Тестирование и диагностика в инфокоммуникационных системах и сетях

171

Рис. 4.56. Длительность зондирующего импульса Δt, не (PulseWidth)

Данный параметр устанавливается дискретно: например, 10 нс, 30 нс, 100 нс, 300 нс, 1

мкс, 3 мкс, 10 мкс.

Выбор зондирующего импульса с большей длительностью Δt позволяет увеличить уровень мощности сигнала (потока обратного рассеяния) на приеме.

Это приводит к увеличению соотношения сигнал/шум SNR и, соответственно,

динамического диапазона.

В то же время, увеличение длительности зондирующего импульса Δt снижает разрешающую способность и увеличивает ширину мертвой зоны ΔL особенно на ближнем конце в точке ввода сигнала в ОВ.

Таким образом, с точки зрения измерителя, чем меньше длительность зондирующего импульса t, тем удобнее выполнять анализ характеристики обратного рассеяния. Однако данное утверждение справедливо лишь в том случае, если обеспечивается требуемое значение SNR.

С увеличением протяженности обследуемой ВОЛП, требуется установка импульса большей длительности.

172

Рис. 3.57. Рефлектограммы импульсов различной длительности

Рис. 4.58. Установка длительности импульса

vg

Рис. 4.59. Время усреднения (количество усреднений) TA

Существует два режима работы OTDR: режим реального времени и режим усреднения.

В режиме реального времени каждая реализация характеристики обратного рассеяния,

принимаемая в течение периода линейной развертки, выводится на дисплей.

173

Для режима реального времени характерны высокий уровень шума и изменения наблюдаемой рефлектограммы с частотой развертки.

Режим реального времени применяется для качественной оценки влияния проведения каких-либо операций с волокном на его характеристики (например, идентификация стыка,

подключение через механический соединитель, идентификация волокна путем его изгиба в месте стыка и пр.).

В режиме усреднения при выполнении многократных измерений реализации характеристик обратного рассеяния запоминаются, затем усредняются, после чего усредненная характеристика выводится на дисплей.

Выполнение измерений с последующим занесением результатов в протоколы соответствующей формы осуществляется только в режиме усреднения.

Выбор времени усреднения (количества усреднений) зависит от требуемого значения динамического диапазона.

Увеличение времени усреднений повышает значение динамического диапазона за счет исключения случайных погрешностей при статистической обработке и, соответственно,

снижения уровня шумов на отображаемой рефлектограмме.

Рис. 4.60. Установка времени усреднения

В общем случае, измерителю «удобнее» выполнять анализ многократно усредненной характеристики обратного рассеяния. Однако большое количество усреднений требует значительного увеличения времени проведения измерений, что далеко не всегда

174

целесообразно.

Можно предполагать, что время усреднений должно быть выбрано таким образом, чтобы при дальнейшем его увеличении вид рефлектограммы на исследуемом участке уже не изменялся.

Очевидно, при работе на пределе динамического диапазона (измерения на участках ВОЛП большой протяженности - свыше 80 км - и в этом случае выбирается максимальная длительность зондирующего импульса) время усреднения существенно увеличивается и может достигать порядка 60 мин.

При выполнении измерений на участках ВОЛП меньшей протяженности (остается запас по динамическому диапазону) оператор может подобрать значения Δt и TAvg таким образом,

чтобы отображаемая рефлектограмма была наиболее удобна для последующей обработки при соответствующей минимизации времени измерения.

Рис. 4.61. Установка SNR

Основным критерием оценки корректности выбора параметров Δt и TAvg является величина SNR в точке измерения. Очевидно, уровень мощности шума не должен превышать измеряемую величину затухания. С учетом запаса 0,3 дБ требуемое значение SNR в

зависимости от измеряемого затухания a на нерегулярности приближенно оценивается по формуле:

175

Рис. 4.62. Оценка требуемого значения SNR

Таким образом, корректность установки параметров измерения можно оценить относительно требуемого значения SNR. Так, для выполнения измерения затухания указанное отношение на дальнем конце ОВ должно составлять не менее 6...6,5 дБ.

а, дБ

176

Рис. 4.63. Оценка требуемого значения SNR

Если указанная величина SNR существенно меньше требуемого значения, очевидно,

необходимо увеличить длительность зондирующего импульса:

факт треб

Если SNR незначительно меньше требуемого значения, рекомендуется увеличить время усреднений, не меняя длительность зондирующего импульса:

факт треб

Если значение SNR существенно выше требуемого, напротив, можно уменьшить длительность зондирующего импульса.

факт треб

Соответственно, если SNR незначительно превышает требуемое значение, можно

уменьшить время усреднений, не изменяя .

