+380 44 323 88 88
вул. Маричанська, 18,
м. Київ, Україна, 03040
Написати нам

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON)

24 січня 2016

У статті розглянуто особливості оптичних вимірювань на мережах PON: види вимірювань, фактори, що впливають на якість передачі, схеми проведення вимірювань та вимірювані параметри. Розглянуто проблеми, що виникають при таких вимірюваннях та шляхи їх вирішення. Наведено перелік необхідного вимірювального обладнання та його параметри, важливі для застосування на PON. 

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON)

 

 

Розумуванням PON не зрозуміти,
лекалом спільним не...

Ф.І.Майже-Тютчев

 

Побудова сучасної якісної оптичної мережі неможливо без високої якості її тестування. Вона дозволяє підтвердити основні параметри, що забезпечують якість передачі інформації, а при необхідності - допомогти інсталятору визначити характер і місце пошкодження. У пасивних оптичних мережах вимірювання пов'язані з досить великими витратами часу і коштів. Тому вимірювальні прилади повинні бути ретельно підібрані з урахуванням особливостей саме таких мереж, а етапи та методи вимірювань повинні відповідати міжнародним стандартам для PON.

Види вимірювань на PON

На різних етапах побудови та використання PON можуть проводитися наступні вимірювання:

- вхідний контроль;

- будівельно-монтажні;

- приймально-здавальні;

- експлуатаційні.

Вхідний контроль параметрів компонентів мережі проводиться перед початком будівництва. Його завдання - перевірити відповідність параметрів кабелю, шнурів, розгалужувачів та інших пристроїв заявленим значенням. Однак, при будівництві невеликих абонентських мереж це не завжди доцільно, тому що повноцінний вхідний контроль всіх складових PON потребує великої кількості часу і досить дорогого обладнання. Простіше провести вибірковий контроль (наприклад, коефіцієнта загасання декількох будівельних довжин кабелю) і довіритися гарантійним зобов'язанням постачальника.

У процесі інсталяції мережі проводяться вимірювання, що дозволяють оцінити якість будівельно-монтажних робіт, наприклад, підвісу відрізка повітряного оптичного кабелю на опорах, зварного з'єднання оптичних волокон т.ін.

Приймально-здавальні вимірювання проводяться після закінчення будівельно-монтажних робіт для підтвердження заданих параметрів мережі, що забезпечують якість передачі інформації. Експлуатаційні вимірювання проводяться в тих випадках, коли в процесі роботи PON відбувається погіршення параметрів сигналів або пошкодження в якій-небудь точці мережі, а також після проведення ремонтно-відновлювальних робіт.

Будівельно-монтажні вимірювання на PON

У процесі будівельно-монтажних робіт можуть знадобитися вимірювання, пов'язані з контролем якості компонентів і якості самої інсталяції PON. До них відносяться вимірювання погонного загасання будівельних довжин оптичного кабелю, втрат у зварних з'єднаннях, загасань і втрат на відбиття пасивних компонентів (роз'ємів, розгалужувачів).

Для цієї мети найкращим чином підходить оптичний рефлектометр, який підключається з одного кінця лінії і дозволяє отримати розподіл відбитої потужності по її довжині. У результаті вимірів формується графічна залежність (рефлектограма), яка характеризує розподіл потужності оптичного сигналу по довжині лінії. Таким чином, по нахилу характеристики на лінійних ділянках можна визначити величину коефіцієнта загасання оптичного кабелю (в дБ/км), а для локальних неоднорідностей (зварні і роз'ємні з'єднання, вигини волокон т.ін.) можна визначити внесені втрати і втрати на відбиття (див. малюнок нижче).

Після закінчення будівельно-монтажних робіт на окремих сегментах мережі доцільно зробити рефлектометричне вимірювання (якщо є можливість, то на двох довжинах хвиль) і зберегти опорні рефлектограми. При подальшій експлуатації для визначення місць пошкодження (або неоднорідності) дуже корисним буде накладення вихідної опорної рефлектограми на «аварійну» (багато моделей рефлектометрів мають таку функцію). Іноді це дозволяє швидше зрозуміти характер несправності і виявити її місце розташування.
Також рекомендується знімати рефлектограми при зміні топології мережі (підключення нового абонента, заміни розгалужувача т.ін.).

Фактори, що впливають на якість передачі в PON

При проведенні приймально-здавальних робіт зазвичай проводяться вимірювання параметрів, що характеризують швидкість передачі, відсутність помилок та інші показники, що характеризують якість сигналу. Основними факторами, що діють в лінійному тракті (між передавачем і приймачем) і обмежують показники якості є: загасання, дисперсія (хроматична і поляризаційна) і нелінійні ефекти.

Загасання сигналу в оптичних кабелях, шнурах, роз'ємах, розгалужувачах та інших компонентах PON призводить до зменшення рівня сигналу на вході фотоприймача і, відповідно, погіршення співвідношення сигнал/шум, збільшення коефіцієнта помилок. Як було показано в статті «Практика проектування пасивних оптичних мереж (PON)», загальне загасання залежить від довжини лінії, кількості пасивних компонентів і загасання в них, а також кількості роз'ємних та нероз'ємних з'єднань. Загальне загасання в лінійному тракті обов'язково вимірюється на відповідність розрахованому бюджету втрат. Також можуть проводитися вимірювання втрат, що вносяться окремими компонентами мережі (роз'ємами, розгалужувачами т.ін.).

