Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Традиционные технологии контроля параметров волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и способы повышения надежности (обзор) 7
1.1 Тенденция развития рынка волоконно-оптических сетей передачи 7
1.2 Обзор технологий, повышающих качество эксплуатации волоконно оптических линий передачи (ВОЛП) 12
1.2.1 Технология резервирования ВОЛП 13
1.2.2 Мониторинг «темного» волокна 23
1.2.3 Мониторинг «рабочего» волокна на длине волны 1625 нм 25
1.3 Рефлектометрия оптических волокон 29
1.4 Обзор технологии плотного спектрального уплотнения DWDM 33
1.5 Технические требования к рефлектометру со спектральным —- разделением по длинам волн. 35
1.6 Принципиальные технические решения для проектирования рефлектометра со спектральным разделением по длинам волн 38
Выводы к главе 1 41
ГЛАВА II Теоретическая модель работы рефлектометра со спектральным разделением по длинам волн 42
2.1 Расчет требуемых спектральных характеристик для рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн 42
2.2 Использование EDFA для рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн 51
2.3 Математическая модель влияния рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн на передачу трафика 55
Выводы к главе 2 -3
ГЛАВА III Экспериментальные исследования работы рефлектометра со спектральным разделением по длинам волн 71
3.1 Оборудование для экспериментальной установки 71
3.1.1 Технические характеристики оборудования K19-8U-2F/48 73
3.1.2 Технические характеристики блока транспондера TP-XFP 4 77
3.1.3 Технические характеристики блока усилителя оптической мощности 88
3.1.4 Технические характеристики отладочной платы рефлектометра
со спектральным разделением по длинам волн 96
3.2 Экспериментальные исследования 100
3.2.1 Эксперимент 1 102
3.2.2 Эксперимент 2 103
3.2.3 Эксперимент 3 104
3.2.4 Эксперимент 4 107
Выводы к главе 3 109
ГЛАВА IV. Разработка опытного образца рефлектометра со спектральным разделением по длинам волн 110
4.1 Обобщение основных конструктивных особенностей 110
4.2 Разработка и дизайн корпуса для рефлектометра со спектральным разделением по длинам волн 111
4.3 Результаты приемо-сдаточных испытаний на тестовой эксплуатации рефлектометра с частотным разделением по длинам волн 117
Выводы к главе 4 120
Заключение 121
Список используемой литературы
- Обзор технологий, повышающих качество эксплуатации волоконно оптических линий передачи (ВОЛП)
- Использование EDFA для рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн
- Технические характеристики блока транспондера TP-XFP 4
- Разработка и дизайн корпуса для рефлектометра со спектральным разделением по длинам волн
Введение к работе
Актуальность работы вызвана, с одной стороны, необходимостью повысить качество эксплуатации волоконно-оптических систем передачи в условиях увеличения трафика передачи информации и дефицита оптических волокон на магистральных волоконно-оптических линиях связи (ВОЛ С). С другой стороны, актуальность продиктована несовершенством существующих методов контроля ВОЛС, измерение доступными способами не позволяет использовать его для измерения протяженных участков ВОЛС и невозможностью проведения качественного измерения, это объясняется тем, что измерение проводятся в длинноволновом диапазоне 1625 нм. Это дает дополнительные штрафы в виде больших потерь на микроизгибах и потери из-за инфракрасного поглощения.
Традиционными способами контроля распределения потерь по телекоммуникационному оптическому волокну являются: рефлектометрия отдельного оптического волокна на участке ВОЛС, этот метод реализован в приборах ATLAS-100,200,250 и рефлектометрия задействованного оптического волокна на длине волны 1625 нм., этот метод реализован в приборах: KINETIK-SX-100; COTDR-80. Следует выделить следующие основные недостатки этих способов. Рефлектометрия отдельного оптического волокна не дает информации об оптическом волокне, по которому идет передача данных. Проведение измерений на длине волны 1625 нм. не дает информации о потерях в диапазоне 1550 нм., так как для 1625 нм. характерны большие, чем на 1550 нм. изгибные потери и потери из-за инфракрасного поглощения, которых нет на 1550 нм. Конструктивные ограничения системы при измерениях на 1625 нм., которые вносят дополнительные потери для передачи информационного сигнала по оптическому волокну.
