバーは、これらと同じ高品質規格に従う必要があります。拡張性の高い自動化された製造 および環境テストシステム は、光ファイバー業界の高まる生産需要に対応するために必要な効率性を提供します。

• 設置 & ターンアップ

  光ファイバーネットワーク敷設時にすべてが統合される場合、迅速かつ正確な測定と認証試験に重点が置かれます。導入を成功させるには、詳細なレイアウト、損失予算、導入前に端面検査を行い準備する必要があります。また、高精度で校正された光ファイバーテスト装置を備えた訓練済みのスタッフも必要です。

  ケーブル、スプライス、および終端の品質（減衰、位置、反射）を検証するためには、導入および試運転テストを完了する必要があります。Tier 1 および Tier 2 ファイバーのテストと特性評価には、さまざまなツールが必要です。これには、ビジュアルフォルトロケータ（VFL）、光損失テストセット（OLTS）、および光時間領域反射率計（OTDR） が含まれます。SmartClass ファミリーの VIAVI テストソリューションには、端面検査、Tier 1 認証試験、およびレポートタスクを 1 つの計測器で効率的に実行できる統合ハンドヘルド製品が搭載されています。

• 監視&とトラブルシューティング

  光ファイバー網のテストはターンアップで終了しません。ネットワークがアクティブ化されると、ファイバー監視を使用して継続的な完全性を評価します。問題や侵入を継続的に検出するアクティブファイバー監視（AFM）が業界のベストプラクティスとして出現していますが、監視は定期的なチェックとして実行されることもあります。VIAVI ONMSi および SmartOTU リモートファイバーテストソリューションは、自動アラートによるリモートハンズフリー監視を可能にすることで、継続的なファイバー監視を簡素化します。

  ネットワークに問題が検出された場合、トラブルシューティングによって根本原因を迅速に特定する必要があります。代表的なフィールドの問題には、機能障害のあるケーブル、コネクタ、またはハードウェアに関連する故障やサービスの低下などがあります。また、導入時およびターンアップ時に OTDR やその他の光ファイバーテストツールを使用して、これらの問題を効果的にトラブルシューティングし、平均修理時間（MTTR）を短縮することもできます。

光ファイバーテストのベストプラクティス

• 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。コアと接続するフェルールがきれいであることを検証する光ファイバーテスターとして、光ファイバーマイクロスコープを使用できます。自動検査ツールは、PON や MPO などの一般的なファイバーインターフェイスに使用できます。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。
• VFL（ビジュアルフォルトロケータ）ファイバーテスターを使用して故障位置を特定する場合、目の安全性が非常に重要です。VFL は高強度のレーザー光源を使用するため、光源も VFL で照射されるファイバーコアも裸眼で直視しないようにする必要があります。
• 光源とパワーメーター、または 光損失テストセット （OLTS）を使用することは、光パワー予算が設計仕様の範囲内であることを確認するための 優れたファイバーテスト慣行 と見なされています。校正済みの光源（OLS）を光パワーメーター（OPM）と併用することで 、ターンアップ前にリンクの挿入損失を定量化することができます。
• OTDR は、ファイバーのリンクの「特性」の詳細なベースラインと記録用に推奨される光ファイバーテストツールです。
• OTDR の目的は、ファイバーの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作業者に提供されます。
• OTDR を使用するときは、ローンチケーブルを使用して近端と遠端の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）
• 製造現場で有効なテストプロセスの自動化（TPA）の原則をファイバーネットワークの導入にまで拡張することもできます。手動テストプロセスを最小限に抑え、エラーやトレーニング時間の機会を減らすことで、認定とターンアップを確実かつ予測どおりに完了し、文書化することができます。
• 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光ファイバーテストを実施するには、事前に清掃され、校正された完全なテストツールキットの組み立てと整理が不可欠です。

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。

• コア（Core）： 特殊処理されたガラスまたはプラスチック製のファイバーケーブルの中心。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。
• クラッド（Cladding）： コアに類似した素材で構成される追加のレイヤー。ただし、光源をコアに連続的に反射するために、屈折率が低くなります。
• コーティング（Coating）： ケーブルの外側のレイヤーで、コアとクラッドを覆い、保護し、絶縁します。