1
Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.2 )

Дисперсія  оптичних сигналів пов'язана з різними швидкостями поширення різних спектральних (хроматична) або поляризаційних (поляризаційно-модова) складових. Вона приводить до розширення форми імпульсів або фазового спотворенням аналогових сигналів в оптичних волокнах. Досить велика дисперсія призводить до помилок розпізнавання сигналів фотоприймачем і, знову ж таки, до погіршення співвідношення сигнал/шум, збільшення коефіцієнта помилок або спотворень ТВ сигналу (SCO). Більша з двох складова - хроматична дисперсія - залежить від довжини лінії, довжини хвилі сигналу і параметрів волокон. Така дисперсія реально має істотний вплив на форму сигналу на довгих лініях (десятки, сотні км) при високій швидкості передачі (більше 1 Гбіт/с), особливо на довжині хвилі 1550 нм. Розрахункове значення хроматичної дисперсії може використовуватися при проектних розрахунках (особливо GPON), але вимірювання цього параметра при будівництві та експлуатації, як правило, не проводяться.

 

 

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.3)

 

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.4)

Нелінійні ефекти  в оптичних волокнах виникають при чималій величині оптичної потужності, що вводиться в волокно. Зазвичай це відбувається при використанні в PON виділеної оптичної несучої 1550 нм для передачі ТВ сигналів. При перевищенні деякого порогового рівня потужності, внаслідок нелінійних видів розсіювання сигналу (Мандельштама-Бріллюена, Рамана) у волокні виникають нові частотні складові, що мають зустрічний і попутний напрямки. По суті, відбувається виведення частини оптичної потужності з детектованого спектра, тобто додаткові втрати сигналу, переданого на основній оптичній несучій. А назад поширюється паразитний сигнал, здатний погіршити роботу оптичного передавача. У цьому випадку відбувається зменшення співвідношення несуча/шум ТВ сигналу. Однак прояв нелінійних ефектів відбувається при рівнях потужності більше 7 - 10 дБ, а сучасні оптичні передавачі ТВ сигналів часто мають систему придушення таких ефектів навіть при рівнях до 18 дБм.

 

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.5)

 

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.6)

 

Приймально-здавальні вимірювання на PON

Для приймально-здавальних випробувань на PON принциповими є тільки вимірювання, пов'язані з розподілом потужності в мережі. Тому принципово важливо провести два види вимірювань:
- вимірювання оптичної потужності на виході передавальних пристроїв;
- вимірювання загасання в оптичному лінійному тракті.

Для простоти можна зробити вимірювання оптичної потужності передавачів у кросі після мультиплексора WDM на довжині хвилі 1490 нм (випромінювач OLT) і на 1550 нм (передавач ТВ-сигналів) *. При невідповідності отриманих значень проектними даними слід провести вимірювання безпосередньо на виході обох передавачів, а також на виході оптичного підсилювача. Також доцільно провести вимірювання потужності на вході оптичних приймачів лінійного і мережевого терміналів.

* Примітка. Потужність на виході WDM потрібно вимірювати приладом, що має вбудовані фільтри для роздільного вимірювання кожної довжини хвилі (див. далі опис PON-тестера MT 3212), тому звичайний вимірювач потужності покаже якусь сумарну величину, що не характеризує різні передавачі. Справа в тому, що фотодетектор має досить хорошу широкосмуговість і детектує всю падаючу оптичну потужність в діапазоні довжин хвиль 1200 - 1650 нм. Однак його чутливість на різних довжинах хвиль нерівномірна. Тому, якщо ви, наприклад, встановите на тестері довжину хвилі 1550 нм, а подасте на його вхід випромінювання з довжиною хвилі 1310 нм, то на екрані дисплея ви побачите якесь значення потужності, але воно буде неправильним, тому що струм на виході детекторного вузла буде перерахований в потужність з урахуванням чутливості фотодетектора на довжині хвилі 1550 нм.

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.7)

Обов'язково необхідно провести вимірювання загального загасання в лінійному тракті для всіх гілок пасивної оптичної мережі. А при отриманні значення втрат вище розрахункового слід провести вимірювання величини втрат сигналу в окремих характерних точках мережі (див. малюнок нижче). Вимірювання загасання оптичної мережі або її сегмента зазвичай проводиться методом внесених втрат (IEC 61280-4-2, Method 1) за допомогою каліброваного джерела випромінювання і оптичного вимірювача потужності або оптичного тестера, який поєднує обидва таких пристрої в одному корпусі **.

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (рис.8)

** Примітка. При відсутності каліброваного джерела випромінювання у вигляді окремого приладу, в крайньому випадку, для вимірювання загасання в різних точках лінійного тракту можна використовувати передавач OLT (на 1490 нм) або оптичний передавач ТВ-сигналу (на 1550 нм). Вважаючи їх випромінювання практично безперервним, потрібно спочатку виміряти потужність на виході передавача, а потім - в заданій точці лінійного тракту. Різниця рівнів (в дБ) і покаже загасання вимірюваної ділянки мережі.

