Rok / Year: Svazek / Volume: Číslo / Issue: 2013 15 1 Optická přístupová síť EPON a její měření distribuční sítě Optical access network EPON and measurement their distribution network Radim Šifta, Petr Münster, Miloslav Filka xsifta00@stud.feec.vutbr.cz, munster@feec.vutbr.cz, filka@feec.vutbr.cz Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Abstrakt: Tento článek se zabývá problematikou pasivní optické přístupové sítě EPON (Ethernet Passive Optical Network) a jejím měření v laboratoři optických sítí na ústavu telekomunikací VUT v Brně. Nejprve je rozebrána teoretická stránka sítí EPON a její popis. Dále se článek zabývá měřením pasivní infrastruktury. Jsou zde popsány možnosti měření přímou metodou i OTDR. Abstract: This article deals with passive optical access network EPON (Ethernet Passive Optical Network) and the laboratory measurement of optical networks at the Institute of Telecommunications BUT. First is described the theoretical aspects of EPON networks and its description. The article deals with the measurement of passive infrastructure. There are described the possibilities of measuring the direct method and OTDR.
Optická přístupová síť EPON a její měření distribuční sítě Radim Šifta, Petr Münster, Miloslav Filka Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Email: xsifta00@stud.feec.vutbr.cz, {munster,filka}@feec.vutbr.cz Abstrakt Tento článek se zabývá problematikou pasivní optické přístupové sítě EPON (Ethernet Passive Optical Network) a jejím měření v laboratoři optických sítí na ústavu telekomunikací VUT v Brně. Nejprve je rozebrána teoretická stránka sítí EPON a její popis. Dále se článek zabývá měřením pasivní infrastruktury. Jsou zde popsány možnosti měření přímou metodou i OTDR. 1 Úvod Pasivní optické sítě jsou používány již řadu let, počínaje rokem 1998, kdy byla standardizována pasivní optická přístupová síť APON (ATM PON) dle standardu ITU-T G.983.1 následovaná standardem BPON (Broadband PON) ITU-T G.983.3 v roce 2001. Oba tyto standardy využívaly pro přenos ATM buněk. Tyto standardy umožňovaly maximální přenosovou rychlost pouze 622,08 Mbit/s [3], proto v roce 2003 vyšel standard GPON (Gigabit PON) pod označením G.984.1. Pro přenos je využíváno opět ATM buněk a nově i protokolu GEM (GPON Encapsulation Method). Přenosová rychlost se zvýšila na maximálně 2,488 Gbit/s symetricky [7]. Současně se standardem GPON byl vyvíjen v roce 2004 společností IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) standard EPON pod označením IEEE 802.3ah. Tento standard lze často najít i pod označením GEPON (Gigabit EPON). Zásadním rozdílem oproti variantě GPON je přenos ethernetových rámců namísto ATM buněk nebo GEM, jak tomu je u GPON. Přenosová rychlost byla stanovena na 1,25 Gbit/s symetricky [4]. Přenosové rychlosti standardů GPON a EPON však v dnešní době, kdy požadavky na přenosové rychlosti rostou exponenciálně, jsou mnohdy nedostačující. Na tento fakt standardizační společnosti museli reagovat, čímž vznikly nové standardy pro 10 Gbit/s přenosové rychlosti. U ITU-T se jedná o standard XG-PON, který vyšel v roce 2010 pod označením