SE520076C2 - Anordning och förfarande för automatisk optimering av en skarvningsförlustestimator hos en optisk fiberskarvningsmaskin samt optiskt fiberskarvningssystem och datorprogramvara - Google Patents

Description

25 30 2 520 076 ningstekniker, kan information avseende MFD-oöverensstämmelse erhållas och analyseras genom övervakning av deforma- tion/fellinjering av manteln/kärnan hos fibrerna under smält- ningsprocessen, se exempelvis EP 1 014 070. Ett sådant övervak- ningssystem innefattar typiskt en CCD-kamera försedd med en bildbehandlare. Medelst lämpliga teoretiska modeller och infor- mationen erhållen från bilderna kan en estimationsmetod för ut- värdering av skarvningsförluster skapas.

Estimationsmetoden såsom en passiv teknik för utvärdering av skarvningsförluster är brett använd i de flesta automatiserade smältskarvningssystem idag. Olika modeller för utvärdering av skarvningsförluster har utforskats och utvecklats under de se- naste två de decennierna. Välkända metoder för skarvningsför- lustestimering innefattar kantföreningsapproximation (eng. butt-joint approximation) samt modkopplingsteorin. Mera avance- rade metoder, exempelvis varmbildstekniker för realtidsanalys av mantel- och kärndeformation har också utvecklats.

För att erhålla bästa prestanda och maximera flexibiliteten hos estimationsmetoden innefattar modellerna använda för skarv- ningsförlustestimering vanligtvis ett antal fria parametrar, kallade estimationsparametrar. Optimeringen av dessa estima- tionsparametrar för att erhålla bästa prestanda hos estima- tionsmetoden har idag blivit en av de viktigaste delarna i ut- vecklingen av skarvningstekniker. I praktiken optimeras estima- tionsparametrarna manuellt enligt olika typer av testfibrer och smältningsprocesserna som används.

Optimeringen av estimationsparametrarna är ett ganska svårt och tidsödande arbete som endast kan utföras av väldigt erfarna in- genjörer, primärt beroende på tekniska orsaker och den ganska komplicerade naturen hos de inblandade skarvningsprocesserna.

Tiden som typiskt krävs för att manuellt optimera estimations- parametrarna för en given fiberkombination är så lång som några 10 15 20 25 30 3520 076 dagar, vilket knappast kan accepteras av användarna av fiber- skarvningsmaskiner, särskilt då ändringar hos smältningsproces- serna och fiberkombinationerna ofta förekommer, t.ex. vid fram- ställning av erbiumdopade fiberförstärkare (EDFA). Detta är knappast acceptabelt för användare av fiberskarvningsmaskiner och sådan optimering måste således typiskt utföras av tillver- kare av fiberskarvningsmaskinerna.

REnoGönELsE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinnare har insett att användaren av en skarv- ningsmaskin inte behöver återoptimera bildbehandlingsparamet- rar, utan endast estimationsparametrarna. För en användare av fiberskarvningsmaskiner kan endast ett begränsat antal av bild- behandlingsparametrarna optimeras och de flesta av dessa para- metrar är redan utformade att vara linjära med skarvningsför- lusten genom en inbäddad algoritm i fiberskarvningsmaskinen.

Enligt föreliggande uppfinning föreslås en ny teknik för snabb, automatisk optimering av prestandan hos estimatorn. Tekniken lämnar bildbehandlingen av kalla och varma bilder tagna under smältningsprocesserna oförändrade.

Den inbyggda estimatorn i fiberskarvningsmaskinen analyserar orsakerna till skarvningsförlusterna baserade på informationen erhållen från bilderna, och baserat på smältningsprocessen som används och typen av skarvade fibrer. Vidare mäts skarvnings- förluster medelst ett mätningsinstrument, t.ex. en effektmä- tare. Resultaten av analysen och de uppmätta skarvningsförlus- terna laddas in i ett kalkylprogramsbaserat kalkylblad hos en fristående dator och/eller en PC-plattformsbaserad fiberskarv- ningsmaskin för att skapa en databas över skarvarna. Sedan si- muleras de manuella procedurerna för optimering av estimations- parâmetrâr . 10 15 20 25 30 520 076 Nyckelestimationsparametrarna optimeras automatiskt genom val av någon lösning inom Bellcores noggrannhetskriterium, eller den bästa lösningen inom Bellcores noggrannhetskriterium me- delst hjälp av regressionsanalyskriterier, varefter de optime- rade estimationsparametrarna laddas ner till fiberskarvnings- maskinen. Tiden som behövs för att optimera en databas med hundra skarvar kortas ned avsevärt till några få sekunder en- dast. Således erhålls automatiskt en förbättrad prestanda hos estimatorn. Det omständliga och komplicerade arbetet för manu- ell optimering av estimatorn automatiseras.

Det är ett huvudsakligt syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en anordning för automatisk optimering av en skarv- ningsförlustestimator för en optisk fiberskarvningsmaskin, var- vid skarvningsförlustestimatorn är inrättad att i en skarv- ningsförlustestimationsprocedur estimera skarvningsförlusterna hos skarvar av änddelar av optisk fiber skapade medelst nämnda fiberskarvningsmaskin från åtminstone en respektive bild tagen av de respektive änddelarna av de optiska fibrerna före, under eller efter skarvningen därav, och varvid skarvningsförlust- estimationsproceduren innefattar användning av en uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar, vilken anordning för automatisk optimering är snabb och vilken är särskilt lämplig för att användas av en användare av fiberskarvningsmaskinen.

Detta är i detta avseende ett särskilt syfte med uppfinningen att åstadkomma en sådan anordning som är enkel, smidig att an- vända, noggrann, precis och överkomlig.