Приймально-здавальні вимірювання на PON

Для вимірювання рівнів потужності і загасання в мережах PON зазвичай використовуються оптичне джерело випромінювання і оптичний вимірювач потужності. Компанія ДЕПС може запропонувати інсталяторам цілий ряд таких пристроїв, що випускаються під торговою маркою Multitest. Компактні оптичні джерела випромінювання МТ3109 і МТ3104 відрізняються робочою довжиною хвилі (1310 і 1550 нм), наявністю джерела видимого випромінювання (650 нм, 0 дБм), можливістю НЧ-модуляції вихідного сигналу та іншими параметрами. Вимірювачі потужності Multitest МТ1108МТ1106МТ1105 і МТ1103 мають різні діапазони вимірюваних потужностей, похибки вимірювання, можливості розпізнавання НЧ-модульованого сигналу (270 Гц, 1 кГц, 2 кГц), об'єм збереженої інформації, тип батарей живлення тощо.
Оптичний тестер Multitest МТ3204 інтегрує в собі фактично два прилади: вимірювач оптичної потужності і джерело оптичного випромінювання. Чотири модифікації тестера мають випромінювачі з каліброваними довжинами хвиль 850 нм, 1300 нм, 1310 нм і 1550 нм і фотодетектори з різними діапазонами вимірювання оптичної потужності: від -70 ... + 3 дБм (МТ3204А) до -20 ... + 30 дБм (МТ3204D).

Тестер PON-мереж Multitest MT3212 є спеціалізованою моделлю вимірювача оптичної потужності, адаптованою до специфіки повністю пасивних оптичних мереж. Тестування проводиться шляхом включення приладу в оптичну лінію «на прохід», з одночасним вимірюванням потужності по трьох довжинах хвиль: 1310 нм для зворотного потоку і 1490/1550 нм для прямого потоку. При цьому забезпечується висока (> 30 дБ) взаємна ізоляція каналів на різних довжинах хвиль. Прилад може робити вимірювання пікової потужності сигналів в імпульсному режимі на довжині хвилі 1310 нм спеціально для тестування передавачів ONU. Динамічний діапазон приладу складає 45дБ на довжинах хвиль 1310 нм і 1490 нм, і 70 дБ на довжині хвилі 1550 нм. Прилад здатний вимірювати високий рівень потужності (до +20 дБм), що характерно для оптичних передавачів ТВ-сигналів, які працюють на довжині хвилі 1550 нм з додатковим підсилювачем. Останні моделі МТ 3212 мають можливість збереження результатів вимірювань у внутрішній пам'яті і порт для їх виведення на комп'ютер.

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.9)
Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.10)

Проблеми вимірювання оптичної потужності і загасання на PON

Вимірювання оптичної потужності або загасання в мережах PON може бути пов'язано з деякими специфічними проблемами, характерними саме для цих мереж. Розглянемо можливі складнощі, а також шляхи їх подолання.

Проблема 1. При передачі в PON широкомовного ТВ сигналу на довжині хвилі 1550 нм використовуються передавачі з досить великою вихідною потужністю (+ 8 ... + 18 дБм). Традиційні оптичні вимірювачі потужності розраховані на випромінювачі, встановлювані в телекомунікаційних системах (не більше 0 ... + 3 дБм). Спроба виміряти ними більш потужний сигнал призведе або до помилкових результатів (фотодетектор вийде з лінійного режиму) або навіть до пошкодження самого фотодіода.

Для вимірювань високих рівнів передачі слід вибирати спеціально призначені для цього модифікації оптичних вимірювачів потужності: МТ1108С (до +23 ДБм), МТ1106С (до +26 ДБ), МТ1105С (до +20 ДБ), МТ1105D (до +30 ДБ), МТ1103СR (до +20 ДБ), МТ1103DR (до +30 ДБ) або використовувати тестер PON-мереж  МТ3212 (до +20 ДБ на довжині хвилі 1550 нм).

Проблема 2. Вимірювання оптичної потужності на виході передавача і на вході приймача, а також загального загасання в лінійному тракті потрібно проводити на трьох довжинах хвиль: 1310 нм, 1490 нм і 1550 нм.

Єдиний радикальний спосіб вирішення цієї проблеми - застосування тестера PON-мереж МТ3212, який може проводити вимірювання на всіх трьох довжинах хвиль, причому одночасно. Якщо ж велика точність не потрібна, то можна використовувати вимірювачі потужності, що працюють на довжинах хвиль 1310 нм і 1550 нм, а похибку вимірювання несучої 1490 нм в діапазоні 1550 нм можна вирахувати, якщо відома спектральна залежність чутливості фотодіода InGaAs (на яких зазвичай і будуються широкосмугові оптичні фотодетектори оптичних вимірювачів потужності).

Проблема 3. Кожен абонентський термінал ONU підключається до мережі за допомогою одного волокна. Причому випромінювач ONU працює тільки при отриманні службових сигналів від станційного терміналу OLT. Отже, неможливо виміряти потужність випромінювача ONU, підключивши до нього безпосередньо вимірювач потужності. Можливо тільки підключення вимірювача потужності, що працює «на прохід» (див. схему нижче), тому тільки в цьому випадку до ONU доходить із OLT сигнал, що дозволяє передачу.