Для решения проблем связанных с использованием традиционных технологий необходимо разработать более эффективный метод контроля распределения потерь по оптическому волокну. Этот метод должен обеспечивать мониторинг распределения потерь по оптическому волокну в реальном времени, без прерывания трафика и в спектральном диапазоне 1550 нм.
Для этого необходимо дополнить технические требования, определяемые потребителями этих технологий, так как в них не учитываются требования к динамическому диапазону и допустимой мощности оптического излучения. Кроме того необходимо провести теоретические исследования взаимодействия параметров оптического излучения на точность измерений и динамический диапазон. Разработать математическую модель, которая учитывает влияние нелинейных эффектов возникающих при рефлектометрии на передачу трафика. Для апробации разработанного метода нужно разработать и произвести опытный образец рефлектометра испытания которого произвести на действующих сетях связи.
Таким образом, актуальность данной работы определяется потребностью операторов связи Российской Федерации в контроле параметров телекоммуникационных оптических волокон в реальном времени и без прерывания информационного потока и в рабочем диапазоне длин волн 1550 нм.
Целью работы является разработка эффективного метода рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн, который обеспечивает измерение параметров задействованного оптического волокна в реальном времени и без прерывания трафика, который передается по этому волокну, и в рабочем диапазоне длин волн 1550 нм.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
дополнить технические требования, предъявляемые к методу рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн;
провести теоретические исследования разрабатываемого метода рефлектометрии и дополнить математическую модель, которая учитывает влияние нелинейных эффектов возникающих при рефлектометрии на передачу трафика;
провести экспериментальное исследование использования метода рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн на передачу информационного потока;
изготовить опытный образец изделия и апробация оборудования на действующих сетях операторов связи Российской Федерации.
Предмет исследования. Методы и средства рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн для контроля параметров оптического телекоммуникационного волокна в реальном времени и в диапазоне длин волн 1550 нм.
Научная новизна работы состоит в следующем:
впервые предложен метод рефлектометрии действующего оптического волокна в реальном времени и в диапазоне длин волн 1550 нм.
дополнена математическая модель влияния разрабатываемого метода рефлектометрии на передачу трафика;
предложен комплекс экспериментального стендового оборудования для изучения предложенного метода;
Практическая значимость работы определяется следующим:
разработанный метод контроля позволяет выявлять предаварийные ситуации на ранних стадиях, что традиционными способами было недоступно;
позволяет быстро определять место повреждения волокна;
позволяет осуществлять контроль качества при проведении аварийных работ;
позволяет осуществлять контроль несанкционированного доступа к волоконной магистрали.
- полученные результаты позволят произвести массовую модернизацию
ВОЛС России для повышения их надежности.
Реализация и внедрение результатов работы. Разработанный метод контроля и специализированное технологическое оборудование нашли практическое применение и внедрены в ряде компаний, в том числе:
ОАО «Северо-Западный Телеком» (г. Санкт-Петербург)
ООО «Т8» (г. Москва)
Вологодский филиал ОАО «СЗТ» (г. Вологда)
НТО «ИРЭ-Полюс» (г. Фрязино)
000 «СТЕК-Телеком» (г. Москва»)
Технико-экономическая эффективность нового метода рефлектометрии с использованием спектрального разделения по длинам волн подтверждена предотвращением и своевременным реагированием при крупных авариях на ВОЛС, что отражено в акте о проведении тестовой эксплуатации.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на:
Международной научно-технической конференции «Всероссийская конференция по волоконной оптике», 10-12 октября 2007 г., г., Пермь;
Международной научно-технической конференции «Всероссийская конференция по волоконной оптике», 08-09 октября 2009 г., г., Пермь;
в России на семинарах и научных конференциях Московского государственного университета приборостроения и информатики,
результаты диссертационной работы демонстрировались на Международных выставках «СвязьЭкспоКом» - 2008-2010 годах. На защиту выносятся следующие положения:
технические требования, предъявляемые к средствам контроля современных межрегиональных сетях связи;
математическая модель для определения влияния разрабатываемого метода рефлектометрии на передачу трафика;
методы исследований, определяющие влияние рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн на передачу информационного потока;
устройство контроля методом рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, разработанных в диссертации, подтверждается сопоставлением с публикациями в научных изданиях, а также проверкой с использованием экспериментальных данных, полученных на модельных и реалистичных образцах. Кроме того достоверность подтверждается результатами опытной эксплуатации на сетях операторов связи.
