بهترین روش برای اعتبارسنجی تاسیسات مرکز داده HCF

سرعت استثنایی، استقامت و تأخیر کم برای اتصالات مرکز داده حیاتی است، با فیبر هسته توخالی (HCF) عملکرد قابل توجهی را برای این و سایر KPIها نسبت به فیبر تک حالته سنتی (SMF) بهبود می بخشد. آزمایش و استقرار این فناوری یک اولویت استقرار در بخش هایی مانند هوش مصنوعی، ارتباطات کوانتومی و زیرساخت ابری است.

اما آزمایش HCF با استفاده از روش‌های سنتی به سادگی اجازه اعتبارسنجی واقعی را نمی‌دهد. بر خلاف SMF، HCF پراکندگی رایلی ضعیف‌تر را نشان می‌دهد و پراکندگی پشتی غیریکنواخت است. علاوه بر این، انعکاس بالا از انتقال و اتصال فیبر، و همچنین حساسیت آن به خم شدن است. بدون در نظر گرفتن آنها، پاس های کاذب داده می شود و مشکلات قابل توجهی ایجاد می شود.

در این وبلاگ، به نقش تست و اندازه گیری در استقرار موفقیت آمیز HCF، همراه با راهنمای نحوه استقرار و آزمایش اتصالاتی که شامل HCF می شود، خواهیم پرداخت.

HCF چه تفاوتی با فیبر هسته جامد دارد؟

در SMF سنتی، نقص‌ها و ناخالصی‌های طبیعی در شیشه باعث تضعیف سیگنال نوری می‌شود و میزان مسافتی را که داده‌ها می‌توانند پیش از تقویت برای کاربردهای با تقاضای بالا، محدود کنند.

برخلاف SMF معمولی که از یک هسته شیشه ای جامد استفاده می کند، کانال مرکزی HCF عمدتا خالی است. این یک لوله شیشه ای حاوی لوله های مویین شیشه ای تو در تو است که از یک اثر ضد تشدید برای محدود کردن بیشتر نور عبوری در هسته توخالی استفاده می کند و تعامل آن با شیشه اطراف را تا حد زیادی کاهش می دهد، اگرچه کاملاً از بین نمی رود.

نتیجه این است که فعل و انفعالات بین نور عبوری و مواد فیبر به طور قابل توجهی کاهش می یابد، با بهبود قابل توجهی در عملکرد مشاهده شده است. این شامل انتشار سریعتر و کاهش تأخیر و اعوجاج سیگنال است.

نور در SMF 4.9 µs/km حرکت می‌کند و در HCF به 3.3 µs/km افزایش می‌یابد که نزدیک به سرعت آن در خلاء است و تا 33٪ کاهش تأخیر ایجاد می‌کند. این امر با پراکندگی رنگی به میزان قابل توجهی کمتر (تا 70٪ برای باندهای کاری) و کاهش تضعیف (تا 65٪) و همچنین بهبود در جلوه های غیر خطی و توانایی مدیریت توان های نوری بالاتر بدون آسیب حرارتی همراه است.

به این ترتیب، HCF در برنامه‌هایی که سرعت، امنیت و تأخیر کم حیاتی هستند محبوبیت پیدا می‌کند: تجارت مالی، امنیت و ارتباطات امن، رمزنگاری کوانتومی و مراکز داده هوش مصنوعی.

چالش های پیاده سازی و آزمایش

HCF می تواند سرعت و عملکرد متحول کننده ای را ارائه دهد، اما تولید آن به طور قابل توجهی پیچیده تر است، مانند اتصال. علاوه بر این، خود الیاف می توانند از نظر مکانیکی شکننده تر از شیشه استاندارد باشند. اعتبارسنجی به ویژه چالش برانگیز است، با آزمایش‌هایی برای کیفیت اتصال، تلفات اتصال و یکپارچگی فیبر که نیازمند رویکرد متفاوتی برای SMF است، که طراحی آن امضاهای نوری را تغییر می‌دهد که تکنیک‌های OTDR سنتی بر آن تکیه می‌کنند. این امر به ویژه در مسافت های طولانی صادق است.