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.11)
Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.12)
Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.13)
Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.14)

Для вимірювань оптичної потужності «на прохід» буде потрібен вимірювач, що має можливість виведення частини випромінювання (наприклад, на згині) та його детектування на каліброваних довжинах хвиль. Тут знову знадобиться тестер МТ3212 з вбудованим перехідником, що проводить вимірювання сигналів як при кінцевому підключенні його до лінії, так і «на прохід» в режимі реального часу з внесенням невеликого загасання (до 1,5 ... 2 дБ) в оптичний лінійний тракт.

Проблема 4. Провести вимірювання потужності випромінювача ONU навіть через оптичний розгалужувач (див. схему нижче) не є можливим. Справа в тому, що при тимчасовому поділі каналів у зворотному потоці кожному ONU надається тільки короткий часовий інтервал для передачі сигналів до OLT, протягом якого і повинна бути виміряна оптична потужність. Звичайні вимірювачі потужності показують середнє інтегроване значення потужності за певний часовий інтервал. Тому на виході робочого ONU буде показано значення на 20 - 30 дБ нижче реального значення.

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (иал.15)
Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.16)
Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.17)

Для вимірювання потужності випромінювача ONU можуть використовуватися вимірювачі на пікових детекторах, для яких не матиме значення тривалість переданих посилок, хоча такі прилади будуть більш чутливі до шуму в каналі і, відповідно, матимуть дещо вищу похибку вимірювань. Більш дорогі прилади проводять вимірювання середньої потужності під час фаз активної передачі. Тестер PON-мереж МТ3212 може проводити вимірювання пікової потужності сигналів в імпульсному режимі на довжині хвилі 1310 нм з похибкою ± 0,5 дБ, що цілком прийнятно для PON.

Проблема 5. При включенні в схему PON системи ТВ мовлення оптичний передавач сигналів ТВ має вихідний конектор з поліруванням торця типу APC (кутовий фізичний контакт). Це пов'язано з тим, що при використанні конекторів з іншими типами торців в місцях роз'ємного з'єднання волокон може з'явитися досить сильний відбитий сигнал, який здатний погіршити режим роботи передавача. У той же час практично всі вимірювальні прилади мають оптичні порти з конекторами РС (фізичний контакт).

Тому для вимірювань необхідно заздалегідь запастися гібридними оптичними шнурами Cor-X АРС/РС з конекторами відповідних типів. Такі шнури можуть знадобитися і при підключенні до портів розгалужувачів, а також при побудові PON з ТБ на виділеній довжині хвилі.

Проблема 6. В принципі, вимірювання загасання в оптичному лінійному тракті слід проводити у двох зустрічних напрямках з наступних причин. По-перше, з'єднання волокон з дещо відмінними параметрами (показники заломлення, числова апертура, діаметр серцевини, діаметр модового поля) призводять до різних умов проходження світла в різних напрямках. По-друге, загасання пасивних компонентів PON (особливо розгалужувачів) також буде дещо відрізнятися в залежності від напрямку передачі сигналів. Однак такий комплекс вимірювань потребує значних витрат часу.

У більшості реальних мереж різниця загасань для зустрічних напрямків передачі становить не більше 0,5 ... 1 дБ. Істотні відмінності сумарних втрат можуть виникнути тільки в протяжній мережі з великою кількістю розгалужувачів. Тому, передбачивши на етапі проектування запас по потужності порядку 3 дБ, можна врахувати і можливі витрати на різницю втрат при різних напрямках передачі.

Експлуатаційні вимірювання на PON

Зазвичай експлуатаційні вимірювання в оптичних мережах зв'язку поділяються на планові та аварійні. Планові вимірювання проводяться періодично з метою контролю основних параметрів мережі та прогнозування можливого погіршення якості передачі.

Однак при реальній експлуатації PON нагальна потреба у вимірах виникає лише в разі аварійній (або передаварійній) ситуації. У цьому випадку основне завдання експлуатаційних вимірювань - швидко виявити причину погіршення параметрів сигналу або пошкодження.

Знаючи характер пошкодження, зазвичай можна спрогнозувати його причину, але не завжди. Наприклад, зменшення рівня сигналу на прийомі може бути пов'язано як з деградацією лазера оптичного передавача, так і з проблемами в лінійному тракті: вигин кабелю або патч-корду з неприпустимо малим радіусом, надмірний натяг волокон в повітряному кабелі тощо.

Тому для початку потрібно скористатися можливостями системи діагностики OLT і оптичного передавача КТБ. Обидва пристрої дозволяють проконтролювати вихідний рівень лазерного джерела, його струм накачки, температуру та інші параметри. А система управління OLT також здатна ідентифікувати кожен абонентський термінал ONU і контролювати його працездатність в мережі. Виявивши кількість і місцезнаходження неробочих ONU, відразу можна локалізувати ушкоджений сегмент мережі. Проте, не можна забувати, що відключений від мережі живлення термінал буде так само сприйматися системою управління OLT неробочим, як і ONU, що не працюють через обрив в мережі.