Публикации. Основные научные результаты диссертации отражены в 7 публикациях, в том числе, 5 статьях опубликованных в научно-технических журналах и 2 опубликованных тезисах докладов на Международных научно-технических конференциях.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 124 страницы текста, включая, 58 рисунков и 34 таблицы.
Обзор технологий, повышающих качество эксплуатации волоконно оптических линий передачи (ВОЛП)
Ключевым методом повышения надежности работы сети связи является резервирование. Наиболее надежное, но одновременно самое дорогое решение дает схема полного дублирования, когда имеется полный комплект пассивного (незадействованного) оборудования. В случае отказа основного комплекта трафик направляется по дублирующему. При этом резервирование оптического волокна целесообразно, с точки зрения повышения надежности, проводить по разнесенным трассам. В целях экономии может быть использовано решение, когда основной комплект оборудования используется для передачи высокоприоритетного трафика, а дублирующий — низкоприоритетного. В случае отказа основного оборудования высокоприоритетный трафик переключается на дублирующий комплект оборудования, а низкоприоритетный может быть приостановлен. Другое экономичное решение — использование резервирования подсхеме 1:N — одна линия (один комплект оборудования) может быть использована как резервная для N линий. В системах связи с плотным спектральным мультиплексированием (DWDM) снижение затрат на запасное оборудование дает использование перестраиваемых лазеров: К сожалению, для резервирования по схеме 1:N оптических кабельных линий — наиболее уязвимого элемента системы связи - необходима развитая сетевая инфраструктура.
Таким образом, применение данной технологии ограничивается слабо развитой сетевой архитектурой. Это хорошо представлено в статье «Двенадцать характерных ошибок при строительстве ВОЛС» [4].
Строительство ВОЛС начинается в отсутствии общей генеральной схемы развития сети оператора, связи, или эта схема выполнена непрофессионально, без учёта перспектив развития сети и тенденций развития рынка инфо- и телекоммуникаций.
Строительство ВОЛС - очень дорогостоящее мероприятие. Правильно спроектированная и построенная ВОЛС должна быть органичной частью сети оператора связи. Срок ее службы должен быть не менее 25 лет. За этот период ВОЛС должна иметь ресурсы, хотя бы для одной модернизации и реконструкции. Перспективные мощности ВОЛС должны базироваться на учёте правила Мура, согласно которому каждые 18 месяцев происходит удвоение передаваемой мощности инфотелекоммуникационных потоков.
Разработку генеральной схемы развития сети следует поручать специализированным предприятиям, которые располагают необходимыми для этой разработки опытом, методологиями и сведениями. Необходимо помнить, что последующие перестройки и реконструкции ВОЛС из-за неправильного выбора ее места и роли на сети обходятся очень дорого.
Проектирование и строительство ВОЛС поручается одному генеральному подрядчику, которым, как правило, является строительная, компания.
Эта ошибка приводит к тому, что генеральный подрядчик диктует свои только ему выгодные условия и технологии строительства ВОЛС. Проектное предприятие попадает под диктат строительной компании и вынуждено ограничивать выбор оптимальных проектных решений условиями, навязанными строительной компанией. В этом случае авторский надзор проектировщика- за выполнением проектных решений является пустой формальностью. То-есть один из важнейших видов надзора - надзор проектного предприятия, не выполняет своей главной роли - следить за выполнением всех проектных решений и технологий строительного предприятия. Неправильный выбор генерального подрядчика строительства ВОЛС.
Чаще всего заказчик выбирает генерального подрядчика, исходя только из экономических соображений. При этом, как правило, должным образом не учитывается профессионализм специалистов компании. Строительство ВОЛС - сложный, высокотехнологичный процесс. При строительстве важно, чтобы подрядчик был надёжным и квалифицированным: ошибки и плохое качество строительства оборачиваются большими эксплуатационными затратами.