ITU-T G.987 [8]. U IEEE to byl standard 10GEPON který vyšel v roce 2009 pod označením IEEE 802.3av [5]. I když nové standardy XGPON a 10GEPON nabízejí lepší přenosové vlastnosti, v praxi většinou zvítězí finanční stránka. Kvůli tomu většina pasivních optických přístupových sítí, které jsou v dnešní době používány, jsou varianty GPON nebo EPON. Podrobný popis všech těchto standardů lze najít například v [3]. Tento článek se však zaměřuje na měření EPON sítě, proto bude popsán pouze tento standard. 2 EPON Pracovní skupina IEEE.802.3ah vzhledem k velké oblibě datových sítí založených na přenosu ethernetových rámců představila v roce 2004 koncept ethernet v první míli EFM (Ethernet in the First Mile). Byly navrženy dvě útlumové třídy tohoto standardu, jedna pod označením 1000BASE-PX10 a druhá 1000BASE-PX20, většinou označované jako EPON typ 1 a EPON typ 2 [4]. Tyto 2 typy se liší pouze v maximálním fyzickém dosahu sítě a v maximálním počtu koncových účastníků, kdy první typ dosahuje maximální fyzické vzdálenosti 10 km a rozbočení k 16 koncovým účastníkům a druhý typ maximální fyzické vzdálenosti 20 km a rozbočení k 32 koncovým účastníkům [4]. Ostatní parametry jsou shodné. Pro potřeby čínského trhu vznikla také varianta turbo EPON umožňující přenosové rychlostí 2,5 Gbit/s symetricky. Ta se však z Asie do zbytku světa nerozšířila a nebyla tudíž ani nikterak standardizována. Optická přístupová síť EPON se skládá ze základních stavebních prvků stejně jako ostatní typy PON sítí optické linkové zakončení (OLT Optical Line Termination), optické síťové zakončení (ONU Optical Network Unit) a optické distribuční sítě (ODN Optical Distribution Network). Vytváří spojení typu bod multibod (P2MP point to multipoint) a z hlediska topologie je nejčastěji používaná stromová struktura. Pro vytváření této struktury se používají pasivní rozbočovače, případně více těchto rozbočovačů zapojených do kaskády. Přenosová rychlost na fyzické vrstvě byla stanovena na 1,25 Gbit/s symetricky [4]. Provoz v obou směrech je možné řešit použitím dvou separátních vláken, častěji se však setkáme s použitím odlišných vlnových délek pro každý směr. Pro směr sestupný bylo stanoveno rozmezí vlnových délek od 1480 nm - 1500 nm a pro směr vzestupný rozmezí od 1260 nm - 1360 nm [4]. Pro vzestupný směr je toto rozmezí větší, neboť v ONU jednotkách bývají použity levnější optické vysílače, jejichž poloha spektrální čáry se může vlivem okolních podmínek (teplota) měnit více, než je tomu u vysílačů v OLT jednotkách. V sestupném směru jsou OLT jednotkou průběžně vysílány časové multirámce, ve kterých jsou na základě časového multiplexu TDM (Time Division Multiplex) zařazeny příspěvky pro jednotlivé koncové jednotky ONU. Tyto multirámce se prostřednictvím pasivních rozbočovačů dostávají do všech koncových jednotek ONU, kde je vybrána jen část určená danému koncovému uživateli. Ve směru od uživatele je implementován systém vyhrazených vysílacích časových intervalů pro zajištění bezkolizního provozu (nutnost synchronizace OLT a ONU). Jednotlivé datové jednotky jsou ve výsledném multirámci odděleny ochranným intervalem. EPON je sice navržena pro mnohabodovou komunikaci po sdíleném vlákně, ale je možné emulovat i komunikaci typu bod-bod. Případně je možná i kombinace obou variant. V případě použití emulace komunikace bod-bod je nutné, aby 67