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.18)

Для пошуку несправності в лінії, при відсутності рефлектометра, можна просто провести вимірювання рівня потужності в окремих точках мережі вимірювачем потужності, використовуючи джерело випромінювання або передавач OLT. Але такий метод не придатний для мереж, в яких застосовуються безкорпусні оптичні розгалужувачі, а таких випадків - більшість, тому застосування корпусних розгалужувачів з роз'ємними з'єднувачами вносить в тракт досить великі втрати. Найбільш точно встановити місце несправності в лінії можна тільки за допомогою оптичного рефлектометра (OTDR).

Вимірювання за допомогою оптичного рефлектометра

Загальний принцип роботи оптичного рефлектометра (OTDR) полягає в тому, що він посилає світлові імпульси, які відбиваються від неоднорідностей показника заломлення волокна (релеєвське розсіювання) або від локальних неоднорідностей в лінійному тракті (зварні або роз'ємні з'єднання, деформації волокон т.ін.). В результаті частина випромінюваного імпульсу (відбитий сигнал) повертається назад і через розгалужувач потрапляє на чутливий детектор приладу.

Вимірювання тимчасового інтервалу між моментами випромінювання імпульсу і приходу відбитого сигналу дозволяє визначити відстань від точки введення імпульсу в канал до неоднорідності в ньому.
Оскільки релеєвське розсіяння відбувається в кожній точці оптичного волокна, то вимірювання рівня цього розсіювання дозволяє визначити загасання світлового сигналу при його поширенні по волокну. Френелівське відбиття виникає в місцях межі розділу середовищ, наприклад, при обриві волокна, в місцях установки роз'ємів. На рефлектограмі це відбиття будуть мати вигляд сигналу, що відповідає значно більшу потужність відбитого сигналу, ніж при релеєвському розсіюванні.

Практично всі фахівці, що працюють з волоконною оптикою, мають уявлення про роботу OTDR і методи аналізу рефлектограм. Більш докладний розгляд цих питань вимагає великої кількості часу і місця. Тому обмежимося коментарями деяких цікавих існуючих моделей, а також їх характеристиками і методами роботи стосовно до пасивних оптичних мереж.

Моделі оптичних рефлектометрів

Для вимірювань на мережах PON компанія ДЕПС пропонує оптичні рефлектометри компаній Yokogawa і Radiantech. Моделі відрізняються різними технічними характеристиками, функціональними особливостями і програмним забезпеченням.

Наприклад,  FiberPal™ UFO-320 являє собою оптичний блок (приставку) для спільної роботи з ноутбуком. Цей найбільш економічний варіант OTDR має технічні характеристики (динамічний діапазон - 35 дБ, тривалість імпульсу - від 10 нс т.ін.), прийнятні для роботи з будь-якими оптичними мережами доступу (PON, оптичний Ethernet в мережах доступу, мережі кабельного ТБ т.ін.) і транспортними мережами середньої протяжності. Пристрій може живитися електроенергією як від мережевого адаптера, так і через USB-порт, а споживана потужність рефлектометра не перевищує 3,6 Ватт Прилад повністю русифікований і поставляється з керівництвом користувача російською мовою.

Модель FiberPal™ OT-8 810 - остання розробка Radiantech, що поєднує в собі новий ергономічний дизайн, перевірене часом програмне забезпечення і поліпшені технічні характеристики. Мініатюрний прилад вагою 2,5 кг обладнаний 7-дюймовим сенсорним екраном високої роздільчої здатності. Динамічний діапазон до 38 дБ і висока щільність вибірки роблять прилад незамінним як на магістральних лініях, так і при тестуванні локальних оптичних мереж (FTTx, CATV, оптичних LAN т.ін.) Li-ion батарея з можливістю перезарядки забезпечує автономність приладу впродовж 3-х годин, а міцний і герметичний корпус захистить від будь-яких впливів навколишнього середовища і випадкових пошкоджень. Прилад має російське меню і керівництво користувача російською мовою.

Лінійка рефлектометрів AQ7270 фірми Yokogawa являє собою ряд технічно досконалих моделей, що мають деякі функціональні відмінності та особливості оптичних блоків.
З погляду вимірювань на PON, оптимальним є прилад Yokogawa AQ7275. Підвищена стабільність лазерного джерела дозволяє проводити вимірювання в PON-мережах на оптичних розгалужувачах з великим числом вихідних портів (до 32), імпульси надмалої тривалості (від 3 нс) збільшують точність знаходження пошкодження, внутрішній перестроюваний атенюатор (до 15дБ) зменшує вплив мертвої зони, яка становить рекордно малу величину (0,8 м - по відобиттю). 

Приладом можна користуватися в якості оптичного тестера, використовуючи внутрішнє джерело випромінювання з декількома режимами НЧ-модуляції і вимірювач потужності. Один з портів являє собою вбудоване джерело видимого світла для перевірки оптичних шнурів. Для оптимізації вимірювань на коротких ділянках використовується вбудоване компенсуюче волокно (до 100 м) і діапазон відстаней 0,5 і 1 км. Для зручності пошуку неоднорідностей можна використовувати режим накладення рефлектограмм (А → В) і (В → А). AQ7275 поставляется з керівництвом користувача російською мовою.

