Pomiary sieci światłowodowych – wprowadzenie

Pomiary sieci światłowodowych
– wprowadzenie
Pomiary to nieodłączny element budowy, modernizacji i eksploatacji optycznych
sieci telekomunikacyjnych.
Wyniki pomiarów w najbardziej czytelny i pełny sposób określają jakość połączeń
światłowodowych oraz ich przydatność do zastosowania w nowoczesnych systemach teletransmisyjnych. W ofercie firmy FCA zawarte są pomiary widmowe,
dyspersyjne, a także testy transmisji danych.
OptiNode
Wielofunkcyjna platforma pomiarowa
EXFO FTB-200
OptiTest
Na etapie budowy nowej linii optotelekomunikacyjnej, standardem są obecnie
pomiary reflektometryczne pełnego przekroju kabla w kolejnych oddawanych do
użytku odcinkach. Ich wyniki niosą informację o tłumieniu i wszystkich zdarzeniach
na trasie od miejsca pomiaru do końca włókna. Pomiary reflektometryczne mają też
bardzo duże znaczenie podczas wykrywania miejsca awarii uszkodzonego łącza.
Zazwyczaj pomiar dokonywany jest na włóknach wyłączonych z ruchu, jednak dzięki
zastosowaniu odpowiednich filtrów możliwy jest również pomiar aktywnych włókien
bez wpływu na prowadzoną transmisję, co umożliwia ich monitorowanie.
Nowoczesne systemy zwielokrotniania w zakresie długości fali (WDM) dają bardzo
duże możliwości wykorzystania pojedynczego włókna lub jednej pary włókien.
Systemy DWDM pozwalają na transmisję kilkudziesięciu kanałów. Każdy kanał
umożliwia osiągnięcie przepływności do 10 Gb/s.
Obecnie pojawiają się już także systemy 40 Gb/s, trwają prace nad systemami
100 Gb/s. Wymagają one jednak precyzyjnego doboru elementów oraz strojenia
całego systemu na podstawie dokładnych wyników pomiarów.
Wraz z upływem czasu coraz większego znaczenia dla możliwości wykorzystania
danego łącza nabiera wpływ zjawiska dyspersji. Dyspersja objawia się rozszerzeniem
impulsów światła podczas przejścia przez światłowód. W przypadku transmisji
powyżej pewnej przepływności odbierane impulsy zachodzą na siebie i niemożliwy
jest ich jednoznacznych odbiór. Wpływ dyspersji rośnie wraz ze wzrostem długości
łącza i przepływności – praktycznie stanowi ograniczenie już przy 10 Gb/s na
odcinkach powyżej 40 km. Aby temu przeciwdziałać, należy stosować kompensatory
dyspersji – odpowiednio dobrane na podstawie wyników pomiarów dyspersji
chromatycznej i polaryzacyjnej. Dodatkowo według zaleceń pomiarom dyspersji
powinny być poddane wszystkie linie światłowodowe budowane przed rokiem
1994. W przypadku systemów powyżej 10 Gb/s pomiar dyspersji jest w każdym
przypadku niezbędny.
Poprawne działanie dalekosiężnych łączy zawierających wzmacniacze optyczne
EDFA wymaga strojenia systemu pod katem widma i mocy sygnału przechodzącego
przez kolejne węzły. W celu optymalnej konfiguracji systemów wymagane jest
przeprowadzenie niezbędnych pomiarów oraz analiza widma optycznego.
Miejsce w sieci
Pomiary wykonuje się w każdej części sieci światłowodowej – zarówno w sieciach
szkieletowych, jak i dostępowych. Zaawansowane pomiary widmowe i dyspersyjne
mają znaczenie szczególnie w dalekosiężnych łączach sieci szkieletowych o dużej
szybkości transmisji. Pomiary transmisyjne pozwalają natomiast testować poprawność łącza oraz parametry pomiędzy urządzeniami końcowymi danego systemu.
Korzyści
Pomiary pozwalają uzyskać informację o stanie włókien światłowodowych. W przypadku awarii umożliwiają diagnostykę zarówno włókien, jak również urządzeń.
Odpowiednia interpretacja i zastosowanie wyników pomiarów gwarantuje poprawną
i optymalną pracę nowoczesnych systemów teletransmisyjnych.
Zastosowanie
Oferta specjalistycznych pomiarów dyspersyjnych i widmowych skierowana jest
szczególnie do operatorów sieci szkieletowej na etapach projektowania, modernizacji i optymalizacji sieci CWDM i DWDM. Na podstawie pomiarów parametrów
istotnych dla poprawnego działania sieci wykonywane są profesjonalne projekty
oraz analiza systemów.