توجه به چهار اثر فیزیکی بسیار مهم است. اول، در فیبر HCF، پراکندگی برگشتی Rayleigh بسیار ضعیف‌تر است (معمولاً حدود 14 تا 20 دسی بل کمتر از SMF)، که دید ردیابی OTDR را کاهش می‌دهد و تشخیص رویداد و اندازه‌گیری فاصله را با OTDR استاندارد محدود می‌کند. دوم، ضریب پراکندگی عقب یکنواخت نیست، و تغییرات ریزساختاری در طول فیبر، همراه با حضور گازهای مختلف از فرآیندهای اتصال، تفسیر یک طرفه ردیابی OTDR را پیچیده می‌کند. سوم، انتقال فیبر و اتصالات HCF به HCF بازتاب های قوی ایجاد می کند و مناطق مرده OTDR را ایجاد می کند. در نهایت، افزایش حساسیت HCF به خم شدن در مقایسه با شیشه استاندارد می تواند پیک های میرایی ایجاد کند که به راحتی به عنوان اتصالات ضعیف تفسیر می شوند یا به دلیل نوسان سطوح پس پراکندگی از دست می روند.

مسائل پیچیده‌تر، زمانی که HCF در جای خود جوش داده می‌شود، هوای محیط می‌تواند به هسته باز نفوذ کند و نواحی موضعی جذب گاز ایجاد کند که آثار OTDR را بیشتر مخدوش می‌کند.

این اثرات باعث می شود که بسیاری از اندازه گیری های آشنای یک پایانی یا مبتنی بر حدس، اگر به همان روشی که برای SMF تفسیر شوند، غیرقابل اعتماد می کنند. تجهیزات تست و روش‌های تجزیه و تحلیل باید به دقت انتخاب شوند تا از نادیده گرفتن آسیب‌ها یا طبقه‌بندی اشتباه ویژگی‌های خوش‌خیم به عنوان نقص جلوگیری شود.

تست و تجزیه و تحلیل OTDR – و نیاز به آزمایش دو طرفه

با ترکیب تحلیل‌های OTDR برای اندازه‌گیری‌های گرفته شده از انتهای مخالف فیبر، می‌توان مصنوعات مربوط به پس‌پراکندگی را سرکوب کرد. این محاسبه دو طرفه (AB-BA)/2 را می توان برای نشان دادن مشخصات تلفات واقعی پیوند مورد استفاده قرار داد، اما باید توجه داشت که الگوریتم های استاندارد تجزیه و تحلیل دو جهته همیشه برای تخمین تلفات اتصال، تلفات انتقال و تضعیف توزیع کافی نیستند. یک الگوریتم پس پردازش سفارشی OTDR برای تعیین مشخصات، صلاحیت و گواهی HCF قابل اعتماد مورد نیاز است.

در عین حال، ترکیب سطوح پایین پراکندگی پس‌زمینی، ضریب پراکندگی برگشتی متغیر، و انتقال‌های فیبر بسیار بازتابنده (مانند فیبر آزمایش‌شده به HCF) نیز خواسته‌های سخت‌گیری بر عملکرد OTDR و انعطاف‌پذیری پیکربندی دارد. بنابراین، یک OTDR با محدوده دینامیکی بالاتر در عرض پالس کوتاه برای اندازه گیری هر اتصال بدون ادغام رویدادها مورد نیاز است. محدوده دینامیکی در عرض پالس های کوتاه بسیار مهم تر از مقادیر هدر محدوده دینامیکی است که در پالس های بلند نقل شده است. علاوه بر این، بدون حاشیه عملکرد کافی، مناطق مرده و آثار می توانند رویدادهای مهم را پنهان کنند.

HCFها همچنین تمایل دارند برای عملکرد در باند S (با شروع حدود 1450 نانومتر) و بالاتر بهینه شوند. بنابراین آزمایش در 1550 نانومتر ضروری است و طبق آزمایش SMF، استفاده از طول موج‌های اضافی، شناسایی بهتر اتلاف فیبر و تشخیص خمش و اتصال را ممکن می‌سازد، با آزمایش در 1625 نانومتر نیز برای آزمایش پذیرش میدانی توصیه می‌شود.

الزامات آزمایشی اضافی

همچنین باید به مشخصات میرایی (AP)، پراکندگی رنگی (CD) و پراکندگی حالت پلاریزاسیون (PMD) توجه شود.

