OTDR Gainer: Warum weist eine Spleißstelle einen negativen Verlust auf?

Eine OTDR-Verstärker ist ein Ereignis, das die optische Leistung auf einer OTDR-Kurve offenbar erhöht. In der Ereignistabelle wird möglicherweise ein negativer Verlust ausgewiesen, wie beispielsweise -0,20 dB, obwohl ein passiver Spleiß das Licht nicht verstärken kann.

Dies geschieht in der Regel, weil die beiden verbundenen Fasern unterschiedliche Mengen an Rayleigh-Rückstreuung an das OTDR zurücksenden. Das Gerät interpretiert die Veränderung der zurückgesendeten Rückstreuung als Teil des Ereignisverlusts.

Prüfen Sie dieselbe Spleißstelle von beiden Enden aus und bilden Sie den Mittelwert aus den beiden vorzeichenbehafteten Messwerten. Ein “Gainer” in einer Richtung wird in der entgegengesetzten Richtung normalerweise zu einem Ereignis mit höherem Verlust – einem „Loser“. Der bidirektionale Mittelwert gleicht den Großteil der Fehlanpassung bei der Rückstreuung aus und liefert eine wesentlich genauere Schätzung des Spleißverlusts.

Man sollte die Spleißstelle nicht automatisch für gut befinden, nur weil in einer Richtung ein Gewinn festzustellen ist, und sie auch nicht automatisch neu spleißen, nur weil in der anderen Richtung ein hoher Verlust auftritt.

OTDR-Gainer: Schnelle Auswertung

Richtung A→B	Richtung B→A	Wahrscheinliche Interpretation	Nächster Schritt
Negativer Verlust	Höherer positiver Verlust	Typisches Gewinner-Verlierer-Paar aufgrund von Unterschieden bei der Rückstreuung	Die vorzeichenbehafteten Ergebnisse mitteln
Geringer positiver Verlust	Ähnlich geringer positiver Verlust	Die Fasern weisen eine ähnliche Rückstreuung auf; das Ergebnis ist konsistent.	Mit Projektgrenze vergleichen
Hoher positiver Verlust	Hoher positiver Verlust	Es ist wahrscheinlicher, dass es sich um einen tatsächlichen Spleißverlust, eine Knickstelle oder eine mangelhafte Ereignisauswertung handelt.	Die Leitung überprüfen und die Spleißstelle prüfen
In beiden Tests negativ oder unbestimmt	Kein konsistentes Ereignispaar	Falsche Ereigniszuordnung, Funklücke, Störgeräusche oder Einrichtungsproblem	Einstellungen korrigieren und erneut testen
Reflektierender Schirm in beide Richtungen	Möglicherweise ist ein Steckverbinder oder eine mechanische Schnittstelle beteiligt	Kein einfacher Fusion-Splice-Gainer	Die physische Veranstaltung begutachten

Ein negativer Einwegwert ist kein Beweis für eine gute Spleißverbindung. Die beiden Richtungen und die vollständige Kurve müssen mit dem physikalischen Verlauf übereinstimmen.

Warum eine passive Spleißstelle so aussehen kann, als hätte sie eine Verstärkung

Ein OTDR schaltet nicht nach jeder Spleißstelle ein Leistungsmessgerät ein. Es sendet einen Impuls aus und misst die geringe Lichtmenge, die durch Rayleigh-Rückstreuung und Reflexionen zurückkehrt.

Das Rückstreuniveau hängt von den Fasereigenschaften ab. Zwei Singlemode-Fasern können zwar derselben allgemeinen Anwendungskategorie zugeordnet werden, weisen jedoch dennoch unterschiedliche Eigenschaften auf:

Durchmesser der Modenfelder
Rückstreukoeffizienten
Dämpfungseigenschaften
Brechungsindexprofile
Konstruktions- oder Toleranzvorgaben

Wenn ein OTDR-Impuls von einer Faser mit geringerer Rückstreuung in eine Faser mit höherer Rückstreuung übergeht, kehrt mehr Licht aus dem Abschnitt hinter der Spleißstelle zurück. Die Kurve steigt an. Ist diese Veränderung größer als der tatsächliche Spleißverlust, meldet die Ereignistabelle einen negativen Verlust: einen OTDR-Gainer.

Wird die Verbindung vom gegenüberliegenden Ende aus geprüft, durchläuft der Impuls dieselben Fasern in umgekehrter Reihenfolge. Der Rückstreuungspegel sinkt dabei schrittweise ab, sodass das OTDR einen höheren Verlust anzeigt, als die Spleißstelle tatsächlich aufweist.

