Měření optických přenosových parametrů brněnské akademické počítačové sítě

Podobné dokumenty
Měření v optické síti různé požadavky operátorů

Komplexní soubor měření optických tras při nasazování vysokorychlostních systémů xwdm

Přesnost měření disperzí CD / PMD

Měření pasivních optických sítí

Mapa optické sítě v Hansbrouking projekci

Disperzní parametry SMF optických vláken a tras

FTTX - Měření v optických sítích. František Tejkl

1. ÚVOD 2. MONITOROVACÍ LINKOVÝ SYSTÉM MONITOROVÁNÍ OPTICKÝCH TRAS AKADEMICKÉ POČÍTAČOVÉ SÍTĚ V BRNĚ 2.1. VÝHODY A PARAMETRY SYSTÉMU

Intelligent Optical link Mapper

OTDR Optical time domain reflection

Úloha č.9 Měření optických kabelů metodou OTDR (Optical Time Domain Reflectometry)

Jak ovlivňují parametry měřicích přístrojů výsledky měření optických tras?

Měření a monitorování PMD trasy za provozu nebo bez provozu? Josef Beran, Jan Brouček. Měření a monitorování PMD trasy za provozu nebo bez provozu?

Parametry měřicích přístrojů, kalibrace a měření optických tras?

CWDM CrossConnect pro Datacentra

Moderní měřicí technika v optických komunikacích,

METODY ŘEŠENÍ VLIVU OPTICKÉ DISPERZE NA STÁVAJÍCÍCH OPTICKÝCH SÍTÍCH

Měření a monitorování PMD trasy za provozu nebo bez provozu? Josef Beran, Jan Brouček. Měření a monitorování PMD trasy za provozu nebo bez provozu?

MěřeníOSNR v DWDM sítíchs ROADM. Martin Hájek, Miroslav Švrček MIKROKOM, s.r.o.

CHROMATICKÁ DISPERZE JEDNOVIDOVÝCH OPTICKÝCH VLÁKEN A JEJÍ MĚŘENÍ

Jak přesnéje vaše OTDR?

(CD?,PMD?) InBand měření OSNR signálu DWDM. Jan Brouček, Praha, WDM Systems Summit 7.dubna InBand měření OSNR.

OTDR nebo přímá metoda

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

MĚŘENÍ A DIAGNOSTIKA SIGNÁLU WDM

Analýza optické trasy optickým reflektometrem

Vlákna G.657 nejen pro přístupové sítě Patrick Stibor

Monitoring fyzické vrstvy PON

Testování a hledání závad na trase pasivních optických přípojek PON FTTx pomocí reflektometru OTDR. Oprava přerušených vláken svařovací soupravou.

MĚŘENÍ CHROMATICKÉ A POLARIZAČNÍ VIDOVÉ DISPERZE JEDNOVIDOVÝCH OPTICKÝCH TRAS Martin Hájek, Petr Holomeček

FTTX - pasivní infrastruktura. František Tejkl

DVOUSTAVOVÉ MODULAČNÍ FORMÁTY V OPTICKÝCH PŘÍSTUPOVÝCH SÍTÍCH

Oprava zverejnených údajov v Obchodnom vestníku. PROFiber Networking, s.r.o.

Zátěžové testy GPON, XG-PON, XGS-PON, NG-PON

Technologie CWDM v optických sítích. Ing. Jaromír Šíma RLC Praha a.s. sima@rlc.cz

Soupravy pro měření útlumu optického vlákna přímou metodou

EXFO iolm intelligent Optical Link Mapper OTDR přesnější než přímá metoda? Pavel Kosour

CESNET a akademická sféra , Josef Baloun, Systémový inženýr

Přenosová média. rek. Petr Grygárek Petr Grygárek, FEI VŠB-TU Ostrava, Počítačové sítě (Bc.) 1

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY METODY KLÍČOVÝCH PARAMETRŮ V OPTICKÝCH

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ TELEKOMUNIKACÍ

Optické komunikace II Optické útlumové články

Otázka č. 14 Světlovodné přenosové cesty

MISTROVSTVÍ SVĚTA V MIKROTRUBIČKOVÁNÍ (5. ročník)

Nové techniky měření sítí FTTx

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ

Předřadná optická vlákna

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ

Úloha č. 7 Disperzní vlastnosti optických vlnovodů

100G konečně realitou. Co a proč měřit na úrovni 100G

Pasivní CWDM/ DWDM. Co je to CWDM?