تست مشخصات تضعیف به شناسایی ویژگی‌های انتقال غیر ایده‌آل، مانند مناطق جذبی ناشی از بخار آب کمک می‌کند. اگرچه AP الیاف شیشه استاندارد به خوبی شناخته شده است و از تولید کننده ای به تولید کننده دیگر سازگار است، نمی توان همین را در مورد HCF گفت. در عوض، این صنعت در مراحل اولیه تولید و استقرار است، با فرآیندهای تولید متفاوت که منجر به پروفایل های مختلف می شود. تأیید ظرفیت انتقال واقعی پیوند، تأیید مشخصات سازنده و اطمینان از سازگاری با الزامات سیستم حیاتی است. این در برنامه هایی که عملکرد خاص طول موج حیاتی است دو برابر است.

با وجود سی دی کم ذاتی HCF و PMD متوسط، آزمایش آنها نیز حیاتی است. فرآیندهای تولید HCF به تکامل خود ادامه می دهند و اتصالات نصب شده اغلب حاوی اتصالات متعدد بین بخش های فیبر هستند. بنابراین اندازه‌گیری‌های پراکندگی یک خط پایه ارائه می‌کنند که از ارتقاء انتقال آینده پشتیبانی می‌کند و به رد رفتار غیرمنتظره‌ای که در حین نصب معرفی می‌شود کمک می‌کند.

اجرای و عملکرد تجهیزات تست نیز مهم است. روش‌های آزمایش پراکندگی که بر اندازه‌گیری‌های مشتق‌شده از OTDR تکیه می‌کنند، می‌توانند به‌شدت توسط سطوح پایین پراکندگی پس‌انداز محدود شوند. منبع نوری اختصاصی و تکنیک‌های مبتنی بر گیرنده برای محدوده‌های HCF متوسط ​​تا طولانی بسیار مناسب‌تر هستند، زیرا به همان شیوه با محدوده دینامیکی OTDR‌ها محدود نمی‌شوند.

اجرای استراتژی صدور گواهینامه HCF

به طور خلاصه، یک استراتژی معتبر گواهینامه HCF ترکیبی از موارد زیر است:

• تجزیه و تحلیل OTDR دو طرفه برای به دست آوردن یک پروفایل از دست دادن HCF واقعی
• اندازه گیری دقیق تلفات اتصال و اثرات خمشی
• توصیف واریانس برای ایجاد یک پایه عملکرد قابل اعتماد
• اندازه‌گیری‌های میرایی طیفی باند پهن برای تأیید اعتبار پنجره‌های انتقال

OTDR ها، مانند ماژول سری D VIAVI 8100، برای آزمایش HCF مناسب هستند و محدوده دینامیکی را در عرض پالس کوتاه، با عملکرد مرده باند خوب، حساسیت فتودیود، و قابلیت های بازیابی ارائه می دهند. علاوه بر این، منابع نوری باند پهن نوری و گیرنده‌ها، مانند VIAVI’s OBS-500 و VIAVI’s Optical Dispersion Measurement Module (ODM)، می‌توانند برای غلبه بر مشکل افت RBS برای بهبود دقت در فواصل طولانی‌تر مورد استفاده قرار گیرند. هر دو ماژول را می توان بر روی پلت فرم OneAdvisor 800 Fiber میزبانی کرد، با نرم افزار VIAVI Report PRO که امکان تولید گزارش پروفایل ضرر را فراهم می کند.

علاوه بر این، میکروسکوپ‌های کاوشگر بازرسی خودکار مانند INX 700 VIAVI با تجزیه و تحلیل تصویر تقویت‌شده با هوش مصنوعی را می‌توان برای اطمینان از تمیزی سطوح انتهایی در انتقال‌های حیاتی SMF به HCF، نگه داشتن بازتاب‌ها در زیر 50 دسی‌بل و جلوگیری از پوشاندن رویدادهای مجاور از مناطق مرده استفاده کرد.

اطلاعات بیشتر در مورد محصولات فوق و همچنین چالش ها و الزامات منحصر به فرد اعتبار سنجی HCF برای دانلود از طریق یادداشت برنامه رایگان در دسترس است.