Dessa syften bland andra uppfylls enligt en första aspekt på föreliggande uppfinning medelst en anordning innefattande en första inmatningslinje, en andra inmatningslinje, bestämnings- organ (företrädesvis en persondator försedd med lämplig mjuk- vara) och en utmatningslinje. 10 15 20 25 30 520 076 5 Den första inmatningslinjen är inrättad att mottaga, från skarvningsförlustestimatorn, data för ett flertal skarvar av änddelar av optiska fibrer skapade av fiberskarvningsmaskinen, varvid datan för varje skarv innefattar information härledd från bilden tagen av änddelarna av de optiska fibrerna som ut- gör den skarven, och den estimerade skarvningsförlusten av den skarven, och den andra inmatningslinjen är inrättad att mottaga ett skarvningsförlustvärde för var och en av flertalet skarvar av änddelar av optisk fiber såsom uppmätt av en mätningsutrust- ning.

Bestämningsorganet är inrättat att bestämma eller beräkna en ny uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar från datan och de uppmätta skarvningsförlustvärdena så att skarvningsför- lustestimationsproceduren, genom användning av den nya uppsätt- ningen skarvningsförlustestimationsparametrar, estimerar skarv- ningsförlusten för var och en av flertalet skarvar av änddelar av optisk fiber med en given noggrannhet.

Slutligen är utmatningslinjen inrättad att utmata den bestämda eller beräknade nya uppsättningen skarvningsförlustestimations- parametrar till skarvningsförlustestimatorn för fiberskarv- ningsmaskinen för att ersätta uppsättningen skarvningsför- lustestimationsparametrar använd i skarvningsförlust- estimationsproceduren hos skarvningsförlustestimatorn för esti- mering av skarvningsförluster för varje ytterligare skarvning av änddelar av optisk fiber som tillverkas av fiberskarvnings- maskinen.

Vidare uppnås de ovannämnda syftena bland andra enligt en andra aspekt på föreliggande uppfinning medelst ett optiskt fiber- skarvningssystem innefattande en ovannämnd anordning för auto- matisk optimering. 10 15 20 25 30 520 076 6 Det är ännu ett syfte med föreliggande uppfinning att åstad- komma ett förfarande för automatisk optimering av den ovan be- skrivna skarvningsförlustestimatorn, som är snabbt och som så- ledes är lämpligt att användas av användaren av fiberskarv- ningsmaskinen.

Detta syfte uppnås enligt en tredje aspekt på föreliggande upp- finning medelst ett förfarande innefattande följande steg: (i) att från nämnda skarvningsförlustestimator mottaga data över ett flertal skarvar av änddelar av optisk fiber skapade medelst nämnda fiberskarvningsmaskin, varvid nämnda data för varje skarv innefattar information härledd från den åtminstone ena bilden tagen av änddelarna av de optiska fibrerna som utgör den skarven, och den uppskattade skarvningsförlusten för den skarven, (ii) att ett skarvningsförlustvärde mottages för var och en av nämnda flertal skarvar av änddelar av optisk fiber såsom upp- mätt medelst en mätningsutrustning, (iii) att en ny uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar bestäms från nämnda data och nämnda uppmätta skarvningsförlustvärden så att nämnda skarvningsförlustestimationsprocedur, användande den nya upp- sättningen skarvningsförlustestimationsparametrar, estimerar skarvningsförlusten för var och en av nämnda flertal skarvar av änddelar av optisk fiber med en given noggrannhet, och (iv) att nämnda bestämda nya uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar matas ut till nämnda skarvningsförlustestimator för att ersätta uppsättningen skarv- ningsförlustestimationsparametrar använd i skarvningsförlustes- timationsproceduren för skarvningsförlustestimatorn för estime- ring av skarvningsförluster för varje följande skarv av ändde- 10 15 20 25 520 076 7 lar av optisk fiber som skapas medelst nämnda fiberskarvnings- maskin.

Slutligen, enligt en fjärde aspekt på föreliggande uppfinning åstadkoms en datorprogramvara nedladdningsbar i det interna minnet hos en dator, som innefattar mjukvarukod för att utföra det ovan beskrivna förfarandet då datorprogramvaran köres på datorn.

Ytterligare kännetecken hos uppfinningen och fördelar med den- samma kommer att bli uppenbara från den detaljerade beskriv- ningen av föredragna utföringsformer av uppfinningen given här nedan och de medföljande ritningarna, vilka endast presenteras i illustrativa syften och skall således icke vara begränsande för uppfinningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 illustrerar schematiskt i ett blockdiagram ett optiskt fiberskarvningssystem innefattande en optisk fiberskarvningsma- skin, mätningsinstrument och en anordning för automatisk, fri- stående optimering av en skarvningsförlustestimator för det op- tiska fiberskarvningssystemet enligt en allmän utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 2 illustrerar schematiskt procedurer för att härleda skarvningsförluster.

Fig. 3 illustrerar resultatet av en skarvningsförlustestima- tionsprocedur, där Bellcores kriterium uppfylles, vilken esti- mationsprocedur använder en ny uppsättning skarvningsförlustes- timationsparametrar som resulterar från den automatiska optime- ringen enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 4-6 illustrerar resultaten av skarvningsförlustestima- tionsprocedurer som använder den ursprungliga uppsättningen es- 10 15 20 25 520 076 timationsparametrar (Fig. 4) och nya uppsättningar skarvnings- förlustestimationsparametrar som resulterar från den automa- tiska optimeringen enligt föreliggande uppfinning (Fig. 5-6).

Fig. 7 är ett schematiskt flödesdiagram som illustrerar en fri- stående avstämningsprocedur enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER I följande beskrivning i förklarande och icke begränsande syfte anges särskilda detaljer, såsom särskilda tekniker och tillämp- ningar för att erbjuda en grundlig förståelse av föreliggande uppfinning. Det skall emellertid vara uppenbart för fackmannen inom området att uppfinningen kan utövas i andra utföringsfor- mer som avviker från dessa särskilda detaljer.