Měření rozložení optické intenzity ve vzdálené zóně

Měření vlastností optického vlákna

FTTH PON. Zátěžové a akceptační testy FTTH PON optické rozhraní Radek Kocian. Zdroj: EXFO

Nové směry v návrhu a realizaci sítí - vyřeší koherentní systémy vše?

PMD POLARIZAČNÍ VIDOVÁ DISPERZE A VLIV NA PŘENOS PMD POLARIZATION MODE DISPERSION AND ITS EFFECT ON DATA TRANSPORT

PON (Passive Optical Network)

INFLUENCE OF SPEED RADAR SIGN ON VELOCITY CHANGE IN THE SELECTED LOCATION

Optické spektrální analyzátory pro měření moderních DWDM přenosů

Inspekční videomikroskop Jak je důležité se umět dívat

Jak zajistit přesné měření útlumu na optických kabelech a trasách

Optické sítě. RNDr. Ing. Vladimir Smotlacha, Ph.D.

FTB-1 Opravdu jednička

Sítě FTTx v roce motto: NGA ve vlákně nebo ve vzduchu ʺ. 11.Ročník mistrovství světa v mikrotrubičkování

Měření přímou metodou v sítích FTTx. Miroslav Švrček

Fotonické sítě jako médium pro distribuci stabilních signálů z optických normálů frekvence a času

Anténní řada 2x2 pro přenos digitálního TV signálu v pásmu 4,4 až 5 GHz

14. března 2013 Brno, Česká republika

18-let ve vláknové optice a OK 8 let pobočka v Senici MIKROKOM SK laboratoř vláknové optiky. široké spektrum odborných kurzů

Optická přístupová síť EPON a její měření distribuční sítě

Z P R Á V A. o výsledcích měření nežádoucího vyzařování vysílacího rádiového zařízení Ubiquti Power Bridge M10 EU

Filename: :14 (GMT+01:00) 67 prof. Filka. Unit model: FIP-420B Unit S/N: Comments: FIP Identifiers. Cable ID: Fiber ID: 3

Novinky pro výuku vláknové optiky a optoelektroniky

Základy měření optických vláken a kabelů

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.III. Název: Mřížkový spektrometr

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ METODIKA MĚŘENÍ OPTICKÝCH SÍTÍ FTTH

Akceptační testy FTTx sítí

Informační a komunikační technologie. 3. Počítačové sítě

OTS30xx-EXT3-SC / -EXT4-SC Lineární hlásič teplot. Building Technologies. FibroLaser TM

Aspekty DWDM technologie.

METODICKÝ NÁVOD. Aplikace logaritmických veličin pro výpočet útlumové bilance optické trasy. Ing. Bc. Ivan Pravda, Ph.D.

Měření FTTA EXFO iolm v praxi

ednáška Ing. Bc. Ivan Pravda

Anténní systém pro DVB-T

evropský sociální fond v ČR Kurzy moderních komunikačních technologií pro pedagogy

Dvoustavové modulace v OTDM sítích

Ověření funkčnosti ultrazvukového detektoru vzdálenosti

Milan Šárek, Leoš Rejmont, Jiří Navrátil, Vladimír Třeštík

Měření vlnové délky, impedance, návrh impedančního přizpůsobení

Kroucená dvojlinka. potah. 4 kroucené páry. STP navíc stínění

Informační a komunikační technologie. 1.7 Počítačové sítě

Základním praktikum z laserové techniky

Úloha 3: Mřížkový spektrometr

Kroucená dvojlinka. původně telefonní kabel, pro sítě začalo používat IBM (Token Ring) kroucením sníženo rušení. potah (STP navíc stínění)

Vektorové obvodové analyzátory

Úloha č. 7 - Disperze v optických vláknech

IEC 793-2:1989 Optical fibres. Part 2: Product specification (Optická vlákna. Část 2: Výrobní specifikace)

Aktuální dění v optických komunikacích a jejich názorná výuka SEMINÁŘ PRO PEDAGOGY

Úloha 5: Spektrometrie záření α

Transkript:

Rok / Year: Svazek / Volume: Číslo / Number: 2010 12 4 Měření optických přenosových parametrů brněnské akademické počítačové sítě The measurement of optical transmission parameters in the Brno academical computer network Pavel Reichert, Miloslav Filka, Vladimír Tejkal, Jan Šporik xtejka00@stud.feec.vutbr.cz Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Abstrakt: Tento článek pojednává o měření přenosových parametrů optické sítě brněnských univerzit. Tato síť propojuje univerzity, nemocnice, soudy a vládní instituce. Z důvodu rostoucích požadavků na přenosové rychlosti a zajištění požadované kvality služeb je plánován přechod na novější technologie založené na vlnovém multiplexu. Před nasazením vysokorychlostních systémů bylo potřeba provést kontrolní měření za účelem ověření přenosových vlastností sítě. Bylo provedeno měření vložného útlumu a disperzních vlivů. V článku se budeme zabývat chromatickou a polarizační vidovou disperzí. Kromě možností měření těchto parametrů zde budou také probrány jejich vlivy na optický komunikační systém. Abstract: This paper discusses the measurement of the transmission parameters of the Brno academical computer network. This network connects universities, hospitals, courts and government institutions. Due to growing demands for data rates and ensure the required quality of service is planning to migrate to newer technologies based on wavelength multiplexing. Before deploying high-speed is necessary to make control measurements to verify the transmission characteristics of the network. Were measured insertion loss and dispersion effects. In the paper we will deal with chromatic and polarization mode dispersion. In addition to measuring these parameters here are also discussed their influence on optical communication system.

Měření optických přenosových parametrů brněnské akademické počítačové sítě Pavel Reichert, Miloslav Filka, Vladimír Tejkal, Jan Šporik 1 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Email: xtejka00@stud.feec.vutbr.cz Abstrakt Tento článek pojednává o měření přenosových parametrů optické sítě brněnských univerzit. Tato síť propojuje univerzity, nemocnice, soudy a vládní instituce. Z důvodu rostoucích požadavků na přenosové rychlosti a zajištění požadované kvality služeb je plánován přechod na novější technologie založené na vlnovém multiplexu. Před nasazením vysokorychlostních systémů bylo potřeba provést kontrolní měření za účelem ověření přenosových vlastností sítě. Bylo provedeno měření vložného útlumu a disperzních vlivů. V článku se budeme zabývat chromatickou a polarizační vidovou disperzí. Kromě možností měření těchto parametrů zde budou také probrány jejich vlivy na optický komunikační systém. 1 Úvod Optická síť se začala budovat v roce 1993 ve spolupráci Vysokého učení technického a Masarykovy univerzity pod názvem Brněnská akademická počítačová síť - BAPS. V první etapě výstavby byly zvoleny závěsné kabely vedené po střechách domů. Vybráno bylo gradientní optické vlákno 62,5/125 µm. Optické kabely byly samonosné, bez metalického tahového prvku a obsahovaly 8 vláken. V celé síti byla využívána síťová technologie Ethernet s přenosovou rychlostí 10 Mb/s. Druhá etapa výstavby optické sítě byla zahájena na přelomu roku 1995 a 1996. Jednotlivé lokality byly propojeny optickými kabely s 8 jednovidovými a 4 gradientními vlákny. V dalších letech výstavby se budovaly především zemní trasy. Z důvodu rostoucích požadavků na přenosové rychlosti se v současné době pokládají kabely