Операторы связи зачастую сталкиваются с трудностями при оптимизации существующей сетевой инфраструктуры для наращивания пропускной способности транспортных сетей и обеспечения растущих потребностей клиентов. При стандартном подходе увеличения поканальной пропускной способности сети операторы сталкиваются с дороговизной оборудования и проблемами интеграции с существующим оборудованием. Технология грубого спектрального уплотнения CWDM доказала свою технологическую и экономическую эффективность в распределительных сетях и транспортных оптических сетях протяженностью до 100 километров. Но при отсутствии инструментов контроля и мониторинга параметров, решение некоторых задач обслуживания CWDM сети в значительной степени усложняется.
Применение CWDM
Технология CWDM используется в городских и междугородних транспортных сетях уже несколько лет, а несколько позже стала использоваться и в сетях доступа. Применение технологии CWDM можно разделить на два случая: увеличение пропускной способности или увеличение количества каналов при передаче по одному или двум волокнам существующей сети.
Стандартная схема системы CWDM основана на передаче между двумя и более узлами до 18 сигналов из диапазона 1270-1610 нм. На текущий момент в волоконно-оптических линиях не часто встречаются волокна с «водяным» пиком, поэтому используются все доступные длины волн. При работе с волокнами начальных версий спецификации g.652, из системы исключается возможность использования минимум двух длин волн: 1370 и 1390 нм.
Рисунок 1. Стандартная схема CWDM системы
В любом варианте использования систем спектрального уплотнения CWDM, операторы связи могут столкнуться с трудностями уже на этапе развертывания и тестирования. Ошибки, допущенные при расчете системы спектрального уплотнения, в совокупности с отсутствием возможности измерений в нужном диапазоне длин волн могут привести к созданию нестабильных систем CWDM.
Тестирование при развертывание CWDM
На этапе развертывания стабильной системы CWDM, после включения в линию пассивных устройств (мультиплексоры CWDM и OADM), необходимо протестировать каждую ветку системы на предмет вносимых затуханий для всего диапазона длин волн, которые будут использоваться. Для подобного тестирования идеально подходит оптический рефлектометр. При использовании рефлектометра снижается время измерений, сокращаются финансовые издержки на тестирование линии, особенно если речь идет о системе, ветки которой соединяют значительные расстояния. Стандартный рефлектометр для длин волн 1310 и 1550 нм для данной задачи подходит лишь в редких случаях, например, когда в линии не выводится ни одна из этих длин волн. В противном случае, рефлектометр проведет измерения только для одной-двух веток системы, а их может быть 9. Это связано с тем, что в точках установки мультиплексоров OADM 1310 и 1550 нм длины волн измерения будут выведены из системы.
Выходом в данной ситуации может послужить применение специализированного рефлектометра CWDM. Данный рефлектометр может проводить измерения на всех доступных длинах волн CWDM. Если в системе есть единый центральный узел, то из него возможно тестирование всех ответвлений системы. С рефлектометром CWDM для каждой длины волны и каждого направления возможно проведение полноценного рефлектометрического исследования ВОЛС (рис. 2).
Рисунок 2. Тестирование потерь на ветке
Это облегчает задачу измерений и устраняет необходимость поездок на прочие узлы связи, в том числе и труднодоступные. При использовании CWDM рефлектометра процесс развертывания и документирования стабильной системы спектрального уплотнения CWDM занимает всего несколько часов и требует участия 1-2х инженеров.
Рисунок 3. Рефлектограмма CWDM OTDR
Рефлектограмма CWDM для каждой длины волны будет содержать информацию о потерях мощности на всех элементах линии, включая мультиплексоры OADM (рис. 3). На рисунке изображена рефлектограмма, полученная при помощи CWDM OTDR. Черный график отображает затухание для излучения на длине волны 1430нм, серые графики – для остальных испытуемых длин волн и направлений. Каждая рефлектограмма достоверно показывает снижение мощности сигнала и события на каждой ветке CWDM системы.
