г. Алматы, ул. Кармысова, 76А/2

Современные методы тестирования "темных" волокон

На этапе ввода в эксплуатацию волоконно-оптической линии связи обязательным является выполнение комплекса измерений ее параметров согласно утвержденной программе с целью проверки соответствия характеристик всех компонентов спецификациям производителей, а также анализа качества выполненных работ (целостность канала, отсутствие повреждений, нормы затухания и т.д.).

В настоящей статье мы хотим поделиться своими знаниями и опытом в этой области. Несмотря на существование единой рекомендации МСЭ по паспортизации ВОЛС (ITU-T G.650.3 «Методы тестирования проложенных одномодовых волоконно-оптических кабелей»), каждый тест можно выполнять несколькими способами с помощью различных приборов. Рекомендация ITU-T G.650.3 предписывает осуществлять следующие виды измерений для всех волокон:

Уровень 1 – общий:

  • инспекция торцевой поверхности коннектора,
  • затухание в канале,
  • потери на сварных соединениях, их местонахождение, однородность волокна и длины участков.

Уровень 2 – проверка качества услуг или скоростей передачи данных:

  • спектральное затухание,
  • ПМД,
  • ХД.

Далее мы рассмотрим различные аспекты, относящиеся к перечисленным выше видам измерений (общие концепции и оптимальные методики), и представим ряд инструментов для их осуществления, предлагаемых компанией «EXFO Inc.» (Канада)

ИНСПЕКЦИЯ КОННЕКТОРА

Перед началом тестирования необходимо очистить и занести в исполнительную документа-цию каждое разъемное соединение волокон.

График разъемного соединения волокон

Многолетний анализ показывает, что большая часть неисправностей, возникающих на ВОЛС, связана с состоянием коннекторов. Выше представлены данные анкетирования вла-дельцев сетей связи и организаций, занимающихся их строительством, проведенного «NTT Advanced Technologies».

Инспекция и чистка торцевой поверхности коннектора являются важной составляющей лю-бого теста, описанного в настоящей статье. Грязь, пыль, микрочастицы, жиры и прочие ве-щества, попадающие на торец ферула, негативно влияют на качество передаваемого по во-локну сигнала – тем сильнее, чем выше скорость передачи. Визуальный контроль ферула ос-тается лучшим решением, но находится в сильной зависимости от квалификации специали-ста, вследствие чего дефекты могут остаться незамеченными. Поэтому мы рекомендуем про-водить инспекцию с применением программного анализа по принципу «годен/негоден», чтобы снизить влияние человеческого фактора.

Идеальным будет использовать автоматический видеомикроскоп FIP-430B c интегрирован-ным ПО ConnectorMax2, соответствующим стандартам IEC и IPC. Этот прибор самостоя-тельно центрирует и фокусирует изображение, превращая сложный измерительный процесс в простую и быструю одноэтапную функцию, доступную даже неопытному персоналу.

Сравнение стандартного прибора для инспекции и FIP-430B

Структура FIP-430B

Процедура:

  1. выберите нужный переходник, соответствующий типу коннектора, волокна, патчкор-да и/или адаптера в распределительной панели;
  2. нажмите клавишу «Снимок» на микроскопе, начнется автоматическое тестирование и фокусировка;
  3. изображение будет проанализировано автоматически, диодный индикатор на ви-деомикроскопе покажет результат «годен/негоден», при значении «годен» информа-ция сохраняется в память, и коннектор готов к использованию, при значении «негоден», даже если причиной является повреждение ферула, коннектор следует почистить и повторно проинспектировать.

Сигналы индикатора

Схема FIP Controls

Средства для очистки оптических коннекторов

Для эффективной чистки оптических коннекторов необходимо использовать специальные приспособления и материалы – от безворсовых салфеток до кассетных очистителей.

ПОТЕРИ НА СОЕДИНЕНИЯХ И НЕОДНОРОДНОСТИ

Для измерения этих параметров согласно IEC 61280-4-2 требуется применение метода реф-лектометрии, основанного на оценке обратного рассеяния оптической мощности как функ-ции расстояния.

Детальный анализ рефлектограмм позволяет точно вычислять полное затухание и суммар-ные возвратные потери в канале и на всех его компонентах, включая затухание на участках волокна, потери на сварных соединениях, вносимые и возвратные потери коннекторов. До-полнительно могут быть выявлены существенные несовпадения параметров волокон на раз-личных участках и другие проблемы – например, изгибы волокон.

Обычно измерение рефлектометром осуществляется на каждом волокне в обоих направлени-ях как минимум на двух длинах волн, на которых впоследствии в волокне будет передавать-ся сигнал.