pouze s jednovidovými vlákny. Kabely většinou obsahují 48 nebo 96 vláken. V roce 1996 byla vytvořena nová páteřní síť založená na standardu ATM (Asynchronous Transfer Mode). Přenosová technologie ATM přinesla kromě podpory vysokorychlostních dat také celou řadu dalších služeb. Hlavně se jednalo o možnost vytváření virtuálních sítí, které se staly potřebnými pro provoz lékařských aplikací. Zavedení těchto změn umožnilo zvýšit přenosovou rychlost z 10 Mb/s na 155 Mb/s. V roce 2002 byla vybudována nová gigabitová páteř sítě Masarykovy univerzity. Síť v současné době obsahuje více než 90 uzlů a celková délka optických kabelů činí více než 100 km. Síť je napojena přes uzel Masarykovy univerzity s Prahou spojem s přenosovou rychlostí 2,5 Gb/s. BAPS využívá síť CESNET2 pro spojení s dalšími lokalitami v ČR. Páteřní síť CESNET2 propojuje největší univerzitní města České republiky okruhy s vysokými přenosovými rychlostmi. Uživateli sítě jsou především vysoké školy, Akademie věd České republiky, nemocnice či knihovny [1]. 2 Měření požadovaných přenosových parametrů Hlavním úkolem optické sítě je vysokorychlostní přenos dat s minimální chybovostí. Vhodným měřením před nasazením nových systémů můžeme najít prasklá vlákna, špatně provedené sváry či nečistoty na konektorech. Servisní měření bylo zaměřeno na kontrolu útlumu vybraných kabelů a vláken. Pro měření útlumových charakteristik optických tras jsou technickými předpisy určeny dvě metody: transmisní (přímá) a reflektometrická OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) [2]. Jelikož je v budoucnu plánován provoz DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) systému, bylo nutné také měřit chromatickou CD (Chromatic Dispersion) a PMD (Polarization Mode Dispersion) disperzi [3]. Pokud budou dodrženy limitní hodnoty všech měřených parametrů, pak můžeme pro daná vlákna garantovat požadovanou kvalitu služeb. Měření probíhalo na šesti optických trasách. Proměřeno bylo celkem 200 vláken typu G.652. Všechna vlákna byla ukončena v optických vanách s konektory SC/PC (Subscription Channel/ Physical Contact). V další části budou uvedeny měřící metody a výsledky pro trasu mezi fakultou informatiky Masarykovy univerzity (FI MU) a fakultou přírodovědeckou (SCI MU), kde byl proměřen optický kabel se 48 vlákny. 2.1 Měření útlumu transmisní (přímou) metodou Pro zajištění řádného přenosu dat je důležité kontrolovat, aby vložný útlum trasy (IL Insertion Loss) nepřesáhl limitní hodnoty, což by vedlo k degradaci nebo ztrátě signálu. Transmisní metoda je referenční metoda pro měření optických tras a součástek [3]. Tato metoda poskytuje nejvyšší přesnost a je vhodná pro rychlé určení celkového útlumu trasy. Pro měření jsme měli k dispozici přístroj OLTS (Optical Loss Test Set) typ EXFO FOT-932, který automaticky provádí obousměrné měření útlumu včetně měření délky a útlumu odrazu (ORL Optical Return Loss). Měření se provádělo na vlnových délkách 1310/1550/1625 nm v jednom směru a na vlnových délkách 1310/1490/1550 nm ve druhém směru. Součástí měření přístrojem OLTS byla také kontrola útlumu odrazu. Vyšší odraz vzniká na konektorových spojeních, která jsou zanesená prachem nebo jinak mechanický poškozena. Na obr. 1 jsou zobrazena čela konektorů před a po vyčistění. Z obrázku je vidět, že konektory, které byly uzavřeny krytkou a) b) měly před vyčištěním dostatečně velký útlum odrazu kolem 21 db. Naproti tomu konektory c), u kterých krytka chyběla, byly značně zanesené prachem a jejich útlum odrazu 53 1

