RSS
| Měření na sítích s technologií CWDM |
 |
 |
 |
|
Autory odborného článku jsou Josef Beran a Jiří Göllner, PROFiber Networking CZ s.r.o. Technologie hrubého vlnového multiplexu CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplex) byla popsána již v předchozím článku „Technologie vlnových multiplexů CWDM“. V tomto navazujícím příspěvku se budeme již věnovat především problematice měření na sítích, na nichž je nasazena technologie CWDM. K měření je třeba přistoupit v případě nasazování přenosového systému pro ověření správné konfigurace a funkce všech prvků použitých v systému nebo při řešení problému v případě výpadku části sítě, kdy je třeba najít příčinu problému v přenosovém systému, který způsobil nefunkčnost části sítě. Než se přistoupí k měření, je třeba si uvědomit, v jakém bodě na síti (na trase) se bude měřit. Ujasnění si tohoto faktu je důležité z pohledu více parametrů, které jsou pro měření stěžejní. V prvé řadě dle konkrétního bodu měření je třeba zvolit měřicí zařízení, které je vhodné právě k měření v té dané části sítě s přenosovým systémem CWDM. Zařízení, kterými lze měřit na systému CWDM je mnoho, záleží však na tom, jaký parametr je třeba měřit. Zde se dostáváme k druhému bodu, který si při přístupu k měření je třeba ujasnit a to konkrétně jaký parametr je třeba ověřit. Je třeba ověřit pouze výkon na daném vláknu za demultiplexerem nebo je třeba ověřit na straně multiplexeru, zda jsou obsazeny všechny kanály, které by měly být aktivovány? Zmíněné skutečnosti spolu velmi úzce souvisí. Pokud je řečeno, kde a co je třeba měřit, je tím dáno i zařízení – měřicí přístroj, kterým tyto parametry v daném bodě sítě je možné změřit. Jak trasa CWDM může vypadat a kde po trase můžeme měřit, je ukázáno na obr. 1.
Obr. 1 – příklad použití 8 kanálů CWDM s MUX a 4 OADM (zdroj: EXFO) Nejzákladnějším a také cenově nejdostupnějším měřicím přístrojem je měřidlo optického výkonu, které musí být kalibrováno na vlnových délkách v rastru CWDM (obr. 2). Tímto měřidlem je možné však ověřit pouze úroveň výkonu v měřeném místě. Při měření měřidlem výkonu je nezbytné si uvědomit, v jakém místě sítě měříme a co zde naměříme. Pokud měření provádíme na straně demultiplexeru, kde již je k dispozici pouze jedna vlnová délka a víme, která konkrétní vlnová délka se zde vyskytuje, je třeba tuto vlnovou délku na měřidle výkonu nastavit, aby přístroj zobrazil korektní hodnotu měřeného výkonu v daném CWDM kanálu. Přítomnost pouze jedné vlnové délky v místě měření a její nastavení na měřidle výkonu je nezbytné pro správné změření úrovně výkonu. Měřidla výkonu se vyrábějí s dvěma typy fotodetektoru (Ge, InGaAs), které mají různé převodní konstanty v závislosti na spektrální citlivosti pro různé vlnové délky. Při zvolení dané vlnové délky na přístroji je vždy přiřazena konkrétní korekční konstanta, pomocí níž je dle kalibrační křivky dopočítána skutečná hodnota výkonu pro zvolenou vlnovou délku. Chceme-li tedy měřit tímto měřidlem výkonu na straně multiplexeru, kde se nachází více vlnových délek, nejsme schopni změřit korektně výkon těchto kanálů, ani pokud víme, které konkrétní kanály to jsou. Při nastavení každé konkrétní vlnové délky na měřidle výkonu dojde k integrálnímu sečtení výkonu všech příspěvků každého kanálu a měřidlo zobrazí právě tento integrální součet výkonu všech kanálů. Z uvedeného jednoznačně plyne, že tímto jednoduchým přístrojem je možné korektně měřit pouze v místě sítě, kde je již k dispozici pouze jedna vlnová délka a navíc musíme vědět, o kterou se jedná.
Obr. 2 – měřidla optického výkonu a charakteristiky Ga a InGaAs detektoru (zdroj: EXFO) Víme-li, že se v měřicím bodě sítě nachází pouze jedna vlnová délka (kanál), ale nevíme, o kterou konkrétní se jedná, lze použít pro měření výkonu selektivní CWDM měřidlo optického výkonu (obr. 3). Toto měřidlo je schopno měřit výkon jednoho kanálu, aniž by bylo třeba nastavit konkrétní nosnou vlnovou délku. Zařízení je schopno rozpoznat vlnovou délku (kanál) a změřit úroveň výkonu. Obě hodnoty (vlnovou délku a výkon) zobrazí na displeji. Selektivní CWDM měřidlo výkonu je dostupné v provedení s 16-ti kalibrovanými kanály s výjimkou kanálů 1370nm a 1390nm v okolí water peaku, kde je vlivem zvýšené koncentrace OH iontů velký útlum nebo v provedení s 18-ti kalibrovanými kanály bez vypuštění kanálů se zvýšeným útlumem v okolí water peaku.