Pomiary sieci światowodowych
Podstawowe parametry
Wielofunkcyjna platforma pomiarowa
EXFO FTB-500
Pomiary widmowe, dyspersyjne,
transmisyjne
I. Pomiary widmowe (OSA)
MUX / DEMUX
CWDM
1530
MUX / DEMUX
CWDM
1530
strojenie systemów DWDM
TRX
1550
OTDR
Przykładowy schemat pomiaru reflektometrycznego aktywnego włókna z wykorzystaniem wolnego kanału CWDM
•zapewnienie jednakowego poziomu
mocy w każdym kanale DWDM
•moc całkowita musi zawierać się
w zakresie optymalnej pracy EDFA
•strojenie odbywa się przy pomocy
analizatora widma (OSA)
•wynik pomiaru PMD zawiera wykres
interferometryczny (krzywa autokorelacji) oraz wartości skumulowanej
dyspersji polaryzacyjnej
wyznaczanie widmowej
charakterystyki tłumienia linii
światłowodowych
•pomiary przy użyciu różnych długości fali i o różnym zasięgu – wykorzystane transceivery SFP i XFP
•rejestrowanie zdarzeń podczas
pomiaru
•pomiar mocy odbieranego sygnału
•generowanie i odbieranie alarmów
•czas pomiaru uzależniony od
szybkości transmisji i wymaganej
dokładności odczytu parametrów
•pomiary z wykorzystaniem szerokopasmowego źródła światła oraz
analizatora widma
•uzupełnienie pomiarów odbiorczych
linii światłowodowych
•istotne podczas projektowania systemów CWDM na długich odcinkach
wyznaczanie widmowej charakterystyki tłumienia filtrów WDM
OptiNode
Pomiary sieci światowodowych
TRX
OptiTest
wyznaczanie widma mocy nadajnika optycznego
•określa wpływ dyspersji na ograniczenia w transmisji
testowanie łączy Ethernet
II. Pomiary dyspersyjne
VOA
OSA
EDFA
DEMUX DWDM
MUX DWDM
934
935
936
937
Rx
Rx
Rx
Rx
Przykładowy schemat układu strojenia systemu
DWDM z użyciem analizatora widma
testowanie łączy Fibre Channel
•1x, 2x, 4x i 10x FC
•pomiar BERT dla transmisji nieramkowanej lub ramkowanej w warstwie
FC-1 lub FC-2
•generowanie ruchu przy użyciu
PRBS, CSPAT, CRPAT, CJTPAT lub
wzorów użytkownika
•pomiar opóźnienia
•diagnostyka elementu podczas awarii
•precyzyjne wyznaczenie poziomu
izolacji międzykanałowej
•weryfikacja parametrów urządzeń
Graficzny wynik pomiaru
analizatorem widma (OSA)
III. Pomiary transmisyjne
•niezbędne w systemach o przepływności 40 Gb/s i większej, zalecane
w systemach 10 Gb/s
•pomiary wykonywane z wykorzystaniem źródła modulowanego światła
uruchomionego na drugim końcu
włókna
•wskazane są pomiary jednego włókna
w dwóch przeciwnych kierunkach dla
uzyskania większej dokładności wyniku
•możliwość pomiaru odcinków
zawierających wzmacniacze EDFA
dyspersja chromatyczna (CD)
•czas pomiaru zależy od wymaganej
rozdzielczości oraz dokładności
pomiaru
•pomiar daje precyzyjną informację
o całkowitej wartości dyspersji łącza,
mogącego składać się z włókien
rożnego typu
•wynik zawiera wykres wartości
dyspersji w zależności od długości fali
dyspersja polaryzacyjna (PMD)
•wartość dyspersji polaryzacyjnej jest
uzależniona od sposobu ułożenia
włókna
•pomiary konieczne dla linii zbudowanych przed 1994 rokiem
•należy szczególnie kontrolować
dyspersję polaryzacyjną na odcinkach
narażonych na oddziaływanie zewnę­
trzne, takich jak linie napowietrzne
•10 Mb/s, 100 Mb/s, 1000 Mb/s,
10 Gb/s
•pomiar BERT dla transmisji nieramkowanej lub ramkowanej w warstwie
1, 2 lub 2 z użyciem VLAN
•pomiary RFC2544: przepustowość,