byl mnohdy pod 10 db. Ovšem po vyčištění čela konektoru a odstranění prachu jsme změřili útlum odrazu přes 28 db - obr. 1 d). Tyto obrázky ukazují nutnost očištění čel konektorů před každým spojením. Před měřením každého vlákna byly tedy konektory řádně očištěny. OTDR je další metoda pro měření přenosových charakteristik optických tras. Lze pomocí ní měřit přenosové parametry jak jednotlivých prvků trasy, tak průběh celé trasy. Podstatnou výhodou je možnost přesné lokalizace závady, kterou přímá metoda neumožňuje [2]. Pro měření jsme využívali přístroj OTDR EXFO FTB-200 s modulem FTB-7400E. Měření jsme prováděli s předřadným vláknem délky 500 m, délkou impulsu 100 ns a časem průměrování 15 s. Všechna vlákna byla měřena na vlnových délkách 1310/1383/1550/1625 nm. Zejména měření na vlnové délce 1383 nm (oblast OH peak) [4] a 1625 nm se provádělo z důvodu plánovaného nasazení DWDM systému. Tato metoda umožnila určit přesnou příčinu poruchy v případě, kdy jsme změřili vyšší hodnotu útlumu transmisní metodou. Obr 2 a obr. 3 ukazují průběh útlumu pro první vlákno z měřené trasy před a po vyčištění konektoru. Na obr. 2 je zobrazena křivka zpětného rozptylu pro vlnovou délku 1310 nm. Událost 2 je způsobena odrazem na konektorovém spojení mezi předřadným vláknem a měřenou trasou. Vysoký odraz byl způsoben nečistotami na konektoru, po opětovném vyčištění byl odraz mnohem menší, jak ukazuje obr. 3. Na tomto příkladu je vidět další způsob, jak odhadnout čistotu čela konektoru. Velikost vložného útlumu odečtená z grafu pomocí programu FastReporter byla v porovnání s přímou metodou o několik desetin vyšší, ale přesto nepřesáhla vypočítaný limitní útlum 2,4 db. Obrázek 1: Čela konektorů zobrazená videoskopem a) b) čela nevyčištěných konektorů s hodnotami ORL 28,11 db a 22,80 db c) čelo nevyčištěného konektoru s hodnotou ORL 12,07 db d) vyčištěné čelo konektoru s hodnotou ORL 32,34 db U každé trasy byla nejprve změřena její délka a následně vypočítán útlumový limit. Pro výpočet limitu uvažujeme tyto parametry: koeficient útlumu vlákna 0,35 db/km na vlnové délce 1310 nm, vložný útlum konektoru SC/PC 0,4 db, vložný útlum sváru 0,05 db. Minimální hodnota útlumu odrazu konektoru musí být 22 db. Měřená trasa měla délku 5,759 km, na trase byly dva konektory a tři sváry. Pro tuto délku je limitní hodnota útlumu 2,97 db na vlnové délce 1310 nm. V tab. 1 jsou uvedeny naměřené hodnoty pro první vlákno z trasy, jehož přečištěné čelo je zobrazeno na obr. 1 d). Obrázek 2: Křivka zpětného rozptylu pro první vlákno trasy před vyčištěním konektoru, ORL = 18,11 db Tabulka 1: Hodnoty vložného útlumu změřené transmisní metodou a pro oba směry λ [nm] IL [db] A > B IL [db] B > A ORL [db] strana A ORL [db] strana B 1310 2,21 2,24 32,34 28,29 1490-1,68-31,65 1550 0,95 1,15 31,78 27,04 1625 1,11-33,30-2.2 Měření útlumu reflektometrickou metodou Obrázek 3: Křivka zpětného rozptylu pro první vlákno trasy po vyčištění konektoru, ORL = 33,96 db 53 2

