Методы мониторинга в системах DWDM (Часть 2)

Вариантов организации мониторинга состояния пассивных элементов, систем уплотнения WDM не так уж и много, в связи с естественными ограничениями связанными с особенностями оборудования.

Одним из самых простых вариантов создания мониторинга пассивных мультиплексоров WDM, это установка на линейные порты пассивных неравномерных делителях (на рис. 1 обозначено «4» и «5»). Неравномерны делитель зачастую это пассивный оптический сплиттер сварного типа или биконический сплиттер, более подробно об устройстве по ссылке ^[1]. Включение в схему разветвителей необходимо для организации отвода тестовой оптической мощности. После разветвителя тестовый сигнал можно вывести через оптический порт (на рис. 1 обозначено «6» и «7») в измерительное оборудование или завести на широкополосный фотоприемник.

Рис. 1

Зачастую организуется только оптический порт для подключения измерительного оборудования, так как установка фотодиодов влечет за собой не только прорабатывание вопроса электропитания, но и разработку хоть и простейшей, но платы управления. А с учетом того что широкополосный фотоприемник сможет детектировать только групповой уровень сигнала, проку от данной информации не много, а значит и затраты бессмысленны. В роли подключаемого оборудования долгое время были или простейшие измерители оптической мощности (примеры оборудования и подробная информация о них по ссылке), и в этом случае измерение носило оценочный характер, наличие или отсутствие «света» (как и в случае встроенных фотодиодов), или дорогие спектроанализаторы (примеры оборудования и подробная информация о них по ссылке), с помощью которых проводились прецизионные измерения не только мощностей оптических сигналов, но в принципе качество спектров передаваемых или фильтруемых сигналов системы, в зависимости от места тестирования.

В начале двухтысячных годов, когда размеры устройств оптического уплотнения стали миниатюризироваться, на рынке измерительного оборудования начали появляться WDM тестеры оптической мощности (примеры оборудования и подробная информация о них по ссылке ^[2] и ссылке ^[3]). Данные устройства значительно проще в эксплуатации, в отличии спектроанализаторы и обладают размерами и принципом измерения обычных измерителей оптической мощности, но позволяют измерять каждую несущую в выбранном WDM диапазоне. Все результаты измерений выводятся на ЖК-дисплей устройства и могут быть сохранены. Таким образом, измерения отводимых тестовых сигналов стали значительно проще.

Основным неудобством пассивного мониторинга является то, что в тестовые отводы выделяется весьма малый оптический сигнал, что влечет за собой две основные проблемы:
• Конечное значение необходимо вычислять с учетом процентного деления ответвителя;
• Большая измерительная погрешность связанная все с той же малой выделяемой мощностью.
Так же следует отметить, что для проведения измерений необходимо иметь в арсенале хорошее измерительное оборудование, а так же большой штат обслуживающего персонала, который не только умеет пользоваться измерительным оборудованием, но и весьма мобилен (так как за частую у одного провайдера далеко не одна линия передачи построенная по технологии WDM). Главным же плюсом подобного мониторинга является простота и экономичность реализации (измерительное оборудование и квалифицированный штат обслуживающего персонала не учитывается).

На данный момент есть два решения активного мониторинга пассивных WDM компонентов:
• Мультиплексор со встроенной активной системой мониторинга;
• Перестраиваемые мультиплексоры — ROADM (данный тип устройств достаточно сложен и имеет множество реализаций «в железе», ему будет посвящена отдельная статья).
Мультиплексор со встроенной активной системой мониторинга позволяет производить одновременный контроль уровней оптического мощности всех сигналов поступающих (с клиентской стороны и с линейной) в мультиплексор.

Рис. 2

Схема построения мультиплексора с активным блоком мониторинга во много повторяет схему реализации простейшего пассивного мониторинга с использованием WDM тестера оптических сигналов. Для отвода тестового сигнала используются ответвители с неравномерным делением (на рис. 2 обозначено «3»). Далее тестовый сигнал попадает на оптический переключатель типа 2х1 (на рис. 2 обозначено «5»), с помощью которого выбирается какой из двух тестовых сигналов уйдет на измеритель оптической мощности.

Измеритель оптической мощности состоит из Athermal AWG демультиплексора (более подробно о устройстве мультиплексоров в первой части статьи ^[4]) и ПЗС матрице вклеенной в выходную фокусирующую пластину. Ниже приведена фотография аналогичного блока для CWDM сигналов, в случае CWDM используются тонкопленочные фильтры и фотодиоды. Принцип работы подобного блока измерения оптической мощности довольно прост: Измеряемый групповой сигнал подается на входной оптический порт, далее сигнал попадает на фокусирующую грин-линзу (более подробно о тонкопленочных фильтрах и о грин-линзе в частности, по ссылке ^[5]), которая фокусирует сигнал на первый оптический фильтр, далее системой зеркал с применением дополнительных скип-фильтров групповой сигнал разбивается на отдельные длины волн и принимается фотодетекторами. Информация с фотодетекторов передается на решающее устройство, а далее к клиенту в той или иной форме.

Рис.3

Соответственно в измерителе происходит оптоэлектронной преобразование и на плату мониторинга поступает информация об уровне мощности каждого из поступающих сигналов в данное время. Далее эта информация передается программе-клиенту.
В принципе оптический переключатель можно исключить из схемы и вместо него установить еще один измеритель, но данный шаг увеличивает себестоимость устройства в 1,5 раза.

В связи с описанными выше особенностями архитектуры построения (на блок измерения отводится достаточно малая величина сигнала ≤5%) система контроля имеет измерительную погрешность ≤±0.8dB. Данная величина погрешности измерения рассчитана для демультиплексора (на рис. 2 обозначено «2») и является максимальной, так как входящие сигналы весьма маломощные, средняя величина -18…-8дБм (отводимая оптическая мощности на блок измерения -31…-21дБ). В то время как для мультиплексора (на рис. 2 обозначено «1») погрешность измерения будет составлять ≤±0.2dB, так как отводимая оптическая мощность равна -15…-12дБ, что является нормальной величиной для измерительного оборудования ВОЛС.

Основным отличием и плюсом активной системы мониторинга является использование программы-клиента, которая позволяет удаленно получать оперативную информацию оператору, что упрощает работу с системой уплотнения и не требует присутствия обслуживающего персонала в непосредственной близости от оборудования.Так же следует отметить, что наличие функции мониторинга мультиплексора упрощает проведение инсталляции и не требует дополнительного измерительного оборудования в процессе установки и коммутации системы в целом.

На данный момент о старте продаж мультиплексоров с активной системой мониторинга было заявлено несколькими некрупными производителями телекоммуникационного оборудования в Европе (в том числе и в России!) и Южной Корее. До российского рынка данные устройства «докатились» только в виде кратких пресс-релизов, но можно не сомневаться, что в наступившем году объем предложения такого рода оборудования в нишевом сегменте рынка будет расти с геометрической прогрессией.

Автор: NitzWalsh

Источник ^[6]