Die OTDR-Leitfaden der Fiber Optic Association beschreibt diesen Richtungsfehler und empfiehlt, beide Richtungen zu testen und den Mittelwert der Messergebnisse zu bilden.

Was der Durchmesser des Modenfeldes damit zu tun hat

Der Modenfelddurchmesser (MFD) beschreibt die effektive Breite des optischen Feldes, das sich in einer Einmodenfaser ausbreitet. Er entspricht nicht einfach dem physikalischen Kerndurchmesser.

Unterschiede im Faserdesign und im MFD können die Stärke der von einem OTDR erfassten Rückstreuung beeinflussen. Eine Spleißstelle zwischen Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften kann daher aus entgegengesetzten Richtungen unterschiedliche Ereignisverluste aufweisen.

ITU-T G.650.1 umfasst ein bidirektionales Rückstreudifferenzverfahren, bei dem Änderungen über eine Spleißstelle hinweg aus beiden Richtungen gemessen und auf den Modenfelddurchmesser bezogen werden. Dies untermauert den Kernpunkt: Die Rückstreuung über eine Spleißstelle ist – wie bei einer OTDR-Messung – richtungsabhängig, auch wenn die passive Spleißstelle keine tatsächliche Verstärkung liefert.

Ein Gainer kann auftreten, wenn unterschiedliche Fasertypen, Produktionschargen oder Hersteller miteinander verbunden werden. Das Verbinden von Standard- und biegeunempfindlichen Singlemode-Fasern ist ein möglicher Fall, doch die Bezeichnungen allein lassen keine Rückschlüsse auf das Ergebnis zu. Überprüfen Sie die genauen Faserspezifikationen, anstatt davon auszugehen, dass jede Spleißverbindung zwischen G.652 und G.657 sich auf dieselbe Weise verhält.

Bei Multimode-Fasern sorgen die Kerngröße und die Einkoppelbedingungen für zusätzliche Unsicherheiten. Verwenden Sie nicht absichtlich 50/125 µm- und 62,5/125 µm-Fasern zusammen, nur weil der Stecker passt.

So berechnen Sie den bidirektionalen Spleißverlust

Behalten Sie die Vorzeichen genau so bei, wie sie im Verlustfeld des OTDR angegeben sind.

Angenommen, dieselbe Verknüpfung ergibt:

Ergebnis A→B: -0,20 dB
Ergebnis B→A: +0,34 dB

Berechnen:

Bidirektionaler Spleißverlust = (-0,20 dB + 0,34 dB) ÷ 2

Bidirektionaler Spleißverlust = 0,07 dB

Das korrigierte Ergebnis lautet ungefähr 0,07 dB, nicht -0,20 dB und nicht 0,34 dB.

Es handelt sich hierbei um Richtwerte, nicht um eine allgemeingültige Grenze für „bestanden“ oder „nicht bestanden“. Vergleichen Sie das gemittelte Ergebnis mit der Projektspezifikation, dem Fasertyp, der Spleißmethode und der Messunsicherheit.

Was ist, wenn der Durchschnittswert immer noch negativ ist?

Ein leicht negativer Durchschnittswert kann durch Rauschen, die Platzierung der Marker, die automatische Ereignisanalyse, kurze Basislinien oder Messunsicherheiten entstehen. Ändern Sie diesen Wert nicht stillschweigend auf Null.

Rezension:

Ob dasselbe physikalische Ereignis gepaart wurde
Ob bei beiden Tests die gleichen Einstellungen verwendet wurden
Ob auf beiden Seiten des Ereignisses eine stabile Rückstreuung vorliegt
Ob eine Reflexion in der Nähe oder eine Funklücke die Berechnung beeinflusst hat
Ob die Sende- und Empfangskabel korrekt mitgeliefert wurden

Führen Sie vor einer Abnahmeentscheidung eine erneute Prüfung durch.

Workflow für bidirektionale OTDR-Messungen

So führen Sie eine gültige Bidirektionales OTDR Test

Schritt 1: Die physische Verbindung dokumentieren

Halten Sie die Trasse, die Gesamtlänge, den Spleißplan, die Positionen der Verbindungsstellen und die voraussichtlichen Fasertypen fest.

Eine Verbindungsstelle, die 4 km vom Ende A entfernt gemessen wurde, sollte bei einer Messung vom Ende B aus ungefähr bei der Gesamtlänge der Verbindung minus 4 km liegen.

