Применение рефлектометрии в пассивных оптических сетях PON

Прежде всего, сплиттеры бывают разные. Рефлектометром по способу его работы имеет смысл тестировать сегменты только с пассивными и двунаправленными сплиттерами, в противном случае все, что находится в линии после сплиттера, видно не будет. Кроме того, активное оборудование при подключении рефлектометра потенциально может пострадать, поскольку излучение лазерного источника в рефлектометре имеет очень высокую мощность. К линии с живым активным оборудованием рефлектометр вообще подключать не стоит. Точнее, это возможно только в специально предусмотренных случаях, когда и в оборудовании, и в рефлектометре используются надежные фильтры и строгое деление по используемым длинам волн. Если оборудование не оснащено подобными возможностями, подключать рефлектометры к активной сети не следует.

Итак, если у вашего партнера в пассивной оптической сети PON используются пассивные двунаправленные сплиттеры, то в принципе тестирование проводить можно. Если выполнять измерение из центрального узла, то придется по очереди отключать сегменты после сплиттера, т.е. тестировать за один раз только одну протяженную линию. В противном случае, в этом вы совершенно правы, различить множественные отражения и распределить их по разным «хвостам» будет невозможно, причем даже в не очень больших (не очень «многохвостых») сплиттерах. А ведь сейчас есть модели, делящие сигнал и на 32, и на 64, и на 128 каналов, и сплиттеры могут быть собраны в каскад.

Один уровень деления сигнала на N абонентов

Несколько уровней деления сигнала (на N направлений каждый, показано 2 уровня)

Обычно тестирование рефлектометром проводится со стороны абонента в сторону центрального узла. Но определенные сложности возможны при любой конфигурации, их нужно учитывать.

1. Не всякий рефлектометр имеет настройки для всех возможных длин волн. В пассивных одномодовых оптических сетях помимо привычных 1310 нм и 1550 нм может использоваться и промежуточный диапазон, например, 1490 нм. Как максимум – может задействоваться вся полоса пропускания между 1310 и 1550 нм. В некоторых случаях для диагностических целей предлагают использовать длины волн 1625 нм и даже 1650 нм, чтобы не вторгаться в полосу пропускания, занятую передачей целевых сигналов сети. Тестирование проводится «по-живому». Тогда нужен прибор, имеющий такие настройки. К тому же в нем должны отсекаться все длины волн, кроме 1625-1650 нм (иначе это повлияет на результаты измерений), а активное оборудование, установленное в линии, должно без вреда выдерживать такие «тестовые сигналы» и не выходить из строя при их получении в любой момент эксплуатации.


2. Часто в пассивных оптических сетях PON нисходящий и восходящий потоки занимают разные окна прозрачности и частоты. Если при этом в сети не приняты никакие меры к подавлению обратных отражений (т.е. не используются специальные фильтры и изоляторы), то отраженный сигнал вернется к рефлектометру. В этом случае рефлектограмма (сейчас не говорим о ее содержательности) будет получена. Но если изоляторы есть, то все отражения на нужной рефлектометру, но чужеродной для сети длине волны, будут подавлены. Волокно будет ошибочно воспринято как битое в точке расположения сплиттера, поскольку от расположенных далее сегментов сигналы в обратном направлении до прибора не дойдут. Обычно проблемы возникают у отдельно взятого абонента. С его стороны проводится тестирование, и в большинстве случаев ошибка обнаруживается на сегменте до сплиттера. Если же ошибка находится на общем сегменте, то проблемы испытывают все пользователи, находящиеся в пострадавшей зоне. Тогда потребуется тестирование и участка после сплиттера, если смотреть в сторону центрального узла. Это возможно только при отсутствии фильтров, т.е. в том случае, если сплиттер пропустит сигналы в оба направления.


3. Допустим, фильтрации по длинам волн нет. Пассивный сплиттер в любом случае вносит повышенное затухание. Какое именно – нужно смотреть по документации на устройство, но величина в любом случае будет весьма существенной, например, 12 дБ, 16 дБ. Значит, на рефлектограмме в этой точке будет значительный провал графика вниз. Следовательно, для тестирования нужны рефлектометры только с большим динамическим диапазоном, чтобы график при падении не уперся в горизонтальную ось. Младшие и компактные модели различных производителей могут не соответствовать этому требованию. К примеру, так выглядит рефлектограмма, полученная рефлектометром EXFO:
   
   
   
   
   В данном случае рефлектометр, подключенный со стороны пользователя, «увидел» и макроизгиб до сплиттера, и сам сплиттер, и сегмент после него, причем смог обнаружить макроизгиб и в нем. Второй макроизгиб влияет на всех пользователей, находящихся «за» этим сплиттером. В данном примере измерение проводилось на длине волны 1625 нм в работающей системе, без отключения оборудования. Но в реальной жизни далеко не всегда картинка так оптимистична и так легко поддается трактовке.