Obr. 3 – selektivní CWDM měřidlo optického výkonu O úroveň výše na rozdíl od již uvedených měřidel je optický kanálový CWDM analyzátor (obr. 4). Toto měřidlo je kalibrováno pro 16 kanálů (vynechány jsou opět kanály 1370nm a 1390nm). Na rozdíl od již zmíněných měřidel je kanálový CWDM analyzátor schopen měřit v místě sítě, kde se nachází několik vlnových délek. Kanálový analyzátor je schopen proskenovat celý CWDM kanálový rastr a zobrazit v podobě sloupcového grafu nebo v textové podobě (forma tabulky) obsazené kanály a výkon v nich. Pro zvolenou vlnovou délku je rovněž možné přepnout kanálový analyzátor do režimu prostého měřidla výkonu ve zvoleném kanálu. Takové měřidlo je kalibrováno pro vlnový rozsah 1270 až 1610 nm. Dynamický rozsah je typicky -70 až +10 dB s přesností ± 0.5 dB.
Obr. 4 – optický CWDM kanálový analyzátor a ukázka náměru (zdroj: EXFO) Nejlepším přístrojem, který lze použít pro měření kanálů CWDM, je optický spektrální analyzátor. Jedná se o přístroj, který je schopen měřit a zobrazit tvar optického spektra. Jak tento přístroj může vypadat a jak vypadá náměr spektra je ukázáno na obr. 5. Schopnosti tohoto přístroje sahají dále než jen k možnostem měření CWDM kanálů. Optický spektrální analyzátor je schopen měřit v rozsahu typicky 1250 až 1650 nm s přesností ±0.04 nm. Dynamický rozsah se pohybuje od -75 dBm až k +20 dBm s přesností 0.4 dB. Typická hodnota šířky štěrbiny filtru bývá 0.065 nm a ORR pro 50GHz spacing se pohybuje kolem hodnoty 50 dB.
Obr. 5 – optický spektrální analyzátor a ukázka náměru spektra (zdroj: EXFO) Při potřebě měření sestavené optické CWDM trasy, je možné použití přímé metody. Pro měření přímou metodou je nutné mít k dispozici zdroje záření v kanálovém rozsahu CWDM a měřidlo výkonu kalibrované opět na vlnové délky CWDM rastru. Jako zdroje záření je možné použít:
Obr. 6 - switch + SFP (DFB)
Obr. 7 - Zdroj záření CWDM-DFB-8
Obr. 8 - FLS-2600B - Laditelný laserový zdroj
Obr. 9 – měření 8-kanálovým OTDR Použijeme-li pro měření CWDM trasy přímou metodou sestavu skládající se z SFP modulů vložených do switche, je třeba mít na paměti, že nezbytnou podmínkou měření je stabilita výkonu a vlnové délky. Proto je vhodné při měření útlumu optické trasy mít k dispozici dvě sestavy pro měření. Důvodem tohoto opatření je skutečnost, že laser (DFB) v SFP není chlazený – stabilizovaný. Jeho výkon a vlnová délka se tedy vlivem kolísání teploty rovněž mění. Většina SFP je navržena pro provozní teplotu 0 °C až + 70 °C a v tomto rozmezí se může vlnová délka změnit až o 6 nm. Potom může dojít k situaci, že se nosná vlnová délka použitého SFP (DFB) posune mimo toleranci použitého Multiplexeru. Zároveň se v závislosti na teplotě mění výstupní výkon, a proto není možné ihned po zapnutí zařízení zahájit měření, protože referenční hodnota výkonu se po zahřátí SFP změní. Blokové schéma zapojení při testování stability je na obr. 10, na obr. 11 je ukázka spektra DFB laserů použitých (testovaných) SFP modulů. SFP
Obr. 10 - blokové schéma zapojení při testování stability 4ks SFP (DFB) pro CWDM
Obr. 11 – ukázka spektra DFB laserů použitých (testovaných) SFP modulů Kolísání výkonu SFP modulů jsme ověřili na 4 ks SFP modulů pro vlnové délky 1470, 1530, 1550 a 1610 nm. Ke změnám výkonu řádově v jednotkách dBm dochází až cca do 50 minut od zapnutí, kdy po uplynutí této doby se výkon prakticky ustálí.
Obr. 12 – změřená (ne)stabilita výkonu SFP modulů pro CWDM Při nutnosti měření sestavené optické trasy z pohledu monitoringu událostí/prvků na trase je třeba mít k dispozici zdroj, který je schopen vysílat celý rastr CWDM kanálů a stejně tak přijímač, který je schopen tyto kanály detekovat. Ideálním nástrojem pro takové měření je osmikanálové OTDR (Optical Time Domain Reflectometer). Toto zařízení je schopno měřit sestavenou optickou trasu osmi vlnovými délkami a z pohledu těchto vlnových délek optickou trasu vyhodnotit. Tímto měřicím přístrojem jsme schopni určit, v jakém místě sestavené optické CWDM trasy se nachází jaký prvek, ať už jde o svar, konektor, splitter či další optické pasivní komponenty či události (ohyby apod.) na trase. Ukázka zařízení a změřeného průběhu CWDM trasy je na obr. 13.
Obr. 13 – měření optické trasy CWDM systému pomocí OTDR (zdroj: EXFO) V tomto článku jsme shrnuli možnosti měření na systému CWDM z pohledu měřených veličin, měřicích lokalit na síti, použitelných měřicích přístrojů a měřicích metod. Z výše uvedených skutečností jednoznačně plyne, že před přistoupením k samotnému měření je třeba zvážit, jaké parametry v jaké lokalitě sítě je třeba ověřit. Na základě této specifikace je potom možné vybrat konkrétní měřicí zařízení a metodu měření. K dispozici je na trhu celá řada měřicích přístrojů pro jednotlivé metody měření za různé ceny a právě z tohoto důvodu je prvotní zamyšlení nad měřením CWDM trasy velmi důležité za účelem optimální volby měřicí metody a přístrojů. Věříme, že tento článek bude alespoň inspirací pro některé čtenáře. |