При выборе подрядчика на строительство ВОЛС необходимо проверить его опыт в строительстве ВОЛС данного типа, оснащение бригад современными техническими средствами, степень использования новых технологий строительства, подготовку и степень квалификации персонала компании. Желательно провести инспекцию, состояния строительной компании силами независимых специалистов. Главное в выборе подрядчика -высокий профессионализм, позволяющий обеспечить гарантированное качество строительства. Даже большая стоимость строительства такой5 компании с лихвой- окупается- меньшими- затратами на последующую эксплуатацию ВОЛС.
Неоптимальный выбор технологий строительства ВОЛЄ. К настоящему времени ряд передовых российских строительных компаний- освоил новейшие технологии строительства ВОЛС, в том числе строительство кабельных линий механизированным способом; прокладку оптических кабелей с использованием защитных пластмассовых труб, мультиканалов, микротрубок. Различные преграды, встречающиеся на трассе ВОЛС, преодолеваются методом направленного наклонного бурения. Все эти технологии хороши, если их применять при положительных результатах технико-экономических обоснований. Например, технология прокладки оптического кабеля в защитных пластмассовых трубах эффективна лишь в том случае, если в одну траншею прокладывается несколько труб и среди них есть хотя бы одна, которую в будущем можно использовать для замены кабеля. Практически необоснованной является прокладка одной защитной трубы, в которую далее задувается кабель. Стоимость такой прокладки дороже прокладки бронированного кабеля, а использование этой защитной трубы через 25 лет для замены отслужившего кабеля связано с необходимостью полного вывода ВОЛС из действия на период замены кабеля.
Некоторые новые технологии не адаптированы к российским условиям (например, технология прокладки мультиканалов), не имеют утверждённых в России инструкций и правил. Использование таких технологий должно сопровождаться привлечением специализированных российских предприятий для соответствующей доработки новых технологий перед началом строительства ВОЛС.
Отсутствие стратегии и обоснования выбора типа оптического волокна для ВОЛС. Операторы связи либо не уделяют особого внимания выбору типа оптического волокна и выбору его производителя, либо чрезмерно увлекаются новомодными разработками оптических волокон.
Для оператора связи важно, чтобы оптические волокна обеспечивали требуемую пропускную способность с учётом прогнозируемых модернизаций в течение срока службы оптических кабелей (25 лет). В этой связи следует взвешенно относиться к новым и более дорогим типам волокон, например, к волокнам с ненулевой смещённой дисперсией, к волокнам с низкими значениями поляризационно-модовой дисперсии (ПМД) и т.д. Эти волокна следует выбирать только при подтверждении их необходимости расчётами пропускной способности ВОЛС и длины её регенерационных участков.
Использование EDFA для рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн
Сигнал рефлектометра, пройдя через оптический фильтр шириной 0,4 нм, далее на оптическом разветвителе с 50% коэффициентом деления одним плечом подключен к оптическому усилителю (бустеру). Сигнал со второго плеча имеет в 25 раз меньшую мощность по сравнению с сигналом после бустера. Поэтому его вклад выражается в отношении сигнал/шум, которым можно пренебречь. Пройдя через второй ответвитель, который выполняет функцию светвителя, сигнал от рефлектометра мультиплексируется с DWDM сигналами и вводится в ВОЛС.
Обратно рассеянный в волокне сигнал рефлектометра проходит DWDM мультиплексор. Конструкция мультиплексора позволяет использовать его в качестве демультиплексора, что позволяет обратно рассеянному сигналу рефлектометра пройти мультиплексор в обратном направлении. После мультиплексора сигнал на разветвителе делится на два направления: одним концом подключен к выходу усилителя (выход сигнала на передачу), другим - к свободному концу первого разветвителя. При этом со стороны усилителя обратному прохождению сигнала препятствуют оптические изоляторы. При прохождении через второй разветвитель, который для рассеянного света является «светвителем», сигнал детектируется на фотоприемнике рефлектометра. После чего выполняется обработка АЦП и вывод графика распределения мощности от расстояния на дисплее рефлектометра.
Рассмотренная конструкция полностью соответствует сформулированным в первой главе техническим требованиям. Для проверки соответствия качества передачи информационного потока необходимо выполнить численное моделирование, с помощью которого определить степень влияния рефлектометрии с разделением по длинам волн на передачу информационного потока.