jednotka OLT měla N nezávislých MAC (Media Access Control) rozhraní, kde N je rozuměno jako počet koncových stanic a každá stanice je potom označena vlastním LLID (Logical Link ID) identifikátorem přenášeným v záhlaví ethernetového rámce. Takto vysílaný rámec dorazí pomocí všesměrového vysílání ke všem koncovým jednotkám, avšak příjme ho pouze ta jednotka, pro kterou je určen. Ostatní koncové jednotky rámec zahodí. V případě komunikace P2MP je v OLT obsaženo pouze jedno MAC rozhraní sdílené pro všechny koncové jednotky. LLID má hodnotu určenou pro všesměrový přenos. Při kombinaci obou druhů komunikace bude koncová jednotka obsahovat N+1 MAC rozhraní, kdy N znamená opět počet koncových jednotek a jedno rozhraní navíc je sdílené pro všechny koncové jednotky [6]. Z důvodu rozdílné architektury pasivní přístupové optické sítě není možné použít metodu pro přístup ke sdílenému médiu, která je používaná klasickým ethernetem, CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Koncové jednotky ONU nejsou schopny se navzájem slyšet a tudíž ani detekovat případnou kolizi. Rozdíly jsou i v samotné hlavičce rámce. V EPON hlavičce se pro adresování jednotlivých ONU používá LLID v opačném směru je pak v LLID uložena informace o odesílajícím ONU [6]. Tento článek je zaměřen na měření přenosových parametrů převážně na fyzické vrstvě, proto nebudou dále rozebírány skladby přenášených rámců, protokol MPCP (Multi-Point Control Protocol) apod. Popis těchto principů je možné najít např. v literatuře [6]. Obrázek 1: Video mikroskop EXFO P5 a platforma FTB-400. 3 Měření distribuční sítě Měření distribuční sítě ODN bývá často označováno také jako měření na neživé síti. V rámci tohoto měření byl proveden soubor měření experimentální optické přístupové sítě EPON. Pro měření nebylo využito jednotky OLT ani ONU jednotek. Toto měření zahrnovalo kontrolu čistoty čel konektorů, měření přímou metodou a reflektometrickou metodou OTDR (Optical Time Domain Reflectometry). 3.1 Kontrola čistoty čel konektorů Při měření byla prováděna průběžná kontrola čistoty čel konektorů pomocí video mikroskopu EXFO P5 spolu s univerzální platformou FTB-400 a software FIBERCHECK WESTOVER SCIENTIFIC (viz obrázek 1). Měření čistoty ferulí u konektorů je velice důležité. Mnohdy tím lze předejít následným problémům, které nám mohou vzniknout právě díky znečištěným konektorům. Znečištěný konektor nám může způsobit několikanásobně větší útlum, než je pro optický konektor přípustné. Máme-li na trase takových konektorů použito více, může to pro nás znamenat velký problém a případně i nefunkčnost optické sítě. Čištění čel konektorů provádíme pomocí bezchloupkových kapesníčků a izopropylalkoholu. V případě spojek pomocí stlačeného vzduchu nebo čistícího pera (viz obrázek 2). Obrázek 2: Sada pro čištění optických konektorů. Čistý konektor je zobrazen na obrázku 3 a). Zašpinit konektor je velice snadné, stačí trocha nepozornosti při manipulaci s holým konektorem. Na obrázku 3 b) je znázorněno čelo konektoru, které se dotklo dlaně. 68
