eng
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
Выпуск #2/2012
М.Гринштейн, М.Зюзин
Измерительные приборы для комплексного решения задач тестирования PON-сетей
Измерительные приборы для комплексного решения задач тестирования PON-сетей
Просмотры: 3554
Специфика бурно развивающихся пассивных оптических сетей диктует специальные требования и к контрольно-измерительному оборудованию, в том числе – к оптическим рефлектометрам и программным средствам обработки результатов измерений. Решением подобных задач занимаются компании "Институт информационных технологий" (Минск) и AGIZER (Вильнюс). Статья посвящена ряду новых решений этих фирм.
Теги: optical reflectometer otdr passive optical networks pon pon testing оптический рефлектометр пассивные оптические сети тестирование
Пассивные оптические сети (passive optical networks – PON) становятся самым массовым объектом измерений в волоконно-оптической индустрии (рис.1). Запуск сети в эксплуатацию, а также ее последующее обслуживание подразумевают большой объем измерительных работ. Тот факт, что PON-сеть является "последней милей" на пути цифровых услуг связи к конечным потребителям, увеличивает вероятность появления разного рода неисправностей на физическом уровне, для диагностирования которых необходимо специально подобранное оборудование: PON-адаптированные рефлектометры, оптические тестеры PON и средства непрерывного контроля/мониторинга PON-сети.
К измерительному оборудованию для сетей PON предъявляются дополнительные требования по следующим аспектам:
технические характеристики;
программное обеспечение ПК/Сервера для сбора, хранения и пост-обработки данных;
программное обеспечение прибора;
конструктивное исполнение;
цена (достаточно доступная для небольших местных компаний, обслуживающих сети).
Остановимся на этих аспектах подробнее.
Особенности измерений
и технические характеристики
В PON-сети информация передается на длинах волн 1310, 1490 и 1550 нм. Это значит, что и измерительные приборы должны генерировать такое излучение и определять параметры компонентов на этих длинах волн.
Волоконно-оптический тракт PON-сети содержит один или несколько разветвителей (сплиттеров) с суммарным коэффициентом деления до 32 или 64. Разветвитель вносит большие "точечные" потери, которые могут значительно превышать потери в оптоволокне (ОВ). Так, разветвитель 1:32 имеет затухание около 17 дБ, разветвитель 1:64 – 20 дБ. Для тестирования ВОЛС повсеместно применяются оптические рефлектометры. В обычной волоконно-оптической линии сигнал обратного рассеяния рефлектометра (рефлектограмма) медленно изменяется в зависимости от расстояния. При измерениях в PON-сети разветвитель вызывает резкое падение этого сигнала, что может приводить к искажениям последующих участков рефлектограммы. Поэтому программное обеспечение и электрическая схема приборов для PON-сетей оптимизированы для работы с линиями при наличии разветвителей. На рис.2 показаны рефлектограммы линии, состоящей из четырех ОВ и оптического разветвителя 1:32 с затуханием 17,2 дБ. ОВ к разветвителю присоединялись через разъемы SC/APC. Рефлектограмма 1 измерена прибором МТР 6000 компании "Институт информационных технологий", а рефлектограмма 2 (она сдвинута по вертикали вниз для наглядности) – рефлектометром, не адаптированным для таких измерений. Искажения на рефлектограмме 2 не позволяют определить параметры ОВ после разветвителя.
Параметры оптического разветвителя оказывают существенное влияние на работу PON-сети. Поэтому требуется его контроль при приемке и монтаже. PON-сеть имеет несколько мест разъемных соединений, а также короткие оптические волокна абонентских участков (например, в многоквартирном доме). Для точного определения затухания каждого из этих компонентов сети необходим оптический тестер.
Сложные условия (большая плотность) прокладки ОВ до абонента могут приводить к изгибам волокна с недопустимо малыми радиусами. Для обнаружения таких мест необходим оптический рефлектометр с длиной волны 1625 или 1650 нм. В этом случае затухание на изгибе ОВ значительно возрастает, и это хорошо видно при сравнении рефлектограмм с разными длинами волн.
Дополнительное использование источника видимого излучения значительно облегчает визуальный поиск обломов или резких изгибов ОВ по выходящему наружу излучению.
В каждой части PON-сети оптический сигнал передается в двух направлениях. Если проводить измерение рефлектометром какой-либо ветви сети, то встречный информационный сигнал будет мешать работе рефлектометра и даже может повредить его фотоприемное устройство. Чтобы это предотвратить, оптический рефлектометр должен работать на длине волны, отличной от длин волн аппаратуры сети (например, 1625 нм), и иметь встроенный оптический фильтр, препятствующий попаданию в прибор излучения на рабочих длинах волн.