Математическая модель влияния рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн на передачу трафика.
При передаче информационного потока по технологии DWDM необходимо учитывать влияние двух и более длин волн друг на друга. В первой главе подробно рассмотрены особенности технологии DWDM. Оттуда видно, что две или более длин волн влияют на друг на друга по нелинейному закону. Нелинейные взаимодействия между оптическим сигналом и оптоволоконной средой передачи стали рассматриваться, как только была увеличена мощность оптического сигнала.
Эти нелинейности могут быть разбиты на две основные группы: нелинейности, связанные с эффектами рассеяния (это рассеяния Бриллюэна и Рамана) и эффектами типа эффекта Керра. Эффект Керра состоит в изменении коэффициента преломления материала под действием электрического поля. Это привносит зависимость показателя преломления от интенсивности излучения. К этой группе нелинейностей мы относим фазовую самомодуляцию, фазовую кросс-модуляцию, модуляционную нестабильность, солитоны и четырехволновое смешение. Эти эффекты определяются следующими параметрами волокна и сигнала, распространяющегося по нему: дисперсионными характеристиками волокна, эффективной площадью сердцевины волокна, числом и шагом между оптическими каналами в многоканальных системах, полной не регенерируемой длиной системы, а также интенсивностью сигнала и толщиной излучаемой спектральной линии. Основными эффектами, влияющими на передачу информационных каналов, являются фазовая кросс-модуляция и четырехволновое смешение.
Четырехволновое смешение FWM (Four-Wave Mixing) является одним из самых вредных нелинейных оптических явлений в системах WDM. При достижении критического уровня мощности излучения лазера нелинейность волокна приводит к взаимодействию трех волн с частотами / со , j со , к со и появлению новой четвертой волны на частоте / j к со. Некоторые частоты таких ложных сигналов могут попасть в рабочие полосы пропускания каналов.
Фазовая кросс-модуляция ХРМ (Xross Phase Modulation) является нелинейным оптическим явлением в системах со спектральным разделением по длинам волн. Она будет постепенно расширять спектр сигнала, когда изменения оптической интенсивности приведут к изменениям, вызванным взаимодействием между соседними каналами. Количественная величина такого расширения, вносимого ХРМ, зависит от шага между каналами, потому что внесенные дисперсией дифференциальные групповые скорости будут вызывать дальнейшее отделение взаимодействующих импульсов при их движении по волокну. Как только спектральное расширение вносится ХРМ, сигнал испытывает большее временное уширение при его движении вдоль волокна, благодаря влиянию хроматической дисперсии.
Таким образом, решение задачи сводится к определению степени влияния волны N на волны N-1 и N+1, где -1 и +1 соседние каналы с частотой N и составляют ±100 ГГц или 0,8 нм. Приведенные нелинейные эффекты напрямую влияют на фундаментальные показатели качества цифровых систем передачи -коэффициент ошибок BER, который в свою очередь задает требуемое отношение сигнал/шум (OSNR). По рекомендации МСЭ-Т О.207, принятой МСЭ, приемлемым коэффициентом ошибок системы передачи является 1x10" для скоростей 10 Гбит/с.
Технические характеристики блока транспондера TP-XFP 4
Оптический сигнал со стороны клиента (линии) через разъем CLIENT IN (LINE IN). При потере входного сигнала или избыточном сигнале загорается красный светодиод CLIENT IN (LINE IN). В этом случае блок переходит в режим ALS (Automatic Laser Shutdown), при котором выключается передатчик интерфейса оптической линии.
Оптический сигнал поступает на вход приемника и преобразуется в электрический сигнал, далее производится его 3R регенерация (восстановление амплитуды, формы и фазы оптического сигнала).
Восстановленный сигнал подается на лазерный DFB диод со стабилизированной длиной волны. Длина волны DWDM сигнала соответствует ITU сетке частот, рекомендации МСЭ-Т G.694.1, РД 45.286-2002. Промодулированный оптический сигнал лазерного диода идет на выход транспондера LINE OUT. Средняя выходная мощность DFB-диода при этом лежит в пределах от -3 до +5 дБм.