Schritt 2: Verwenden Sie geeignete Sende- und Empfangskabel

Verwenden Sie am aktiven OTDR-Ende ein Sendekabel und am anderen Ende ein Empfangskabel. Wenn Sie die Testrichtung umkehren, wird das bisherige Empfangsende zur Sendeseite.

Die Kabel müssen zu den jeweiligen Glasfaser- und Steckerschnittstellen passen und für den ausgewählten Impuls und die ausgewählte Reichweite lang genug sein. Der Leitfaden von LuLeey zu OTDR-Totzonen und Startkabel erläutert, wie Referenzfasern die erste und die letzte Verbindung aufzeigen.

Schritt 3: Testbedingungen vergleichbar halten

Verwenden Sie dasselbe:

Wellenlänge
Impulsbreite
Bereich
Mittelungszeit oder Aufnahmequalität
Einstellung des Gruppenindexes
Verfahren zur Ereignisanalyse

Die Änderung der Impulsbreite oder der Wellenlänge zwischen den Richtungen führt zu einer weiteren Variablen.

Schritt 4: Test von Ende A aus

Speichern Sie die Kurven- und Ereignistabelle. Notieren Sie die Ereignisdistanz, den signierten Verlust, gegebenenfalls den Reflexionsgrad, die Wellenlänge und die Testeinstellungen.

Schauen Sie nicht nur auf die automatische Ereignistabelle. Vergewissern Sie sich, dass die Kurve auf beiden Seiten der Spleißstelle stabile Rückstreusektionen aufweist.

Schritt 5: Test von Ende B aus

Bewegen Sie das OTDR zum anderen Ende oder verwenden Sie eine zugelassene Fernprüfanordnung. Wiederholen Sie die Prüfung unter gleichwertigen Bedingungen.

Schritt 6: Ordne die gleichen physikalischen Ereignisse einander zu

Die Nummern der Ereignisse können sich umkehren. “Ereignis 6” aus Ende A bleibt möglicherweise nicht “Ereignis 6” aus Ende B.

Verwenden Sie den Abstand zu den jeweiligen Endpunkten, die Gesamtlänge der Verbindung, den Spleißplan und bekannte Ereignisse in der Nähe, um die Übereinstimmung zu bestätigen.

Schritt 7: Mittelwertbildung der vorzeichenbehafteten Messwerte

Für jede gepaarte, nicht reflektierende Spleißstelle:

Durchschnittlicher Verlust = (Vorzeichenbehafteter Verlust von A→B + vorzeichenbehafteter Verlust von B→A) ÷ 2

Behalte die Vorzeichen bei der Berechnung bei.

Schritt 8: Mit den Abnahmekriterien vergleichen

Halten Sie sich an den im Projekt festgelegten Grenzwert und die Prüfverfahren. Sollte der bidirektionale Mittelwert den Grenzwert überschreiten, überprüfen Sie die Spleißstelle, die Biegung, die Kompatibilität der Fasern und den Messaufbau.

Wann sollte man einen OTDR-Gainer neu spleißen?

Führen Sie keine erneute Spleißung durch, nur weil das Ereignis in der einen Richtung negativ oder in der anderen Richtung hoch ist.

Wann sollte man neu verlegen oder die Ursache untersuchen:

Der bidirektionale Mittelwert überschreitet den Projektgrenzwert.
In beiden Richtungen sind übermäßige positive Verluste zu verzeichnen.
Die Kurve weist eine Krümmung, eine Reflexion oder eine ungewöhnliche Form auf.
Das Ereignis ändert sich nach einer Kabelbewegung oder durch Umwelteinflüsse.
Der Spleißbericht identifiziert beschädigte oder inkompatible Fasern.
Die End-to-End-Einfügungsdämpfung liegt außerhalb des Verbindungsbudgets.
Die Aufzeichnungen des Spleißgeräts weisen auf Verunreinigungen, mangelhafte Spaltung oder Ausrichtungsprobleme hin.

Das wiederholte Nachspleißen eines Rückstreuungs-Mismatch-Ereignisses kann zu nahezu identischen Einwegmesswerten führen. Da sich die Fasereigenschaften nicht verändert haben, kann das Muster aus Gewinnern und Verlierern auch nach einer physikalisch einwandfreien Spleißstelle bestehen bleiben.

Häufige Fehler bei der Einstellung der Verstärkung des OTDR

Negative Verluste als tatsächliche Verstärkung behandeln

Eine passive Fusionsspleißstelle führt zu keiner Erhöhung der optischen Leistung. Der Anstieg ist auf den OTDR-Rückstreueffekt zurückzuführen.