ファイバーのタイプ

光が光を通過する仕方に基づいて、ファイバーは異なるタイプ（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。マルチモードのファイバーのコア径は大きく、複数のモードの光が同時に通過できるようになっています。

マルチモードのファイバーの主な利点は、光源や他のファイバーへの結合が容易であること、低コストの光源（トランスミッター）、簡単な接続およびスプライスプロセスです。ただし、その高い減衰量（光損失）と低帯域幅により、マルチモードの光ファイバー上の光伝送は短距離に制限されます。

シングルモードのファイバーの利点は、帯域幅と減衰のパフォーマンスが良いことです。

シングルモードのファイバーのコアサイズは小さいため、効率的なカップリングを実現するために、高価なトランスミッターとアライメントシステムが必要となります。ただし、高パフォーマンスシステムや、長さが数 km を超えるシステムでは、シングルモードファイバーが依然として最適なオプションです。

ファイバーテストの方法と測定の種類

ファイバー導通試験

光ファイバーケーブルネットワークをテストする場合は、ケーブルの一方の端に接続された可視レーザー光源を使用して、反対側への伝送を確認できます。このタイプの光ファイバーテストは、マクロベンドなどの全体的なファイバー障害の検出のみを目的としています。また、光ファイバーケーブルの導通をテストして、適切な光ファイバーケーブルが適切なパッチパネルの位置に接続されているかどうかを確認することもできます。

ファイバーID（FI）は、ファイバーリンク上の任意のポイントで外部からの光信号を識別および検出できる便利なハンドヘルド型ファイバーテストツールです。ファイバーIDを使用して、ファイバー上のトラフィックの存在と伝送方向を確認できます。

 ビジュアルファルトロケータ （VFL）は、可視スペクトラムレーザー光を使用してファイバーの導通をテストし、障害状態を検出します。赤色の光源は、光ファイバーの破損または欠陥のあるスプライスの位置にあるコーティングを通して見えます。5 km/3 マイルを超えるファイバーの配線、またはファイバーを見るアクセスが制限されている場合は、光ファイバーケーブルテスターとして OTDR を使用して、導通の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。光損失とも呼ばれるパワーレベルの低下は、デシベル（dB）で表されます。

「ファイバーテストの正しい方法」について質問されることがあります。ファイバーテスターがファイバーの全体的な光損失を測定する最も正確な方法は、OLTS を使用して一方の端に既知の光レベルを注入し、もう一方の端で光のレベルを測定することです 。光源とパワーメーターはリンクの反対側に接続されているため、この方法ではファイバーの両端にアクセスする必要があります。

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信した光パワーを表示し、光トランスミッタの出力に直接接続するか、光レシーバーが設置される位置の光ファイバーケーブルに接続できます。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

光時間領域反射率計（OTDR）を光ファイバーケーブルテスターとして使用して、光損失をテスト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。

この片終端ファイバーテスト方式は、光ファイバーテスタとして使用して損失を定量的に分析し、設置、保守、およびトラブルシューティング中に損失の場所を特定することができます。Mini-OTDR 製品は、メインフレーム OTDR デバイスの機能をハンドヘルド型ファイバーテスト製品に組み込んでおり、端面検査、VFL、パワー測定などの他の機能を統合できます。 OTDR テストの詳細をご覧下さい。

光ファイバーテストの起源

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。長距離伝送路および複雑なネットワーク全体でこれらの光信号の完全性を検証およびサポートし、帯域幅の増加に対応するために、ファイバーテストプロセスは継続的に進化する必要があります。

光ファイバーテストの将来

通信媒体としての光ファイバーには新たなブレークスルーと可能性が絶えず発見されており、可能性は無限と言ってよいでしょう。「ツイストライト」伝送などの有望な技術研究により、最終的には同一のシングルモードファイバーで 100 倍の帯域幅を実現する可能性があります。

5G、IoT （モノのインターネット）、人工知能によって、すでに急激に増加している消費電力の増加をさらに加速させることで、このような追加機能が予想よりも早く必要になる可能性があります。光ファイバーのテスト市場は、当面の間、年 9 ％近くのペースで成長すると予想されるていることは、何ら驚くことではありません。