факт треб

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАЧИ

СИСТЕМ WDM

Общее описание систем WDM

Системы спектрального уплотнения (WDM - Wavelength Division Multiplexing) основаны на способности оптического волокна передавать оптическое излучение различных длин волн без взаимной интерференции. Каждая длина волны представляет собой отдельный оптический канал в волокне.

Сигналы разных длин волн, возбуждаемые одним или несколькими оптическими передатчиками, объединяются оптическим мультиплексором в многоканальный составной оптический сигнал, который далее распространяется по оптическому волокну.

При больших расстояниях передачи устанавливают один или несколько оптических усилителей.

177

Демультиплексор принимает групповой сигнал, выделяет из него исходные каналы разных длин волн направляет их на соответствующие фотоприемники.

На промежуточных узлах некоторые каналы могут быть добавлены или выделены из составного сигнала посредством мультиплексоров ввода/вывода (OADM - Optical Add/Drop Multiplexer) или устройств кросскоммутации.

В общем случае система WDM состоит:

•из одного или нескольких лазерных передатчиков;

•мультиплексора (MUX - Multiplexer);

•при необходимости - одного или нескольких оптических усилителей (OA - Optical Amplifier);

•мультиплексоров OADM;

•оптического волокна (ОВ);

•демультиплексора (DEMUX - Demultiplexer);

•соответствующего числа фотоприемников;

•электронного оборудования, которое обрабатывает передаваемые данные в соответствии с используемыми протоколами связи;

•системы сетевого управления.

Рис. 4.64. Типовая структурная схема системы WDM с возможностями добавления/выделения и кросскоммутации каналов

WWDM - Wideband Wavelength Division Multiplexing - разнесенное спектральное уплотнение (2 канала: 850 нм и 1300 нм на многомодовых волокнах, 1310 нм и 1550 нм на одномодовык волокнах, системы PDH).

CWDM, NWDM - Coarse Wavelength Division Multiplexing - однополосное спектральное уплотнение (2.8 оптических каналов: область 1550 нм, полоса 200.400 ГГц на 1 канал,

системы SDH).

178

DWDM - Dense Wavelength Division Multiplexing - плотное спектральное уплотнение (до

64 оптических каналов с разнесением в 100.200 ГГц).

HDWDM - High Dense Wavelength Division Multiplexing - сверхплотное спектральное уплотнение (до 160 оптических каналов с разделением на 25.50 ГГц).

Скорость передачи группового сигнала:

Таблица 4.2. Характеристики уплотнений

Анализаторы оптического спектра (OSA)

Анализаторы оптического спектра (OSA - Optical Spectrum Analyzers) являются одним из основных средств измерений параметров систем WDM. Они применяются как в процессе строительства, так и эксплуатации систем WDM, паспортизации компонентов, а также при апгрейде существующих ВОЛП под технологию WDM.

Наиболее широко используются следующие три метода выделения длин волн,

реализованных в OSA.

179

Интерферометрический метод

В основе данного метода лежит интерференция двух пучков входного оптического излучения.

Рис. 4.65. Интерферометричекий метод Эти пучки проходят по разным оптическим плечам интерферометра Майкельсона

(фиксированной и переменной длины), перемещение зеркала в опорном плече интер-

ферометра приводит к изменению картины интерференции.

Попадая далее на фотодетектор, свет преобразуется в электрический сигнал, анализ которого с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) позволяет получить спектр исходного сигнала.

Результирующий сигнал на фотодетекторе изменяется синусоидально для входного монохроматического потока оптического излучения, для сигнала с несколькими длинами волн - по более сложному закону.

Достоинством данного метода являются широкополосность, точность и стабильность

(обычно используются HeNe лазеры).

Также достаточно высокий динамический диапазон и OSNR, тем не менее, уступающий

OSA на основе дифракционной решетки.

Наличие подвижного зеркала позволяет использовать OSA данного типа в классе системного оборудования, и существенно ограничивает его применение в полевых условиях.

Также интерферометрический метод является наиболее дорогостоящим, по сравнению с остальными.

180

OSA на основе дифракционной решетки

Рис. 4.66. OSA на основе дифракционной решетки

В основе данного метода лежит применение дифракционной решетки, отражающей лучи света под разными углами в зависимости от длины волны.

При повороте решетки происходит сканирование всех длин волн, присутствующих в спектре входного сигнала.

Такая система также может называться монохроматором.

Для увеличения разрешающей способности OSA используется двойной проход потока оптического излучения через систему зеркал и дифракционной решетки (свет дважды отражается от решетки).

Двойной проход, по сравнению с одним отражением, обеспечивает также более высокий динамический диапазон и точность.

Другой вариант данного метода отличается наличием закрепленной решеткой.