2.3 Měření chromatické disperze Chromatická disperze je hlavním faktorem omezujícím přenosovou rychlost v jednovidových vláknech. Její velikost charakterizuje koeficient chromatické disperze, který udává změnu skupinového zpoždění signálu tg při průchodu vláknem v závislosti na vlnové délce λ. t g ( λ) D( λ) = ( λ) ps nm km Hodnota koeficientu udává rozšíření impulsu v ps, při použití zdroje záření se spektrální pološířkou 1 nm po průchodu vláknem délky 1 km. Chromatická disperze je způsobena rozdílnou rychlostí šíření různých spektrálních složek signálu. To vede k časovému roztažení impulsu vyslaného do vlákna, který může zasahovat i do vedlejších bitových mezer a zkreslovat tak přenášenou informaci. Prakticky u impulsu vyslaného zdrojem záření se spektrální pološířkou λ [nm], po průchodu vláknem s koeficientem chromatické disperze D [ps/(nm km)] a délky L [km] dojde k časovému rozšíření t [ps] podle vztahu [5]: (1) t = D( λ) λ L [ps] (2) Chromatická disperze je parametrem časově neměnným a při znalosti parametrů trasy může být snadno vypočítána. Problém s výpočtem nastává v případě, kdy neznáme přesné parametry součástek a optických vláken na trase. Znalost chromatické disperze je důležitá především pro její kompenzaci. Potřeba kompenzace roste se zvyšováním přenosových rychlostí systémů, kdy dochází k omezení vzdálenosti vlivem časového roztažení impulsů a jejich vzájemného překrývání. Kompenzačními technikami se tedy na požadované vlnové délce snažíme snížit koeficient chromatické disperze na nulovou hodnotu. Naproti tomu u systémů DWDM je přenášeno několik kanálů s odstupem 0,8 nm (0,4 nm) v oblasti kolem vlnové délky 1550 nm. Při nulové chromatické disperzi vznikají mezi kanály další spektrální intermodulační produkty vlivem čtyřvlnného směšování FWM (Four Wave Mixing). U těchto systémů se ukázalo výhodné použít malou nenulovou chromatickou disperzi [6]. Významnou roli má u DWDM systému také parametr S udávající sklon spektrální charakteristiky chromatické disperze. Aby byla chromatická disperze pro všechny kanály přibližně stejná, měly by být charakteristika co nejplošší. Ze znalosti vlnové délky nulové chromatické disperze délce λ 0 a sklonu S 0 na této vlnové délce (běžně udávané katalogové hodnoty) jsme schopni dopočítat koeficient chromatické disperze pro všechny vlnové délky podle vztahu: 4 0 λ0 ( λ) = S ps D [ λ ( )] 3 4 λ nm km (3) Se zvyšujícími se přenosovými rychlostmi se zvyšuje důraz na přesnou kompenzaci chromatické disperze. Proto je také důležité znát její přesnou hodnotu, zvláště v případě, kdy nemáme informaci o vláknech instalovaných na trase. Měření chromatické disperze na vláknech akademické optické sítě bylo prováděno v rámci plánovaného nasazení DWDM systému. Z toho důvodu probíhalo měření ve spektrální oblasti C+L pásma (1525 1620 nm) [6]. Pro měření jsme používali přístroj EXFO FTB-400 s modulem FTB-5800. Jako zdroj jsme použili FLS-5834A. Chromatická disperze se měřila metodou fázového posuvu. Tato metoda je doporučená jako referenční metoda pro měření chromatické disperze optických vláken [3]. Na obr. 4 je zobrazena změřená závislost koeficientu chromatické disperze D a relativního skupinového zpoždění RGD (Relative Group Delay) na vlnové délce. Zdrojem jsou generovány impulsy s přesně definovanými časovými rozestupy a měří se jejich časové zpoždění na různých vlnových délkách křivka RGD. Z tohoto časového zpoždění, označeno t, a ze znalosti délky trasy L je vypočítán koeficient chromatické disperze podle vztahu 2. Obrázek 4: Křivka koeficientu chromatické disperze D [ps/(nm km)] a relativního skupinového zpoždění RGD [ps] v závislosti na vlnové délce λ [nm] Metodou fázového posuvu jsme změřili koeficient chromatické disperze 16,347 ps/(nm km) na vlnové délce 1550 nm. Pro kontrolní měření jsme použili měřidlo EXFO FTB-200 s modulem FTB-5700. To umožňuje měření CD/PMD reflektometrickou metodou. Hodnota koeficientu chromatické disperze na vlnové délce 1550 nm byla změřena 15,56 ps/(nm km). Konvenční jednovidové vlákno má mít koeficient chromatické disperze 18 ps/(nm km). Změřené hodnoty disperze v závislosti na vlnové délce ukazuje obr. 5. Výstupem je křivka disperze v jednotkách [ps/nm], takže snadno dopočítáme koeficient chromatické disperze v jednotkách [ps/(nm km)] pouhým podělením délkou trasy [km]. Limitní hodnota disperze pro trasu s provozem 10 Gb/s je 1100 ps/nm [6]. Námi změřená hodnota byla nejvýše 110 ps/nm, takže optická trasa poskytuje značnou rezervu pro navyšování přenosových rychlostí. Přesné změřené hodnoty je možno analyzovat pomocí programu FastReporter, který je dodávaný k měřícím přístrojům. Pro lepší přehlednost jsme hodnoty naměřené oběma metodami zobrazili do jednoho grafu na obr. 6 53 3