Obrázek 4: Zapojení měření přímou metodou. Obrázek 3: a) Čisté čelo konektoru, b) znečištěné čelo konektoru. 3.2 Měření útlumu ODN přímou metodou Pro měření útlumu ODN přímou metodou bylo využito zdroje optického záření (Light Source) EXFO FLS-600 a měřiče výkonu (Power Meter) FPM 600. Optická distribuční síť je složena ze 4 km optického vlákna G.652.D, pasivního rozbočovače (splitteru) a 1 km vlákna (vedoucí k ONU jednotce). Bylo použito několika druhů pasivních rozbočovačů, s rozbočovacími poměry 1:4, 1:8, 1:16 a 1:32. Tyto rozbočovače byly postupně zapojovány do trasy ODN. Bylo prováděno měření na vlnových délkách 1310 nm a 1550 nm a to z obou směrů, jak OLT ONU, tak i ONU OLT. Tabulka 1: Výsledky měření přímou metodou. Rozbočovací poměr 1:4 Reference [dbm] 4,46 4,22 4,47 4,4 Přijatý výkon [dbm] -5,35-4,41-5,41-4,31 Útlum 9,81 8,63 9,88 8,71 Rozbočovací poměr 1:8 Reference [dbm] 3,89 4,64 3,86 4,62 Přijatý výkon [dbm] -11,39-8,54-12,33-10,01 Útlum 15,28 13,18 16,19 14,63 Rozbočovací poměr 1:16 Reference [dbm] 4,2 4,57 4,21 4,56 Přijatý výkon [dbm] -13,6-12,69-13,49-12,44 Útlum 17,8 17,26 17,7 17 Rozbočovací poměr 1:32 Reference [dbm] 4,55 4,19 4,57 4,25 Přijatý výkon [dbm] -15,18-14,03-15,26-13,58 Útlum 19,73 18,22 19,83 17,83 Před každým měřením bylo prováděno nastavování referenční hodnoty prostřednictvím referenčního optického vlákna o délce 1m (konektory SC/PC). Výsledky měření pro všechny typy rozbočovačů jsou souhrnně zobrazeny v tabulce 1. 3.3 Kontrola útlumů rozbočovačů V rámci měření byla provedena také kontrola útlumů rozbočovačů na všech výstupních portech. Tyto hodnoty byly následně porovnány s hodnotami uvedenými ve výstupních protokolech od výrobců. Byly použity následující rozbočovače: - 1:4 Optokon SFT-S35-01x04-25-CAMP-SPC-SPC - 1:8 Optokon 2xSFT-S35-01x08-12,5-CM5-1:16 SQS - 1:32 Optokon SFT-P-S-01x32-3-CM5-SSC-SSC V tabulce 2 a tabulce 3 jsou uvedeny hodnoty útlumů výstupních portů reálně změřených přímou metodou v porovnání s hodnoty uváděnými výrobci, následně je pak na obrázku 5 a obrázku 6 graficky znázorněna procentuální odchylka. Tabulka 2: Tabulka hodnot útlumů jednotlivých portů udávaných výrobcem a reálně změřených. Rozbočovač: 1:4 Útlum daný Port: výrobcem: měřením: odchylka [%] 1310 1550 1 6,61 6,60 5,52 6,55 16,49 0,76 2 6,66 6,59 5,53 6,47 16,97 1,82 3 6,63 6,57 5,79 6,94 12,67-5,63 4 6,58 6,55 5,48 6,48 16,72 1,07 Rozbočovač: 1:8 Útlum daný Port: výrobcem: měřením: odchylka [%] 1310 1550 1 9,96 9,92 9,93 11,50 0,30-15,93 2 10,00 9,82 9,83 11,50 1,70-17,11 3 10,00 9,76 10,01 11,48-0,10-17,62 4 9,89 10,26 9,94 11,44-0,51-11,50 5 10,51 9,89 10,02 11,60 4,66-17,29 6 10,01 9,99 9,95 11,48 0,60-14,91 7 10,04 10,00 9,90 11,50 1,39-15,00 8 10,07 10,03 10,48 11,84-4,07-18,05 Jak je z tabulky 2 a obrázku 5 patrné, u rozbočovače 1:4 byla větší odchylka mezi naměřenou hodnotou a hodnotou udávanou výrobcem u vlnové délky 1310 nm. Největší namě- 69