Параметри оптичних рефлектометрів для вимірювань на PON

При виборі моделі рефлектометра важливо розуміти, які параметри приладу є важливими (іноді навіть критичними) для тестування PON, а які просто додають зручності оператору. Адже ці прилади досить дорогі і, в разі вибору OTDR з надлишковими функціями, ви просто заплатите зайву суму за малу дещицю функціональних зручностей, але «недобір» за параметрами буде значно гіршим варіантом. Витративши неабияку суму на вимірювальний прилад, ви зможете лише іноді використовувати його належним чином, а в інших випадках орендувати додаткове обладнання або витрачати значно більше коштів, часу і зусиль, наприклад, для визначення місця пошкодження.
Отже, розглянемо основні характеристики рефлектометра з погляду застосування їх в пасивних оптичних мережах.

  • Динамічний діапазон (в дБ) - важливий параметр, що показує вимірювальні можливості рефлектометра. Його величина визначається як різниця рівнів випромінюваного і детектованого OTDR сигналів при співвідношенні сигнал/шум, що дорівнює одиниці. Враховуючи динамічний діапазон PON (26 - 29 дБ) і запас, необхідний для рефлектометра з мінімальною похибкою (2 - 3 дБ), можна рекомендувати величину 32 - 38 дБ для мереж протяжністю до 10 - 20 км. Використання рефлектометрів з діапазоном менше 30 дБ можливе, але має враховувати проектні значення бюджету втрат.
  • Мертва зона (в метрах) - характеризує тимчасове «осліплення» фотодетектора при потраплянні на нього великої відбитої потужності, особливо від роз'ємних з'єднань при підключенні патч-кордом до лінії. Мертва зона по відбиттю являє собою мінімальну відстань між двома сусідніми відбитими неоднорідностями, які виявляються за допомогою рефлектометра. Величина 2-3 м вважається досить хорошою. Мертва зона по загасанню звичайно трохи більша. Вона показує мінімальну відстань, необхідну рефлектометру для виявлення невідбитої події після сильного відбиття. Для реальних вимірювань цілком підходить значення 8-10 м.
  • Робоча довжина хвилі (в нм) - визначає спектральний діапазон, в якому будуть проводитися вимірювання. Враховуючи особливості (передача прямого і зворотного каналів на різних довжинах хвиль), необхідно мати OTDR з випромінювачами на довжинах хвиль 1310 нм і 1550 нм. Якщо дозволяють матеріальні можливості, то непогано мати ще випромінювач на 1625 нм. На цій хвилі можна робити вимірювання в діючій PON без перерви зв'язку, тому сигнали рефлектометрії будуть рознесені по довжині хвилі з інформаційними. Крім того, на 1625 нм значно краще видно неоднорідності, пов'язані з критичними вигинами волокон.
  • Тривалість імпульсу (в мікросекундах) - важливий параметр з точки зору визначення місця пошкодження. Якщо пошкодження має місце на початкових ділянках мережі, то зазвичай використовують імпульси малої тривалості для більшої точності визначення ушкодження. При пошкодженні на віддалених ділянках мережі використовуються імпульси з більшою тривалістю. Враховуючи відносно невелику довжину PON, бажано використовувати OTDR з мінімальною тривалістю імпульсу не більше 10 нс.
  • Діапазон перегляду (в км) - це діапазон відстаней, в межах якого рефлектометр збирає інформацію про відбиту потужність в лінії. Сам діапазон встановлюється оператором OTDR і, зазвичай, перевищує реальну довжину лінії. Помилка у встановленні діапазону може привести до більшої похибки вимірювання відстані або до появи фантомних (помилкових) сплесків на рефлектограмі. Найбільш досконалі моделі рефлектометрів в автоматичному режимі проводять попереднє сканування лінії і визначають оптимальний діапазон перегляду. Враховуючи можливість вимірювання в PON коротких ділянок ліній, бажано мати в OTDR мінімальний діапазон перегляду 2 - 6 км або менше.
  • Режим реального часу - режим, в якому OTDR не проводить тривалого усереднення прийнятих значень, а відразу показує поточні значення відбитої потужності. Дуже зручний для контролю якості з'єднання при підключенні рефлектометра через адаптер до оптичного волокна кабелю.
  • Автоматичний режим вимірювань корисний для малодосвідчених користувачів - режим, в якому прилад сам підбирає довжину хвилі, діапазон перегляду, тривалість імпульсу та інші параметри.
  • Розпізнавання включеного на дальньому кінці активного пристрою - корисна функція при роботі на діючій PON.
  • Складання звіту - функція, що дозволяє вам підготувати в зручному вигляді всю інформацію про виміряний сегмент мережі (загальна довжина лінії, загальне загасання, втрати на зварних з'єднаннях, загасання відбиття т.ін.), яку можна надати замовнику робіт та/або зберегти для подальшого використання при експлуатації.
  • Вбудоване джерело червоного світла - лазерний випромінювач з довжиною хвилі 650 нм, що має окремий вихідний порт і використовується для візуального пошуку пошкоджень в шнурах і з'єднаннях волокон (див. останній розділ статті). Функція зручна при відсутності у інсталятора окремого приладу, але вона трохи збільшує вартість приладу.
  • Режим одночасного перегляду декількох рефлектограм - корисний при пошуку пошкоджень, особливо некритичних, не пов'язаних з обривом волокна (неякісна зварка, вигин з дуже малим радіусом, мікротріщина т.ін). Порівнюючи на одному екрані опорну (зроблену після будівництва) і «аварійну» рефлектограму, простіше знайти місце пошкодження. За допомогою функції накладання дуже корисно порівнювати рефлектограми, зроблені на довжинах хвиль 1310 нм і 1550 нм.
  • Робота в режимі оптичного тестера з НЧ-модуляцією - можливість деяких OTDR програмно працювати як пара приладів (каліброване джерело випромінювання + вимірювач оптичної потужності). Причому для ідентифікації окремих ланцюгів можлива НЧ-модуляція вихідного випромінювання на декількох частотах. Ця функція зручна при відсутності у інсталяторів оптичних тестерів і трохи збільшує вартість приладу.