Qptiskt fiberskarvninqssvstem innefattande en PC-baserad platt- form för att stödja fristående avstämning Med hänvisning till Fig. l, som schematiskt illustrerar ett op- tiskt fiberskarvningssystem, kommer en allmän utföringsform av föreliggande uppfinning att översiktligt beskrivas.

Systemet innefattar en optisk fiberskarvningsmaskin 1 inne- fattande en skarvningsförlustestimator (icke explicit illustre- rad i Fig. 1) för att, i en skarvningsförlustestimation- sprocedur, estimera skarvningsförluster hos skarvar av änddelar av optisk fiber skapade medelst fiberskarvningsmaskinen l från åtminstone en respektive bild tagen av respektive änddelar av optisk fiber före, under eller efter skarvningen därav, där skarvningsförlustestimationsproceduren innefattar användning av en uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar. Den optiska fiberskarvningsmaskinen kan exempelvis vara en Ericsson 995 Fusion Splicer. 10 15 20 25 30 520 076 9 Vidare åstadkoms mätningsutrustning 3 för mätning av skarv- ningsförluster för ett antal skarvar som produceras. Mätnings- utrustningen kan vara en effektmätare, en utsläckningskvots- mätare, eller liknande.

Både den optiska fiberskarvningsmaskinen l och mätningsutrust- ningen 3 är anslutna till en anordning 5 medelst respektive förbindningslinjer 7,9 för automatisk, fristående optimering av skarvningsförlustestimatorn för den optiska fiberskarvnings- maskinen 1. Anordningen 5 är typiskt en dator.

Skarvningssystemet implementeras typiskt såsom en fristående PC och/eller en PC-plattformbaserad skarvningsmaskin. Plattformen erbjuder den tillförlitliga kommunikationen mellan datorn, skarvningsmaskinen och mätningsinstrumenten. Den stödjer den snabba data/parameteröverföringen och den automatiska para- meteroptimeringen, och den öppnar också upp möjligheten för ut- veckling av tillämpningsprogram såsom fristående avstämning.

För att göra en automatisk optimering av skarvningsförlustesti- matorn upprättas en databas i anordningen 5, där databasen in- nefattar resultat erhållet från estimatorn från ett antal skar- var (dvs. estimerade skarvningsförluster och information här- ledd från den åtminstone ena bilden tagen av respektive skarv), estimationsparametrarna använda i skarvningsförlustestima- tionsprocedurerna såväl som motsvarande uppmätta skarvningsför- luster.

Kalkylbladsbaserad mjukvara, exempelvis Microsoft® Excel, är en av de vanligast använda kommersiella programvarorna för kalkyl- bladstillämpningar (exempelvis datainsamling, sortering och analys etc.). I föreliggande uppfinning används Microsoft® Ex- cel såsom huvudprogramvaruplattform för att bilda de flesta programvarumodulerna för fristående avstämning (se Fig. 1).

Dessa moduler innefattar en modul ll för konfiguration av mät- 10 15 20 25 30 520 076 10 ningsinstrumenten, moduler 13, 15, 17 för uppladdning och ned- laddning av data/parametrar, en modul 19 för datainsamling och sortering och en modul 21 för fristående avstämning. Pilarna i Fig. 1 visar dataöverföringsvägarna.

Bildhärledd informationsdata och estimationsparametrar Skarvningsförlustdatabasen för fristående avstämning upprättas baserat huvudsakligen på två delar: (1) data över de uppmätta skarvningsförlusterna erhållen från mätningsinstrumenten, exem- pelvis uppmätta skarvningsförluster, och (2) informationsdata härledd från den åtminstone ena bilden tagen av respektive skarv, och estimationsparametrarna erhållna från estimatorn.

Uppladdning av datan av de uppmätta skarvningsförlusterna är okomplicerad. Datan över skarvningsförluster erhållna från mät- ningsinstrumentet 3 (exempelvis en Hewlett Packard 8l53A Light- wave Multimeter) för varje skarv kan direkt laddas upp i Excels kalkylblad genom att använda konventionella kommunikationsmeto- der, exempelvis via en GPIB-bus (GPIB, General Purpose Inter- face Bus), seriell kommunikation eller direkt datainsamling så- som visas i Fig. l. Å andra sidan måste emellertid den bildhär- ledda infomationsdatan och estimationsparametrarna erhållna från estimatorn väljas noggrant eftersom modellerna för skarv- ningsförlustestimering beror på smältningsprocesserna och fi- bertyperna som används.

För klarhetens skull beskrivs nedan procedurerna för konstruk- tion av skarvningsförlustdatabasen och för optimering av skarv- ningsförlustestimatorn hos en Ericsson FSU995 Fusion Splicer såsom ett illustrativt exempel.

Orsakerna till skarvningsförluster i Ericsson FSU995 Fusion Splicer har klassificerats i fyra klasser enligt olika förlust- mekanismer, se Fig. 2. 10 15 20 25 520 076 l 1 ° Skarvningsförlust LM på grund av kärndeformation (mikroböj- ningsförlust 1% då MFD-oöverensstämmelsen tas i beaktande).

Denna förlust orsakas huvudsakligen av dålig fiberkvalitet (t.ex. hög mantel-till-kärnexcentricitet, hög icke-rundhet hos fibern etc.), dåliga kapvinklar, hög manteloffset ef- ter linjering och olämpligt val av smältningsprocesser och/eller smältningsparametrar.