řená odchylka dosáhla hodnoty 16,97 %. Pro vlnovou délku 1550 nm byla maximální hodnota odchylky pouze 5,63 %. Pro rozbočovač 1:8 byla situace opačná, větších hodnot odchylky bylo zjištěno u vlnové délky 1550 nm, kde maximální odchylka dosahovala hodnoty 18,05 %. Pro vlnovou délku byla nejvyšší hodnota odchylky pouze 4,66 %. Je třeba podotknout, že při měření byla pravidelně kontrolována referenční hodnota a čistota konektorů. Obrázek 5: Grafické zobrazení odchylky útlumů pro rozbočovače 1:4 a 1:8. Jak je z tabulky 3 a obrázku 6 patrné, pro rozbočovač 1:16 je odchylka výrazně větší pro vlnovou délku 1310 nm podobně, jako tomu bylo u rozbočovače 1:4. Největší hodnota odchylky při tom dosahuje hodnoty 16,02 %. Pro rozbočovač 1:32 jsou hodnoty odchylky téměř stejné pro obě vlnové délky, největší hodnota odchylky je pro port č. 30 a dosahuje hodnoty 9,65 %. Tabulka 3: Tabulka hodnot útlumů jednotlivých portů udávaných výrobcem a reálně změřených pro rozbočovací poměry 1:16 a 1:32. Rozbočovač: 1:16 Útlum daný Port: výrobcem: měřením: odchylka [%]: 1310 1550 1 12,97 12,85 14,59 14,02-12,49-9,11 2 12,86 13,07 14,44 13,88-12,29-6,20 3 12,94 13,44 14,71 14,42-13,68-7,29 4 12,80 13,39 14,85 14,53-16,02-8,51 5 12,82 13,34 14,65 14,12-14,27-5,85 6 12,81 13,57 14,29 14,40-11,55-6,12 7 12,85 13,50 13,62 14,19-5,99-5,11 8 13,20 13,01 14,80 14,04-12,12-7,92 9 12,62 13,23 14,28 14,27-13,15-7,86 10 13,13 12,92 14,76 13,89-12,41-7,51 11 12,76 12,98 14,39 13,97-12,77-7,63 12 12,88 13,43 14,48 14,35-12,42-6,85 13 12,98 13,40 14,69 14,29-13,17-6,64 14 12,50 13,10 14,44 14,15-15,52-8,02 15 12,95 12,85 14,58 14,03-12,59-9,18 16 12,68 13,37 14,46 14,09-14,04-5,39 Rozbočovač: 1:32 Útlum daný Port: výrobcem: měřením: odchylka [%]: 1310 1550 1 16,60 16,28 15,92 15,97 4,10 1,90 2 16,46 16,26 16,11 15,64 2,13 3,81 3 16,40 16,22 16,07 15,77 2,01 2,77 4 16,41 16,13 15,92 15,65 2,99 2,98 5 16,11 15,99 15,96 15,81 0,93 1,13 6 16,67 16,29 15,88 15,58 4,74 4,36 7 17,32 17,11 15,96 15,99 7,85 6,55 8 17,42 17,24 15,89 15,65 8,78 9,22 9 16,83 16,70 15,87 15,54 5,70 6,95 10 17,09 16,90 15,72 15,64 8,02 7,46 11 16,55 16,31 15,77 15,60 4,71 4,35 12 16,32 16,23 15,85 15,55 2,88 4,19 13 16,75 16,47 15,75 15,59 5,97 5,34 14 16,65 16,47 15,85 15,59 4,80 5,34 15 16,67 16,49 15,99 15,62 4,08 5,28 16 16,78 16,58 15,86 15,47 5,48 6,69 17 16,66 16,52 15,99 15,52 4,02 6,05 18 16,56 16,51 15,88 15,71 4,11 4,85 19 16,64 16,35 15,58 15,72 6,37 3,85 20 16,46 16,38 15,92 15,59 3,28 4,82 21 16,76 16,57 15,99 15,46 4,59 6,70 22 16,52 16,28 15,89 15,91 3,81 2,27 23 16,26 16,20 15,72 15,61 3,32 3,64 24 16,66 16,51 15,96 15,62 4,20 5,39 25 16,69 16,45 16,01 15,54 4,07 5,53 26 16,53 16,30 15,95 15,69 3,51 3,74 27 16,80 16,54 15,83 15,53 5,77 6,11 28 16,43 16,31 15,68 15,52 4,56 4,84 29 16,73 16,52 15,86 15,72 5,20 4,84 30 17,23 17,00 15,60 15,36 9,46 9,65 31 16,53 16,39 15,82 15,58 4,30 4,94 32 16,87 16,55 15,69 15,49 6,99 6,40 Obrázek 6: Grafické zobrazení odchylky pro rozbočovače 1:16 a 1:32. 70