Для кожного OTDR існує безліч інших параметрів, що визначають його роботу. Якісна робота рефлектометра також визначається особливостями контролю роботи випромінювача, схемою обробки фотоприймального вузла, математичним забезпеченням обробки сигналів та іншими характеристиками, які важко порівнювати кількісно. Тому при виборі конкретної моделі рекомендуємо прислухатися до порад фахівців ДЕПС.

Питання, пов'язані з вимірюваннями на PON

При проведенні рефлектометричних вимірювань на PON виникає ряд специфічних питань.

Питання 1. З якого боку проводити вимірювання при пошуку пошкодження на PON?

Логічно було б проводити такі вимірювання з боку станції до абонентів. У такому випадку рефлектометр переглядає всю мережу і, при оптимальних установках параметрів сканування, здатний побачити пошкодження на будь-якій ділянці. Однак таке підключення можливе тільки при відключенні всіх абонентів від устаткування OLT. До того ж, при досить розгалуженій архітектурі з великою кількістю розгалужувачів і, можливо, роз'ємних з'єднань, рефлектограма буде являти собою «збірну солянку» з інформацією про загасання і відбиття на самих різних ділянках мережі, ідентифікувати яку буде вкрай складно.

Якщо пошкоджена ділянка знаходиться недалеко від одного або декількох ONU, то є сенс провести сканування лінії від абонентських терміналів до станції. Експерименти показали, що рефлектометр досить успішно визначає характер пошкодження і його місце, якщо між OTDR і неоднорідністю не більше одного-двох розгалужувачів.

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.19)

Дуже зручно підключитися рефлектометром безпосередньо до ділянки, на якій за допомогою OLT ідентифіковано пошкодження. Але таке підключення можливе тільки в розподільчих пристроях (шафах, боксах), де є роз'ємні підключення.

Питання 2. На якій довжині хвилі проводити рефлектометричні вимірювання на PON?

В недіючій мережі пошук місць пошкодження рефлектометром краще проводити на довжині хвилі 1550 нм (на ній краще видно критичні вигини) або 1310 нм. А коефіцієнт загасання волокон краще визначати на обох цих довжинах хвиль.

Рефлектометричні вимірювання в працюючій мережі PON на довжинах хвиль 1310 нм і 1550 нм вкрай проблематичні. По-перше, потужні імпульси випромінювача OTDR, потрапляючи на фотоприймачі ONU або OLT спільно з інформаційними сигналами, приведуть до різкого збільшення бітових помилок. З іншого боку, сигнали передавачів 1310 нм і 1550 нм, потрапляючи на фотодетектор рефлектометра, матимуть достатньо велику амплітуду в порівнянні зі слабкими відбитими імпульсами OTDR, що призведе до спотворення рефлектограм. Найбільш реальний вихід - проводити вимірювання тільки в пошкодженій гілці мережі: від останнього розгалужувача до ONU, куди безумовно не надходить сигнал (див. малюнок) або від ONU до пошкодження: якщо це обрив волокна - сигнал далі в мережу не піде.

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.20)
Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.21)

В принципі, в рефлектометр під замовлення можуть встановити джерело випромінювання на 1650 нм, спеціально для тестування PON без переривання зв'язку. Але, оскільки вам все одно знадобляться джерела на 1310 нм і 1550 нм, вартість приладу істотно зросте. Крім того, не виключено, що гармоніки потужного сигналу рефлектометра частково продетектуються приймачем ONU в діапазоні 1550 нм і трохи погіршать якість прийнятого ТВ-сигналу.

Питання 3. Чи можна рефлектометром коректно виміряти коефіцієнт загасання короткої довжини кабелю (кілька десятків метрів)?

Дійсно, в рефлектометрії існують проблеми вимірювання так званих «коротковимирів», пов'язані з тим, що фотоприймач OTDR є дуже чутливим, розрахованим на прийом відображеної потужності релеєвського розсіювання, яке в кілька мільйонів разів менше потужності посланого імпульсу. У результаті перепадів рівнів фотоприймач може вийти з лінійного режиму. Якщо оптичне волокно вимірюваної ділянки має зварні з'єднання на початку і в кінці, то хороший OTDR дозволить провести більш-менш точні вимірювання. Але коефіцієнт загасання слід визначати тільки на лінійній ділянці рефлектограми, подалі від з'єднань. А якщо волокна підключені через роз'єми, то сильні відбиття від з'єднань можуть істотно спотворити результати. Тому при вимірюванні, перед першим конектором вимірюваної ділянки, слід включити компенсаційну котушку волокна (не менше 100-200 м). 