° Skarvningsförlust LI på grund av oöverensstämmelse av varmt kärnindex (eng. hot core index). Denna förlust härrör från riktade diffusionsprocesser orsakade av betydande skillnad i dopningskoncentration i fibrerna, och betydande skillnad i utveckling av fiberkärndeformation på grund av olika fi- berkärndiametrar.

° Skarvningsförlust LA på grund av makroböjning. Denna för- lust orsakas huvudsakligen av icke-perfekt longitudinell linjering av fibrerna på grund av en olämplig kraft an- bringad på de avskalade ytorna av fibrerna, och mikrodamm av större format som kvarstannar på fiberytorna.

° Skarvningsförlustskift Ls. Denna förlust orsakas av systematiska fel på grund av systematiska fel i mätningssystemet och brister hos det mekaniska systemet i skarvningsmaskinen. Det representerar vanligtvis ett konstant skift i skarvningsförlusterna.

Den totala skarvningsförlusten LT kan sedan uttryckas genom en summering av förlusterna från de olika mekanismerna: LT=LM+LI+LA+LS Dessa förluster kan uttryckas som funktioner av estimationspa- rametrarna och de analyserade resultaten (dvs. parametrar här- rörande från bilder) härledda av estimatorn. 10 15 20 25 520 076 12 LM = LM{L,,, F-faktormrnw MFDR), M-faktoru/LFDL, MFDRU (2) L, = LI{V, förlustfaktor, indexgräns} (3) LA = LA{bildvinkeloffset, makrofaktor, MFDL, MFDR} (4) De analyserade resultaten (bildhärledda parametrarna) använda i estimationen är här mikroböjningsförlusten Lnoch den varma kärnindexoffseten V erhållen från varma bilder, och bildvinkel- offseten (dvs. bildvinkelskillnader mellan den vänstra och den högra fibern) erhållna från kalla bilder.

Estimationsparametrarna är M- och F-faktorerna (vilka bestäms entydigt genom MFDL och MFDR), förlustfaktorn, indexgränsen, makrofaktorn för justering av LA, MFDL och MFDR som representerar MFD för den vänstra och den högra fibern, samt LS.

Förlustfaktorn och indexgränsen är parametrar utformade enbart för erbiumfiberskarvningsprocesser.

De grundläggande procedurerna för hur den totala förlusten kan härledas från primär information från bilderna och estimations- parametrarna illustreras schematiskt i Fig. 2.

Fristående avstämninqsprocedurer För en sekvens med n skarvar kan en databas för fristående av- stämning skapas medelst användning av uppladdningsmjukvarumodu- lerna. Antag att den uppmätta skarvningsförlusten för den izte och att den skarven är LM E {Lm, Lm, ., Lmj, i=l, 2, ..., n, estimerade skarvningsförlusten motsvarande den izte skarven är LM E {Ln, LN, .., Lw}, kommer databasen således att bli: Databas = {L,,i, Lmæj, cik)}, i=l,2,...,n; j=1,2,...; k=l,2,... (5) 10 15 20 25 520 076 13 där Pj och CH är estimationsparametrar respektive de analyserade resultaten erhållna från estimatorn.

Notera särskilt att LM är den uppmätta förlusten för skarven i och skall således inte sammanblandas med skarvningsförlusten LM på grund av kärndeformation.

Vidare är estimationsparametrarna Pj, j=1,2, ... olika för olika smältningsprocesser som används och för olika typer av skarvade fibrer.

Efter uppladdning av all data i kalkylbladet är det viktigt att sortera datan enligt de smältningsprocesser som används. Det finns två anledningar till datasorteringen. (1) Vissa parametrar har inte enbart utformats för optimering av estimatorn utan också för att styra smältningprocesserna.

Dessa parametrar skall inte optimeras under den fristående av- stämningen om de har använts såsom styrparametrar i smältnings- processerna. Detta gäller eftersom varje optimering av dessa parametrar kan ändra smältningsprocessen fullständigt.

Den typiska parametern i Ericsson FSU995 Fusion Splicer är in- dexgränsen. (2) Modellerna använda för olika smältningsprocesser i estimatorn kan vara fullständigt olika. Exempelvis i en normal skarv dominerar bidragen från mikroböjningsförlusten LD den to- tala skarvningsförlusten. Därför baseras modellberäkningarna huvudsakligen på LD..Ã andra sidan om emellertid kärnoffseten hos två fibrer är stor, exempelvis >l um, kommer skarvningsför- lusten att bero starkt inte enbart på LD utan också på vågläng- den hos signalen som överförs. I detta fall måste en ny modell för våglängdsberoende förluster användas för att fullständigt beskriva förlustmekanismerna. Det typiska exemplet i Ericsson 10 15 20 520 076 14 FSU995 Fusion Splicer är estimationsprocesserna för dämpnings- skaparen.

Bellcores kriterium för optimerinq Det huvudsakliga målet med fristående avstämning är att opti- mera estimationsparametrarna så att någon uppsättning, eller företrädesvis den bästa uppsättningen av parametrar som uppfyl- ler Bellcores noggrannhetskriterium för skarvningsförlustesti- matorer kan påträffas. Bellcores noggrannhetskriterium definie- ras för 90% och 100% av skarvpopulationerna i tabell l.

Tabell 1: Bellcores noggrannhetskriterium för skarvningsförlus- testimator Uppskattande intervall Faktisk Krav Mål förlust 90% 100% 90% 100% s O.40dB :0.l0 dB 10.25 dB :0.05 dB :0.lO dB >0-40 dB 125% 150% 115% 130% Baserat på Bellcores kriterium kan algoritmerna för utvärdering av skarvningsförlustestimering härledas. Såsom ett exempel ges Bellcores kriterium för fristående avstämning för Ericsson 995 Fusion Splicer: Li,m1n(LM1) -<- LTÅPH P2/ P3: P4! Ps! Per Cill Li,max(LMi); i=1,2,m, n (6) där Pl, P2, P3, P4, P5 och P6 är estimationsparametrar (dvs. MFDL, MFDR, förlustfaktor, indexgräns, makrofaktor och Ls) för en gi- ven smältningsprocess och givet slag av fiber. På liknande sätt 10 15 20 25 520 076 15 är Cnf Cm och Cu de analyserade resultaten (dvs. LD, V och bildvinkeloffseten).

