книги / Техническая эксплуатация систем телекоммуникаций

9

дификаций технологии xDSL. С точки зрения же данной методологии измерений все они одинаковы, т. е. нет никакой разницы между HDSL и ADSL. Реальная же практика показала, что существует категория кабелей, на которых одни технологии xDSL работают, а другие нет.

2.Идеология первого подхода опирается на косвенные методы. Принцип «если кабель стандартный – все хорошо», не работает – кабель может быть нестандартным. Строго говоря, в этом случае использовать такие методы просто нельзя и НЕВОЗМОЖНО сказать, можно ли на данном нестандартном кабеле реализовать xDSL. Практика показала – ИНОГДА можно, и тогда возникли сомнения.

3.Методология первого подхода давала лишь индикацию «можно/нельзя» и не предлагала никаких, даже косвенных, критериев анализа качества будущего цифрового канала. Это представлялось значительным упущением.

В результате сравнения принципов организации измерений следует признать, что наибольшее предпочтение при измерениях xDSL должно отдаваться тон-тесту, измерение параметров кабеля представляется важным дополнением, но имеет второй приоритет.

Требования к анализаторам xDSL. Как было показано выше, для анализа xDSL наиболее важным является тон-тест и параметры, которые измеряются таким методом. Измерение параметров кабеля представляется дополнительным. Таким образом, требования к анализаторам xDSL можно разделить на две группы по приоритетам: первому и второму. Ниже эти параметры перечислены:

Первый приоритет (тон-тестер):

1)частотный диапазон сканирования;

2)затухание на полутактовой частоте;

3)неравномерность АЧХ;

4)шум в рабочей полосе частот;

5)импульсные помехи и всплески;

6)переходное затухание.

Второй приоритет:

7)сопротивление шлейфа;

8)комплексный импеданс шлейфа (обычно емкость);

9)сопротивление изоляции;

10)асимметрия витой пары (нарушение балансировки);

11)рефлектометрия;

12)мостовые измерения.

Совокупность указанных измерений позволяет снять все вопросы по развертыванию системы xDSL на тестируемом кабеле.

10

Контрольные вопросы

1.Назовите, в каких системах связи используется металлический кабель.

2.Укажите цели и виды проверок кабеля.

3.Назовите параметры кабеля, измеряемые постоянным и переменным током.

4.Назовите виды измерений, характерные для металлического кабеля в составе «классических» линейно-кабельных сооружений.

5.Назовите виды измерений, характерные для металлического кабеля при использовании в составе «последней мили».

6.Охарактеризуйте способы измерения параметров кабеля с целью проверки возможности его применения в сетях xDSL.

1

3.ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ

3.1.Волоконно-оптические линии связи. Основные технические решения

Рассмотрение типовых технических решений для служб эксплуатации начнем с наиболее важной среды распространения сигналов современной связи – волоконно-оптических кабелей (ВОК) [1]. Современные технологии высокоскоростной передачи основаны в первую очередь на использовании оптоволоконных сред, которые на сегодня обеспечивают максимально возможную пропускную способность. Именно поэтому технология оптоволоконных сред передачи бурно развивается во всем мире, в том числе и в нашей стране. Предполагается, что в ближайшем будущем оптоволоконные среды передачи полностью вытеснят электрические кабельные среды. Последние будут использоваться только на абонентских участках, хотя в ряде развитых стран уже сейчас коммунальное строительство учитывает прокладку оптоволоконных кабелей до пользователя.

Таким образом, технология оптоволоконных сред передачи является новой, быстро развивающейся и наиболее перспективной, а измерения в этой области являются наиболее важными.

Типовая схема волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Типовая схема волоконно-оптической линии связи (ВОЛС)

В состав ВОСП входят: оптический передатчик или генератор сигнала, интерфейс оптического генератора, оптическое волокно или кабель с характерными местами сопряжения различных кабелей и сварок и неоднородностями, промежуточные станции (ретрансляторы) и оптический приемник сигнала. В ВОСП входит также система передачи, принимающая электрический сигнал, и аппаратура сопряжения, которая обеспечивает преобразование электрического сигнала в оптический. Наиболее существенным для эксплуатации ВОСП является контроль параметров оптического волокна, точек соединения с аппаратурой передачи/приема и регене-

2

рации, мест сопряжения различных кабелей и сварочных соединений, а также поиск возможных неоднородностей в кабелях, которые обычно служат основной причиной снижения качества связи.