PMD t ps = ] L km [ (4) Obrázek 5: Křivka disperze D [ps/nm] v závislosti na vlnové délce λ [nm] Na obr. 6 je vidět rozdíl chromatické disperze změřené oběma metodami. Zatímco reflektometrickou metodou (modrá křivka) jsme proměřili celé pásmo, tak u metody fázového posuvu (červená křivka) jsme si přesně definovali spektrální oblast C+L pásma. V této užší spektrální oblasti charakteristika změřena s menším rozestupem vlnových délek a je tedy přesnější. Výhodou této metody byla také rychlost měření, kdy změření jednoho vlákna trvalo kolem 30 s. Čas měření jednoho vlákna reflektometrickou metodou se pohyboval kolem 3 min. Na druhou stranu nám tato metoda dává náhled na širší spektrum vlnových délek. Značnou výhodou je možnost měřit pouze z jedné strany, zejména pak trasy dlouhé přes desítky km. kde zpoždění signálu t je také označováno jako střední hodnota diferenciálního skupinového zpoždění DGD (Differential Group Delay) a L je délka vlákna. Vliv na PMD má kromě vlastní výroby vlákna také výroba kabelu jako celku. Také další vlivy způsobující mikroohyby, pnutí a deformace do značné míry ovlivňují hodnotu PMD. Jde tedy o značně náhodný parametr závislý také na kvalitě montáže a okolních podmínkách. Z toho důvodu je prakticky nevypočitatelný a zcela náhodný i pro vlákna ve stejném kabelu. Jedinou možností zjištění přesné hodnoty je tedy měřením. V praxi jsme vyzkoušeli interferometrickou a reflektometrickou metodu. Potřeba měření vzrostla především s nástupem vyšších přenosových rychlostí. Vliv PMD je v porovnání s chromatickou disperzí výrazně nižší a projevuje se až od přenosových rychlostí 10 Gb/s, kdy musí být koeficient PMD menší než 0,5 ps/ km [7]. Abychom zaručili požadovanou hodnotu PMD, je nutné ji kontrolovat již během výroby, při montáži trasy a před nasazením systém, abychom mohli včasně lokalizovat a vyměnit úseky s nevyhovující hodnotou PMD. Pro měření jsme používali přístroj EXFO FTB-400 s modulem FTB-5500B. Jako zdroj byl použit FLS-5834A se širokospektrální LED diodou s polarizovaným výstupem. Modul FTB-5500B provádí měření interferometrickou metodou GINTY (Generalized Interferometric Method) [8]. Pro určení koeficientu PMD [ps/ km] nemůže být použita okamžitá hodnota DGD, protože náhodně kolísá kolem průměrné (střední) hodnoty, jak ukazuje obr. 7 změřeného průběhu interferometrickou metodou. Pro určení PMD zpoždění t [ps] se používá střední hodnota DGD měřená v rozsahu určitých vlnových délek. Ze znalosti hodnoty DGD se vypočítá koeficient PMD podle vztahu 4. Interferometrickou metodou byla změřená střední hodnota DGD = 0,024 ps a následně vypočítaný koeficient PMD = 0,0100 ps/ km [9]. Obrázek 6: Vypočítaná křivka chromatické disperze D [ps/(nm km)] pro obě měřící metody v závislosti na vlnové délce λ [nm] 2.4 Měření polarizační vidové disperze V jednovidových optických vláknech se signál šíří ve dvou polarizačních rovinách, které jsou navzájem kolmé. Za předpokladu, že by bylo jádro dokonale kruhové v celé své délce, by se obě polarizační roviny (vidy) šířily stejně rychle. Reálně není možné takové vlákno vyrobit, a proto v něm dochází k dvojlomu, jehož vlivem se v obou polarizačních rovinách šíří vidy různou rychlostí. Po průchodu signálu vláknem pak dochází k časovému zpoždění mezi vidy obou polarizačních rovin. Tento jev se zhoršuje při jakékoliv kruhové nesymetrii optického vlákna. Polarizační vidová disperze je vyjádřena koeficientem PMD podle vztahu: Obrázek 7: Křivka Gaussova rozložení diferenciálního skupinového zpoždění změřená interferometrickou metodou Pro srovnávací měření PMD koeficientu vybraných tras byla použita metoda POTDR (Polarization OTDR). Tato metoda kombinuje měření PMD s metodou reflektometrickou. Umožňuje tedy změřit celou trasu a lokalizovat úsek se zvýšenou hodnotou PMD. 53 4