För den izte skarven är CÜ (k=l, 2, 3) given (dvs. härledd från varma respektive kalla bilder), medan LM kan varieras genom att välja en lämplig uppsättning P, (j=l, 2, ..., 6). Det avstämbara intervallet för LM kan styras medelst kriterieparametrar LLmu(Lm) och LLmm(Lm). För enkelhetens skull antar vi här att den maximala skarvningsförlusten är 2,0 dB. Således ges krite- rier för den i:te skarven medelst följande formler.

För 90% av skarvpopulationen: LLmn(Lm) = LM + 0,10 om Lm s 0,4 dB LM + 0,25 Lm om 0,4 < Lm s 2,0 dB (7) L,,m,n(L,,,) = LM, - 0,10 om LM, s 0,4 dB LM - 0,25 LM om 0,4 < LM s 2,0 dB (8) För 100% av skarvpopulationen: L,,m,x(L,,,) = LM, + 0,25 om LM, s 0,4 dB LM, + 0,50 LM, om 0,4 < LM, s 2,0 dB (9) L,,m,,,(LM,) = LM, - 0,25 om LM, s 0,4 dB LM - 0,50 LM om 0,4 < Lm s 2,0 dB (10) I princip kan estimationsparametrarna optimeras genom att kon- tinuerligt variera alla parametrar P, med väldefinierade optime- ringsrutiner och samtidigt beräkna LN med formler (1)-(4) tills Bellcores kriterium, dvs. formel (6), uppfylls för alla skar- Var .

Fig. 3 visar ett typiskt exempel med optimerad data som uppfyl- ler Bellcores krav. Områdena inom de streckade linjerna och heldragna linjerna representerar Bellcores 90%-iga respektive 10 15 20 25 520 076 16 100%-iga kriterium. I detta särskilda fall uppfylls fullstän- digt både Bellcores 90%-iga och 100%-iga kriterium.

Reqressionsanalvskriterium för bästa lösning Det kan noteras att en uppsättning optimerade parametrar som uppfyller Bellcores kriterium icke är entydig. Olika uppsätt- ningar optimerade parametrar som uppfyller Bellcores kriterium kan vara helt olika, beroende på optimeringsrutiner och parame- terkombinationer som används för optimeringen. Således även om varje lösning som uppfyller Bellcores kriterium kan betraktas såsom en acceptabel lösning, är det fortfarande en öppen fråga huruvida det är intressant att välja den bästa lösningen inom Bellcores kriterium.

Den bästa lösningen kan definieras som den uppsättning paramet- rar som maximerar sannolikheten att den estimerade skarvnings- förlustdatan representerar den uppmätta skarvningsförlustdatan, dvs. att datafördelningen i Fig. 3 optimeras att vara så nära den diagonala linjen (streckprickade linje in Fig. 3) som möj- ligt.

För att söka efter den bästa lösningen används regressionsana- lys. Genom att använda ett sådant förfaringssätt genereras en regressionslinje medelst "minsta kvadratmetoden" för att ge den bästa passningen för datauppsättningen {Lm, Lfi(Pj,Cü)}. Regres- sionslinjen kan uttryckas genom: LT = ÛLM + b (11) där Ö f”. .q.r>~<§“ r .míjrjflnw n fißøu/HLII fiÅJU/l [zu] m: } - LMf a: (12) 10 15 2 |\_'n U'l 0 520 076 17 och (ÉLTI) _ LMIKÉ LM/Ln) b = f=l I= n :=] H /=l HQ; mi» ~ QLMY (13) Således är kriteriet för den bästa lösningen datauppsättningen som inte bara uppfyller Bellcores kriterium utan också regres- sionsanalyskriteriet. Regressionsanalyskriteriet ges av Ia - 1| s Q |b| S az (14) där a och b är lutningen respektive skärningspunkten för re- gressionslinjen. Q och 5 är mycket små konstanter som sätter villkoren för att styra och avsluta optimeringsprocedurerna.

I praktiken måste emellertid ytterligare kriterier tas i be- traktelse, exempelvis begränsningar avseende beräkningstid. Ef- tersom många faktorer (t.ex. varma punkter, ljusbågsgnistor) inte fullständigt kan hanteras av estimatorn, kanske det inte är möjligt att optimera estimationsparametrarna så att dataupp- sättningen fullständigt uppfyller Bellcores kriterium inom den begränsade beräkningstiden. Därför måste ett kriterium med väl- definierade beräkningsslingor och/eller beräkningstid användas för att avsluta optimeringsprocesserna om nödvändigt.

I Fig. 4-6 demonstreras konceptet med den ovan beskrivna två- stegsoptimeringen. Fig. 4 visar den ursprungliga datauppsätt- ningen som laddas upp någon optimering. Fig. 5 visar det första optimeringssteget av som uppfyller Bellcores kriterium. I det andra optimeringssteget, visat i Fig. 6, visas den bästa lös- ningen genom användning av regressionsanalyskriteriet. 10 15 20 25 520 076 18 Proqramflödesdiaqram Baserat på det grundläggande koncepten och teknikerna beskrivna ovan ges ett förenklat programflödesdiagram för användning av fristående avstämning i Ericsson FSU 995 Fusion Splicer i Fig. 7.

