Системы автоматического мониторинга оптических волокон NewNets

Мониторинг ВОЛС или круглосуточный контроль параметров оптического волокна необходим для облегчения процесса эксплуатации оптических линий и обеспечения высокого качества услуг и обнаружение несанкционированного доступа.

Системы автоматического мониторинга оптических кабелей, которые нередко называют системами удаленного контроля оптических волокон (remote fiber test system – RFTS), начали внедряться на сетях связи сравнительно недавно.

Сегодня интерес к данным решениям достаточно велик, так как в условиях все возрастающих требований к качеству и надежности связи, они обеспечивают повышение качества обслуживания, сокращают время и затраты на аварийно-восстановительные работы.

Задачи системы мониторинга

• Автоматизированный контроль состояния оптических волокон в процессе эксплуатации на распределенной кабельной сети;
• Выдача сигнала аварии при повреждении кабеля или превышение пороговых показателей;
• Дистанционная диагностика волокон на распределенной сети из центров управления;
• Сокращение длительности периодов не работоспособности линии связи;
• Обнаружение несанкционированного доступа к ВОЛС;
• Своевременное определение проблемных участков ВОЛС.

Выполняемые функции

• Прогнозирование повреждений линии;
• Выявление тенденций изменения параметров волокна;
• Обнаружение повреждений оптических волокон;
• Установки индикаторов качества (порогов);
• Максимально быстрая локализация участка при возникновения аварий;
• Сигнализация об аварии;
• Дистанционное управление;
• Формирование базы рефлектограмм ВОЛС.

Повышение качества обслуживания достигается за счет прогнозируемого контроля параметров оптического кабеля. Время и затраты на аварийно – восстановительные работы сокращаются за счет централизованного мониторинга.

Главное из того, что получает эксплуатация при внедрении системы мониторинга, это прогнозирующий контроль, который основан на мониторинге параметров линейно-кабельных сооружений, отслеживании тенденций их изменения в процессе эксплуатации и сравнении текущих результатов измерений с контрольными значениями параметров.

Диагностирование оптических волокон осуществляется методом обратного рассеяния оптическими рефлектометрами - Optical Time Domain Reflectometer (OTDR). Оценка состояния оптических волокон осуществляется путем сравнения текущей и опорной рефлектограмм и сопоставления отклонений параметров волокна с заданными для них пороговыми значениями.

При запуске системы и настройке ее на периодические измерения, снимаются эталонные (контрольные) рефлектограммы и задаются пороговые значения на отклонение текущих параметров от эталонных.

Данные параметров волокна, полученных по текущей рефлектограмме сравниваются эталонными измерениями. Если отклонения превышают один из установленных порогов, то система управления автоматически формирует предупредительное или аварийное сообщение и по результатам сканирования (определение величин вносимых потерь локальными событиями и расстояния до них) определяет расстояние до места повреждения ОК. Если трасса прокладки кабеля привязана к местности, то место повреждения оптического волокна отмечается на карте и также отображается на экране монитора оператора.

Система автоматического мониторинга оптического волокна состоит из 2х ключевых элементов:

• Network Management System (NMS). Система включает в себя базу данных для хранения собранной информации, программное обеспечение для сбора и анализа, графический интерфейс для управления и мониторинга.
• Network Element (NE). Представляет из себя модульное шасси для установки различных интерфейсных карт.

Взаимодействие между NMS и NE осуществляется через сеть Ethernet, что позволяет организовать распределенную сеть мониторинга.

NMS управляет всеми сетевыми элементами (NE), а также выполняет следующие функции:

• собирает, обрабатывает и сохраняет данные от всех NE;
• в случае обнаружения неисправности волокон немедленно формирует аварийное сообщение;
• проводит настройку и контролирует состояние всех подключенных к нему NE;
• хранит данные, включая всю информацию по паспортам данным кабельных участков, в том числе длины волокна, кабеля, трассы, количество волокон в кабеле, состояние волокна (нормальное – деградированное – сломанное, контрольные рефлектограммы, расстояние до мест дефектов волокна);
• обновляет базу данных в случае изменений в топологии сети, вызванных ремонтом или переконфигурацией, проводит измерения для получения новых эталонных рефлектограмм.

Вся перечисленная выше информация сохраняется в соответствующей базе данных, и может быть вызвана и отображена в NMS в графической или табличной форме.

Network Element (NE) предназначен для подключения оптического рефлектометра к оптическим волокнам и, в зависимости от способа тестирования, может включать устройства спектрального уплотнения (WDM фильтры), оптический коммутатор (Optical Switch), высокостабильный источник оптического излучения, измеритель оптической мощности и др.