back-to-back, opóźnienie i współczynnik utraty pakietów
•generowanie ruchu przy użyciu
PRBS, CSPAT, CRPAT, CJTPAT,
short / long CRTPAT lub wzorów
użytkownika
•wprowadzanie błędów: FCS,
bitowych i symbolowych
•obsługa VLAN, IPv4, IPv6, TCP,
klient DHCP, MPLS
•statystyki ruchu
•wielostrumieniowe generowanie
ruchu, kodeki VoIP i Video
•filtrowanie ruchu
•WAN / LAN Ethernet w przypadku
10 Gb/s
testowanie łączy SDH
•STM-1, STM-4, STM-16
•generowanie ruchu przy użyciu
PRBS lub wzorów użytkownika
•generowanie i odbieranie alarmów
•wstrzykiwanie błędów
•modyfikacja bajtów nagłówka
xWDM
OptiPlex
OptiTest
OptiNode
OptiDukt
MikroKan
OptiLine
OPGW
FibAir
FTTA
GPON
OptiHome
MDU
OptiHome
SDU
OptiHome
FITH
Pomiary widmowe, dyspersyjne,
transmisyjne
normy / certfikaty:
•kompleksowe wykonanie specjalistycznych pomiarów oraz ich
opracowanie
•po każdej zleconej serii pomiarowej
wykonywana jest pełna dokumentacja pomiarowa, zawierająca wyniki
liczbowe i graficzne, w zależności
od celu i okoliczności wykonania
pomiarów
•dokumentacja zawiera również
wnioski, zalecenia, opis zmian
w czasie, charakterystykę usterek,
porównanie ze spodziewanymi
wynikami lub klasyfikację linii do
wykorzystania podczas projektowania systemów teletransmisyjnych
•bazując na wynikach pomiarów
wykonywany jest projekt techniczny
optycznych systemów teletransmisyjnych oraz ich realizacja i strojenie
•klasyfikacja FC:
·· ANSI FC-PI-2 (FC-1x/2x/4x)
·· ANSI FC-PI-3 (FC-10x)
•klasyfikacja Ethernet:
·· ANSI X3.166 (10Base-FX)
·· IEEE 802.3 (1000Base)
·· IEEE 802.3ae (10GBase)
•testowanie Ethernet:
·· RFC 2544
·· ITU-T Y.156s
•pomiar BERT:
·· G.821, G.826
•testowanie SDH:
·· ITU-T G.70, G.821, G.826, G.828,
G.829, M.2101/2110
Wyniki pomiarów przepustowości i opóźnienia
GbE według RFC 2544
OptiTest
OptiNode
charakterystyka:
parametry analizatora widma:
mierzony zakres [nm]
1250 do 1650
rozdzielczość [nm]
0,065
niepewność odczytu długości fali (w zakresie 1520 – 1610 nm) [nm]
Wyniki pomiarów przepustowości i opóźnienia
GbE według RFC 2544
0,01
zakres dynamiki [dBm]
–80 do +18
maksymalna całkowita moc [dBm]
+23
bezwzględna niepewność pomiaru [dB]
0,5
tłumienie zależne od polaryzacji (PDL) [dB]
0,08
reflektancja (ORL) [dB]
> 40
zakres dynamiki pomiaru OSNR [dB]
> 35
parametry szerokopasmowego źródła światła:
zakres widma nadawanego światła [nm]
500 do 2400
moc całkowita [mW]
100
gęstość mocy (w zakresie 500 do 1750 nm) [dBm/nm]
Graficzny wynik pomiaru dyspersji
chromatycznej (CD)
–22 do –10
średnia stabilność: [dBm]
0,2
parametry pomiarów dyspersyjnych:
mierzony zakres [nm]
1530 do 1625
pomiar dyspersji chromatycznej:
rozdzielczość [nm]
0,1 (maks. 950 pkt.)
zakres dynamiki [dB]
42
niepewność pomiaru (120 km G.652) [ps/nm]
3,1
maksymalna długość włókna [km]
Pomiary sieci światowodowych
Pomiary i dokumentacja
Graficzny wynik pomiaru dyspersji
polaryzacyjnej (PMD)
> 5400 (łącza zawierające EDFA)
minimalna długość włókna [km]
<1
czas pomiaru [s na punkt]
<1
pomiar dyspersji polaryzacyjnej:
zakres dynamiki [dB]
47
zakres pomiaru [ps]
0 do 115
niepewność pomiaru
0,02 + 2% PMD
czas pomiaru [s]
4,5
xWDM
OptiPlex
OptiTest
OptiNode
OptiDukt
MikroKan
OptiLine
OPGW
FibAir
FTTA
GPON
OptiHome
MDU
OptiHome
SDU
OptiHome
FITH