En skarvdatabas {Lm, Lfi(Pj, Cu)} importeras i ett steg 71 (som faktiskt kan innefatta ett flertal delsteg) till den fristående avstämningsmodellen 21 hos anordningen 5, vilken illustreras i Fig. 1.

Sedan, i ett steg 73 ändras estimeringsparametrarna Pj, och LN beräknas genom att använda formlerna (1)-(4).

I ett steg 75 kontrolleras huruvida LM uppfyller formel (6) och om inte formel (6) är uppfylld återvänder algoritmen till steg 73. Om formeln (6) är uppfylld genereras i ett steg 77 en re- gressionslinje LT = aLM + b.

Sedan, i ett steg 79, kontrolleras huruvida formel (14) är upp- fylld och om inte formel (14) är uppfylld återgår algoritmen till steg 73. Om formel (14) är uppfylld exporteras estime- ringsparametrarna i ett steg 81 till nedladdningsmodulen 17 i Fig. 1, varefter algoritmen avslutas.

Valfritt, skapas i ett steg 83 ett skarvningsförlustdiagram liknande de visade i Fig. 3 respektive 5-6.

Det är uppenbart att uppfinningen kan varieras på ett flertal sätt. Sådana variationer skall icke betraktas som en avvikelse från omfånget för uppfinningen. Alla sådana modifikationer som är uppenbara för fackmannen inom området är avsedda att inne- fattas inom skyddsomfånget för de bifogade patentkraven.

Claims (23)

10 15 20 25 30 520 076 19 PATENTKRAV

1. l. Anordning (5) för automatisk optimering av en skarvnings- förlustestimator hos en optisk fiberskarvningsmaskin (1), där nämnda skarvningsförlustestimator är inrättad att, i en skarv- ningsförlustestimationsprocedur, estimera skarvningsförlusterna (LN) hos skarvar (i) av änddelar av optisk fiber skapade av nämnda fiberskarvningsmaskin från åtminstone en respektive bild tagen av de respektive änddelarna av optisk fiber före, under eller efter skarvningen därav, varvid nämnda skarvningsför- lustestimationsprocedur innefattar användningen av en uppsätt- ning skarvningsförlustestimationsparametrar (Pj), k ä n n e - t e c k n a d a v - en första inmatningslinje (7) för att mottaga (71), från nämnda skarvningsförlustestimator, data över ett flertal skar- var av änddelar av optisk fiber, skapade medelst nämnda fiber- skarvningsmaskin, varvid nämnda data för varje skarv (i) inne- fattar information (CU) härledd från den åtminstone ena bilden tagen av änddelarna av optisk fiber som utgör den skarven, och den estimerade skarvningsförlusten (LN) av den skarven, - en andra inmatningslinje (9) för att mottaga (71) ett skarvningsförlustvärde (LM) för var och en av nämnda flertal skarvar av änddelar av optisk fiber såsom uppmätt medelst en mätningsutrustning (3), - organ (ll-21) för att bestämma (73-79) en ny uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar från nämnda data och nämnda estimerade och uppmätta skarvningsförlustvärden så att nämnda skarvningsförlustestimationsprocedur, genom användning av den nya uppsättningen skarvningsförlustestimationsparamet- rar, estimerar skarvningsförlusten hos var och en av nämnda flertal skarvar av änddelar av optisk fiber med en given nog- grannhet, och 10 15 20 25 520 076 20 - en utmatningslinje (7) för utmatning (81) av nämnda be- stämda nya uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar till nämnda skarvningsförlustestimator för att ersätta uppsätt- ningen skarvningsförlustestimationsparametrar använda i skarv- ningsförlustestimationsproceduren hos skarvningsförlustestima- torn för estimering av skarvningsförluster av varje ytterligare skarv av änddelar av optisk fiber som skall produceras av nämnda fiberskarvningsmaskin.

2. Anordning enligt krav 1, varvid nämnda data för varje skarv (i) innefattar information (CU) härledd från varma bilder tagna av änddelar av optisk fiber som utgör den skarven.

3. Anordning enligt krav 2, varvid nämnda data för varje skarv innefattar information avseende oöverensstämmelse av mod- fältsdiametern, såsom exempelvis mikroböjningsförlust (LD), el- ler fiberkärna/manteldeformation innefattande mantel-till-kärn- excentriciteter, icke-rundhet hos fibrer, kapvinkel hos fiber- ändar och/eller mantel/kärnoffseter.

4. Anordning enligt krav 2 eller 3, varvid nämnda data för varje skarv innefattar information avseende oöverensstämmelse av varmt kärnindex (Li), såsom exempelvis varm kärnindexoffset (V), fiberdopningskoncentrationer och/eller fiberkärndiametrar.

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, varvid nämnda data för varje skarv (i) innefattar information (CU) härledd från kalla bilder tagna av änddelarna av optisk fiber som utgör den skarven.

6. Anordning enligt krav 5, varvid nämnda data för varje skarv innefattar information avseende makroböjning, såsom exem- pelvis bildvinkeloffset, fiberlinjering och/eller närvaro av mikrodamm på fiberytor. 10 15 20 25 30 520 076 21

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, varvid nämnda anordning är en dator, företrädesvis en fristående dator och/eller en PC-plattformsbaserad skarvningsmaskin, försedd med lämplig mjukvara (11-21) och information avseende den i skarv- ningsförlustestimatorn använda skarvningsförlustestimationspro- ceduren.

8. Anordning enligt någon av kraven 1-7, varvid nämnda upp- sättning skarvningsförlustestimationsparametrar innefattar nå- got av en M-faktor, en F-faktor, en förlustfaktor, en makrofak- tor, en faktor avseende vänster modfältsdiameter (MFDL), en fak- tor avseende höger modfältsdiameter (MFDR) och en skarvningsför- lustskiftsfaktor (Ls), där M- och F-faktorn används i estime- ringen av en kärndeformationsinducerad skarvningsförlust (LM), förlustfaktorn används i estimeringen av en varm kärnindex- oöverensstämmelseinducerad skarvningsförlust (LI), makrofaktorn och faktorerna avseende vänster (MFDL) och höger (MFDR) mod- fältsdiameter används i estimeringen av en makroböjningsinduce- rad skarvningsförlust (LA) och skarvningsförlustskiftsfaktorn (LS) används vid estimeringen av en skarvningsförlustkorrek- tionsterm, som korrigerar för varje systematiskt fel i estima- tionsproceduren.

9. Anordning enligt något av kraven 1-8, varvid nämnda anordning är inrättad att mottaga, på första nämnda inmatnings- linje, uppsättningen estimationsparametrar som används av nämnda fiberskarvningsmaskin.

10. Anordning enligt något av kraven l-9, varvid - nämnda anordning är inrättad att mottaga, på nämnda för- sta inmatningslinje, en uppsättning bildbehandlingsparametrar, varvid nämnda uppsättning bildbehandlingsparametrar används i nämnda skarvningsförlustestimationsprocedur av nämnda skarv- ningsförlustestimator hos skarvningsmaskinen, 10 15 20 25 30 520 076 22 - nämnda organ för att bestämma är inrättat att bestämma en ny uppsättning bildbehandlingsparametrar från nämnda data och nämnda estimerade och uppmätta skarvningsförlustvärden så att nämnda skarvningsförlustestimationsprocedur, användande den nya uppsättningen bildbehandlingsparametrar, estimerar skarvnings- förlusten hos var och en av nämnda flertal skarvar av änddelar av optisk fiber med en given noggrannhet, och - nämnda anordning för automatisk optimering är inrättad att mata ut, via nämnda utmatningslinje, nämnda bestämda nya uppsättning bildbehandlingsparametrar till nämnda skarvnings- förlustestimator för att ersätta uppsättningen bildbehandlings- parametrar som används i skarvningsförlustestimationsproceduren hos skarvningsförlustestimatorn för estimering av skarvnings- förluster hos varje ytterligare skarv av änddelar av optisk fi- ber som skall produceras av nämnda fiberskarvningsmaskin.

11. ll. Anordning enligt något av kraven 1-10, varvid nämnda flertal skarvar är åtminstone 50, mera företrädesvis åtminstone 100 och mest företrädesvis mellan 100 och 500.

12. Anordning enlig något av 1-10, varvid nämnda organ för att bestämma är inrättat att bestämma nämnda nya uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar så att nämnda nya upp- sättning med skarvningsförlustestimationsparametrar uppfyller Bellcores kriterium (75) för skarvningsförlustestimator, före- trädesvis Bellcores 90%-iga kriterium, och mest företrädesvis Bellcores 100%-iga kriterium.

13. Anordning enligt någon av kraven 1-10, varvid nämnda or- gan för att bestämma är inrättat att bestämma nämnda nya upp- sättning med skarvningsförlustestimationsparametrar genom att använda ett linjärt regressionskriterium (79) för att öka san- nolikheten att de estimerade skarvningsförlustvärdena vid an- 10 15 20 25 30 520 076 23 vändande av nämnda nya uppsättning estimationsparametrar repre- senterar de uppmätta skarvningsförlusterna.

14. Optiskt fiberskarvningssystem (1, 3, 5) innefattande anordningen (5) för automatisk optimering enligt någon av kra- ven 1-13.

15. Förfarande för automatisk optimering av en skarvningsför- lustestimator hos en optisk fiberskarvningsmaskin (1), där nämnda skarvningsförlustestimator är inrättad att, i en skarv- ningsförlustestimationsprocedur, estimera skarvningsförlusterna (LH) hos skarvar (i) av änddelar av optisk fiber skapade av nämnda fiberskarvningsmaskin från åtminstone en respektive bild tagen av respektive änddelar av optisk fiber före, under eller efter skarvningen därav, varvid skarvningsförlustestima- tionsproceduren innefattar användning av en uppsättning skarv- ningsförlustestimationsparametrar (Pj), k ä n n e t e c k n a t a v stegen att: - data över ett flertal skarvar av änddelar av optisk fiber skapade medelst nämnda fiberskarvningsmaskin mottages (71) från nämnda skarvningsförlustestimator, varvid nämnda data för varje skarv (i) innefattar information (CU) härledd från den åtmin- stone ena bilden tagen av änddelarna av optisk fiber som utgör den skarven, och den estimerade skarvningsförlusten (LM) hos den skarven, - ett skarvningsförlustvärde (Lm) mottages (71) för var och en av nämnda flertal skarvar av änddelar av optisk fiber såsom uppmätt medelst en mätningsutrustning (3), - en ny uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar bestämmes (73-79) från nämnda data och nämnda estimerade och uppmätta skarvningsförlustvärden så att nämnda skarvningsför- lustestimationsprocedur, användande den nya uppsättningen skarvningsförlustestimationsparametrar, uppskattar skarvnings- 10 15 20 25 30 520 076 24 förlusterna hos var och en flertalet skarvar av änddelar av op- tisk fiber med en given noggrannhet och - nämnda bestämda nya uppsättning skarvningsförlustestima- tionsparametrar matas ut till nämnda skarvningsförlustestimator för att ersätta uppsättningen skarvningsförlustestimationspara- metrar använd i skarvningsförlustestimationsproceduren hos skarvningsförlustestimatorn för estimering av skarvningsförlus- ter för varje ytterligare skarv av änddelar av optisk fiber som skall produceras medelst nämnda fiberskarvningsmaskin.

16. Förfarande enligt krav 15, varvid nämnda data för varje skarv (i) innefattar information (on) härledd från varma bilder tagna av änddelarna av optisk fiber som utgör den skarven.

17. Förfarande enligt krav 15 eller 16, varvid nämnda data för varje skarv (i) inkluderar information (Cm) härledd från kalla bilder tagna av änddelarna av optisk fiber som utgör den skar- Ven.

18. Förfarande enligt något av kraven 15-17, varvid nämnda upp- sättning skarvningsförlustestimationsparametrar innefattar nå- got av en M-faktor, en F-faktor, en förlustfaktor, en makrofak- tor, en faktor avseende vänster modfältsdiameter (MFDL), en fak- tor avseende höger modfältsdiameter (MFDR), och en skarvnings- förlustskiftsfaktor (LS), där M- och F-faktorn används i estime- ringen av en kärndeformationsinducerad skarvningsförlust (LM), förlustfaktorn används vid estimering av en varm kärnindex- oöverensstämmelseinducerad skarvningsförlust (LI), makrofaktorn och faktorerna för vänster MFDL) och höger (MFDR) modfältsdiame- ter används vid estimering av en makroböjningsinducerad skarv- ningsförlust (LA) och skarvningsförlustskiftsfaktorn (LS) an- vänds vid estimering av en skarvningsförlustkorrigeringsterm som korrigerar för varje systematiskt fel i estimationsprocedu- ren. 10 15 20 25 30 520 076 25

19. Förfarande enligt någon av kraven 15-18, ytterligare innefattande stegen att: - en uppsättning bildbehandlingsparametrar mottages från nämnda skarvningsförlustestimator, varvid nämnda uppsättning bildbehandlingsparametrar används i nämnda skarvningsförlustes- timationsprocedur av nämnda skarvningsförlustestimator hos fi- berskarvningsmaskinen, - en ny uppsättning bildbehandlingsparametrar som bestäms från nämnda data och nämnda estimerade och uppmätta skarvnings- förlustvärden så att nämnda skarvningsförlustestimationsproce- dur, användande den nya uppsättningen bildbehandlingsparamet- rar, estimerar skarvningsförlusterna hos var och en av nämnda flertal skarvar av änddelar av optisk fiber med en given nog- grannhet, och - nämnda bestämda nya uppsättning bildbehandlingsparametrar matas ut till nämnda skarvningsförlustestimator för att ersätta uppsättningen bildbehandlingsparametrar använd i skarvningsför- lustestimeringsproceduren hos skarvningsförlustestimatorn för estimeringen av skarvningsförluster hos varje ytterligare skarv av änddelar av optisk fiber som skall produceras av nämnda fi- berskarvningsmaskin.

20. Förfarande enligt någon av kraven 15-19, varvid nämnda nya uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar bestäms så att nämnda nya uppsättning skarvningsförlustestimationspara- metrar uppfyller Bellcores kriterium (75) för skarvningsförlus- testimator, företrädesvis Bellcores 90%-iga kriterium och mest föredraget Bellcores 100%-iga kriterium.

21. Förfarande enligt någon av kraven 15-20, varvid nämnda nya uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar bestäms medelst användande av linjära regressionskriterier, för att öka sannolikheten att de estimerade skarvningsförlustvärdena använ- 10 15 20 25 520 076 26 dande nämnda nya uppsättning estimationsparametrar represente- rar de uppmätta skarvningsförlusterna.

22. Datorprogramvara (11-21) nedladdningsbar i det interna minnet hos en dator (5), innefattande mjukvarukod för att ut- föra förfarandet enligt något av kraven 15-21, då nämnda dator- programvara köres på nämnda dator.

23. Förfarande för automatisk optimering av en skarvningsför- lustestimator hos en optisk fiberskarvningsmaskin (1), där nämnda skarvningsförlustestimator är inrättad att, i en skarv- ningsförlustestimationsprocedur, estimera skarvningsförluster (LH) hos skarvar av änddelar av optisk fiber skapade medelst nämnda fiberskarvningsmaskin från åtminstone en respektive bild tagen av respektive änddelar av optisk fiber före, under eller efter skarvningen därav, där nämnda skarvningsförlustestima- tionsprocedur innefattar användning av en uppsättning skarv- ningsförlustestimationsparametrar (Pj), k ä n n e t e c k n a t a v stegen att: - ett flertal skarvar av änddelar av optisk fiber skapas medelst nämnda fiberskarvningsmaskin, - information från åtminstone en bild tagen för varje ska- pad skarv härleds, - skarvningsförlusten estimeras baserat på informationen härledd från den åtminstone ena bilden för varje skapad skarv, - skarvningsförlusten för varje skapad skarv mätes medelst ett mätningsinstrument, exempelvis en effektmätare, - den härledda informationen, de estimerade skarvningsförlusterna och de uppmätta skarvningsförlusterna laddas upp (71) till en behandlingsanordning, 10 15 520 076 27 - en ny uppsättning skarvningsförlustestimationsparametrar bestämmes (73-79) från den härledda informationen och de esti- merade och uppmätta skarvningsförlustvärdena så att nämnda skarvningsförlustestimationsprocedur, användande den nya upp- sättningen skarvningsförlustestimationsparametrar, estimerar skarvningsförlusten hos var och en av nämnda flertal skarvar av änddelar av optisk fiber med en given noggrannhet, och - nämnda bestämda nya uppsättning skarvningsförlustestima- tionsparametrar laddas ned (81) till nämnda skarvningsför- lustestimator hos nämnda fiberskarvningsmaskin för att ersätta uppsättningen skarvningsförlustestimationsparametrar använd i skarvningsförlustestimationsproceduren hos skarvningsförlustes- timatorn för estimeringen av skarvningsförlusterna för varje ytterligare skarv av änddelar av optisk fiber som skall produ- ceras medelst nämnda fiberskarvningsmaskin.