Программное обеспечение
Изначально оптический рефлектометр предназначался для измерения сигнала обратного рэлеевского рассеяния от одного единственного волокна, подключенного к прибору. Однако в PON-сети измерение со стороны OLT (станционного оборудования) приводит к тому, что после разветвителя сигнал обратного рассеяния приходит одновременно от большого числа волокон разной длины (соответствующих числу подключенных абонентских устройств ONT и их удалению от разветвителя). В результате такие данные достаточно сложно интерпретировать даже опытному специалисту. Например, обрыв в оптическом тракте одного из абонентов приводит лишь к "ступеньке" с небольшим затуханием на рефлектограмме в точке обрыва (аналогично соединению ОВ-3 и ОВ-4 на рис.2).
Для упрощения анализа подобных рефлектограмм компания AGIZER (Вильнюс) готовит к выпуску специальный программный пакет, позволяющий на основе схемы сети сгенерировать "идеальную" рефлектограмму при заданных пользователем параметрах измерения, подключив виртуальный рефлектометр (рис.3).
Для повышения удобства работы с большим объемом измерительных данных, современные технологии позволяют создавать и обеспечивать надежный доступ к централизованным удаленным серверам, приходящим на смену разрозненных хранилищ данных на ПК операторов. Такие серверы могут быть как закрытыми корпоративными, так и "облачными", с доступом через Интернет. Для того чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами "облачной" системы хранения и обработки данных, мы предлагаем комплексное решение, состоящее из двух элементов.
Первым элементом является программное обеспечение для современных планшетных компьютеров (на базе ОС Android или Apple iOS), позволяющее подключиться к рефлектометру и проводить измерения прямо с планшетного компьютера по каналу Bluetooth (разумеется, для этого необходим рефлектометр с интерфейсом Bluetooth) (рис.4).
Измеренные таким способом данные могут быть быстро и удобно переданы на центральный сервер с помощью стандартных встроенных интерфейсов связи (Wi-Fi, 3G и т.п.). Для последующей работы с сервером на офисном ПК понадобится лишь интернет-браузер, где после ввода своего имени и пароля пользователь получает доступ к специализированному веб-приложению – второму и главному элементу системы. Это веб-приложение позволяет произвести анализ данных (ручной или автоматический), сформировать отчет, сгруппировать/систематизировать данные, отправить запрос специалисту, если необходима консультация.
Следует отметить, что программное обеспечение на планшетных компьютерах также достаточно удобно и функционально для проведения анализа измеренных данных "в полевых условиях". Его можно использовать, не дожидаясь, пока данные будут скопированы на офисный ПК. Пример такого решения – проект Fiberizer (www.fiberizer.com) – программное обеспечение оптического рефлектометра для ОС iOS. Представляется интересной и естественной идея оснащения технических специалистов подобными устройствами. В отличие от ноутбуков, планшеты по-прежнему мобильны и предоставляют ряд дополнительных преимуществ: достаточно большой экран для удобной работы с программой, улучшенный сенсорный экран (как правило, мультитач), уменьшение габаритов отдельного измерительного модуля-рефлектометра, встроенный GPS-приемник (полезен для привязки рефлектограмм к местности), доступность сторонних программ (офисные приложения, навигатор, электронная почта, управление голосом), персональная электронная записная книжка, полезная техническому специалисту.
Конструктивное исполнение
Для проведения измерений волоконно-оптических линий с учетом специфики PON-сетей ЗАО "Институт информационных технологий" совместно с компанией AGIZER разработали многофункциональные оптические измерительные приборы МТР 6000 и OPX-350 (рис.5), которые могут использоваться как при строительстве, так и при эксплуатации ВОЛС. Приборы выполнены в малогабаритных корпусах, имеют яркий цветной экран, удобную клавиатуру и программное обеспечение, с помощью которого реализованы все функции, необходимые для широкого круга измерительных задач.
Приборы могут выполнять функции:
оптического рефлектометра;
источника непрерывного стабилизированного оптического излучения;
измерителя мощности оптического излучения;
источника видимого излучения (красный лазер).
Одномодовый оптический рефлектометр выпускается в нескольких модификациях. Его основные параметры: длины волн: 1310, 1490, 1550 и 1625 нм (любой набор из четырех значений); динамический диапазон – от 28 до 43 дБ (четыре модификации); мертвая зона по затуханию – 4,5 м (минимальное значение); мертвая зона по отражению – 1,2 м (минимальное значение); минимальное разрешение по расстоянию – 0,16 м.
