光ファイバーケーブルアセンブリの詳細

物理層で発生する多くのネットワーク性能問題は、ケーブルアセンブリの品質に直接関連しています。実際、ネットワークポートの全体的な性能と信頼性は、それに接続されているケーブリングの品質に左右されます。これは特に光ファイバーケーブルアセンブリに当てはまり、厳密なファイバー接続許容範囲のわずかな差異がケーブリング性能を大幅に低下させる可能性があります。アセンブリの性能問題の一部は、設置されたチャンネルのフィールドテストによって特定される可能性がありますが、フィールドテストはすべての潜在的な問題を網羅しているわけではありません。重要なステップではありますが、フィールドテストは誤った安心感を与える可能性があります。例えば、挿入損失の単一の合格結果が長期的な信頼性を保証するわけではありません。

ネットワークインフラストラクチャの専門家がファイバーアセンブリの品質に影響を与える変数を理解するのを支援するために、Siemonは市販のファイバーアセンブリの代表的な品揃えに対して包括的なベンチマークテストを実施しました。この調査には、オンライン小売業者を通じて購入した国内（米国）および海外のアセンブリハウスによって生産された汎用ファイバージャンパー、およびSiemonと他のグローバルに知られているブランドのアセンブリ（すべて正規代理店を通じて購入）が含まれていました。このベンチマークテストは、これらの接続の性能と寿命に重要な機械的および光学的特性の詳細なレビューを提供します。

9社のサプライヤー（Siemon、他4社の主要グローバルメーカー、4社の汎用アセンブリハウス）から、36のランダムサンプルのデュプレックスLCレーザー最適化マルチモードOM3 50/125ファイバージャンパーについてテストを実施しました。各アセンブリをSiemonの内部仕様およびTIAとIECの標準に基づき、端面形状、光学性能、清浄度、機械的信頼性についてテストしました。すべてのSiemon XGLOおよびLightSystem製品は、端面形状、清浄度、表面欠陥、挿入損失、反射損失（両方向、両波長）について100%テストおよび検査されています。各ジャンパーにはシリアル番号が付与され、挿入損失と反射損失の工場テスト結果まで追跡可能です。

光学性能

挿入損失と反射損失の性能は、光ファイバーリンクとチャンネルが特定のネットワーキングアプリケーションをサポートする互換性を評価するための基本的なパラメーターです。挿入損失は、一般的に設置されたリンクとチャンネルの受入テストの基準として使用されます。設置されたケーブリングの反射損失テストは業界標準では要求されていませんが、ファイバーコネクターとアセンブリには規範的要件です。反射損失は、反射された光信号が前方と後方の両方向の検出器と干渉する可能性があるため、リンクとチャンネルの光学性能にとって重要です。これらの反射はSN比を劣化させ、一般的に「アイダイアグラム」で表現され、反射損失が高いほどアイの開口（高さ、ピーク間）が小さくなります。同様に、両方向および両波長でのテストは、ケーブリングチャンネルの光学性能を劣化させる異常を検出します。

挿入損失は通常唯一のフィールド測定ですが、ネットワークの性能と信頼性に影響を与える唯一のパラメーターではありません。長期的な信頼性を確保するために、端面形状、清浄度、表面欠陥、機械的完全性の制御をすべて考慮する必要があります。

端面形状

光ファイバー接続の全体的な性能は、ファイバーコアの位置合わせと物理的接触を制御する機械的特性に依存します。端面形状は、再現性と信頼性の高い光ファイバー接続の本質的な特性です。

コネクターの端面形状に関する3つの重要なパラメーターは以下の通りです：

• 曲率半径（ROC）：フェルールの端面表面の丸み

• 頂点オフセット：端面の「ドーム」がどの程度中心に位置しているか

• ファイバーアンダーカット/突出：ファイバーコアがフェルール表面から突出または陥没している高さまたは深さ

Siemonラボでは、端面変動が性能と相互接続性に与える影響について広範な研究を行ってきました。その結果、3つの測定すべてについて業界標準を上回る仕様を採用しています（表2参照）。ファイバーコア間の物理的接触の品質と一貫性は端面形状に依存するため、ケーブリングが完全に相互接続可能で相互運用可能であるという前提をサポートするために厳密に制御する必要があります。そうでなければ、光学性能要件に適合しない接続ペアの割合が統計的に増加します。言い換えれば、端面制御が不十分だと、「1日目」に合格しても「2日目」にトラブルが発生するリスクが高まります。

図1：エンドフェイスジオメトリ

非準拠のエンドフェイスジオメトリを持つジャンパーと準拠のものとの接続は、一貫性のないテスト結果を示します。例えば、準拠の基準コードを使用して受け入れテストに合格した光ファイバリンクは、基準コードを非準拠のジャンパーに置き換えると、より高い光損失とより大きな変動性を示します。