Часть сигнала через 1% разветвитель поступает на измеритель выходной мощности Р2. При несоответствии мощности заданному интервалу загорается красный светодиод LINE OUT. Оптический сигнал со стороны линии через разъем LINE IN подается на оптическое гнездо CLIENT OUT. Часть сигнала через 1% разветвитель поступает на измеритель выходной мощности Р1. При потере входного сигнала или избыточном сигнале включается красные светодиоды LINE OUT и CLIENT OUT. При включении транспондера несколько секунд требуется для стабилизации длины волны передатчика. В этом случае может загореться желтый светодиод ALARM. Внешний вид блока транспондера TP-XFP-4 с оптическими разъемами SC приведен на рисунке 3.4.
Ниже представлена таблица 3.7., содержащая описание оптических интерфейсов блока транспондера без усилителя TP-XFP-4. 1 Оптическое гнездо CLIENT OUT Клиентский выход транспондера на модуле XFP (разъем LC). 2 Оптическое гнездо CLIENT IN Клиентский вход транспондера на модуле XFP (разъем LC). 3 Оптический патчкорд LINE IN Вход транспондера со стороны оптической линии. 4 Оптический патчкорд LINE OUT Выход транспондера в сторону оптической линии (обозначен красным кембриком или маркером). Индикаторы. Ниже представлена таблица 3.8, содержащая 6 индикаторов, которые расположены на передней панели блока транспондера без усилителя TP-XFP-4.
ALARM Желтый Загорается, в случае:1. нестабильности длины волны передатчикаинтерфейса оптической линии,2. выходная оптическая мощность передатчикаинтерфейса оптической линии несоответствует норме (в рабочем режиме, когдане горит индикатор CLIENT IN),3. неисправность передатчика клиентскогоинтерфейса (в рабочем режиме, когда не горитиндикатор LINE IN),4. температура корпуса не соответствует норме Дополнительные обозначения Ниже представлена таблица 3.9., содержащая 2 дополнительных обозначения, которые расположены на передней панели блока транспондера без усилителя TP-XFP-4. Таблица 3.9. Дополнительные обозначения на передней панели блока транспондера без усилителя TP-XFP-4. № поз. Название Назначение 11 Ручка Служит для фиксации блока в секции 12 Винты Служит для крепления блока в секции -85 Оптические характеристики. Ниже представлены таблицы 3.10, содержащие оптические характеристики блока транспондера без усилителя TP-XFP-4. Таблица. 3.10. Характеристики клиентского интерфейса (CLIENT) блока транспондера без усилителя TP-XFP- № Параметр Обознач. Мин. Тип. Макс. Ед. изм. 1 Спектральный диапазонвходного оптическогосигнала XRX Определяется поустановленномув блок модулю XFP Нм 2 Скорость передачи данных В 9.95 11.1 Гбит/с Таблица 3.11. Характеристики интерфейса оптической линии (LESTE) блока транспондера без усилителя TP-XFP- № Параметр Обознач. Мин. Тип. Макс. Ед. изм. 1 Спектральный диапазонвходного оптическогосигнала XRX 1250 1620 Нм 2 Скорость передачи данных В 9.95 11.1 Гбит/с 3 Чувствительность приемника (BER=10"10) Pin min -18.0 -16.0 дБм -86 Продолжение таблицы 3.11. № Параметр Обознач. Мин. Тип. Макс. Ед. изм. 4 Перегрузка приемника (BER=10"12) Pin max 0.0 +2.0 дБм 5 Диапазон рабочих длин волн передатчика ATX 1528 1565 нм 6 Ширина спектрапередатчика(по уровню -20 дБ) ДАХХ 0.2 Нм 7 Средняя выходная мощность DFB-диода Pout -3.0 +5.0 дБм 8 Отклонение центральнойдлины волныпередатчика ±0.1 нм 9 Экстинкция передатчика ER 8.0 10.0 дБм - Следует убедиться, что установленный XFP-модуль поддерживает выбранную скорость передачи
Разработка и дизайн корпуса для рефлектометра со спектральным разделением по длинам волн
В качестве последнего испытания прибор был предложен для тестовых эксплуатации операторам связи Российской Федерации. В результате презентационной работы ОАО «Северо-Западный Телеком» согласился предоставить участок волоконно-оптической сети передачи для проведения тестирования.
