OTDR Messung | Glasfasernetze

Die OTDR Messung ist ein wichtiges Werkzeug für den flächendeckenden Ausbau von LWL-Kabelnetze in der Telekommunikation und in Rechenzentren. Gerade bei der Installation und Wartung von Glasfasernetzen führt kein Weg an qualifizierte Abnahmemessungen und deren Dokumentation mit Hilfe von geeigneten OTDR-Testern vorbei.

Erkennung von Fehlerquellen in Glasfasern

Präzise Fehlerortung durch OTDR Messung

Das Übertragungsverhalten von Glasfaserverbindungen wird durch verschiedenste Faktoren beeinflusst. Dazu zählen Spleißverbindungen, LwL-Steckverbindungen und die unmittelbaren Beeinträchtigungen der Faser selbst, durch starke Biegungen, Brüche oder Risse. Jede der erwähnten Beeinträchtigungen wirkt sich in einer eigenen typischen Reflexionscharakteristik aus. Durch die OTDR Messung (optische Zeitbereichsreflektometrie) werden diese Fehler in LWL-Kabeln erkannt und übertragungstechnische Parameter gemessen und analysiert. Dafür wird eine Längenermittlung durchgeführt, der ortsaufgelöste Dämpfungsverlauf und die Reflektion gemessen. Zu diesem Zweck werden Lichtimpulse durch die Faser geleitet, welche von jedem Ort aus zum OTDR-Messgerät zurückgestreut, gemessen und ausgewertet werden.

Analyse der Dämpfung und Reflexion

Abhängig vom Fasertyp (Monomode-/Multimodefasern) und der daraus resultierenden Rückstreuung und der Absorption weisen Lichtwellenleiter eine Dämpfung auf, für die das direkte Maß die Pegelabschwächung des Lichtimpulses ist. Zum Beispiel entsteht an Spleißen ein höherer Pegelabfall. So können mit Hilfe der Laufzeit Rückschlüsse auf den Fehlerort gezogen werden. Dagegen treten an Kerben oder fehlerhaften Verbindungselementen eine höhere Reflektion auf, die den reflektierten Lichtpegel erhöhen und Rückschlüsse auf die Fehlerart geben. Werden verschiedene Fasertypen miteinander vernetzt und mit einem OTDR gemessen, kann es zu richtungsabhängigen Dämpfungswerten kommen. Dies untermauert die häufige Notwendigkeit, Glasfaserstrecken bidirektional zu messen.

OTDR Messkurven

OTDR Messkurven entstehen durch die reflektiere und zurückgestreute Lichtenergie, die in einen elektrischen Wert umgewandelt, verstärkt und in Form von Abtastwerten auf dem Bildschirm als Kurve angezeigt werden. Der Kurvenverlauf der OTDR-Messung gibt Aufschluss über den Verlauf der Dämpfung entlang der Faser. Generell ist die Messkurve eine abfallende Gerade. Lokale Dämpfungs- und Reflektionsstellen werden durch zusätzliche Spitzen und Stufen lokalisiert. Zum Beispiel entstehen an Steckverbindern vergleichsweise starke Signale, die auf der OTDR Kurve als positive Ausschläge dargestellt werden. Ein weiteres Beispiel ist eine erhöhte Dämpfung die durch einen Schmelz-Spleiß oder einer starken Faserbiegung verursacht wird. Die OTDR-Darstellung wird einen Sprung nach unten machen.

OTDR Funktionsprinzip

Die gesamte LWL-Strecke wird durch die Rayleigh-Streuung als Linie/Gerade dargestellt. Durch ihre Eigendämpfung fällt sie über der Länge nach unten ab, weil die Leistung des zurückgestreuten Lichts abnimmt.
Ereignisse die nur dämpfen, aber nicht reflektieren, wie z.B. üblicherweise Spleiße und APC/HRL Steckverbindungen werden als Dämpfungsstufe dargestellt.
Reflektierende Ereignisse, wie zum Beispiel PC Steckverbindungen, werden durch Fresnel-Reflexion als Spitze/Peak dargestellt.

Beispiel OTDR-Kurve

Die obige Ansicht der Messergebnisse vereinfacht das Lesen einer OTDR-Kurve, indem Symbole für jede Wellenlänge linear angezeigt werden. Hier werden die aus einer herkömmlichen Einzelimpulsspur erhaltenen Diagrammdatenpunkte in reflektierende, nicht reflektierende oder Splitter-Symbole konvertiert. Mit den Pass-/Fail-Schwellenwerten wird es einfacher, Fehler auf Ihrer Verbindung zu lokalisieren. Obwohl diese lineare Ansicht das OTDR-Lesen der Spur einer einzelnen Impulsbreite vereinfacht, muss der Benutzer die OTDR-Parameter dennoch einstellen. Darüber hinaus müssen häufig mehrere Spuren durchgeführt werden, um die Glasfaserverbindungen vollständig zu charakterisieren.

Grundbegriffe der OTDR Messung einfach erklärt

Damit sich die Basis der OTDR-Messung besser erschließt haben wir wichtige Testparameter leicht verständlich beschrieben:

Dämpfung

Die Dämpfung ergibt sich aus der verringerten Leistung des Lichtsignals auf dem Übertragungsweg und wird in Dezibel pro Kilometer (dB/km) angegeben. Eine erhöhte Dämpfung entsteht meist durch Biegungen, Spleiße, Steckverbinder/-verbindungen sowie durch die Absorption und Eigenstreuung des Fasermaterials.

Rückstreuung

Die Rückstreuung ergibt sich aus der verteilten Reflexion von Lichtwellen zurück zur Quelle (Messgerät). Sie ist ein direkter Indikator für die Dämpfung, da das zur Quelle zurückkehrende Licht die Signalintensität in Übertragungsrichtung abschwächt. Bei einer OTDR-Messung beträgt das Verhältnis des zurückgestreuten Lichts nur etwa ein Millionstel des Testpulses.

Reflektion

Die Reflektion kennzeichnet den Anteil des Lichtes, der von einer Oberfläche reflektiert wird. Im Gegensatz zum zurück gestreuten Licht, kehrt das reflektierte Licht direkt zur Quelle zurück. Für die Reflektion in Glasfaserkabeln reflektieren meist Steckverbinder/-verbindungen und Spleiße das Licht zur Quelle zurück. Mithilfe einer OTDR-Messung wird dadurch die Position, der Zustand und die Signaldämpfungen dieser Netzelemente bestimmt.

Brechung

Die Brechung ergibt sich aus der Richtungsänderung eines Lichtstrahls, der von einem transparenten Medium in ein anderes transparentes Medium übergeht. Sie ist vom Brechungsindex, eine optische Materialeigenschaft, abhängig. Dazu zählen zum Beispiel zwei durch einen Spleiß verbundene Glasfasern, Verunreinigungen in der Glasfaser, Materialübergängen im Steckverbinder oder auf der Faserstrecke.