Monitorowanie optycznej sieci dystrybucyjnej

Mobile backhaul, telepraca, cloud computing, telemedycyna - wiele z tych usług wymaga niezawodnego łącza telekomunikacyjnego opartego na technologii światłowodowej. Stawia to wysokie wymagania szczególnie w obszarze optycznych sieci dostępowych, w których statystycznie zdarza się najwięcej usterek.

W obszarze sieci dostępowych coraz częściej znajduje zastosowanie architektura pasywnej sieci optycznej - PON (Passive Optical Network). W celu zredukowania kosztów operacyjnych sieci PON dużo uwagi poświęca się systemom detekcji usterek w liniach światłowodowych.

Obecnie testowanie optycznej sieci dystrybucyjnej - ODN (Optical Distribution Network), czyli instalacji łączącej zakończenia optyczne po stronie konsumenckiej - ONU (Optical Network Unit) z zakończeniami po stronie operatora - OLT (Optical Line Termination), jest przeprowadzane za pomocą ręcznego reflektometru - OTDR (Optical Time-Domain Reflectometer). Taki przyrząd jest operowany przez technika wysłanego do węzła, do którego jest podłączony uszkodzony światłowód.

Od momentu wystąpienia awarii, która w praktyce zostaje odnotowana dopiero po zgłoszeniu ze strony klienta, do momentu naprawy łącza upływa wiele godzin. W tym czasie przerwa w dostawie usług może wywołać konsekwencje finansowe dla operatora sieci. Usterki linii doprowadzonych do prywatnych odbiorców nie wiążą się z tak znacznymi stratami finansowymi jak w przypadku klientów biznesowych, zapewniających np. usługi mobile backhaul, łączące wielu użytkowników z siecią za pomocą pojedynczego zakończenia ONU.

Problemy z punkt-wielopunkt

Obok problemów z czasochłonnym przywracaniem łącza fizycznego istnieje problem samej detekcji i lokalizacji usterki w łączach punkt-wielopunkt, jakimi są sieci PON. O ile w łączach punkt-punkt wykrycie usterki za pomocą OTDR jest technicznie bardzo prostą czynnością, o tyle wyniki przy analogicznych pomiarach dla sieci punkt-wielopunkt wymagają znacznie bardziej skomplikowanej interpretacji.

Przykład ideowy reflektogramu

Przykład ideowy reflektogramu

Należy wyjaśnić, że OTDR działa na zasadzie serii impulsów optycznych wysłanych na dedykowanej długości fali, pomiarze mocy impulsów powracających oraz pomiarze czasu od momentu wysłania do momentu powrotu impulsu do odbiornika w OTDR. Wysłane optyczne ulegają rozproszeniu lub odbiciu na całej długości światłowodu. W skali mikroskopowej rozproszenie impulsu to odbicie części mocy optycznej od niedoskonałości struktury rdzenia światłowodu powstałych na etapie wytwarzania włókna. Jest to tzw. zjawisko wstecznego rozpraszania Rayleigha. Innym zjawiskiem są tak zwane odbicia części mocy impulsów optycznych od tzw. zdarzeń w torze optycznym, czyli złączy, spawów i właśnie usterek światłowodów (zagięć i przerwań). W przypadku łączy punkt-wielopunkt impulsy powracające ze wszystkich gałęzi podłączonych do dzielnika mocy nakładają się na siebie, co uniemożliwia jednoznaczną interpretację wyników OTDR.