Оптический коммутатор позволяет выполнить подключение одного OTDR одновременно к нескольким волокнам, тем самым реализуется возможность мониторинга нескольких направлений (кабелей или волокон). Поочередное подключение OTDR к тестируемым волокнам осуществляется под контролем NMS. Каскадное подключение нескольких оптических коммутаторов, позволяет увеличить число контролируемых волокон одним OTDR.

Доступно 2 варианта мониторинга оптических параметров при помощи OTDR: по «темным/серым» или пассивным волокнам и по активным волокнам. Согласно статистики до 80% всех неисправностей оптического кабеля возможно обнаружить при тестировании всего лишь одного волокна в кабеле.

Мониторинг «Серого» волокна

Данный метод тестирования является наиболее дешевым и является основным при наличии в оптическом кабеле свободных волокон. Его отличительные особенности:

• достаточно использовать только одно волокно кабеля;
• для тестирования можно использовать любую длину волны;
• пуско-наладка не приводит к перерыву связи;
• не оказывает влияния на работающие по другим волокнам системы передачи;
• позволяет обнаруживать до 80 % неисправностей ОК.

Мониторинг активного волокна

При отсутствия свободных волокон в кабеле или для контроля очень ответственных направлений используют WDM фильтры, которые добавляют длину волны рефлектометра, к клиентскому сигналу.

При измерениях на активных волокнах, длины волн, на которых работают система передачи данных и оптический рефлектометр должны отличаться. В настоящее время на сетях связи РФ для передачи информации используются в основном две длины волны 1310 или 1550 нм, а также технологии спектрального уплотнения CWDM или DWDM. Поэтому для тестирования, возможно, использовать длину 1625 нм. Она хорошо изолирована от длины волны 1550 нм и при этом обеспечивает такую же точность оптического рефлектометра.

Для обеспечения совместной работы оптического рефлектометра и системы передачи, устанавливается узкополосный мультиплексор (Wavelength Division Multiplexer – WDM) на длине волны 1625 nm. На передающей стороне ВОЛС, WDM фильтр объединяет излучение лазеров системы передачи и рефлектометра, а на удаленной стороне, устанавливается блокирующий фильтр (F), необходимый для защиты приемника от воздействия сигнала OTDR.

На практике, добавление в линейный тракт: WDM фильтра, оптического коммутатора и блокирующего фильтра, приводит к увеличению затухания примерно на 1,5 – 2 дБ. Этот допуск необходимо учитывать при использовании данного метода мониторинга, так как рекомендуемый энергетический запас системы связи должен составлять не менее 3 дБ.

Особенности данного способа:

• тестирование активных волокон, используемых для передачи данных;
• вносит дополнительные потери в оптический тракт из-за установки фильтров;
• позволяет выполнять мониторинг нескольких рабочих волокон одного кабеля.

В целях оптимизации использования модулей оптических рефлектометров OTDR с учетом их динамического диапазона применяют следующие варианты размещения NE:

• Линейное
• Встречное
• Транзитное

Линейное подключение «серого» или активного волокна. Затухание на ВОЛС не превышает динамический диапазон используемого оптического рефлектометра.

Встречное подключение «серого» или активного волокна. Используется для длинных линий. Обычно такие линии могут быть на ВОЛС со скоростями передачи 1GE или при использовании EDFA усилителей для 10/100G систем.

Транзитное подключение «серого» или активного волокна. Используется для экономии числа NE, когда динамический диапазон рефлектометра позволяет обслуживать 2 и более последовательно соединенных волокна

Перемычка может быть выполнена или при помощи патчкорда или сваркой транзитных волокон.

Выбор оптимальных состава и архитектуры системы автоматического мониторинга во многом определяется корректностью задания исходных данных. В частности архитектуры и топологии сети связи, данных о наличие или отсутствии свободных волокон, резервных волокон, обходных путей, параметров оптических кабелей, включая данные о реальных километрических затуханиях оптических волокон, протяженностей линий и элементарных кабельных участков, емкостей кабелей.

Основные технические характеристики NE

Шасси доступны в 3х вариантах исполнения 1U/2U/4U

В состав шасси входит 2 блока питания AC и/или DC с возможностью горячего резервирования и замены, карта управления, и блок вентиляторов (акктивного охлаждения)

Шасси позволяет установить 4/8/16 линейных карт.

Карта оптического переключателя:

            4/8 портов                              16/32 портов

Карта оптического переключателя на 4 или 8 портов ( определяется при заказе) занимает 1 слото-место в активном шасси, а карта 16 или 32 порта рассчитана на 2 слото-места.

Карта оптического рефлектометра OTDR: