Описание имитатора PON сети с коэффициентом деления 128, используемого для тестирования возможностей оптических рефлектометров

Краткое вступление

Выбор рефлектометра для пассивной оптической сети PON - это не простая задача. Ведь PON сеть содержит делители (сплиттеры), которые приводят к значительному затуханию тестовых рефлектометрических импульсов и, из-за этого, представляют собой серьёзное испытание для любой модели рефлектометра, даже с большим динамическим диапазоном. С другой стороны, делители PON сети часто располагаются близко друг к другу, иногда на расстоянии менее 100 метров, что дополнительно усложняет задачу точного измерения, так как требует от рефлектометра минимальной мёртвой зоны.

Производители (EXFO, Anritsu, Grandway и др.) выпускают множество моделей оптических рефлектометров, многие из которых рекламируются как PON-оптимизированные. При этом стоимость предлагаемых моделей находится в диапазоне от $500 до $10 000. Понятно, что реальные возможности этих приборов отличаются также сильно, как их цена.

Чтобы показать, насколько сложно для рефлектометра работать с PON сетью и помочь Вам в выборе подходящей модели, мы собрали имитатор PON сети с общим коэффициентом деления в ветке, равным 128. На этом имитаторе мы протестировали пять разных рефлектометров производства EXFO и Grandway. Измерения проводились при активной PON сети на длинах волн 1625 нм и 1650 нм и при неактивной PON сети на длинах волн 1310 нм и 1550 нм.

Схема имитатора PON сети

Имитатор PON сети содержит три делителя: два делителя с коэффициентом деления 1х8 и один делитель с коэффициентом деления 1х2. Таким образом, общий коэффициент деления равняется 128, что на сегодня является максимальным значением для находящихся в эксплуатации PON сетей. Также в эксплуатации находится значительное число сетей с максимальным коэффициентом деления 1х64, топология которых также обеспечивается этим имитатором, поскольку делитель 1х2 находится дальше всего от рефлектометра.

Главная задача этого имитатора - проверка измерительных возможностей разных оптических рефлектометров в условиях, максимально приближённых к реальным. Поэтому между рефлектометром и первым делителем, а также между остальными делителями подключены отрезки волокна, длиной 500 метров. А между двумя делителями 1х8 включено два отрезка волокна по 500 метров, между которыми находится коннектор с полировкой UPC и потерями 0,7 дБ. Точное измерение потерь на этом коннекторе - это один из тестов, которые выполнялись.

В реальности делители могут находиться на меньших или больших расстояниях, чем реализовано в этом имитаторе, но именно такое удаление делителей друг от друга позволяет корректно измерить мёртвую зону тестируемых рефлектометров при разной длительности измерительного импульса. На этом рисунке показана структурная схема имитатора PON сети в режиме проверки рефлектометров с длинами волн 1310 нм и 1550 нм в условиях неактивного волокна (сигнал в дальний конец волокна со стороны OLT не подаётся).

Кроме тестирования стандартных рефлектометров с длинами волн 1310 нм и 1550 нм, на этом имитаторе мы также протестировали несколько моделей рефлектометров с длинами волн 1625 нм и 1650 нм, которые специально предназначены для нахождения неисправностей и паспортизации работающих оптических сетей.

Для создания условий активного волокна, на дальнем от рефлектометра конце имитатора (на стороне OLT) был подключен источник оптического излучения с длиной волны 1550 нм. Для инструментального контроля его мощности в разных точках волокна, на второй выход каждого делителя подключался измеритель оптической мощности: два производства Grandway и один производства EXFO (в точке с самым слабым сигналом). Структурная схема имитатора для проверки рефлектометров на активном волокне показана на этом рисунке.

Описание основных элементов имитатора PON сети

Внешний вид имитатора PON сети показан на фотографии ниже. Цифрами от 1 до 11 обозначены его главные составляющие. Описание составляющих начнём с оптического рефлектометра, он имеет №1 и при измерениях в реальной PON сети подключается к оптическому разъёму вместо абонентского оборудования (ONT). В этом имитаторе с помощью короткого патчкорда, рефлектометр подключается к катушке волокна длиной 500 метров, которая обозначена на фотографии №2. После пятисотметровой катушки №2 расположен первый сплиттер с коэффициентом деления 1х8. Этот сплиттер обозначен на фотографии №3. Катушка подключена к первому из восьми выходов сплиттера, а ко второму выходу сплиттера подключен измеритель оптической мощности EXFO EPM-50. Оставшиеся шесть выходов сплиттера не подключены.

Второй сплиттер (делитель) 1х8 обозначен на фотографии №7. Между ним и предыдущим делителем включены две катушки волокна, каждая длиной 500 метров. Эти катушки обозначены на фотографии №4 и №5. Катушки соединены между собой с помощью оптического адаптера №6. Этот оптический адаптер соединяет два разъёма ST(UPC), вносит затухание 0,7 дБ и хорошие рефлектометры должны будут его точно измерить.

Далее за делителем №7 следует ещё одна катушка волокна №8, также длиной 500 метров, сразу за которой подключен делитель №9 с коэффициентом деления 1х2. Этот делитель нужен для того, чтобы общий коэффициент деления равнялся 128. При этом расстояния между тремя делителями выбраны так, чтобы при тестировании рефлектометров было чётко видно, какие модели смогут полностью измерить параметры PON ветки с максимальным коэффициентом деления 128, а какие не потянут даже деление на 64.

Завершают схему имитатора два элемента: последняя катушка волокна длиной 500 метров под №10 и источник излучения №11 с длиной волны 1550 нм и мощностью излучения: -5,5 дБм. Этот источник включался при тестировании рефлектометров, предназначенных для работы на активной сети, и отключался при тестировании обычных рефлектометров с длинами волн 1310 нм и 1550 нм.

Делители (сплиттеры)

Все три делителя, которые использованы в имитаторе, представляют собой классические планарные сплиттеры (PLC Splitter), которые широко используются при строительстве PON сетей. Внешний вид первого сплиттера 1х8 показан на этой фотографии. Сам сплиттер поставлялся с отводами неоконеченного волокна длиной по 5 метров. Ко входу сплиттера и его первому и второму выходам мы приварили полутораметровые пигтейлы. Таким образом, перед сплиттером и после него добавились участки волокна по 6,5 метров, которые будет видно на рефлектограммах только самых хороших рефлектометров.

Результаты заводских измерений параметров первого сплиттера 1х8 представлены в этой таблице. Обратите внимание, что приведенные результаты относятся только к сплиттеру и не включают дополнительные потери от приваренных пигтейлов. При анализе получаемых рефлектограмм нас в первую очередь интересуют две цифры из этой таблицы, а именно вносимые потери для порта 1 на длинах волн 1310 нм и 1550 нм. Эти значения соответственно равны 10,26 дБ и 9,42 дБ.

Второй делитель 1х8 аналогичен первому. К нему также приваривались полутораметровые пигтейлы. Результаты заводских измерений его параметров представлены в этой таблице. Приведенные результаты не включают дополнительные потери от приваренных пигтейлов. При анализе получаемых рефлектограмм нас интересуют вносимые потери для порта 1 на длинах волн 1310 нм и 1550 нм. Эти значения равны 9,74 дБ и 9,80 дБ.

Третий делитель с коэффициентом деления один к двум также является планарным (PLC), но поставлялся с уже приваренными оптическими коннекторами. Результаты заводских измерений его параметров представлены в таблице ниже и объединяют характеристики делителя с характеристиками коннекторов. При анализе получаемых рефлектограмм нас интересуют вносимые потери для порта 1 на длинах волн 1310 нм и 1550 нм. Для третьего делителя эти значения равны 3,55 дБ и 3,79 дБ.

