Was ist Rückflussdämpfung?

Die Formel zur Berechnung der Rückflussdämpfung

Die in Dezibel (dB) gemessene Rückflussdämpfung wird berechnet, indem die Eingangsleistung (oder Einfallsleistung) mit der reflektierten Leistung anhand der folgenden Formel verglichen wird:

Rückflussdämpfung = 10*log (einfallende Leistung/reflektierte Leistung) in +dB

Das Ergebnis ist immer eine positive Zahl, und ein höherer Wert ist besser. (Die Tatsache, dass der Wert als positiv ausgedrückt wird, ist eine Anforderung sowohl der TIA- als auch der ISO-Normen, kann jedoch zu Verwirrung führen. Erfahren Sie mehr unter Sind Sie positiv, dass es negativ ist?). Bedenken Sie, dass es einen unendlichen Reflexionsverlust geben würde, wenn keine Leistung vom Quellsignal zurückreflektiert würde. Eine höhere Rückflussdämpfung korreliert im Allgemeinen mit einer geringeren Verzerrung des übertragenen Signals.

Rückflussdämpfung vs. Reflexion

Die Reflexion ist im Wesentlichen die Umkehrung der Rückflussdämpfung. Anstelle der Menge des injizierten Signals im Vergleich zur zurückgegebenen Menge ist die Reflexion die Menge des zurückgegebenen Signals im Vergleich zur injizierten Menge. Die Reflexion wird auch in dB ausgedrückt, aber es ist eine negative Zahl, wie in dieser Formel gezeigt:

Reflexionsgrad = 10*log (reflektierte Leistung/einfallende Leistung) in –dB

Je niedriger die Zahl, desto besser das Reflexionsvermögen. Eine Möglichkeit, um festzustellen, ob hohe oder niedrige Werte besser sind, besteht darin, sich daran zu erinnern, dass Werte, die weiter von Null entfernt sind, sowohl für die Rückflussdämpfung als auch für die Reflexion besser sind. Beachten Sie, dass die Rückflussdämpfung zum Testen der gesamten Glasfaserverbindung verwendet wird, die Reflexion jedoch für einzelne Ereignisse, d. h. Verbindungspunkte, verwendet wird. (Erfahren Sie mehr in unserem Artikel über den Unterschied zwischen Rückflussdämpfung und Reflexion.)

Rückflussdämpfung in Glasfaser

Die Rückflussdämpfung in Glasfaserverkabelungssystemen ist viel geringer als in Kupfer. Das ist einer der Gründe, warum Glasfaser viel größere Entfernungen unterstützt. Beispielsweise liegt die typische optische Rückflussdämpfung zwischen 20 dB und 75 dB, abhängig von Anwendung und Typ, Wellenlänge, Impulsbreite und Rückstreukoeffizient der zu testenden Faser. Für eine Twisted-Paar-Kupferverkabelung der Kategorie 6 beträgt die Rückflussdämpfungsgrenze im Vergleich dazu 10 dB bei 250 MHz.

Einzelne Verbindungspunkte haben auch einen Reflexionswert, der mit einem optischen Zeitbereichsreflektometer (Optical Time Domain Reflectometer, OTDR) gemessen werden kann. Die meisten Hersteller geben jedoch den Reflexionsgrad ihrer Komponenten in Rückflussdämpfung an, was bedeutet, dass der Wert als positive Zahl ausgedrückt wird. Denken Sie daran, dass die Reflexion eine negative Zahl ist. Je niedriger die Zahl, desto besser sind die Gesamtrückflussdämpfung und die Einfügungsdämpfung auf einer Verbindung. Ein guter Multimode-Glasfaserstecker hat einen Reflexionsgrad von -35 dB oder weniger (oder eine Rückflussdämpfung von 35 dB oder mehr), während ein guter Singlemode-Stecker einen Reflexionsgrad von -50 dB oder weniger hat. Ein guter Schmelzspleiß ist normalerweise viel niedriger und diese Werte können oft nicht mit den meisten Feldtestern gemessen werden.

