13.12.2015
Ввиду высокой степень износа инженерной инфраструктуры в России, в последнее время нарастает объем работ по реконструкции инженерных сетей. Это напрямую затрагивает надежность функционирования сетей связи. Возрастает вероятность возникновения аварий на существующих кабелях связи в результате проведения строительных работ, вандализма, техногенных катастроф, попыток несанкционированного доступа. Традиционные методы организации технического обслуживания кабелей связи не обеспечивают оперативность получения информации о текущем состоянии волокон в оптических кабелях связи, что затрудняет принятие действенных мер по профилактике отказов ВОЛС и оперативных мер по устранению повреждения кабелей.
Существующий парк традиционного оборудования для организации контроля состояния ВОЛС требует больших трудозатрат квалифицированных инженерно-технических работников и не обеспечивает получение в реальном масштабе времени достоверных данных измерений. Отраслевые руководящие документы, предъявляющие требования к составу исполнительной документации на законченные строительством ВОЛС, предписывают проводить только тестерные измерения вносимого затухания и рефлектометрию (OTDR) волоконно-оптического тракта на рабочей длине волны, причём, как правило, на 1300 - 1310 нм.
В такой ситуации остаются неизвестными характеристики ВОЛС в спектральном диапазоне от 1550 до 1625 нм, перспективном для применения методов спектрального уплотнения (CWDM, DWDM) в котором погонное затухание кварцевого волокна достигает теоретического минимума 0,18 дБ/км. Например, рефлектометрия оптических волокон на этих длинах волн более чувствительна к макро- и микро-изгибам, вызванным механическими напряжениями, возникшими в кабельной системе из-за нарушений технологии прокладки и монтажа кабеля, что позволяет на ранней стадии прогнозировать возможность потенциальных отказов и принимать соответствующие превентивные меры. Кроме того, непрерывный рост трафика, капитальных затрат на строительство ВОЛС и требования поддержания конкурентоспособности заставляют операторов связи переходить на использование волокон со смещенной дисперсией и применение оборудования с использованием методы спектрального уплотнения каналов ВОЛС. Большинство служб эксплуатации операторов связи к этому не готовы.
Большую проблему представляет укомплектованность контрольно-измерительным оборудованием строительно-монтажных организаций, которые ведут непосредственное строительство ВОЛС. Учитывая относительную дешевизну региональных трудовых ресурсов, руководство этих организаций, не уделяет должного внимания оснащению монтажников и измерителей надежным и высокопроизводительным контрольно-измерительным оборудованием для тестирования и паспортизации ВОЛС в процессе строительства. В этом случае определяющей при выборе оборудования становится его стоимость, в жертву приносится функциональность. Это приводит, в конечном случае, к затягиванию сроков строительства и получению недостоверной информации о состоянии построенной ВОЛС.
При этом рынок измерительной техники насыщается программно несовместимым измерительным оборудованием различных производителей, что создаёт дополнительные проблемы при эксплуатации ВОЛС.
В данной статье проводится обзор критических параметров, которые необходимо тестировать в ВОЛС для обеспечения качественной работы сети, а также представлен обзор измерительно-тестового оборудования для контроля этих параметров.
Контроль качества поверхности коннекторов производиться при помощи специальных микроскопов с типичным увеличением 200-400X. Такой прибор представляет собой щуп и интерфейсный кабель, который используется для соединения с дисплеем или с ПК. Интересным решением в этой области является использование беспроводной технологии Wi-Fi для вывода изображения на экраны платформ, ПК и даже мобильных телефонов.
На рынке достаточно широко представлены такого рода приборы, можно выделить следующие решения:
Видеомикроскопы, несмотря на достаточную дороговизну по сравнению со своими ручными аналогами (2000$ против 300-400$), являются весьма популярными и эффективными приборами.
Решения в области контроля вносимых потерь широко представлены на российском рынке: EXFO FOT-300/600/930, Viavi (JDSU) OLT-5/6/7, комплекты OMK-5/6/7, Anritsu CMA (CMA-5, CMA-50) - серия ручных приборов, Yokogawa AQ4270/AQ2160 – источник и приемник излучения, соответственно. Приборы от вышеперечисленных производителей имеют различные конфигурации длин волн, некоторые модели имеют возможность сохранения результатов измерения в памяти и последующую передачу данных на ПК. Ценовой диапазон такого рода решения колеблется в районе 2500$ за прибор. Необходимо помнить о необходимости использования двух приборов.
Немаловажным параметром также является уровень обратного отражения. Волокно и оптические компоненты имеют определенный уровень обратных отражений. Отраженная мощность в основном возникает в результате Френелевских отражений, а также из-за локальных изменений показателя преломления, причиной которых являются различные пассивные компоненты ВОЛС. Согласно стандарту Telcordia общий уровень ORL должен быть менее −40 дБ, в действительности же попадание в диапазон от −30 до −35 дБ является достаточным. Для его уменьшения на сетях нашли широкое применение коннекторы с наклонной полировкой (APC) вместо традиционных с прямой (UPC).
Контроль ORL ранее осуществлялся при помощи измерителей обратных потерь, например, EXFO BRT-320A и Viavi ORL-55. Сейчас же более популярными решениями являются многофункциональные тестера, позволяющие проводить измерения не только ORL, но и вносимые потери и длину трассы. EXFO FOT-930 и MaxTester 940/945 – приборы, осуществляющие измерение вышеперечисленных параметров линии в обоих направлениях. У EXFO имеется модульная реализация тестера FOT-930 – модуль FTB-3930, совместимый с платформами FTB-2/500. Компания Viavi имеет аналогичное решение – многофункциональный тестер OFI-2000, также в линейке Viavi есть модульное решение для контроля вносимых потерь и ORL для платформ MTS-6000/8000. Цена на такого рода приборы начинается с 5000$.
В России популярно оборудование следующих марок EXFO, Viavi (JDSU), Yokogawa, Anritsu, Agilent и др.
Нельзя не отметить отличительную особенность решений ведущих компаний – реализацию принципа «модульности» - функциональные особенности прибора определяет тот или иной модуль, установленный в базовый блок, имеющий определенное количество слотов для установки модулей. Базовые блоки по своей сути не являются измерительными приборами, а обладают встроенным ПК и набором интерфейсов для передачи данных, решения некоторых производителей имеют возможность встраивания в базовые блоки приемников мощности и других аксессуаров.
Компания Viavi (JDSU) на российский рынок поставляет следующие решения: минирефлектометр MTS-6000 Lite – легкий, компактный, имеет большой дисплей – 8,4 дюйма и отличные характеристики; платформы: компактную MTS-6000 и универсальную MTS-8000. Платформы имеют широкий выбор универсальных рефлектометричских модулей с богатым выбором длин волн и широким разбросом динамического диапазона при отличном разрешении и малых мертвых зонах.
В линейке канадской компании EXFO имеется широкий выбор рефлектометров, начиная от компактных решений – MAX-700C (мини-рефлектометр, обладающий отличными характеристиками при весе всего 1,5 кг), заканчивая универсальными системами, представителем которых является FTB-500 – базовый блок с возможностью установки различного типа сменных модулей, включая рефлектометрические решения. Отдельного внимания заслуживает FTB-2 – компактная модульная платформа, имеющая возможность установки до 2-х модулей. EXFO выпускает большое количество рефлектометрических модулей, отличающихся друг от друга набором длин волн и различным динамическим диапазоном (до 50 дБ). В линейке модулей имеются комбинированные решения по тестированию одномодовых и многомодовых линий. Рефлектометрические модули от EXFO универсальны, могут быть использованы как в FTB-2, так и в FTB-500.
Японская компания Yokogawa также поддерживает принцип модульности: AQ7270 – портативный базовый блок, имеющий широкий выбор модулей OTDR. Модули для AQ7270 могут иметь в своем составе от одной до 4-х различных длин волн. Характерной особенностью рефлектометра AQ7270 является встроенная компенсационная катушка длиной 100 метров. AQ7275 – более совершенная модель рефлектометра от Yokogawa, имеющая более совершенные характеристики, по сравнению с AQ7270 (более стабильный источник OTDR, увеличенное время автономной работы и т.п.). Компактным решением компании Yokogawa является модель AQ7260 – при небольшом размере, рефлектометр имеет большой дисплей, диагональ 8.4 дюйма.
Компания Anritsu представлена рефлектометрами CMA4500, CMA5000 и мини рефлектометром MW9076. CMA4500 – решение с встраиваемым на заводе модулем; базовый блок CMA-5000 имеет модульную конструкцию и широкий выбор модулей OTDR с разбросом динамического диапазона до 50 дБ. MW9076 – компактное решение со встраиваемым на заводе модулем OTDR, прибор имеет достойные характеристики при небольшом весе и размерах.
Решения ведущих производителей в области рефлектометрии имеют динамический диапазон до 50 дБ, малые мертвые зоны – 0,8 метра, компактные решения имеют чуть меньший динамический диапазон при аналогичных характеристиках по точности проведения измерений, что делает их незаменимыми для контроля сетей FTTH.
Скорость (Гбит/с) |
Макс. ПМД *(пс) | ПМД коэфф.*(пс/√км) |
2.5 | 40 | < 2.0 |
10 | 10 (без FEC**) | < 0.5 |
40 | 2.5 | < 0.125 |
* Стандарты предписывают значение только для 10 Гбит/с. Тем не менее, значения для других скоростей передачи также приняты в отрасли.
Среди анализаторов ПМД поставляемых на российский рынок можно выделить следующие приборы:
Скорость (Гбит/с) | Макс. ХД (пс/нм) |
2.5 | 18 817 |
10 | 1176 |
40 | 73.5 |
На российском рынке очень большой выбор спектроанализаторов, среди модульных приборов выделить можно:
Для тестирования Ethernet существует стандарт RFC 2544. Стандарт RFC 2544 был разработан рабочей группой по стандартам для сети Интернет (IETF). Стандарт описывает методику контрольных испытаний, проводящихся при отсутствии рабочего трафика, которая позволяет оценить производительность сетевых элементов с помощью проведения измерений пропускной способности, берстности, потери кадров и задержки. Однако в данный момент стандарт морально устарел, и ему на смену приходит новый.
Анализаторы Ethernet в Россию поставляют множество компаний: Digital Lightwave, EXFO, Anritsu, Sunrise Telecom, Viavi. Ввиду роста трафика и перехода сетей доступа и сетей ЦОД на скорости в 10Гбит/сек, актуальность проведения тестирования на таких скоростях возрастает. Среди анализаторов Ethernet 10G можно выделить следующие продукты:
— Digital Lightwave NIC Gig-E – анализатор Ethernet 10G, поддерживает тесты RFC-2544, а также тест BER и контроль параметра APS.
— EXFO FTBx-8870/8880 – модуль анализатора Ethernet 10G поддерживает LAN/WAN интерфейсы, MPLS, RFC-2544 и Y.1564. Совместим с платформой FTB-2. Помимо Ethernet поддерживает широкий спектр других технологий:SDH, OTN, CPRI, Fibre Channel
— EXFO FTB-880v2 – компактный модуль для платформы FTB-1v2, имеющий целых два комбинированных порта SFP/SFP+ для всех описанных выше протоколов на скоростях до 10 Гбит/с.
— Модуль T-BERT Transport Module для платформы MTS-8000 от Viavi - сочетает в себе возможности по тестированию не только Ethernet, но SDH и PDH при малых размерах и весе не более 7 кг.
— Anritsu 5610-000-UTA – модуль 10G Ethernet для платформы CMA5000 – совместим с интерфейсы LAN/WAN, имеет возможность тестирования MPLS – технологии быстрой коммутации пакетов.
Ценовой диапазон решений Ethernet 10G — 20000$.
Также стоить отметить широкое внедрение технологии 100G Ethernet уже не только на магистральных каналах и Metro сетях, но и при строительстве или модернизации “последней мили”, что также порождает необходимость как-то контролировать их при запуске или устранении проблем.
Для этого оптимальным вариантом будет прибор EXFO FTB-890NGE NetBlazer, вобравший в себя достижения всех младших серии, в том числе два комбинированных порта SFP/SFP+. Отдельно стоит отметить наличие интерфейсов CFP4 и QSFP28/QSFP+ для проведения измерений на скоростях вплоть до 112 Гбит/с.