Схема передачи сигнала

Для систем с CWDM, использующих оптические фильтры, важно убедиться, что нужная длина волны со стороны заказчика попадает на нужный порт мультиплексо-ра/демультиплексора. Для эффективного тестирования цепи и проверки правильности под-ключения длин волн передачи и приема необходимо задействовать прибор с длинами волн CWDM. Петлевое соединение на дальнем конце позволяет проверить прямой и обратный каналы за один тест.

Новейшим этапом развития рефлектометрии является технология iOLM, суть которой состо-ит в проведении измерений на различных длинах волн импульсами различной мощности, что увеличивает точность результатов. Все полученные трассы сравниваются и интегриру-ются для построения полной и легко читаемой карты оптического канала, как на рисунке ниже:

Карта оптического канала

Процедура измерений

Процедура:

  1. в случае iOLM достаточно использовать короткую компенсационную катушку (50 м или меньше) вне зависимости от длины линии и потерь в ней, катушки рекомендуется подключать к коннекторам на обоих концах, чтобы характеристика канала получилась максимально реалистичной;
  2. проинспектируйте и тщательно очистите нужный коннектор и подключите его к порту рефлектометра;
  3. выберите тестовые длины волн (2), если применяется катушка, отметьте это в настройках (3);
  4. нажмите клавишу «Измерить» (4) для калибровки катушки и оценки длины волокна, затем нажмите «Старт» (5);
  5. результаты будут отображены в следующем виде:

Результаты процедуры

Детальный iOLM-анализ всей протяженности оптического канала обеспечивает оценку по принципу «годен/негоден» следующих параметров:

  • полная длина канала,
  • затухание на каждом участке и общее,
  • полные потери в канале,
  • возвратные потери в канале,
  • потери на сварных соединениях,
  • потери на коннекторах,
  • отражение на коннекторах,
  • существенные несовпадения параметров волокон на различных участках.

Потери на соединениях обоих типов и макроизгибы, влияющие на качество работы линии, четко выявляются и отображаются на карте с обозначением величины и способа решения проблемы. По завершении теста окно результатов наполняется информацией о потенциаль-ных проблемах, могущих привести к перебоям в работе системы связи:

Тип неисправности

Диагностика

Устранение

Плохое разъемное соединение

Плохое разъемное соединение

Коннектор или адаптер панели поврежден, загрязнен или плохо подсоединен

Проинспектировать и очистить

Макроизгиб

Макроизгиб

Чрезмерный изгиб волокна

Проинспектировать волокно в этом месте с помощью VFL, устранить изгиб

Плохое сварное соединение

Плохое сварное соединение

Чрезмерные потери на неотражающем событии

Проинспектировать волокно в этом месте с помощью VFL, провести повторную сварку

Результаты двунаправленного тестирования iOLM могут быть просмотрены прямо на приборе, усреднение величин разъемных и неразъемных соединений и различных типов соединенных друг с другом в линии волокон повышает уверенность в оптимальности проведенных измерений:

Результаты двунаправленного тестирования iOLM

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ

Тест готовности системы обычно проводится в ходе пуско-наладочных работ с помощью анализатора оптического спектра. Эти приборы способны идентифицировать даже близко-расположенные в DWDM длины волн и определять шумы и соотношения «сигнал/шум» в них. Но при CWDM в подобном анализе нет необходимости, поскольку длины волн значи-тельно удалены друг от друга, усиление отсутствует и вводимая в волокно мощность невелика. Проверка рефлектометром каждой длины волны как отдельного оптического канала невозможна из-за того, что система уже функционирует. Обычного измерителя мощности для такой задачи также недостаточно, так как он не умеет различать длины волн. Поэтому здесь рекомендуется применять анализатор оптических каналов или контроллер каналов.

Контроллер содержит фиксированный набор фильтров, каждый из которых обрабатывает определенную длину волны, выдавая отчет в виде гистограммы – уровень мощности для ка-ждого спектрального канала. Подобрав прибор под сеть одной конфигурации (например, CWDM), его с большой вероятностью нельзя будет использовать для другой (DWDM), тем более учитывая постоянную эволюцию компонентов.

Анализатор представляет собой более гибкую версию контроллера. Он автоматически ска-нирует весь диапазон длин волн, составляя подробную таблицу мощностей каждого сущест-вующего в волокне спектрального канала, и может эксплуатироваться при любой конфигу-рации – DWDM, CWDM и гибридной.

Хотя большинство спектроанализаторов есть сложные комплексные устройства, приборы EXFO, снабженные функцией исследования сети, очень просты при тестировании.

Тестирование с помощью EXFO

ДИСПЕРСИЯ

Эффекты поляризационной модовой и хроматической дисперсий не могут быть игнорирова-ны во время пуско-наладки или устранения неисправностей в системе связи.

ПМД вызывается дефектами волокна и оказываемыми на него механическими нагрузками, как природными (шторм, землетрясение), так и производственными (раскопки, вибрация от техники). ПМД может быстро менять свою величину и не зависит от длины волны, ее изме-рение следует применять с запасом. ПМД невозможно компенсировать, но ее влияние могут частично смягчать некоторые современные технологии, например, когерентная передача сигналов на скорости 100 Гбит/с.

Причиной ХД служит обычная световая дисперсия в среде, когда лучи одной длины волны распространяются быстрее, чем лучи другой. Величина ПМД четко определяется для кон-кретного волокна и потому легко компенсируется.

Дисперсия

Существует несколько методик анализа дисперсии, для небольших магистральных и город-ских линий связи экономически наиболее выгодным является одностороннее тестирование, сходное с технологией рефлектометрии. Этот вариант проще и быстрее остальных, посколь-ку оба теста выполняются одним специалистом на одном приборе без перемещения с сайта на сайт, отключения оборудования и смены настроек. Он идеален для CWDM-систем, кото-рые обычно не превышают 150 км и не содержат усилителей. Односторонний анализатор ХД/ПМД, как правило, дополнительно оценивает оптическую длину канала, что можно ис-пользовать для проверки результатов iOLM и качества волокна путем вычисления коэффи-циентов обоих дисперсий, как функции расстояния. Образцом такого прибора служит модуль FTB-5700 (см. рисунок выше).

МУЛЬТИСЕРВИСНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ 100 МБИТ/С – 100 ГБИТ/С

Операторы связи, планирующие внедрение 100-гигабитных скоростей в существующую сетевую инфраструктуру, сталкиваются с необходимостью проведения широкого экспертного анализа состояния оптических магистралей с точки зрения совместимости с высокоскоростными сервисами. При этом учитываются:

  • возможность наращивания емкости до 100 Гбит/с через 10 и 40 Гбит/с,
  • экономическая эффективность всех решений, включая измерительные,
  • долгосрочная совместимость со стратегией заказчика.

FTB-2

Самая востребованная стандартизированная методика тестирования многих услуг по всем критериям соглашения об уровне сервиса (SLA), Y.165 (EtherSAM), включает следующие тесты:

Тест конфигурации и производительности услуги

Тест конфигурации услуги (профиля):

  • назначение: проверить сетевую конфигурацию каждого сервиса (уровень скорости, форма сигнала и QoS),
  • выполнение: для каждого сервиса текущий тест достигает и превышает заданную ско-рость передачи информации (CIR), все ключевые индикаторы производительности (KPI) сравниваются с пороговыми значениями.

Тест производительности услуги:

  • назначение: проверить QoS каждого сервиса и соблюдение SLA,
  • выполнение: все сервисы генерируются на CIR, при этом фиксируются все KPI.

RFC 2544 и EtherBERT

Также применяется RFC 2544:

  • Общепринятая, но не стандартизированная методика, включает анализ пропускной способности, задержек и пиков активности.
  • Проверяет размеры всех кадров на полной скорости, получая надежные результаты и проводя безошибочную сертификацию линии.

Другой распространенный метод – EtherBERT:

  • Тестирование перерывов предоставления услуги.
  • Измерения на физическом и канальном уровнях.

Мониторинг ошибок

В процессе работы необходимо осуществлять вставку и мониторинг ошибок (битовых, маркеров, кодировки), контроль маршрутных карт, слежение за расфазированием.

ДОКУМЕНТИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Создание и ведение постоянной исполнительной документации есть обязательная составляющая процесса эксплуатации сети, помогающая быстрому устранению неисправ-ностей и поддержанию инфраструктуры в соответствии с современными спецификациями. ПО Fast Reporter 2 проводит групповую обработку отчетов, генерирует и сохраняет их, а также заносит итоги тестирования в объемную базу данных.

Интерфейс

Документирование результатов измерения важно по следующим причинам:

  1. визуальное отображение сетевой топологии, помогает при новом строительстве,
  2. возможность убедиться в поддержании оптимальной производительности системы,
  3. снижение числа аварий благодаря своевременному обнаружению деградаций,
  4. поддержка различных отчетов для быстрой оценки состояния различных регионов,
  5. сравнение волокон внутри кабеля, кабелей внутри пучка и т.д. для поиска точек с наилучшей пропускной способностью.

Дополнительно ПО Fast Reporter 2 выполняет следующие задачи:

  • двунаправленный анализ рефлектограмм,
  • детектирование дублирующих измерений,
  • легкость идентификации результатов, указывающих на падение производительности,
  • комбинирование итогов по различным длинам волн и направлениям в легкий для прочтения формат iOLM,
  • отдельный просмотр кабелей, волокон и элементов iOLM для быстрой диагностики,
  • добавление новых конфигураций к ПО ConnectorMax2,
  • данные по ХД и ПМД.

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

Контроль кабелей и волокон в сети должен быть постоянным. Для этой задачи лучше всего использовать удаленные тестовые блоки (RTU), размещенные в ключевых узлах и вместе с центральным сервером формирующие систему мониторинга состояния ВОЛС (NQMSfiber). Снабженная интеллектуальными функциями управления сигнализацией, генерирования от-четов, выписывания нарядов на устранение неисправности и схематическим отображением статусов, она позволяет интегрировать все процессы по обслуживанию инфраструктуры в существующую систему управления, а также поддерживает ведение исполнительной доку-ментации с привязкой к географическим картам GIS.

Карта

  • Мониторинг работоспособности и целостности каналов в режиме 24/7 с тестировани-ем в реальном времени.
  • Легкость наращивания: начиная с одного самостоятельного RTU в конкретной точке и далее до целой системы без необходимости менять оборудование.
  • Профилактический анализ: более глубокая оценка волокон с выявлением тенденций, могущих повлиять на производительность в будущем.
  • Снижение эксплуатационных затрат и улучшение времени восстановления сети из-за оптимизированного и превентивного обнаружения неисправностей.
  • Гибкие настраиваемые отчеты, отправляемые различными способами по установлен-ному расписанию заданным группам пользователей.
  • Оценка производительности оптического кабеля на конкретном участке или даже по конкретному заказчику.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Ниже приведен полный список измерительных модулей и совместимых с ними платформ, выпускаемых компанией «EXFO Inc.»

 

Измерительный модуль FTB-1

Измерительный модуль FTB-2

Измерительный модуль FTB-200v2

Измерительный модуль FTB-500

ОПТИЧЕСКИЕ МОДУЛИ

FTB-1

FTB-2

FTB-200v2

FTB-500

FTB-700G оптика, Ethernet, мультисервисные сети

     

FTB-720 рефлектометр LAN/WAN

     

FTB-730 рефлектометр PON FTTx/MDU

     

FTB-7000B, C, D, E рефлектометры

 

•▴

FTB-3930 мультитестер

 

•▴

FTB-5230S/-ОСА анализатор спектра и каналов

 

•▴

FTB-5240S анализатор спектра

 

•▴

FTB-5240BP анализатор спектра

     

FTB-5500B анализатор ПМД

     

FTB-56000 анализатор распределенной ПМД

     

FTB-5700 односторонний анализатор дисперсии

 

•▴

FTB-5800 анализатор ХД

       

FTB-9100 оптический переключатель

     

iOLM

•▴

 

МОДУЛИ ПРОТОКОЛОВ

FTB-1

FTB-2 Pro

FTB-200v2

FTB-500

FTB-700G оптика, Ethernet, мультисервисные сети

     

FTB-860 NetBlazer тестер Ethernet

     

FTB-860G NetBlazer тестер Ethernet

     

FTB-860GL NetBlazer тестер Ethernet

     

FTB-870 NetBlazer мультисервисные сети

     

FTB-880 NetBlazer мультисервисные сети

     

FTB-8130NGE Power Blazer мультисервисные сети

   

FTB-8510B Packet Blazer тестер Ethernet

   

FTB-8510G Packet Blazer тестер Ethernet 10 Гбит/с

   

FTB-8525/8535 Packet Blazer тестер Ethernet и Fi-breChannel

   

FTB-85100G Packet Blazer тестер Ethernet 40/100 Гбит/с

     

FTB-8805 Power Blazer тестер электр. PDH/SDH

 

•▴

 

FTB-8830NGE Power Blazer мультисервисные сети

 

•▴

 

FTB-88100NGE/88100G Power Blazer мультисервисные сети

 

 

МЕДНЫЕ МОДУЛИ

FTB-1

FTB-2 Pro

FTB-200v2

FTB-500

FTB-610 тестер широкополосных медных линий

     

FTB-635 тестер широкополосных медных линий и DSL

     

▴ = FTB-2 Pro