Ursachen der Rückflussdämpfung in Glasfasersystemen

Rückflussdämpfung in einem Glasfasersystem wird hauptsächlich durch Fresnel-Reflexionen an Verbindungspunkten (d. h. Verbindern und Spleißen) verursacht. Verschmutzte Steckerstirnflächen sind bei weitem die häufigste Ursache und verschlechtern die Rückflussdämpfung um 20 dB oder mehr. Rückflussdämpfung kann auch durch schlecht polierte Endflächen, schlecht verbundene Steckverbinder (d. h. Luftspalte und Fehlausrichtungen des Kerns), Risse in der Faser, offene Faserenden und Verunreinigungen verursacht werden, die während des Herstellungsprozesses in den Faserkern eingebracht wurden. Mikro- und Makrokrümmungen in der Faser, die als Folge von Installationsspannungen auftreten können, wie etwa Überschreitung des Biegeradius oder Anforderungen an die Zugspannung, können sich ebenfalls auf die Rückflussdämpfung auswirken.

Auch der Winkel einer Steckerstirnfläche kann Einfluss auf die Rückflussdämpfung haben. Die Endfläche eines UPC-Steckverbinders (Ultra Physical Contact) ist leicht abgerundet, während die Endfläche eines APC-Steckverbinders (Angled Physical Contact) um 8 Grad geneigt ist.

^{Stirnflächenformen von UPC- und APC-Steckverbindern}

Wenn zwei UPC-Steckverbinder zusammengesteckt werden, wird die Reflexion direkt durch den Faserkern zurück zur Quelle geleitet. Die abgewinkelte Endfläche eines APC-Steckverbinders bewirkt jedoch, dass ein Großteil des reflektierten Lichts in den Mantel, der den Faserkern umgibt, abgewinkelt und von diesem absorbiert wird. Während ein guter UPC-Singlemode-Anschluss einen Wert von -50 dB oder weniger hat, liegt ein APC-Singlemode-Anschluss in der Regel bei -60 dB oder weniger. APC-Konnektivität wird daher häufig in Glasfaseranwendungen eingesetzt, die anfälliger für Reflexionen sind. (Erfahren Sie mehr über APC-Glasfaserkonnektivität.)

Anforderungen an die Rückflussdämpfung

Wie bereits erwähnt, ist eine gute Rückflussdämpfungsleistung auch ein guter Hinweis auf eine gute Einfügungsdämpfungsleistung, die der wichtigste Parameter ist, der benötigt wird, um die Unterstützung für Glasfaseranwendungen sicherzustellen, und der für die Zertifizierungsprüfung der Glasfaserdämpfung (manchmal als Dämpfung oder Tier 1 bezeichnet) erforderlich ist. Eine schlechte Rückflussdämpfungsleistung kann letztlich dazu führen, dass eine Glasfaserverbindung die Einfügungsdämpfung versagt und den Zertifizierungstest nicht besteht.

Darüber hinaus gibt es einige Anwendungen, die anfälliger für Reflexionen sind, bei denen die Anzahl und die Rückflussdämpfungswerte der Verbindungspunkte die Anforderungen an die maximale Einfügungsdämpfung reduzieren können. Dies ist die Situation bei kostengünstigen Transceivern mit geringem Stromverbrauch, die in neueren DR- und FR-Singlemode-Anwendungen mit kurzer Reichweite verwendet werden. Folglich spezifizieren IEEE-Standards Verbindungsreflexionswerte für diese Anwendungen auf der Grundlage der Anzahl verbundener Paare in einem Kanal. Dies kann eine Reduzierung der Anzahl der verbundenen Paare oder der maximal zulässigen Kanaleinfügungsdämpfung erfordern. (Erfahren Sie mehr über die Anforderungen an die Einfügungsdämpfung im Singlemode mit kurzer Reichweite.)