Рефлектометры снабжены функцией обнаружения сигнала от внешнего источника оптического излучения в подключенном ОВ. При обнаружении внешнего излучения в ОВ на экране прибора появляется соответствующее сообщение и блокируется возможность проведения измерений. Для проверки состояния линии без отключения внешнего сигнала прибор может быть оснащен рефлектометром с длиной волны 1625 нм и встроенным оптическим фильтром.
***
Все описанные решения и разрабатываемые проекты позволяют эффективно реагировать на потребности рынка и предлагать новые сервисы для повышения эффективности работы пользователя и защиты его от непреднамеренных ошибок при выполнении большого объема измерений. ■
К измерительному оборудованию для сетей PON предъявляются дополнительные требования по следующим аспектам:
технические характеристики;
программное обеспечение ПК/Сервера для сбора, хранения и пост-обработки данных;
программное обеспечение прибора;
конструктивное исполнение;
цена (достаточно доступная для небольших местных компаний, обслуживающих сети).
Остановимся на этих аспектах подробнее.
Особенности измерений
и технические характеристики
В PON-сети информация передается на длинах волн 1310, 1490 и 1550 нм. Это значит, что и измерительные приборы должны генерировать такое излучение и определять параметры компонентов на этих длинах волн.
Волоконно-оптический тракт PON-сети содержит один или несколько разветвителей (сплиттеров) с суммарным коэффициентом деления до 32 или 64. Разветвитель вносит большие "точечные" потери, которые могут значительно превышать потери в оптоволокне (ОВ). Так, разветвитель 1:32 имеет затухание около 17 дБ, разветвитель 1:64 – 20 дБ. Для тестирования ВОЛС повсеместно применяются оптические рефлектометры. В обычной волоконно-оптической линии сигнал обратного рассеяния рефлектометра (рефлектограмма) медленно изменяется в зависимости от расстояния. При измерениях в PON-сети разветвитель вызывает резкое падение этого сигнала, что может приводить к искажениям последующих участков рефлектограммы. Поэтому программное обеспечение и электрическая схема приборов для PON-сетей оптимизированы для работы с линиями при наличии разветвителей. На рис.2 показаны рефлектограммы линии, состоящей из четырех ОВ и оптического разветвителя 1:32 с затуханием 17,2 дБ. ОВ к разветвителю присоединялись через разъемы SC/APC. Рефлектограмма 1 измерена прибором МТР 6000 компании "Институт информационных технологий", а рефлектограмма 2 (она сдвинута по вертикали вниз для наглядности) – рефлектометром, не адаптированным для таких измерений. Искажения на рефлектограмме 2 не позволяют определить параметры ОВ после разветвителя.
Параметры оптического разветвителя оказывают существенное влияние на работу PON-сети. Поэтому требуется его контроль при приемке и монтаже. PON-сеть имеет несколько мест разъемных соединений, а также короткие оптические волокна абонентских участков (например, в многоквартирном доме). Для точного определения затухания каждого из этих компонентов сети необходим оптический тестер.
Сложные условия (большая плотность) прокладки ОВ до абонента могут приводить к изгибам волокна с недопустимо малыми радиусами. Для обнаружения таких мест необходим оптический рефлектометр с длиной волны 1625 или 1650 нм. В этом случае затухание на изгибе ОВ значительно возрастает, и это хорошо видно при сравнении рефлектограмм с разными длинами волн.
Дополнительное использование источника видимого излучения значительно облегчает визуальный поиск обломов или резких изгибов ОВ по выходящему наружу излучению.
В каждой части PON-сети оптический сигнал передается в двух направлениях. Если проводить измерение рефлектометром какой-либо ветви сети, то встречный информационный сигнал будет мешать работе рефлектометра и даже может повредить его фотоприемное устройство. Чтобы это предотвратить, оптический рефлектометр должен работать на длине волны, отличной от длин волн аппаратуры сети (например, 1625 нм), и иметь встроенный оптический фильтр, препятствующий попаданию в прибор излучения на рабочих длинах волн.
Программное обеспечение
Изначально оптический рефлектометр предназначался для измерения сигнала обратного рэлеевского рассеяния от одного единственного волокна, подключенного к прибору. Однако в PON-сети измерение со стороны OLT (станционного оборудования) приводит к тому, что после разветвителя сигнал обратного рассеяния приходит одновременно от большого числа волокон разной длины (соответствующих числу подключенных абонентских устройств ONT и их удалению от разветвителя). В результате такие данные достаточно сложно интерпретировать даже опытному специалисту. Например, обрыв в оптическом тракте одного из абонентов приводит лишь к "ступеньке" с небольшим затуханием на рефлектограмме в точке обрыва (аналогично соединению ОВ-3 и ОВ-4 на рис.2).