Тестирование сервисов в CWDM системе
Архитектура CWDM системы не подразумевает использования в линии активных устройств, таких как усилители оптической мощности. Транспортная часть CWDM системы содержит в своем составе только ВОЛС и мультиплексоры/демультиплексоры. Ошибки в работе системы возникают по вполне определенным причинам: неверное подключение портов, отказ передатчика на передающей стороне (или приемника на принимающей), неполадка в одном из мультиплексоров системы или в самой ВОЛС.
При запуске любого сервиса на узле необходимо убедиться в том, что уровень сигнала, который приходит из ВОЛС на приемник и уровень сигнала, излучаемого передатчиком, соответствуют минимальным расчетным требованиям. Сигналы в CWDM системе могут передаваться в диапазоне длин волн 1270-1610 нм, в свою очередь одновременно могут распространяться несколько сигналов на разных длинах волн и с различным уровнем, поэтому обычный измеритель мощности не подходит и требуется специализированное устройство. Этим устройством является измеритель мощности CWDM. Такой измеритель позволяет быстро определить наличие и уровень сигнала на 18-ти длинах волн из диапазона CWDM. Результаты измерения выводятся на экран cwdm-тестера и сохраняются в памяти для последующей обработки.
Рисунок 4. Измерение уровня сигналов CWDM
Для подтверждения соответствия уровня сигнала на передатчиках CWDM расчетным значениям при запуске системы, достаточно подключить измеритель мощности CWDM к линейному порту (com) головного мультиплексора CWDM (рис. 4, 1). Этот способ допустимо использовать только при запуске системы, потому что на работающей системе это приведет к отключению всех сервисов, передающихся через мультиплексор. Если мультиплексор имеет порт мониторинга (рис. 4, 2), на который отводится незначительная часть композитного сигнала, измерения уровней достаточно проводить подключаясь к данному порту. Измеритель мощности CWDM обладает высокой чувствительностью и позволяет проводить мониторинг сигналов, ослабленных на величину до 40 и более дБ.
Тестирование наличия и уровня сигнала при поиске неисправностей на удаленном узле заключается в проверке сигнала приходящего с сопряженного узла и мощности излучения передатчика (рис. 4, 3).
В общем случае, при подключении CWDM тестера в любой точке системы можно получить достоверные данные о присутствующих длинах волн и уровне сигнала на каждой из них (рис. 4, 4).
Для измерений параметров излучения в CWDM сетях можно использовать анализатор спектра, который позволяет работать с широким спектром длин волн. Это решение неэффективно в силу дороговизны и избыточности функций. Конкретно будет излишней функция определения отношения сигнал/шум (OSNR). Уровень OSNR в подавляющем большинстве случаев не имеет значения в системах спектрального уплотнения CWDM из-за отсутствия активных компонентов в системе, которые могли бы снижать его значение. Пара приемник-передатчик в CWDM системах сбалансирована и имеет допуски, достаточные для безотказной работы канала связи. Приобретение анализатора спектра CWDM экономически оправдано, если в дальнейшем оператор планирует активно использовать технологию уплотнения DWDM.
Устранение неисправностей в системах CWDM
При устранении неисправностей в системе CWDM удобно использовать CWDM OTDR совместно с измерителем оптической мощности CWDM. Измеритель мощности позволит определить причину неисправности (низкий уровень или отсутствие сигнала), а рефлектометр определит место возникновения неисправности, будь то неработающий трансивер, неисправный мультиплексор или проблема с ВОЛС.
Итог
Некоторые проблемы с работой CWDM системы могут быть устранены на этапе проектирования и развертывания за счет использования специализированного оборудования, такого как измерители мощности CWDM или оптический рефлектометр CWDM. Правильно смонтированная и запущенная система исключит отключение сервисов, простой линии, финансовые и трудовые затраты на поиск и устранение неисправностей.
Специализированные средства измерений помогут с достигнуть основной цели внедрения систем спектрального уплотнения CWDM: увеличение пропускной способности линий связи с минимальными вложениями.