Также при интерпретации результатов измерений рефлектометров следует помнить, что оптические сплиттеры в принципе не являются симметричными и по-разному ослабляют сигнал в зависимости от того, поступает он со стороны OLT или со стороны абонента.

Рефлектограмма имитатора PON сети

Выше на этой странице подробно описана конструкция имитатора для проверки рефлектометров. А на этом скриншоте показана его рефлектограмма, измеренная на двух стандартных длинах волн: 1310 нм и 1550 нм. Эта рефлектограмма получена с помощью PON-оптимизированного рефлектометра с динамическим диапазоном 39 дБ. Время усреднения равно 3 минуты, длительность импульса равна 1 мкс.

На этой рефлектограмме первый делитель 1х8 находится на расстоянии 500 метров и отмечен как событие №2. Событие №3 на рефлектограмме - это соединение двух коннекторов ST(UPC) между катушками по 500 метров. Потери на этом событии равны 0,7 дБ. Событие №4 - это второй делитель 1х8. Событие №5 - это третий делитель с коэффициентом деления один к двум. Событие №6, находящееся на расстоянии 2 600 метров от рефлектометра - это конец последней пятисотметровой катушки волокна.

Обратите внимание, что пять катушек по 500 метров дают в сумме 2 500 метров, а на рефлектограмме конец волокна находится на расстоянии 2 600 метров. Дополнительные 100 метров набираются из-за отводов делителей (по 6,5 метров с каждой стороны), десятиметрового патчкорда, которым подключался источник излучения 1550 нм и из-за того, что реальная длина катушек вместе с коннекторами чуть более 500 метров.

Рефлектометры, принимавшие участие в тесте

На этой фотографии показаны пять рефлектометров производства EXFO и Grandway, которые принимали участие в тестировании на PON имитаторе. Их динамический диапазон лежит в пределах от 26 дБ до 39 дБ. Все рефлектометры были протестированы на стандартных длинах волн 1310 нм и 1550 нм. А две из этих пяти моделей дополнительно были протестированы при активном волокне, так как содержали отдельный измерительный порт с фильтром и рабочей длиной волны 1625 нм или 1650 нм.

Во время теста, с помощью каждого прибора измерялись рефлектограммы при всех длительностях тестового импульса от 10 нс до 5 мкс. Время измерения для каждой длины волны равнялось 30 секунд, но отдельно для оптимальной длительности импульса устанавливалось время измерения 3 минуты, чтобы получить максимально качественную рефлектограмму и увидеть на что способна каждая модель при работе с PON сетью с делением в ветке 128.

Результаты тестов для 1310/1550 нм обобщены в этой статье. Результаты тестов для 1625/1650 нм в данный момент обрабатываются и будут размещены на нашем сайте в отдельной статье. Ссылка на неё будет находиться здесь. Также на нашем канале YouTube будет размещено два видео тестов активной и неактивной сети. В этих видео показано как проводились измерения. В них также хорошо видно как работают эти рефлектометры, как быстро усредняют шум и многие другие полезные детали.

Дополнительная информация по этой теме

На этой странице подробно описан имитатор PON сети с коэффициентом деления 128. Результаты измерений, которые проводились на этом имитаторе, представлены здесь: результаты тестов для 1310 нм и 1550 нм. Результаты тестов для 1625/1650 нм находятся в процессе обработки. Также рекомендуем посмотреть статью про принцип работы оптического рефлектометра, в которой рассказано о том, как он устроен, приводятся подробные рекомендации по выбору начальных настроек и проведению измерений. А чтобы ещё лучше ориентироваться в моделях современных оптических рефлектометров и их возможностях, смотрите главную страницу отдельных серий оптических рефлектометров.

Если Вам необходима подробная информация по ценам или техническая консультация по выбору оптимального рефлектометра для Вашей задачи, просто позвоните нам или напишите нам по E-mail и мы с радостью ответим на Ваши вопросы.