Питання 4. Як правильно виміряти коефіцієнт загасання кабелю, дальній кінець якого не підключений?

При вимірюванні рефлектометром відрізка кабелю, протилежний кінець якого не підключений до пристрою, виникає сильне відбиття світлового імпульсу від межі розділу середовищ скло/повітря (Френелівське відбиття). У результаті на зображенні рефлектограм практично неможливо визначити лінійну ділянку, якою можна було б визначити коефіцієнт загасання волокна. Для коректних вимірювань потрібно уникнути відбиття від далекого торця. Зробити це можна кількома способами:
- помістити кінець волокна в іммерсійну рідину (з показником заломлення приблизно рівним склу), аналог - гліцерин;
- зробити на дальньому кінці волокна кілька витків з малим радіусом вигину (5-10 мм) і зафіксувати їх на час вимірювання;
- під'єднати за допомогою зварки до дальнього кінця волокна пігтейл з роз'ємом типу АРС (з кутовим поліруванням торця).

Питання 5. Чи обов'язково робити рефлектометричні вимірювання на двох довжинах хвиль - 1310 нм і 1550 нм?

Усе визначається характером ушкодження. Якщо має місце явний обрив, то можна проводити вимірювання на одній довжині хвилі, причому не дуже принципово, на якій. Якщо ж є локальне збільшення загасання, то вимірювання на двох довжинах хвиль корисне для виявлення характеру неоднорідності. Наприклад, при сильному вигині волокна різниця загасань на довжинах хвиль 1310 нм і 1550 нм буде суттєвою, а при поганій зварці - різниці майже не буде.

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.22)


Пошук пошкоджень за допомогою джерела видимого світла

Дуже часто причиною аварії на PON є пошкодження оптичних шнурів (особливо патч-кордів). Це відбувається внаслідок недбалого поводження обслуговуючого персоналу або користувачів з шнурами, підключеними в оптичних кросах, розподільчих пристроях або абонентських терміналах. У результаті вигинів з малим радіусом, ударів, ривків, стиснення т.ін. можуть утворюватися тріщини або обриви волокна, як у самому шнурі, так і на його кінці, прилеглому до корпусу конектора. Іноді проблеми пов'язані просто з низькою якістю шнура, який не витримує декількох операцій перекомутації.

Виявити проблему можна за допомогою простого, але дуже корисного пристрою - джерела видимого лазерного випромінювання. Таке джерело має лазер на довжину хвилі 650 нм (червоного світла) і універсальний роз'єм для підключення до конекторів типу FC, LC, SC і ST з діаметром серцевини (феррули) 2,5 мм. При підключенні джерела до шнура місце пошкодження буде яскраво світитися і легко виявляється візуально, причому вихідне випромінювання буде добре видно навіть крізь оболонку шнура. Для зручності вимірювача прилад може видавати як безперервне випромінювання, так і «миготливе» з частотою 2 або 3 Гц

За таким принципом зроблені джерела MT3105 і LEADLIGHT VF-65-BU2S, що мають незначні конструктивні та функціональні відмінності. Потужність випромінювача 0,5 ... 1 мВт дозволяє реально переглядати до 5 км волокна.

Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.23)
Вимірювання в пасивних оптичних мережах (PON) (мал.24)

За допомогою джерела видимого світла легко виявляти не тільки дефекти з'єднувальних шнурів, але також неякісні зварні з'єднання і критичні вигини волокон в кросових пристроях, розподільчих боксах і муфтах. 

Слід зауважити, що деякі «умільці» розробили спроби зробити аналогічний пристрій самостійно з лазерної указки, проте добитися введення значної частини потужності в волокно їм не вдалося.

* * *

На нинішньому етапі розвитку телекомунікаційних технологій пасивні оптичні мережі мають значні переваги, які спричиняють їх широке впровадження на мережах абонентського доступу. Однак вимірювання, як приймально-здавальні, так і експлуатаційні, все ще пов'язані з деякими труднощами, здебільшого об'єктивними. Тому важливо знати про проблеми з вимірюваннями, які можуть виникнути на різних етапах роботи з PON. А також правильно вибрати засоби вимірювання у відповідності з особливостями вашої мережі і економічними можливостями. А співробітники ДЕПС завжди допоможуть вам дієвою порадою.

Відділ волоконно-оптичних технологій і кабельних мереж компанії ДЕПС

Початок

Следите за последними новостями компании DEPS и телекоммуникационного рынка на нашем Telegram канале: Telegram

0 SELECT i.id iid, i.name, i.elements img, i.`publish_up` AS modified, c.id cid FROM `vjprf_zoo_item` i LEFT JOIN `vjprf_zoo_tag`t ON t.`item_id` = i.`id` LEFT JOIN `vjprf_zoo_category_item` ci ON ci.`item_id` = i.`id` LEFT JOIN `vjprf_zoo_category`c ON ci.`category_id`=c.`id` WHERE t.`name` IN ('') AND i.`id`<>63024 AND c.id >0 AND i.`type`='article' AND c.`parent` = 7169 GROUP BY i.`id` ORDER BY `publish_up` DESC LIMIT 0,3
Схожі матеріали
  • Каталог товарів
  • Системна інтеграція
  • Сервіс-центр
  • Послуги
  • Акції