Опис імітатора мережі PON з коефіцієнтом поділу 128, що використовується для тестування можливостей оптичних рефлектометрів

Короткий вступ

Вибір рефлектометра для пасивної оптичної мережі PON – це не просте завдання. Адже PON мережа містить дільники (сплиттери), які призводять до значного згасання тестових рефлектометричних імпульсів і, через це, є серйозне випробування для будь-якої моделі рефлектометра навіть з великим динамічним діапазоном. З іншого боку, дільники мережі PON часто розташовуються близько один до одного, іноді на відстані менше 100 метрів, що додатково ускладнює завдання точного вимірювання, оскільки вимагає від рефлектометра мінімальної мертвої зони.

Виробники (EXFO, Anritsu, Grandway та ін) випускають безліч моделей оптичних рефлектометрів, багато з яких рекламуються як PON-оптимізовані. При цьому вартість пропонованих моделей знаходиться в діапазоні від $500 до $10 000. Зрозуміло, що реальні можливості цих приладів відрізняються так само, як їх ціна.

Щоб показати, наскільки складно для рефлектометра працювати з мережею PON і допомогти Вам у виборі відповідної моделі, ми зібрали імітатор мережі PON із загальним коефіцієнтом поділу у гілці, рівним 128. На цьому імітаторі ми протестували п'ять різних рефлектометрів виробництва EXFO та Grandway. Вимірювання проводилися при активній мережі PON на довжинах хвиль 1625 нм і 1650 нм і при неактивної PON мережі на довжинах хвиль 1310 нм та 1550 нм.

Схема імітатора мережі PON

Імітатор PON мережі містить три дільники: два дільники з коефіцієнтом розподілу 1х8 та один дільник з коефіцієнтом розподілу 1х2. Таким чином, загальний коефіцієнт розподілу дорівнює 128, що на сьогодні є максимальним значенням для мереж, що знаходяться в експлуатації PON. Також в експлуатації знаходиться значна кількість мереж з максимальним коефіцієнтом розподілу 1х64, топологія яких також забезпечується цим імітатором, оскільки дільник 1х2 знаходиться далі від рефлектометра.

Головне завдання цього імітатора – перевірка вимірювальних можливостей різних оптичних рефлектометрів в умовах максимально наближених до реальних. Тому між рефлектометром і першим дільником, а також між рештою дільників підключені відрізки волокна, довжиною 500 метрів. А між двома дільниками 1х8 включено два відрізки волокна по 500 метрів, між якими знаходиться конектор з поліруванням UPC та втратами 0,7 дБ. Точне вимірювання втрат на цьому конекторі – це один із тестів, які виконувались.

Насправді дільники можуть перебувати на менших або більших відстанях, ніж реалізовано в цьому імітаторі, але саме таке видалення дільників один від одного дозволяє коректно виміряти мертву зону рефлектометрів, що тестуються при різній тривалості вимірювального імпульсу. На цьому малюнку показана структурна схема імітатора мережі PON в режимі перевірки рефлектометрів з довжинами хвиль 1310 нм і 1550 нм в умовах неактивного волокна (сигнал в дальній кінець волокна з боку OLT не подається).

Окрім тестування стандартних рефлектометрів з довжинами хвиль 1310 нм та 1550 нм, на цьому імітаторі ми також протестували декілька моделей рефлектометрів із довжинами хвиль 1625 нм та 1650 нм, які спеціально призначені для знаходження несправностей та паспортизації працюючих оптичних мереж.

Для створення умов активного волокна на дальньому від рефлектометра кінці імітатора (на стороні OLT) було підключено джерело оптичного випромінювання з довжиною хвилі 1550 нм. Для інструментального контролю його потужності в різних точках волокна на другий вихід кожного дільника підключався вимірювач оптичної потужності: два виробництва Grandway і один виробництва EXFO (у точці з найслабшим сигналом). Структурну схему імітатора для перевірки рефлектометрів на активному волокні показано на цьому малюнку.

Опис основних елементів імітатора мережі PON

Зовнішній вигляд імітатора мережі PON показаний на фотографії нижче. Цифрами від 1 до 11 позначені його основні компоненти. Опис складових почнемо з оптичного рефлектометра, він має №1 і при вимірах в реальній мережі PON підключається до оптичного роз'єму замість абонентського обладнання (ONT). У цьому імітаторі за допомогою короткого патчкорда рефлектометр підключається до котушки волокна довжиною 500 метрів, яка позначена на фотографії №2. Після п'ятисотметрової котушки №2 розташований перший спліттер з коефіцієнтом розподілу 1х8. Цей спліттер вказано на фотографії №3. Котушку підключено до першого з восьми виходів спліттера, а до другого виходу спліттера підключено вимірювач оптичної потужності EXFO EPM-50. Шість виходів спліттера, що залишилися, не підключені.

Другий спліттер (дільник) 1х8 позначений на фотографії №7. Між ним та попереднім дільником включено дві котушки волокна, кожна довжиною 500 метрів. Ці котушки позначені на фотографії №4 та №5. Котушки з'єднані між собою за допомогою оптичного адаптера №6. Цей оптичний адаптер з'єднує два роз'єми ST(UPC), вносить згасання 0,7 дБ і хороші рефлектометри повинні точно виміряти його.

Далі за дільником №7 слідує ще одна котушка волокна №8, також довжиною 500 метрів, відразу за якою підключений дільник №9 з коефіцієнтом розподілу 1х2. Цей дільник потрібен для того, щоб загальний коефіцієнт поділу дорівнював 128. При цьому відстані між трьома дільниками вибрані так, щоб при тестуванні рефлектометрів було чітко видно, які моделі зможуть повністю виміряти параметри PON гілки з максимальним коефіцієнтом поділу 128, а які навіть не потягнуть поділ на 64.

Завершують схему імітатора два елементи: остання котушка волокна довжиною 500 метрів №10 і джерело випромінювання №11 з довжиною хвилі 1550 нм і потужністю випромінювання: -5,5 дБм. Це джерело включалося під час тестування рефлектометрів, призначених для роботи на активній мережі, і відключалося при тестуванні звичайних рефлектометрів з довжинами хвиль 1310 нм та 1550 нм.

Дільники (спліттери)

Всі три дільники, які використані в імітаторі, є класичними планарними спліттерами (PLC Splitter), які широко використовуються при будівництві PON мереж. Зовнішній вигляд першого спліттера 1х8 показано на цій фотографії. Сам спліттер постачався з відведеннями незакінченого волокна завдовжки по 5 метрів. До входу спліттера та його першого та другого виходів ми приварили півтораметрові пігтейли. Таким чином, перед спліттером і після нього додалися ділянки волокна по 6,5 метрів, які будуть видно на рефлектограмах лише найкращих рефлектометрів.

Результати заводських вимірювань параметрів першого спліттера 1х8 представлені у цій таблиці. Зверніть увагу, що наведені результати стосуються тільки сплітера і не включають додаткові втрати від приварених пігтейлів. При аналізі одержуваних рефлектограм нас насамперед цікавлять дві цифри з цієї таблиці, а саме втрати для порту 1 на довжинах хвиль 1310 нм і 1550 нм. Ці значення відповідно дорівнюють 10,26 дБ та 9,42 дБ.

Другий дільник 1х8 аналогічний першому. До нього також приварювалися півтораметрові пігтейли. Результати заводських вимірів його параметрів представлені у цій таблиці. Наведені результати не включають додаткових втрат від приварених пігтейлів. При аналізі одержуваних рефлектограм нас цікавлять втрати для порту 1 на довжинах хвиль 1310 нм і 1550 нм. Ці значення дорівнюють 9,74 дБ та 9,80 дБ.

Третій дільник з коефіцієнтом розподілу один до двох також є планарним (PLC), але постачався з вже привареними оптичними конекторами. Результати заводських вимірювань його параметрів представлені в таблиці нижче та поєднують характеристики дільника з характеристиками конекторів. При аналізі одержуваних рефлектограм нас цікавлять втрати для порту 1 на довжинах хвиль 1310 нм і 1550 нм. Для третього дільника ці значення дорівнюють 3,55 дБ та 3,79 дБ.

