eng
Неравномерность распределения оптических потерь в абонентских участках негативно влияет на стабильность работы домовых волоконно-оптических сетей доступа: увеличивается число ошибок при регенерации сигналов и нарушается устойчивая работа всей сети. Таким образом, при монтаже абонентских участков большое значение имеет их тщательное тестирование. В статье предложена методика тестирования абонентских участков для разработчиков измерительного оборудования, операторов связи и эксплуатирующих организаций.
Необходимость в услугах широкополосного доступа (ШПД) возрастает с каждым днем. Операторы услуг связи и производители активного оборудования предоставляют все новые и новые технологии доступа и виды услуг. Есть множество различных технологий, однако с каждым годом появляются все новые, способные значительно улучшить и заменить существующие. Наиболее перспективная технология ШПД – технология пассивных оптических сетей PON (Passive Optical Network). PON стандартизована такими организациями, как IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers – Институт инженеров электротехники и электроники) и ITU (International Telecommunication Unit – Международный союз электросвязи). Каждый стандарт предусматривает определенный интерфейс пользователя, и не каждый интерфейс является подходящим. Если пользователь развертывает сеть на новом оборудовании, переход на него осуществляется легко и без существенных затрат.
Структура PON представлена на рис.1. Распределительный и абонентский участки (АУ) включают в себя: пассивный оптический сплиттер, оптический распределительный шкаф (ОРШ), оптическую распределительную коробку (ОРК), оптическую розетку абонента (ОРА) (на схеме не показана) и абонентский терминал – ONT (Optical Network Terminal). Соединения выполняются соединительными шнурами в жесткой оболочке диаметром 3 мм (волокно стандарта G.657) с помощью различных разъемных и неразъемных со-
единителей. В многоквартирном доме длина АУ не превышает нескольких десятков метров, поэтому затуханием волокна можно пренебречь. Потери АУ определяются главным образом потерями коннекторов и дополнительными потерями, обусловленными макроизгибами волокна. Таким образом, от качества монтажа и соединений во многом зависит нормальная работа всей сети.
К примеру, на рис.2 показано влияние качества монтажа АУ на формирование группового восходящего обратного потока от всех ONT. Для упрощения на рисунке не показаны импульсы пакетов данных. При хорошем качестве монтажа разница мощностей обратного потока от разных ONT не превосходит десятых долей децибела. При плохом качестве монтажа эта разница достигает единиц децибел. На работу PON влияют не только потери в ветвях АУ, но и неравномерность этих потерь, приводящая к временной неравномерности мощности группового обратного потока. В итоге увеличивается число ошибок при регенерации сигналов и нарушается устойчивая работа всей сети. Таким образом, при монтаже АУ большое значение имеет тщательное тестирование монтируемых участков.
Потери измеряются при помощи оптических тестеров [1, 2], состоящих из источника оптического излучения (ИОИ) и измерителя мощности (ИМ). При тестировании волоконных световодов (ВС) ИОИ подключается к одному, а ИМ – к другому концу ВС (рис.3). Эти измерения трудоемки, требуют участия двух операторов и телефонной связи между ними. Поэтому актуально применение методов тестирования, обеспечивающих максимальную производительность и минимальные затраты времени. Это особенно важно при тестировании АУ многоквартирных домов, где объем измерений при монтаже особенно велик.
Ускорить процесс измерения потерь АУ позволяет методика, в которой ИОИ подключается на магистральный вход сплиттера, а ИМ подключается на выход тестируемого сегмента АУ (рис.4). Однако здесь измеряются суммарные потери сплиттера и ветви АУ, что может привести к большим погрешностям измерения потерь АУ. Это обусловлено двумя причинами:
потери сплиттера (17–18 дБ) намного больше потерь АУ (1–2 дБ);
неоднородность потерь в разветвляемых каналах сплиттера находится в пределах 1–2 дБ, что соизмеримо с потерями АУ.
К примеру, при минимальных потерях канала сплиттера (17 дБ) и повышенных потерях АУ (3 дБ) суммарные потери будут в норме (20 дБ), в то время как потери АУ, возникающие при плохом качестве коннектора или недопустимом изгибе волокна, будут чрезмерно большими.
Уменьшить погрешность измерения можно, если использовать паспортные данные значений потерь всех каналов сплиттера. Примем для упрощения выкладок, что выходная мощность ИОИ равна 0 дБм. В этом случае мощности излучения на выходах каналов сплиттера равны указанным потерям каналов сплиттера со знаком минус. Таким образом, измерение потерь АУ включает в себя два этапа:
начальную калибровку или запись в память ИМ всех уровней мощности на выходных портах сплиттера P1–1, Р2–1, и т.д. (рис.5);
измерение уровней мощности на выходе каждого АУ Р2–1, Р2–2 и т.д. (рис.6) с последующим автоматическим вычислением потерь АУ.
Интересное решение для повышения производительности – измерение затухания ВС с одного конца [3]. Упрощение метода тестирования здесь возможно при условии, что затухание ВС не превосходит 10 дБ и ВС оснащен с двух сторон стандартными коннекторами. В этом случае затухание ВС можно определить по потерям мощности непрерывного излучения, отраженного от его дальнего конца (метод OCWR – Optical Continues Wavelength Reflectometer). Устройство, реализующее этот принцип, мало чем отличается от устройства для измерения возвратных потерь коннекторов (ORL – Optical Return Loss) и также содержит ИОИ, ИМ и оптический ответвитель (ОО).
ВС может быть оснащен любым стандартным коннектором, кроме APC. Затухание оптического сигнала (в децибелах), отраженного от конца ВС, определяется как:
Ar = 10lg[(n1+n2)2/(n1 – n2)2],
где n1 – показатель преломления сердцевины ВС (n1 ≈ 1,5); n2 – показатель преломления воздуха (n2 = 1).
Для стандартного коннектора Ar = 14 дБ. Величина Ar зависит от качества очистки коннектора. При использовании рекомендуемой технологии очистки поверхности коннекторов среднеквадратическое отклонение затухания отражения Ar от среднего значения находилось в пределах 0,1–0,2 дБ, что и определяет дополнительную погрешность метода. Упрощенная схема измерения затухания ВС по методу обратного отражения приведена на рис.7.
Как видно, эта схема ничем не отличается от метода измерения возвратных потерь (OCWR). Измерение затухания ВС производится в два этапа. На первом этапе (калибровка) измеряется мощность Р1 при отключенном от входного аппаратного коннектора измеряемом ВС. На втором этапе измеряется мощность Р2 при подключенном измеряемом ВС. Искомое затухание определяется как:
А1 = (Р1 – Р2)/2.
На отечественном рынке измерительного оборудования уже существуют волоконно-оптические тестеры (например, РУБИН-501, ТОПАЗ-7300-AL), принцип действия которых основан на изложенном выше методе. Они успешно используются при строительстве сетей PON в "Ростелекоме" и позволяют измерять:
длину ВС и расстояние до места повреждения;
затухание ВОЛС;
возвратные потери, определяющие качество входного коннектора.
Данное измерительное оборудование может работать как в режиме измерителя средней мощности непрерывного и импульсно-модулированного оптического излучения, так и в режиме источника стабильного оптического излучения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Потапов В.Т. Измерение потерь мощности излучения в волоконно-оптических линиях. – Фотон-Экспресс, 2000, №20.
2. Бакланов И.Г. Методы измерений в системах связи. М.: Эко-Трендз, 1999.
3. Рудницкий В.Б., Сумкин В.Р., Салтыков А.Р. Метод ускоренного тестирования волоконных световодов. – Фотон-Экспресс, 2006, №7.
Структура PON представлена на рис.1. Распределительный и абонентский участки (АУ) включают в себя: пассивный оптический сплиттер, оптический распределительный шкаф (ОРШ), оптическую распределительную коробку (ОРК), оптическую розетку абонента (ОРА) (на схеме не показана) и абонентский терминал – ONT (Optical Network Terminal). Соединения выполняются соединительными шнурами в жесткой оболочке диаметром 3 мм (волокно стандарта G.657) с помощью различных разъемных и неразъемных со-
единителей. В многоквартирном доме длина АУ не превышает нескольких десятков метров, поэтому затуханием волокна можно пренебречь. Потери АУ определяются главным образом потерями коннекторов и дополнительными потерями, обусловленными макроизгибами волокна. Таким образом, от качества монтажа и соединений во многом зависит нормальная работа всей сети.
К примеру, на рис.2 показано влияние качества монтажа АУ на формирование группового восходящего обратного потока от всех ONT. Для упрощения на рисунке не показаны импульсы пакетов данных. При хорошем качестве монтажа разница мощностей обратного потока от разных ONT не превосходит десятых долей децибела. При плохом качестве монтажа эта разница достигает единиц децибел. На работу PON влияют не только потери в ветвях АУ, но и неравномерность этих потерь, приводящая к временной неравномерности мощности группового обратного потока. В итоге увеличивается число ошибок при регенерации сигналов и нарушается устойчивая работа всей сети. Таким образом, при монтаже АУ большое значение имеет тщательное тестирование монтируемых участков.
Потери измеряются при помощи оптических тестеров [1, 2], состоящих из источника оптического излучения (ИОИ) и измерителя мощности (ИМ). При тестировании волоконных световодов (ВС) ИОИ подключается к одному, а ИМ – к другому концу ВС (рис.3). Эти измерения трудоемки, требуют участия двух операторов и телефонной связи между ними. Поэтому актуально применение методов тестирования, обеспечивающих максимальную производительность и минимальные затраты времени. Это особенно важно при тестировании АУ многоквартирных домов, где объем измерений при монтаже особенно велик.
Ускорить процесс измерения потерь АУ позволяет методика, в которой ИОИ подключается на магистральный вход сплиттера, а ИМ подключается на выход тестируемого сегмента АУ (рис.4). Однако здесь измеряются суммарные потери сплиттера и ветви АУ, что может привести к большим погрешностям измерения потерь АУ. Это обусловлено двумя причинами:
потери сплиттера (17–18 дБ) намного больше потерь АУ (1–2 дБ);
неоднородность потерь в разветвляемых каналах сплиттера находится в пределах 1–2 дБ, что соизмеримо с потерями АУ.
К примеру, при минимальных потерях канала сплиттера (17 дБ) и повышенных потерях АУ (3 дБ) суммарные потери будут в норме (20 дБ), в то время как потери АУ, возникающие при плохом качестве коннектора или недопустимом изгибе волокна, будут чрезмерно большими.
Уменьшить погрешность измерения можно, если использовать паспортные данные значений потерь всех каналов сплиттера. Примем для упрощения выкладок, что выходная мощность ИОИ равна 0 дБм. В этом случае мощности излучения на выходах каналов сплиттера равны указанным потерям каналов сплиттера со знаком минус. Таким образом, измерение потерь АУ включает в себя два этапа:
начальную калибровку или запись в память ИМ всех уровней мощности на выходных портах сплиттера P1–1, Р2–1, и т.д. (рис.5);
измерение уровней мощности на выходе каждого АУ Р2–1, Р2–2 и т.д. (рис.6) с последующим автоматическим вычислением потерь АУ.
Интересное решение для повышения производительности – измерение затухания ВС с одного конца [3]. Упрощение метода тестирования здесь возможно при условии, что затухание ВС не превосходит 10 дБ и ВС оснащен с двух сторон стандартными коннекторами. В этом случае затухание ВС можно определить по потерям мощности непрерывного излучения, отраженного от его дальнего конца (метод OCWR – Optical Continues Wavelength Reflectometer). Устройство, реализующее этот принцип, мало чем отличается от устройства для измерения возвратных потерь коннекторов (ORL – Optical Return Loss) и также содержит ИОИ, ИМ и оптический ответвитель (ОО).
ВС может быть оснащен любым стандартным коннектором, кроме APC. Затухание оптического сигнала (в децибелах), отраженного от конца ВС, определяется как:
Ar = 10lg[(n1+n2)2/(n1 – n2)2],
где n1 – показатель преломления сердцевины ВС (n1 ≈ 1,5); n2 – показатель преломления воздуха (n2 = 1).
Для стандартного коннектора Ar = 14 дБ. Величина Ar зависит от качества очистки коннектора. При использовании рекомендуемой технологии очистки поверхности коннекторов среднеквадратическое отклонение затухания отражения Ar от среднего значения находилось в пределах 0,1–0,2 дБ, что и определяет дополнительную погрешность метода. Упрощенная схема измерения затухания ВС по методу обратного отражения приведена на рис.7.
Как видно, эта схема ничем не отличается от метода измерения возвратных потерь (OCWR). Измерение затухания ВС производится в два этапа. На первом этапе (калибровка) измеряется мощность Р1 при отключенном от входного аппаратного коннектора измеряемом ВС. На втором этапе измеряется мощность Р2 при подключенном измеряемом ВС. Искомое затухание определяется как:
А1 = (Р1 – Р2)/2.
На отечественном рынке измерительного оборудования уже существуют волоконно-оптические тестеры (например, РУБИН-501, ТОПАЗ-7300-AL), принцип действия которых основан на изложенном выше методе. Они успешно используются при строительстве сетей PON в "Ростелекоме" и позволяют измерять:
длину ВС и расстояние до места повреждения;
затухание ВОЛС;
возвратные потери, определяющие качество входного коннектора.
Данное измерительное оборудование может работать как в режиме измерителя средней мощности непрерывного и импульсно-модулированного оптического излучения, так и в режиме источника стабильного оптического излучения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Потапов В.Т. Измерение потерь мощности излучения в волоконно-оптических линиях. – Фотон-Экспресс, 2000, №20.
2. Бакланов И.Г. Методы измерений в системах связи. М.: Эко-Трендз, 1999.
3. Рудницкий В.Б., Сумкин В.Р., Салтыков А.Р. Метод ускоренного тестирования волоконных световодов. – Фотон-Экспресс, 2006, №7.
Отзывы читателей