Das Minuszeichen vor der Mittelwertbildung entfernen

Falls -0,20 dB wird geändert in +0,20 dB, funktioniert die Korrektur der gerichteten Rückstreuung nicht mehr.

Mittelwertbildung der Veranstaltungszahlen anstelle der tatsächlichen Veranstaltungen

Bei Ereignistabellen mit umgekehrter Reihenfolge kann eine andere Reihenfolge verwendet werden. Ordnen Sie die Einträge nach physischem Standort und nicht nur nach Zeilennummer.

Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen oder Impulsbreiten

Unterschiedliche Einstellungen beeinflussen die Auflösung, das Rauschen und den gemessenen Ereignisverlust. Achten Sie darauf, dass die Messungen vergleichbar bleiben.

Die Steigung der Kurve ignorieren

Ein Abschnitt mit einer sichtbar abweichenden Rückstreusteigung oder -intensität ist ein Hinweis darauf, dass sich die verbundenen Fasern unterscheiden. Bei einer automatischen Analyse könnte dieser Zusammenhang übersehen werden.

Verwendung des OTDR-Verlusts in einer Richtung als Gesamtverlust der Verbindung

Für die direkte End-to-End-Einfügungsdämpfung verwenden Sie eine kalibrierte Lichtquelle und ein Leistungsmessgerät oder ein OLTS. Die OTDR-Ereignisanalyse und die Prüfung der Einfügungsdämpfung dienen der Beantwortung unterschiedlicher Fragen.

OTDR-Verstärker vs. eine wirklich schlechte Spleißstelle

Überprüfen	Typisches Gewinner-Verlierer-Paar	Eher eine Spleißstelle mit wirklich hohen Verlusten
A→B-Lesung	Negativ oder ungewöhnlich niedrig	Positiv und hoch
B→A-Messwert	Positiv und ungewöhnlich hoch	Positiv und hoch
Bidirektionaler Mittelwert	Deutlich kleiner als der hohe Einwegwert	Liegt weiterhin über dem Grenzwert
Ereignis nachzeichnen	Änderungen des Rückstreupegels zwischen den Faserschnitten	Aus beiden Richtungen sind weiterhin deutliche Verluste zu verzeichnen
Auswirkungen des Resplicings	Es kann weiterhin zu Abweichungen in der Richtung kommen	Der Verlust könnte sich verringern
Gesamtverlust	Das kann durchaus normal sein	Könnte übertrieben sein

Diese Tabelle dient als diagnostischer Leitfaden und ersetzt nicht die Testspezifikation des Projekts.

Die Wahl des richtigen LuLeey-Testaufbaus

Wenn die erste oder letzte Spleißstelle verdeckt ist, beheben Sie zunächst das Problem mit dem Referenzkabel und der Totzone, bevor Sie einen Gainer auswerten.

LuLeey’s OTDR-Startkabelschacht für Singlemode-Kabel bietet eine große Auswahl an Steckern und Längen. Bitte überprüfen Sie vor der Bestellung den OTDR-Anschluss, den Netzwerkstecker, die Polierung, den Fasertyp, die Wellenlänge und die erforderliche Länge.

Benutzer, die mit dieser Messmethode noch nicht vertraut sind, können sich zunächst einen Überblick verschaffen Was sind TDR und OTDR? zum grundlegenden Unterschied zwischen Zeitbereichsprüfungen an Kupferleitungen und optischen Rückstreutests.

Endgültige Antwort

Ein OTDR-Gainer ist normalerweise ein scheinbarer Negativer Spleißverlust verursacht durch unterschiedliche Rückstreustärken in den Fasern auf beiden Seiten eines Ereignisses. Es handelt sich dabei nicht um eine echte optische Verstärkung.

Die richtige Antwort lautet:

Testen Sie die Verbindung von beiden Enden aus mit vergleichbaren Einstellungen.
Stimmen Sie die physikalische Spleißstelle in beiden Messkurven aufeinander ab.
Behalte die Vorzeichen bei.
Berechne den Mittelwert aus den beiden vorzeichenbehafteten Messwerten für Ereignisverlust.
Vergleichen Sie das bidirektionale Ergebnis mit dem Projektgrenzwert.
Führen Sie eine Einfügedämpfungsprüfung durch, wenn der Gesamtverlust der Verbindung zertifiziert werden muss.

Führen Sie eine Neuberechnung nur dann durch, wenn das korrigierte Ergebnis oder andere Belege auf ein tatsächliches Problem hindeuten. Ein einmaliger Zuwachs oder Verlust allein reicht nicht aus.