Pro kontrolní měření jsme použili měřidlo EXFO FTB-200 s modulem FTB-5700. Měřící metoda tohoto modulu je založená na analýze náhodně se měnícího stavu polarizace SSA (scrambled state-of-polarization analysis) [10], [11]. Modul FTB-5700 vyhodnotí trasu, jestli vyhovuje nebo nevyhovuje a zobrazí klíčové parametry. Výsledky měření vyhodnocené v programu FastReporter jsou na obr. 8. Hlavním cílem provedeného měření bylo ověřit přenosové parametry optické sítě. Měření útlumu, útlumu odrazu, chromatické disperze a polarizační vidové disperze jsme prováděli jak metodami přímými, tak i reflektometrickými. Obecně lze říci, že přímé metody pro měření jsou rychlejší a dávají přesnější výsledky. Z toho důvodu jsou uvedeny v doporučeních ITU jako referenční. Reflektometrické metody mají výhodu především z důvodu jednosměrného měření. Pomocí jednoho přístroje s dvěma měřícími kartami jsme tak schopni měřit požadované přenosové parametry z jednoho místa. To je důležité zvláště u tras dlouhých stovky kilometrů. Reflektometrické metody nám také dají náhled na průběh parametrů po celé délce trasy. Můžeme tak snadno lokalizovat chybné úseky a provést jejich výměnu. Měřící modul FTB-7400 umožnil měřit jak útlum trasy, tak i útlum odrazu. Měřící modul FTB-5700 v sobě navíc kombinuje měřidlo chromatické i polarizační vidové disperze na jediném portu. Při měření nedošlo k překročení limitní hodnoty žádného z měřených parametrů [3] a tak můžeme konstatovat, že brněnská akademická počítačová síť splňuje požadavky pro nasazení vysokorychlostních systémů s vlnovým dělením. Akademická síť bude mít v budoucnu využití především pro lékařské a univerzitní účely. Cílem je využití informatiky v medicíně pro zvýšení kvality lékařské péče, zlepšení podmínek pro medicínský výzkum a výuku absolventů medicíny. Velmi významnou výhodou projektu je jeho velká podpora technologií výukového a výzkumného podsystému, od kterého se očekává významné zlepšení úrovně výuky studentů medicíny. Literatura Obrázek 8: Hodnoty PMD změřené modulem FTB-5700 a vyhodnocené programem FastReporter Hodnota PMD Value odpovídá hodnotě DGD. Hodnoty změřené metodou POTDR jsou vyšší než interferometrickou metodou. Měření bylo ovlivněno hlavně pohybem měřící šňůry. Na druhou stranu je vidět, že změřená hodnota PMD koeficientu je stále vyhovující i pro systémy s přenosovou rychlostí 40 Gb/s [7]. Hodnota zpoždění PMD druhého řádu [ps/nm] vyjadřuje změnu zpoždění v závislosti na vlnové délce. Tento parametr má smysl sledovat při nasazování DWDM systémů s přenosovými rychlostmi překračujícími 40 Gb/s [9]. Změřená hodnota je prakticky zanedbatelná, protože větší vliv na přenášený signál bude mít disperze chromatická. Porovnáme-li obě měřící metody, pak interferometrická metoda je výrazně rychlejší (15 s jedno měření) a není tolik ovlivněna pohybem měřících šňůr. Na druhou stranu je nutné připojit na druhý konec trasy zdroj polarizovaného záření. Metoda POTDR poskytuje rychlou informaci o měřené trase z jednoho měřícího místa a umožňuje lokalizovat délky s nevyhovující hodnotou PMD koeficientu. 3 Závěr [1] FILKA, M., DOSTÁL, O. BASP Brněnská akademická počítačová síť vývoj, využití a perspektivy. In Proceedings of the 36 th conference on Measurement and maintainance of the telecommunications cables, České Budějovice, 2006. [online]. 2006 [cit. 2010-02- 15]. Dostupný z WWW: <http://www.ufe.cz/events/cablex2006/sbornik/08_filka _BAPS.pdf > [2] BROUČEK, J., KOSOUR, P., REICHERT,P. Optický reflektometr nebo přímá metoda? Klasické měření trochu netradičně [online]. 2009 [cit. 2009-10-14]. Dostupný z WWW: < http://www.profiber.cz/eshop/files/optick y_reflektometr_nebo_prima_metoda_klasicke_mereni_tr ochu_netradicne.pdf>. [3] ITU-T: G.650.3 - Test methods for installed singlemode optical fibre cable links. [online], [cit. 2010-03- 06]. ITU-T, 2008. Dostupný z WWW: <http://www.itu.int/rec/t-rec-g.650.3-200803-i> [4] LIETAERT, G. Fiber Water Peak Characterization. [online]. 2009 [cit. 2010-03-06]. Dostupný z WWW: <http://www.jdsu.com/product-literature/fiberwater-peak-characterization_fwpc_wp_fop_tm_ae.pdf> [5] FILKA, M. Optoelectronic for telecommunications and informatics. Dallas, Texas : OPTOKON CO., LTD.,& METHODE ELECTRONIC., 2009. 404 s. ISBN 978-0- 615-33185-0. [6] ITU-T: G.698.1-Multichannel DWDM applications with single-channel optical interfaces. [online], [cit. 2010-03-06]. ITU-T, 2006. Dostupný z WWW: < http://www.itu.int/rec/t-rec-g.698.1-200612-s> [7] KYSELÁK, M. Disperzní vlivy optických vláken na multiplexní přenosy. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2008. 110 s. Vedoucí disertační práce doc. Ing. Miloslav Filka, CSc. [8] CYR,N. Polarization-Mode Dispersion Measurement: Generalization of the Interferometric Method to Any Coupling Regime. J. Lightwave Technology, Vol. 22, No. 3, 794-805, Mar. 2004. 53 5

[9] LIETAERT, G. Testing Polarization Mode Dispersion (PMD) in the Field. [online]. 2006 [cit. 2010-03- 06]. Dostupný z WWW: <http://www.jdsu.com/productliterature/pmd_wp_fop_tm_ae.pdf> [10] GIRARD, A., CHEN, H. Proposal of a new SOP Scrambling Analysis (SSA) PMD test method for future revision of Rec. G.650.2. Intern. Telecom. Union, ITU-T, Study Group 15,Working Party 2, Question 5 meeting, Geneva, Switzerland, Contribution 862, COM 15 C 862 E, Source Canada, Jan. 2008. [11] Single-Ended Dispersion Analyzer FTB-5700. [online], 2009 [cit. 2010-03-06]. Dostupný z WWW: < http://www.profiber.cz/eshop/files/ftb-5700- anghr.pdf> 53 6