Також при інтерпретації результатів вимірювань рефлектометрів слід пам'ятати, що оптичні спліттери в принципі не є симетричними і по-різному послаблюють сигнал залежно від того, чи надходить він з боку OLT або абонента.

Рефлектограма імітатора мережі PON

На цій сторінці детально описана конструкція імітатора для перевірки рефлектометрів. А на цьому скріншоті показана його рефлектограма, виміряна на двох стандартних довжинах хвиль: 1310 нм та 1550 нм. Ця рефлектограма отримана за допомогою PON оптимізованого рефлектометра з динамічним діапазоном 39 дБ. Час усереднення дорівнює 3 хвилини, тривалість імпульсу дорівнює 1 мкс.

На цій рефлектограмі перший дільник 1х8 знаходиться на відстані 500 метрів та відзначений як подія №2. Подія №3 на рефлектограмі – це з'єднання двох конекторів ST(UPC) між котушками по 500 метрів. Втрати у цій події дорівнюють 0,7 дБ. Подія №4 – це другий дільник 1х8. Подія №5 - це третій дільник із коефіцієнтом розподілу один до двох. Подія №6, що знаходиться на відстані 2600 метрів від рефлектометра - це кінець останньої п'ятисотметрової котушки волокна.

Зверніть увагу, що п'ять котушок по 500 метрів дають у сумі 2500 метрів, а на рефлектограмі кінець волокна знаходиться на відстані 2600 метрів. Додаткові 100 метрів набираються через відведення дільників (по 6,5 метрів з кожного боку), десятиметровий патчкорд, яким підключалося джерело випромінювання 1550 нм і через те, що реальна довжина котушок разом з конекторами трохи більше 500 метрів.

Рефлектометри, що брали участь у тесті

На цій фотографії показано п'ять рефлектометрів виробництва EXFO та Grandway, які брали участь у тестуванні на PON імітаторі. Їх динамічний діапазон лежить у межах від 26 дБ до 39 дБ. Усі рефлектометри були протестовані на стандартних довжинах хвиль 1310 нм та 1550 нм. А дві з цих п'яти моделей додатково були протестовані при активному волокні, оскільки містили окремий порт вимірювальний з фільтром і робочою довжиною хвилі 1625 нм або 1650 нм.

Під час тесту за допомогою кожного приладу вимірювалися рефлектограми при всіх тривалості тестового імпульсу від 10 нс до 5 мкс. Час вимірювання для кожної довжини хвилі дорівнював 30 секунд, але окремо для оптимальної тривалості імпульсу встановлювався час вимірювання 3 хвилини, щоб отримати максимально якісну рефлектограму і побачити на що здатна кожна модель при роботі з мережею PON з розподілом у гілці 128.

Результати тестів для 1310/1550 нм узагальнено цій статті. Результати тестів для 1625/1650 нм зараз обробляються і будуть розміщені на нашому сайті в окремій статті. Посилання на неї буде тут. Також на нашому каналі YouTube буде розміщено два відео тести активної та неактивної мережі. У цих відео показано, як проводилися вимірювання. Вони також добре видно як працюють ці рефлектометри, як швидко усереднюють шум і багато інших корисних деталей.

Додаткова інформація на цю тему

На цій сторінці детально описано імітатор мережі PON з коефіцієнтом поділу 128. Результати вимірювань, які проводилися на цьому імітаторі, представлені тут: результати тестів для 1310 нм та 1550 нм. Результати тестів для 1625/1650 нм перебувають у процесі обробки. Також рекомендуємо переглянути статтю про принцип роботи оптичного рефлектометра, в якій розказано про те, як він влаштований, наводяться докладні рекомендації щодо вибору початкових налаштувань та проведення вимірювань. А щоб ще краще орієнтуватися в моделях сучасних оптичних рефлектометрів та їх можливостях, дивіться головну сторінку окремих серій оптичних рефлектометрів.

Якщо Вам потрібна докладна інформація щодо цін або технічна консультація щодо вибору оптимального рефлектометра для Вашого завдання, просто зателефонуйте нам або напишіть нам по Електронна пошта і ми з радістю відповімо на Ваші запитання.