Современная технология ВОСП не ограничивается только такой простой схемой использования волоконно-оптического кабеля. Можно выделить следующие группы современных приложений технологии ВОСП:

•магистральные кабели связи для цифровой первичной сети;

•волоконно-оптические вторичные сети LAN;

•системы со спектральным разделением WDM/DWDM;

•ВОК для кабельного телевидения (CATV).

Кабели, используемые в ВОСП, различаются по своему типу на одномодовые и многомодовые, а по протяженности – на магистральные (большой протяженности) и средней протяженности.

Говоря о задачах непосредственных измерений в процессе эксплуатации перечисленных технологий, нужно учесть несколько этапов жизни волоконно-оптического кабеля:

1)производство кабеля;

2)прокладка кабеля и приемо-сдаточные испытания;

3)эксплуатация кабеля.

Объединив все перечисленные основы классификации решений, можно разбить все типовые технические решения на несколько групп:

1)прокладка одномодовых кабелей (магистральных и средней протяженности);

2)прокладка многомодовых кабелей для LAN;

3)прокладка кабелей для CATV;

4)эксплуатация одномодовых кабелей (магистральных и средней протяженности);

5)эксплуатация многомодовых кабелей для LAN;

6)эксплуатация кабелей для CATV;

7)инсталляция и эксплуатация ВОСП WDM/DWDM;

8)сертификация и калибровка оборудования для ВОСП.

3.2. Прокладка одномодовых кабелей (магистральных и средней протяженности)

Отличительными особенностями измерений при прокладке одномодового магистрального кабеля являются: достаточно большая длина кабеля и, как следствие, большой динамический диапазон затуханий в кабеле, необходимость высококачественной сварки, необходимость разговорной связи по оптическому кабелю, учитывая его большую протяженность. Современные технологии прокладки кабелей опираются на заранее подготовленные расходные материалы (муфты, коннекторы, патч-корды и т.д.). Их изготовление в полевых условиях не предполагается. Тем не менее каче-

4

Сварка кабеля. Прокладка кабеля ВОЛС однозначно подразумевает необходимость сварочных работ на кабеле. В качестве сварочного аппарата целесообразно использовать автоматические сварки с диагностикой сварочного соединения. Такие сварки позволяют производить работы быстро

иэффективно и не требуют дополнительной диагностики соединения независимыми приборами. В качестве наиболее современного решения предлагается комплект: сварочный аппарат, нагревательное устройство (печь)

искалыватель.

Измерение затухания. После прокладки участка кабеля или всей линии ВОЛС возникает необходимость его паспортизации, т.е. проведения приемо-сдаточных испытаний. Основным параметром здесь выступает затухание в канале. Для проведения таких измерений (рис. 3.3) используются два устройства: генератор оптического сигнала, который размещается с одной стороны кабеля, и оптический измеритель мощности (ОРМ), размещаемый с другой стороны. При измерениях на протяженных кабелях основным фактором выступает динамический диапазон измеряемого затухания, который для магистральных кабелей может доходить до 40 дБ. Поэтому для измерений затухания в магистральных кабелях должны использоваться лазерные источники оптического сигнала и высокоточные, чувствительные ОРМ.

Рис. 3.3. Измерения затухания в оптическом кабеле

С учетом требований универсальности пара генератор – ОРМ должна работать на длинах волн, используемых для магистральных кабелей, –

1,3 и 1,5 мкм.

Разговорная связь по ВОЛС. Для решения задачи организации оперативной связи по волоконно-оптическому кабелю в пакет технических решений целесообразно включить пару разговорных устройств с диапазоном работы в пределах более 45 дБ. В этом случае оперативная связь будет возможна даже на протяженных участках кабеля. Разговорные устройства могут поддерживать цифровую связь с временным разделением, что, с одной стороны, позволяет разговаривать операторам без использования рук, с другой – обеспечивает полную взаимозаменяемость.

Визуальный анализ оптических коннекторов и интерфейсов. При прокладке волоконного кабеля и, в большей степени, при монтаже ВОСП часто возникает необходимость визуального контроля оптического интер-

5

фейса устройств (чистоты волокна, качества полировки, наличия или отсутствия значительных дефектов интерфейса – сколов, трещин и обломов и т. д.). Такая задача возникает при соединении ВОЛС и аппаратуры передачи, когда на некачественном интерфейсе может иметь место значительная потеря оптической мощности.

Оптические интерфейсы устройств ВОСП готовятся не в полевых условиях, так что цель таких измерений – не проверка и устранение неисправности, а скорее поиск причины неисправности с целью замены компонента/интерфейса. Для визуального контроля оптических интерфейсов рекомендуется использовать микроскопы.

Монтажные работы с кабелем. Помимо перечисленных измерений при прокладке кабеля возникает необходимость монтажных работ на самом волокне и на трубе, в которую укладывается кабель. К таким монтажным работам можно отнести вскрытие муфт, разрезание кевлара или оболочки волоконного кабеля и т.д. Эти работы выполняются инструментами для подготовки и разделки кабеля и для подготовки и разделки трубы.

3.3. Прокладка многомодовых кабелей для LAN

Особенностью волоконно-оптических кабелей для LAN является использование в них многомодовых кабелей малой или средней протяженности. Прокладка волоконно-оптического кабеля для LAN делается обычно в рамках построения единой системы СКС офисного здания или некоторой территории. Эта специфика требует использования наиболее дешевых приборов, в то же время позволяющих эффективно решать задачи прокладки кабеля. Соответственно с описанной спецификой измерения ВОЛС для LAN будут включать в себя:

1)рефлектометрию для обнаружения неоднородностей, контроля тракта или участков тракта ВОЛС;

2)сварку волокон;

3)измерение затухания;

4)анализ коннекторов и оптических интерфейсов;

5)группу монтажных операций с кабелем.

Измерения проводятся аналогично, за исключением некоторых особенностей характеристик многомодовых кабелей. Так, при измерениях на протяженных кабелях основным фактором выступает динамический диапазон измеряемого затухания, который для кабелей LAN может доходить до 25–27 дБ. Пара генератор – ОРМ должна работать на двух длинах волн, используемых для многомодовых кабелей LAN, – 0,8 и 1,3 мкм.

6

3.4. Прокладка одномодовых кабелей для кабельного телевидения CATV

Системы кабельного телевидения на основе волоконно-оптического кабеля только недавно начали развиваться в России и странах СНГ. В настоящее время динамика развития CATV определяется не столько необходимостью модификации систем кабельного телевидения, как в мировой практике, сколько развитием мультисервисных сетей на основе технологии CATV. Первые операторы CATV, появившиеся на отечественном рынке, сразу стали предоставлять довольно большие пакеты дополнительных услуг, например Интернет по сети CATV и т. д. В связи с высоким спросом на подобные услуги есть надежда на бурное развитие сетей CATV.

В целом технология прокладки волоконно-оптического кабеля для CATV мало отличается от технологии прокладки обычного кабеля средней протяженности, за исключением небольшой специфики – в сети кабельного телевидения используются оптические сигналы большой мощности для достижения предельных значений отношения сигнал/шум. Таким образом, типовое решение, предлагаемое для CATV, во многом будет дублировать изложенное в пункте 3.2 с учетом небольшой специфики в измерениях мощности (диапазон измеряемого затухания – до 37 дБ). Спецификация измерений аналогична спецификации для одномодовых кабелей.

3.5. Эксплуатация одномодовых кабелей (магистральных и средней протяженности)

Два типа технических решений. Вопросы эксплуатации волоконнооптического кабеля и волоконно-оптических систем передачи решаются в отечественной практике неоднозначно.

Существуют операторы, которые заказывают прокладку волоконнооптического кабеля «под ключ» и затем обеспечивают сами его эксплуатацию и ремонт. Другие же операторы заключают контракт не только на прокладку ВОЛС, но и на последующее их обслуживание, включая поиск

иустранение неисправностей и т. д. С точки зрения построения системы эксплуатации оба подхода имеют право на жизнь. Дело в том, что поиск

иустранение неисправностей в магистральных кабелях те же по технологии, что и прокладка ВОЛС. Таким образом, бригада, проложившая магистральный волоконно-оптический кабель, имеет все необходимые средства для его эксплуатации и ремонта в случае необходимости. Ряд крупных операторов по этой причине имеют свои подразделения по прокладке ВОЛС. В то же время для небольших операторов областного, городского или местного значения целесообразно снять с себя вопросы прокладки

ипоследующей эксплуатации ВОЛС, переложив их на специализированную компанию.