Tools zum Testen der Rückflussdämpfung in Glasfasersystemen

Während ein Optical Loss Test Set (OLTS) wie das CertiFiber^® Pro von Fluke Networks Verbindungs- und Kanaldämpfungstests mit geringer Unsicherheit ermöglicht, erfordern Feldtests für Rückflussdämpfung in einem Glasfasersystem ein OTDR, das die zur Quelle zurückreflektierte Lichtmenge messen kann. Dies ist für Projekte erforderlich, die zusätzlich zu Dämpfungstests erweiterte Tests (manchmal als Tier 2 bezeichnet) vorschreiben.

OTDRs übertragen Hochleistungslichtimpulse in eine Faser, und wenn diese Lichtimpulse auf reflektierende Ereignisse (d. h. Verbindungen, Brüche, Risse, Spleiße, scharfe Biegungen oder das Ende der Faser) treffen, werden sie zurückreflektiert, verfolgt und vom Instrument charakterisiert. Die Rückflussdämpfung für eine Verbindung wird gemessen, indem die Summe des von allen Ereignissen reflektierten Lichts und die gesamte Rückstreuung der Verbindung berechnet werden. Ein OTDR bietet auch Reflexionswerte und den Ort für jedes einzelne Ereignis, was ideal für Anwendungen wie Singlemode mit kurzer Reichweite ist, bei denen Sie das spezifische Reflexionsvermögen von Verbindungen kennen müssen, und für die Fehlersuche.

Es ist wichtig, zu beachten, dass die Verwendung eines OTDR als alternative Testmethode angesehen wird. Es ersetzt nicht das OLTS, da die mit einem OTDR erzielte Gesamtdämpfungsmessung nicht unbedingt den Gesamtverlust darstellt, der auf einer Verbindung auftreten wird, sobald sie unter Spannung steht. (Erfahren Sie mehr über die Verwendung sowohl eines OLTS als auch eines OTDR für eine vollständige Teststrategie.)

Rückflussdämpfungstestverfahren für Glasfaser

Das Testen der Rückflussdämpfung mit einem OTDR erfordert die Verwendung von Vorlauf- und Nachlaufkabeln, mit denen die Reflexion des ersten und letzten Steckers gemessen werden kann, damit sie in die Gesamtrückflussdämpfungsmessung einbezogen werden können. Die Längen der Vorlauffaser und des Nachlaufkabels müssen ebenfalls durch Kompensation aus der Messung entfernt werden. OTDRs wie OptiFiber™ Pro lassen sich einfach einrichten, indem Sie einfach den Fasertyp und die Testgrenzen auswählen und dann die Einkopplungskompensation einstellen.

Bei Verwendung eines OTDR erfolgt die Prüfung bidirektional, da der Reflexionsgrad bestimmter Steckverbinder und Spleiße von der Prüfrichtung abhängt. Selbst wenn zwei verbundene Fasern vom gleichen Typ sind, können die Fasern geringfügige Abweichungen und unterschiedliche Rückstreukoeffizienten aufweisen, die dazu führen können, dass nach einer Verbindung mehr Licht reflektiert wird als vor einer Verbindung. 

Ein OTDR zeichnet reflektiertes und rückgestreutes Licht in einer Kurve auf, die die Charakterisierung einer Glasfaserverbindung grafisch darstellt. Erfahrene OTDR-Benutzer können normalerweise reflektierende Ereignisse für Vorlaufkabel, Steckverbinder, mechanische Spleiße, Schmelzspleiße, nicht übereinstimmende Fasern und das Ende der Verbindung erkennen. Allerdings ist nicht jeder ein Experte für Spurenanalyse. Der OptiFiber Pro verfügt über eine fortschrittliche Logik, die die Spur automatisch interpretiert und eine „EventMap“ bereitstellt, die die Position und das Reflexionsvermögen von Steckverbindern, Spleißen und Anomalien anzeigt. (Erfahren Sie mehr über die Glasfaser-Fehlerbehebung, einschließlich OTDRs, in unserem White Paper zur Glasfaser-Fehlerbehebung.)

^{Beispiele für eine EventMap und eine Ablaufverfolgung von OTDR-Ergebnissen auf einem OptiFiber-Tool}

Rückflussdämpfung in Kupfer

Die Rückflussdämpfung ist auch ein Leistungsparameter für Kupfer-Twisted-Paar-Verkabelungssysteme. Ein wesentlicher Unterschied ist die Tatsache, dass die Rückflussdämpfung über Kupfer mit der Frequenz des Signals variiert. Sie wird im Wesentlichen als Rauschmessung betrachtet und ist daher bei höheren Frequenzen schlechter. Beispielsweise beträgt die maximal zulässige Rückflussdämpfung für Kategorie 5e, spezifiziert auf 100 MHz, etwa 16 dB, während Kategorie 6A, spezifiziert auf 500 MHz, nur 8 dB beträgt. Denken Sie daran, je höher die Zahl, desto besser die Rückflussdämpfung. Bei Kupferkabeln kann eine zu hohe Rückflussdämpfung das Übersprechen erhöhen, Signale verzerren und zu höheren Bitfehlerraten führen.

Ursachen für Rückflussdämpfung in Kupferverkabelungssystemen

Die Rückflussdämpfung in Kupferkabelverbindungen wird durch Impedanzfehlanpassungen verursacht, die zwischen Komponenten auftreten können, oder durch geringfügige Impedanzschwankungen entlang der Länge eines Kabels. Aus diesem Grund bemühen sich Konnektivitätshersteller, ihre Stecker und Buchsen so zu gestalten, dass sie eine angepasste Impedanz aufweisen, während Kabelhersteller bestrebt sind, die Gleichmäßigkeit während des gesamten Herstellungsprozesses zu messen und zu kontrollieren. Rückflussdämpfung kann auch durch geknickte oder beschädigte Kabel oder durch schlechte Abschlusspraktiken verursacht werden, wie z. B. zusätzliches unnötiges Entdrillen von Paaren an Abschlusspunkten. Eine weitere mögliche Ursache für Rückflussdämpfung in Kupferkabeln ist Wasser im Kabel.

So testen Sie die Rückflussdämpfung in Kupferverkabelungssystemen

Da sich die Rückflussdämpfung mit der Frequenz ändert, wird sie für eine bestimmte Anwendung über den gesamten Frequenzbereich getestet. Beispielsweise wird in einem Kanal der Kategorie 5e die Rückflussdämpfung von 1 MHz bis 100 MHz getestet. Für Kategorie 6A wird es von 1 MHz bis 500 MHz getestet. Die Tester der Serie DSX CableAnalyzer™ von Fluke Networks testen automatisch jedes Paar bei jeder Frequenz, basierend auf der zu testenden Anwendung, und zeichnen die Ergebnisse über die gesamte Frequenz auf, wie unten gezeigt.

^{Beispiele für Ergebnisse von Kupferkabeltests, die auf einem DSX CableAnalyzer angezeigt werden und einen Rückflussdämpfungsfehler (links), ein Frequenzdiagramm der Rückflussdämpfung (Mitte) und den Bildschirm „Fehlerinfo“ zur Diagnose der Ursache des Rückflussdämpfungsfehlers zeigen.}

Wenn an einem einzelnen Frequenzpunkt eine Rückflussdämpfung auftritt und alle anderen Frequenzen mit Spielraum passieren, ist dies normalerweise ein Hinweis auf ein Kabelproblem. Wenn alle vier Paare ausfallen (insbesondere bei niedrigeren Frequenzen), kann dies im Allgemeinen auf ein minderwertiges Kabel oder Wasser im Kabel hinweisen. Das Interpretieren von Frequenzdiagrammen von Rückflussdämpfungsfehlern erfordert erhebliches Fachwissen, aber diese Fähigkeit ist in die Funktion „Fault Info“ im DSX CableAnalyzer integriert. (Erfahren Sie mehr über das Messen und Testen der Rückflussdämpfung in Kupfersystemen.)

Was macht gute Rückflussdämpfungs-Testgeräte aus?

Ob Sie Glasfaser oder Kupfer testen, der Schlüssel zu einem guten Rückflussdämpfungstester ist Genauigkeit.

Für Glasfaserzertifizierungstests benötigen Sie einen Tester, der OTDR-Tests unterstützt und in der Lage ist, Multimode- und Singlemode-Glasfaserverbindungen bei mehreren Wellenlängen und nach Industriestandards oder benutzerdefinierten Testgrenzen zu testen. Darüber hinaus kann die Möglichkeit, einen Tester einfach einzurichten und die OTDR-Kurve automatisch mit einer grafischen Karte zu interpretieren, die die Position von Reflexionsereignissen zeigt, einen großen Beitrag zu einer reibungsloseren Fehlersuche leisten. Als Teil der modularen Versiv™-Produktfamilie für die Verkabelungszertifizierung ist OptiFiber™ Pro ein hochpräzises OTDR, das Benutzerfreundlichkeit ohne umständliche und komplizierte Funktionen für Ingenieure von Unternehmensnetzwerken und Kabelinstallateure sowohl in Unternehmens- als auch in OSP-Umgebungen bietet. OptiFiber Pro unterstützt das Cloud-basierte Ergebnismanagement LinkWare™ Live, kann problemlos mit der neuesten Firmware aktualisiert werden, um neue Anwendungen zu unterstützen, und wird durch einen umfassenden Schutzplan mit technischem Support rund um die Uhr unterstützt.

Für Kupferzertifizierungstests ist es wichtig, einen Tester auszuwählen, der von einem technisch qualifizierten Labor unabhängig zertifiziert wurde, um die TIA- und IEC-Genauigkeitsanforderungen für die Verkabelung zu erfüllen, die Sie testen möchten. Beispielsweise ist fürTester der TIA-Kategorie 6A / IEC-Klasse E_A eine Genauigkeit der Stufe IIIe erforderlich. Wählen Sie für maximale Flexibilität und zur Sicherstellung hochpräziser Messungen einen Tester mit TIA Level 2G- oder IEC Level VI-Genauigkeit. Der Tester sollte in der Lage sein, die Leistung aller Kabelkategorien und Stromanwendungen zu zertifizieren. Es sollte Ergebnisse für alle Parameter auf allen vier Paaren eines Kabels anzeigen, einschließlich Rückflussdämpfung. (Es sei auch daran erinnert, dass Alien Crosstalk Teil des Standards ist, daher ist es in den gelegentlichen Fällen, in denen es erforderlich ist, von unschätzbarem Wert, einen Tester zu haben, der es misst.) Schließlich kann ein Tester mit Diagnosefunktionen die Zeit reduzieren, die erforderlich ist, um die Ursachen von Rückflussdämpfung zu beheben. Die Kupferzertifizierungstester der DSX CableAnalyzer-Serie erfüllen alle diese Anforderungen und unterstützen als Teil der Versiv-Plattform (wie OptiFiber Pro) LinkWare Live, können die Firmware einfach aktualisieren und werden durch umfassenden Fluke Networks-Schutz unterstützt.

Wenn Ihr Team sowohl mit Glasfaser- als auch mit Kupferkabeln arbeitet, suchen Sie nach einem Tester, der beide Arten von Tests über dieselbe Benutzeroberfläche durchführen kann, wodurch sowohl die Lernzeit als auch das Fehlerpotenzial erheblich reduziert werden können. Berichterstellungs- und Archivierungssoftware, die Kupfer- und Glasfaserergebnisse unterstützt, spart noch mehr Zeit und Versiv erfüllt auch diese Anforderungen mit einer einzigen Benutzeroberfläche für die Kupferzertifizierung und sowohl OLTS- als auch OTDR-Tests (und sogar Endflächeninspektion). Versiv ermöglicht es, alle vier Testtypen als Teil eines einzigen Projekts zu spezifizieren, wodurch sichergestellt wird, dass Tests nicht versehentlich übersprungen werden. Und für die Berichterstellung bietet LinkWare eine einzige Plattform für all diese Tests sowohl auf PC- als auch auf Cloud-basierten Versionen.

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