4. Сплиттер делит оптический сигнал на большое количество абонентов-получателей. Нисходящий поток широковещательный. Он может делиться с точностью порядка 1%; исходные сигналы можно пассивно делить каждым сплиттером, например, на 64 получателя, к тому же сплиттеры каскадируются, деля сигнал на еще большее количество получателей. Неизбежно возникает вопрос точности и чувствительности рефлектометров при слабых обратных отражениях. В общем случае рефлектометры заведомо мощные и чувствительные устройства, но из этого утверждения тоже выпадают дешевые модели, оптимизированные под простые случаи. Их разрешающей способности может быть недостаточно.


5. Недостаток мощности сказывается при тестировании рефлектометром через сплиттер с любого конца в любую сторону, поскольку рефлектометру нужно, чтобы излучение проходило в обоих направлениях: и туда, и обратно. Если хотя бы с одним направлением будут проблемы, тестирование не даст нужной информации. То же касается множественных отражений, если многочисленные концы не отсоединять. Как ни подбирай ширину импульса, в любом случае будет наложение отражений, и чем больше «хвостов», тем неразличимее будет картина. Различные производители рефлектометров пытались сделать хитрое программное обеспечение для обработки таких результатов, но полнофункционального решения для тестирования со стороны центрального узла без отключения хвостов по-прежнему нет, а при измерении со стороны абонента отраженный сигнал рефлектометра все равно делится сплиттером на обратном пути. Это приводит к тому, что отражение к рефлектометру прилетает ослабленным в N раз, к тому же такие же отражения получат и все остальные пользователи, находящиеся в той же зоне. И еще вопрос, какое оборудование у них установлено и как оно на это отреагирует... Те производители, которые выпускают рефлектометры с «говорящим названием» (например, «для PON», «оптимизировано для пассивных оптических сетей» и т.п.), несколько лукавят – их устройства тоже по сути требуют проведения измерения по одному сегменту за раз, причем все остальное желательно отключить. Все другие методы требуют соблюдения слишком большого количества условий, что не всегда реально. Фактически, предназначение рефлектометра "для PON" можно трактовать лишь как информацию о том, что прибор обладает достаточной разрешающей способностью и динамическим диапазоном, и, возможно, может проводить тестирование в диапазоне 1625-1650 нм.

Самый надежный подход – в любом случае проводить измерения отдельно до сплиттера и после него, по участкам и сегментам. В этом есть логика: каждый из фиксированных сегментов имеет смысл паспортизировать отдельно, делается это при сдаче-приемке фиксированной среды передачи, еще до того, как к ней подключены какие-либо устройства. Все-таки сплиттер – подключаемое устройство, пусть и пассивное. Его могут отключать при эксплуатации, переподключать «хвосты», менять их местами. А проложенный сегмент – фиксированная линия передачи – не меняется. Ее и надо тестировать. В этом случае подойдет любой из качественных рефлектометров, и вы без проблем снимете рефлектограмму, независимо от того, какое активное оборудование будет затем подключаться к системе. Из продукции Fluke Networks для решения поставленной задачи подойдут и рефлектометры OptiFiber и OptiFiber Pro с одномодовым модулем, и компактный рефлектометр DTX-OTDR.

Специфические устройства, оптимизированные для пассивных оптических сетей PON, необходимы только в том случае, если тестировать необходимо на живой сети – фактически, если нужна диагностика без отключения оборудования на другом конце и измерения обычным способом. Это накладывает уже описанные ограничения на порядок действий, но такие устройства существуют – например, рефлектометры Anritsu MT9083, EXFO FTB-730/FTB-7300E, рефлектометры JDSU, в области применения которых упоминаются системы PON.

Что касается измерения только затухания, здесь ситуация проще. Для этой задачи подойдет любой сертификационный тестер, например, прибор DTX или DTX-CLT CertiFiber с одномодовыми модулями DTX-SFM или DTX-SFM2. Сертификационному тестеру достаточно прохождения сигнала только в одном направлении. На одном конце линии (на центральном узле) размещается квалифицированный источник излучения, у абонента – квалифицированный измеритель, и оптические потери измеряются по факту, а не по отраженному сигналу. В этом случае можно проводить измерения и сквозь сплиттер, но только с учетом сильного затухания на нем и с использованием не обычных пределов тестирования СКС, а настроек, не сопоставляющих полученные значения со строгими пределами из стандартов на СКС, где вообще не предусмотрены конфигурации со сплиттерами.

Однако в этом случае, измерив с высокой точностью совокупное затухание оптической линии, вы не будете иметь никакой информации о распределении оптических потерь по элементам, из которых эта линия состоит. Рефлектометр, напротив, совокупное затухание измерит, но с невысокой точностью (правильнее даже сказать, это оценка, а не измерение). Но зато по рефлектограмме вы сможете судить, какой из элементов линии отвечает за наибольший взнос в совокупное затухание.