7

С точки зрения построения типовых эксплуатационных решений первая группа компаний будет иметь довольно емкие решения, учитывающие потенциальную необходимость анализа любого участка ВОЛС. Вторая группа рассматривает ВОЛС как один составной кабель, обслуживание которого осуществляется другой компанией. В ведении же оператора остается использовать такую ВОЛС для построения своих систем передачи (например SDH, ATM и т. д.). Для этой группы компаний набор измерительного оборудования будет достаточно прост.

Случай полной эксплуатации ВОЛС. В случае, когда оператор бе-

рет на себя функции полной эксплуатации ВОСП магистрального типа, его техническая оснащенность не должна уступать подразделению по прокладке магистрального кабеля. Таким образом, все сказанное в пункте 3.2 будет актуально для этого оператора. В то же время они должны быть дополнены специальными технологиями эксплуатации магистральных кабелей.

Упомянутая специфика связана с эксплуатационными измерениями при использовании ВОЛС в системе передачи (ВОСП). Имея в своем распоряжении магистральный волоконно-оптический кабель, оператор может в процессе его эксплуатации использовать его в нескольких системах передачи. Например, возникает необходимость построения на основе данной ВОЛС системы передачи SDH, а через несколько лет в результате модернизации сети возникает необходимость замены оборудования передачи и перехода на ATM.

В случае создания на основе данной ВОЛС системы передачи ВОСП существенны два дополнительных типа измерений.

Первый тип связан с определением запаса по затуханию в оптической линии (рис. 3.4). Проектирование волоконно-оптических систем передачи обязательно включает в себя расчет энергетического бюджета оптического сигнала в ВОСП. Реальное значение обычно отличается от расчетного в связи с различием в качестве сварочных узлов, соединений и т.д. Реальное значение энергетического бюджета оптического сигнала, полученное в ходе приемо-сдаточных испытаний, включается в паспорт ВОСП. В связи с тем, что расчетное значение, как правило, имеет запас по мощности по сравнению с реальным значением, возникает вопрос оценки потенциального запаса по мощности в ВОСП. Знание величины этого запаса может быть использовано для анализа влияния различных условий эксплуатации: например, каково предельное значение затухание заданного узла ВОСП, при котором система передачи еще будет работать.

Для анализа этого запаса по мощности используются принципы стрессового тестирования, т.е. имитации плохих условий функционирования ВОСП. Для имитации плохого качества ВОСП используются оптические аттенюаторы. Измерения могут сопровождаться анализом цифрового

8

канала связи по параметру ошибки (BER) в зависимости от уровня сигнала в линии.

Рис. 3.4. Схема стрессового тестирования ВОСП

Согласно схеме (см. рис. 3.4) в линию передачи включается оптический аттенюатор, который вносит дополнительное затухание в ВОСП. При этом измеряется зависимость параметра ошибки ВЕR от уровня вносимого затухания. Предельное значение вносимого затухания, при котором аппаратура ВОСП функционирует согласно техническим условиям (ТУ), определяет запас по мощности в ВОСП.

Второй тип специфических измерений на этапе эксплуатации связан с необходимостью определять в процессе эксплуатации активность волокна. Действительно, если в ВОЛС присутствуют активные и пассивные (темные) волокна, возникает задача определения активности волокна без нарушения работы системы передачи. Для выполнения этой задачи используются специальные устройства – идентификаторы активности волокна или устройства – «прищепки», как их часто называют. В основе принципа работы таких устройств лежит метод некритичного изгибания волокна, в результате часть оптической мощности рассеивается через границу сред. При этом становится возможной идентификация наличия оптического сигнала в волокне, оценка мощности оптического сигнала, а также функции ввода/вывода оптического сигнала без нарушения связности волокна. С помощью идентификаторов активности волокна можно тестировать целостность волокна, проверять маркировку кабеля или подтверждать наличие или отсутствие сигнала перед изменением маршрута или техническим обслуживанием, вводить и выводить оптический сигнал через изгиб волновода.

Случай неполной эксплуатации ВОЛС. В случае неполной экс-

плуатации ВОЛС, когда фактическая эксплуатация ВОЛС передается сто-