На участке магистральной DWDM сети Санкт-Петербург - Кировск, который является аварийно-опасным участком, магистральной сети Санкт-Петербург - Вологда был установлен разработанный прибор.
На предоставленном участке идет передача одновременно 16 оптических каналов в диапазоне с 21 по 36 каналы, и суммарный объем передаваемого трафика составляет 41 Гбит/с, Схема сети этого участка представлена на рисунке 4.6. На предоставленном участке используются оптические волокна для зоновой связи Ленинградского филиала ОАО «СЗТ» и магистральной сети С-Пб-Вологда. Протяженность измеряемого участка составляет 120 км.
По информации от персонала эксплуатирующей этот участок ВОЛС на сети регулярно случаются аварии, связанные с некачественными ремонтными работами в районе девяностого километра от Санкт-Петербурга.
Проведенные измерения показали, что на указанном событии имеет место некачественная сварка в муфте № ОК-719-34-7. Рефлектограмма приведена на рисунке 4.7.
На рефлектограмме видно, что в конце рефлектограммы есть затухание в 7 дБ. Данное явление может быть вызвано попаданием влаги в место сварки оптического волокна или некачественная работа монтажника. На основании этого измерения были спланированы аварийно-восстановительные работы, подготовлены резервные пути для действующих связей и исправлена авария.
Результат рефлектограммы после восстановительных работ приведен на графике 4.8. Рефлектограмма ВОЛП С-Пб-Кировск после восстановительных работ. По результатам опытной эксплуатации ОАО «Северо-Западный Телеком» составил акт внедрения, который представлен в приложении. Кроме того, они выражают заинтересованность в представленной технологии рефлектометрии со спектральным разделением по длинам волн. Выводы к главе 4. В четвертой главе разработана конструкторская документация на опытный образец рефлектометра с частотным разделением по длинам волн.
Испытания опытного образца проведены по разработанной программе тестирования. По результатам тестирования рефлектометр установлен на опытную эксплуатацию на сеть Вологодского филиала ОАО «СЗТ» и ООО «Стек Телеком», по результатам которой получены заключения о внедрении.
В заключении обобщены результаты исследований и разработки рефлектометра со спектральным разделением по длинам волн, на основании которых сформулированы основные выводы:
1. Разработаны технические требования, предъявляемые к средствам контроля современных межрегиональных сетей связи. Эти требования актуализируют задачи, которые ставят операторы связи Российской Федерации, и исключают недостатки традиционных технологий контроля ВОЛП.
В ходе выполнения работы определено, что измерения должны производиться в диапазоне длин волн 1528 — 1565 нм, динамический диапазон измерений должен быть не хуже 32 дБ. Точность производимых измерений должна быть не хуже 1%.
2. В результате теоретических исследований определено, что оптимальная ширина спектра сигнала, требуемая для применения разрабатываемого метода рефлектометрии составляет 0,4 нм. в заданном диапазоне длин волн. Доказано, что для проведения измерений при ширине спектра излучения 0,4 нм требуется использовать оптический усилитель для достижения динамического диапазона 37 дБ.
3. Разработана математическая модель. Определено, что при мощности сигнала рефлектометра более 29 дБм спектры соседних каналов расширяются до критического, более 0,8 нм. При мощности менее 29 дБм качество передачи трафика не страдает, а мощность обратно рассеянного излучения удовлетворяет заданному значению.
4. Проведенные экспериментальные исследования, показали, что использование метода рефлектометрии с частотным разделением по длинам волн обеспечивает точность измерений более 99%, по сравнению с традиционным методом рефлектометрии. без ухудшения качества передачи информации.
5. Разработана конструкторская документация на опытный образец рефлектометра с частотным разделением по длинам волн.
Испытания опытного образца проведены по разработанной программе тестирования на сети ОАО «Северо-Западный Телеком», и показали, что вновь разработанное оборудование позволяет своевременно регистрировать предаварийные ситуации и в плановом порядке проводить ремонтно-восстановительные работы. Заинтересованность в производстве и внедрении серийных устройств проявили крупнейшие операторы связи РФ, что подтверждается в отзывах и актах внедрений.