汚染と表面/表面下の欠陥

ファイバコアの破損やフェルール、アライメントスリーブ、ダストキャップ上の汚染の存在は、挿入損失と反射損失の性能の両方に大きな変動をもたらします。これらの問題はエンドフェイスジオメトリとは別のものですが、ケーブリング受け入れテストの初回合格率に同様に高い影響を与えます。さらに重要なのは、これらの不規則性がネットワークの整合性を損なうことです。修正されていない汚染や破損は光学性能を妨げ、結果が非常に変動しやすく、完全に予測不可能だからです。

エンドフェイスの目視検査

表面欠陥と清浄度は重要ですが、挿入損失やエンドフェイスジオメトリテストでは常に検出されるとは限りません。滑らかだが破損したファイバは、必ずしも曲率半径、頂点オフセット、ファイバ高さのエンドフェイスジオメトリチェックに失敗するわけではありません。製造とインストール中のファイバジャンパーの適切な清浄度が信頼性と光学性能にとって重要であるため、Siemonは、IEC 61300-3-35とIEC 62627に従って、ジャンパーの清浄度と表面欠陥の自動エンドフェイス検査を利用しています。この装置は、性能に直接影響を与える可能性のある表面欠陥と汚染を自動的に検出します。

図3：エンドフェイスの汚染と表面欠陥

エンドフェイス目視検査テスト結果：

Siemonを除くテスト下のすべてのランダムサンプルは、何らかの形で汚染されたエンドフェイスを持って受け取られ、IEC61300-3-35に対する自動視覚テストに不合格でした。適切に清掃した後、75％が一部の欠陥を持って合格し、25％が清掃後に不合格となりました。

非準拠のエンドフェイスジオメトリと汚染は、現場での不安定な光学テスト結果の主な原因であり、光ファイバケーブリングのトラブルシューティングにおける時間と労力の無駄の原因となっています。これらの問題は、設置されたファイバケーブリングチャンネルの受け入れテストにおける低い初回合格率につながります。時間的制約に直面して、インストーラーは時には合格結果が得られるまで再テストを行うことがあります。非準拠のジャンパーが交換されない限り、それらは「2日目」にチャンネルの許容できないほど高い挿入損失のリスクをもたらします。もう1つの問題は、汚染が基準ジャンパーや機器インターフェースに転移するウイルスのように作用する可能性があることです。感染したジャンパーが交換されても、損傷は既に起こっています。

機械的信頼性

業界標準仕様の一部として、機械的信頼性に関するいくつかのテストが必要です。機械的信頼性パラメータには、屈曲試験、ねじり試験、引張試験、ケーブル保持力、衝撃試験、振動試験、耐久性、および負荷をかけた状態での伝送が含まれます。これらの機械的試験は、光ファイバージャンパーが一般的な光ファイバーネットワークでの設置やメンテナンスに耐えられること、そしてさまざまな環境条件下で、時間の経過とともにスプリング荷重による物理的接触によって加えられる内部応力に確実に耐えられることを確認します。各アセンブリに対して実施された機械的試験は、ケーブル引張、屈曲、ねじり、および保持力です。

結論

Siemonがエンドフェイスジオメトリ、清浄度、表面/表面下の完全性、機械的性能に高い重点を置いているのは、光ファイバリンクの現場テストが必要ではあるものの、設置された光ファイバケーブリングの完全性を保証するには十分ではないからです。十分でない理由の1つは、リンクテストにリンクの両端の機器接続に使用されるファイバジャンパーが含まれていないためです。もう1つの理由は、業界標準に基づいて、挿入損失が光ファイバケーブリングに必要な唯一の伝送パラメータだからです。これらの理由から、光ファイバケーブル、コンポーネント、アセンブリが完全に標準に準拠していることを確認することが絶対に不可欠です。そのための1つの方法は、すべてのファイバアセンブリに、両方向および両波長での反射損失と挿入損失テストの客観的な証拠を添付することを要求することです。

この研究は、最終検査とテストを含む全製造工程において、高品質の材料とプロセス管理の重要性を示しています。ほとんどの光ファイバパッチコードは挿入損失に合格できますが、同様に重要な他の重要なパラメータには、エンドフェイスジオメトリ、反射損失、機械的信頼性、表面欠陥、清浄度があります。この研究によると、アセンブリハウスからの汎用ファイバジャンパーは、これらの重要なパラメータに合格する可能性が最も低く、製品の故障や高額なネットワークダウンタイムを引き起こす可能性があります。Siemonは、最高品質のコンポーネント、消耗品、試験機器、プロセスを使用しているため、すべてのパラメータに準拠した唯一のメーカーでした。基準以下のファイバジャンパーを使用することによる節約は、重要なネットワークの性能と信頼性を危険にさらす価値があるのでしょうか？

Rev. C 5/12