Мониторинг пассивных оптических сетей

При контроле волоконно-оптической сети ее конфигурация является важным фактором, определяющим выбор метода мониторинга. Пассивные оптические сети (PON) являются основным физическим уровнем для предоставления услуг по технологиям FTTx. Основная структура сети GE-PON (Gigabit Ethernet PON) и G-PON (Gigabit-PON), определяется некоторым числом сетевых клиентов, условно обозначаемых как оптические сетевые терминалы (ONT), которые связаны с центральным офисом, в котором установлен оптический линейный терминал (OLT) по оптическому волокну (IEEE 802.3ah, ITU-T G984.1). Революционное развитие технологии FTTx не позволяет более игнорировать стоимость эксплуатации, управления и обслуживания PON сетей, и требует ее учета на том же приоритетном уровне, как и стоимость строительства. Регламенты обслуживания оптического волокна и кабельных сооружений обсуждаются в рекомендациях ITU-T SG6 и SG7 L.25, L.40, L.41, L.53, L.66, L.68 и L.85. Рекомендации L.25 и L.53 описывают необходимость функции обслуживания оптического волокна на уровне профилактики и послеаварийного восстановления. Мониторинг волокон и локализация дефектов по их длине и разветвлениям необходимы как основные функции обеспечения PON сетей, позволяющих сократить как время поиска неисправностей, так и человеческих ресурсов при ремонте поврежденного кабеля. Следует отметить, что, несмотря на наличие указанных рекомендаций, какие-либо стандартизированные методы и средства мониторинга PON сетей на сегодняшний день отсутствуют.

Выбор метода и средств мониторинга. Универсальная система мониторинга оптических волокон использует метод оптической рефлектометрии во временной области (OTDR). Поскольку PON содержит в своей структуре пассивные разветвители мощности, установленные рядом с ONT, классическое тестирование сети, где OTDR установлен в центральном офисе, не эффективно. В этом случае рэлеевские сигналы обратного рассеяния от всех разветвленных оптических волокон накапливаются в общем сигнале и становятся в некоторых случаях не распознаваемыми. Метод, заключающийся в установке OTDR на ONT, достаточно эффективен, но при обрыве волокна информация об аварии не может быть передана на OLT.

Предложенные специальные методы OTDR для работы с разветвленными сетями заключаются в использовании оптических циркуляторов и коммутаторов, а также учете, например, величины потерь, уникальной для линии связи с конкретным ONT или использования многоволнового зондирования с мониторингом каждого волокна по уникальной длине волны, или использования бриллюэновского OTDR для анализа бриллюэновского отклика, уникального для каждого конкретного волокна и полученного за счет использования определенного количества примесей, добавленных в них при изготовлении. Однако данные методы либо трудно реализуемы на практике, либо очень дорогостоящи.

Учитывая вышесказанное на первый план выходят методы, заключающиеся в маркировании отдельных каналов PON коммерчески доступными, недорогими средствами, например, отражателями, расставленными по временной шкале за счет волоконных вставок на определенную задержку уникальную для каждого ONT, интерферометрическими узлами с уникальной фазовой разницей между плечами, и, наконец, волоконными решетками Брэгга (ВРБ) с уникальной длиной волны отражения. При этом использование последних более предпочтительно, поскольку они позволяют дополнительно получить температурное распределение на каждом ONT и проводить мониторинг не только канала связи по целостности, но и по климатическим условиям, которые существенно определяют его спектральные характеристики.

Для мониторинга PON сети должно выполняться требование спектрального разделения каналов передачи информации и каналов тестирования. Поэтому центральные длины волн решеток Брэгга, используемых в системе мониторинга, должны находиться вне спектрального диапазона передаваемой информации и устанавливаться перед ONT.

По рекомендациям ITU-T L-диапазон, который простирается до 1625 нм, используется для DWDM/CWDM передачи. По рекомендации G.983 поддиапазон 1480-1580 нм (в S-диапазоне) предназначен для связи OLT и ONT в G-PON сетях и передачи дополнительных сервисных сигналов для мониторинга при их одновременном распространении. Кроме того, U-диапазон 1625-1675 нм можно использовать в качестве отдельного диапазона для мониторинга.

Переход к спектральным методам мониторинга целостности PON и измерения температуры на ONT логично приводит к необходимости перехода от OTDR к методу рефлектометрии в частотной области OFDR. Тем более, что при использовании мощных коротких импульсов для зондирования волокна возникают различные по природе нелинейные явления, сказывающиеся на качестве обслуживания, поскольку затрагивают спектральную область передачи данных. При уменьшении мощности импульсов зондирования возникает проблема динамического диапазона измерений. Современный уровень технологий и техники рефлектометрии в частотной области позволяет использовать лазеры с частотной обратной связью, модуляторы Маха-Цендера и методы двухчастотной рефлектометрии для мониторинга отдельных каналов и контроля температуры в их ONT.