Для упрощения анализа подобных рефлектограмм компания AGIZER (Вильнюс) готовит к выпуску специальный программный пакет, позволяющий на основе схемы сети сгенерировать "идеальную" рефлектограмму при заданных пользователем параметрах измерения, подключив виртуальный рефлектометр (рис.3).
Для повышения удобства работы с большим объемом измерительных данных, современные технологии позволяют создавать и обеспечивать надежный доступ к централизованным удаленным серверам, приходящим на смену разрозненных хранилищ данных на ПК операторов. Такие серверы могут быть как закрытыми корпоративными, так и "облачными", с доступом через Интернет. Для того чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами "облачной" системы хранения и обработки данных, мы предлагаем комплексное решение, состоящее из двух элементов.
Первым элементом является программное обеспечение для современных планшетных компьютеров (на базе ОС Android или Apple iOS), позволяющее подключиться к рефлектометру и проводить измерения прямо с планшетного компьютера по каналу Bluetooth (разумеется, для этого необходим рефлектометр с интерфейсом Bluetooth) (рис.4).
Измеренные таким способом данные могут быть быстро и удобно переданы на центральный сервер с помощью стандартных встроенных интерфейсов связи (Wi-Fi, 3G и т.п.). Для последующей работы с сервером на офисном ПК понадобится лишь интернет-браузер, где после ввода своего имени и пароля пользователь получает доступ к специализированному веб-приложению – второму и главному элементу системы. Это веб-приложение позволяет произвести анализ данных (ручной или автоматический), сформировать отчет, сгруппировать/систематизировать данные, отправить запрос специалисту, если необходима консультация.
Следует отметить, что программное обеспечение на планшетных компьютерах также достаточно удобно и функционально для проведения анализа измеренных данных "в полевых условиях". Его можно использовать, не дожидаясь, пока данные будут скопированы на офисный ПК. Пример такого решения – проект Fiberizer (www.fiberizer.com) – программное обеспечение оптического рефлектометра для ОС iOS. Представляется интересной и естественной идея оснащения технических специалистов подобными устройствами. В отличие от ноутбуков, планшеты по-прежнему мобильны и предоставляют ряд дополнительных преимуществ: достаточно большой экран для удобной работы с программой, улучшенный сенсорный экран (как правило, мультитач), уменьшение габаритов отдельного измерительного модуля-рефлектометра, встроенный GPS-приемник (полезен для привязки рефлектограмм к местности), доступность сторонних программ (офисные приложения, навигатор, электронная почта, управление голосом), персональная электронная записная книжка, полезная техническому специалисту.
Конструктивное исполнение
Для проведения измерений волоконно-оптических линий с учетом специфики PON-сетей ЗАО "Институт информационных технологий" совместно с компанией AGIZER разработали многофункциональные оптические измерительные приборы МТР 6000 и OPX-350 (рис.5), которые могут использоваться как при строительстве, так и при эксплуатации ВОЛС. Приборы выполнены в малогабаритных корпусах, имеют яркий цветной экран, удобную клавиатуру и программное обеспечение, с помощью которого реализованы все функции, необходимые для широкого круга измерительных задач.
Приборы могут выполнять функции:
оптического рефлектометра;
источника непрерывного стабилизированного оптического излучения;
измерителя мощности оптического излучения;
источника видимого излучения (красный лазер).
Одномодовый оптический рефлектометр выпускается в нескольких модификациях. Его основные параметры: длины волн: 1310, 1490, 1550 и 1625 нм (любой набор из четырех значений); динамический диапазон – от 28 до 43 дБ (четыре модификации); мертвая зона по затуханию – 4,5 м (минимальное значение); мертвая зона по отражению – 1,2 м (минимальное значение); минимальное разрешение по расстоянию – 0,16 м.
Рефлектометры снабжены функцией обнаружения сигнала от внешнего источника оптического излучения в подключенном ОВ. При обнаружении внешнего излучения в ОВ на экране прибора появляется соответствующее сообщение и блокируется возможность проведения измерений. Для проверки состояния линии без отключения внешнего сигнала прибор может быть оснащен рефлектометром с длиной волны 1625 нм и встроенным оптическим фильтром.
***
Все описанные решения и разрабатываемые проекты позволяют эффективно реагировать на потребности рынка и предлагать новые сервисы для повышения эффективности работы пользователя и защиты его от непреднамеренных ошибок при выполнении большого объема измерений. ■
Отзывы читателей