Novější přístroje používané pro měření přímou metodou značky EXFO dokáží měřit také délku a ORL trasy. Příkladem je EXFO MaxTester FOT-930. Při zapojení těchto dvou přístrojů na každý konec optické trasy, jsou schopny si vzájemně vyměnit informace a nastavit si tak sami referenci. 3.4 Měření útlumu ODN pomocí OTDR Měření útlumu optické distribuční sítě přímou metodou je velice snadné, rychlé a přesné. Nevýhodou však je, že nám tato měřící metoda dává informace pouze o celkové hodnotě útlumu trasy. Proto bylo pro měření také využito reflektometrické metody OTDR, která nám ukazuje rozložení útlumu podél optické trasy, díky níž jsme schopni analyzovat, jaký útlum mají jednotlivé části ODN. Pro účely našeho měření bylo využito modulární platformy EXFO FTB-400 s OTDR modulem FTB-7200 D, jehož dynamický rozsah je 34 db [1]. Díky tomu bylo možné změřit relativně velký útlum, který vnáší do optické distribuční sítě rozbočovače, zejména pak rozbočovač s poměrem 1:32. OTDR modul 7200 D není pro měření PON sítí ideální, kvůli jeho dynamickému rozsahu a mrtvým zónám. Vhodnější by bylo použít modul FTB-730. Pro měření bylo rovněž využito celé řady patchcordů a spojek, jejichž konkrétní použití je znázorněno na obrázku 7. Z důvodů eliminace mrtvé zóny za výstupním konektorem přístroje bylo použito předřadné vlákno o délce 1 km. V rámci OTDR bylo opět provedeno měření na vlnových délkách 1310 a 1550 nm v obou směrech, tzn. OLT ONU i ONU OLT. Při měření jsme se zaměřili na parametry délka trasy, celkový útlum trasy, měrný útlum vlákna, útlum rozbočovače, jeho odrazivost, celkový útlum odrazu (ORL - Optical Return Loss) a odrazivost rozbočovače. Všechny tyto parametry, včetně nastavení šířky pulsu a doby průměrování, jsou souhrnně obsaženy v tabulce 4. Dle teoretických předpokladů vyplývá, že prvky ODN jsou vlnově závislé, a proto vykazují odlišné parametry pro obě vlnové délky. Obecně je známo, že útlum standardního telekomunikačního vlákna G.652.D je pro 1550 nm přibližně 0,25 db/km a pro vlnovou délku 1310 nm přibližně 0,35 db [3]. Těchto hodnot bylo dosaženo i při měření. Také rozbočovač je vlnově závislý, a jak je patrné z tabulky 4 pro vlnovou délku 1310 nm vykazují vyšší útlum. Vzhledem k tomu, že za rozbočovačem byla zapojena pouze jedna trasa o délce 1 km, tzn. pouze na jeden jeho výstup, bylo možné provádět měření z obou stran. V praxi, pokud by bylo připojeno na rozbočovač více uživatelů (u EPON až 32), nebylo by možné při měření ve směru OLT ONU rozeznat část měřenou za rozbočovačem. Bylo by proto nutné měřit ve směru ONU OLT. Pokud bychom měřili trasu ze strany OLT, dostali bychom za odbočnicí součet útlumu všech tras připojených na výstup. Parametr ORL je definovaný jako poměr přijatého výkonu k odraženému a je měřen pro celou trasu. Odrazivost rozbočovače je dána poměrem odraženého výkonu k přijatému a je měřena pro jedno konkrétní rozhraní [9]. Hodnota ORL pro EPON sítě by měla být vyšší než 15 db [9], čehož bylo při měření dosaženo. Je patrné, že při měření ve směru ONU OLT byla tato hodnota podstatně lepší. Tabulka 4: Výsledky měření OTDR s rozbočovačem 1:4. Délka trasy [km] 6,21 6,21 6,21 6,21 Útlum trasy 9,80 9,04 10,06 8,96 Útlum vlákna [db/km] 0,34 0,25 0,35 0,26 Útlum rozbočovače 7,70 7,56 7,60 7,30 Odraz na rozbočovači >-22,93 >-23,35-47,77-46,24 Celkové ORL < 26,73 < 25,85 36,17 37,99 Odrazivost rozbočovače < 27,88 < 27,06 50,38 50,23 Šířka pulsu [ns] 275,00 275,00 275,00 275,00 Doba průměrování [s] 15,00 15,00 15,00 15,00 Obrázek 7: Schéma zapojení pro měření s OTDR: a) rozbočovač 1:4, b) rozbočovač 1:8, c) rozbočovač 1:16, d) rozbočovač 1:32. Na obrázku 8 je ukázka náměru pro směr ONU OLT pro 1550 nm. Z náměru jde vidět všechny významné události č. 1 odraz na výstupním konektoru OTRD, č. 2 spojka mezi předřadným vláknem a vláknovou konzervou, č. 3 odraz mezi vláknovou konzervou a rozbočovačem. V tomto místě je také patrný útlumový schod způsobený velkým vložným útlumem rozbočovače. Červený kurzor označuje odraz od konce trasy. Za tímto místem už je pouze šum. 71
V tabulce 6 a tabulce 7 jsou parametry naměřené při použití rozbočovačů 1:16 a 1:32. Z těchto tabulek je možné sledovat, jak se mění jednotlivé parametry při zvyšujícím se rozbočovacím poměru. Tabulka 6: Výsledky měření OTDR s rozbočovačem 1:16. Obrázek 8: Náměr OTDR ve směru ONU OLT pro 1550 nm (1:4). V tabulce 5 jsou uvedeny výsledky měření pro rozbočovací poměr 1:8. Tento rozbočovač obsahuje 2 vstupní porty, a to 1550 nm a 1310 nm. Znamená to, že v sobě obsahuje vlnový člen na vstupu. Pro měření na odpovídajících vlnových délkách bylo potřeba přepojovat propojovací patchord podle potřeby na odpovídající port. Tabulka 5: Výsledky měření OTDR s rozbočovačem 1:8. Délka trasy [km] 6,21 6,21 6,21 6,21 Útlum trasy 16,35 15,40 15,98 15,04 Útlum vlákna [db/km] 0,35 0,22 0,38 0,23 Útlum rozbočovače 12,93 12,53 13,27 13,21 Odraz na rozbočovači -38,32-39,78-77,49-83,19 Celkové ORL 34,00 35,31 35,39 37,05 Odrazivost rozbočovače 40,92 43,56 52,92 54,55 Šířka pulsu [ns] 275,00 275,00 275,00 275,00 Doba průměrování [s] 15,00 15,00 15,00 15,00 Délka trasy [km] 6,21 6,21 6,21 6,21 Útlum trasy 14,10 12,94 13,72 12,50 Útlum vlákna [db/km] 0,37 0,25 0,38 0,24 Útlum rozbočovače 10,33 9,44 10,86 10,70 Odraz na rozbočovači >-25,91 >-26,21-47,65-46,54 Celkové ORL < 29,02 < 28,84 36,27 38,09 Odrazivost rozbočovače < 29,77 < 29,80 50,46 51,82 Šířka pulsu [ns] 275,00 275,00 275,00 275,00 Doba průměrování [s] 15,00 30,00 15,00 30,00 Obrázek 10: Náměr OTDR ve směru OLT ONU pro 1550 nm (1:16). Z tabulky 5 je možné vidět obdobné závislosti, jako tomu bylo v předchozím případě. Rozdíl je samozřejmě v použitém rozbočovači, který ovlivnil ostatní parametry s ním spojené. Na obrázku 9 je znázorněn náměr OTDR pro 1310 nm ve směru ONU OLT. Obrázek 11: Náměr OTDR ve směru ONU OLT pro 1550 nm (1:16). Z obrázku 10 a obrázku 11 je možné vidět rozdíl mezi směry měření OLT ONU a opačně. Z grafů je také patrné, že měření při pulsu 275 ns je na okraji možností, pro větší překlenutelný útlum by již bylo nutné zvolit puls 1 μs, čímž by se zvětšil dynamický rozsah přístroje. Obrázek 9: Náměr OTDR ve směru ONU OLT pro 1310 nm (1:8). 72
Tabulka 7: Výsledky měření OTDR s rozbočovačem 1:32. Délka trasy [km] 6,21 6,21 6,21 6,21 Útlum trasy 17,68 17,13 18,76 18,29 Útlum vlákna [db/km] 0,35 0,25 0,26 0,25 Útlum rozbočovače 15,55 15,08 16,31 15,93 Odraz na rozbočovači >-18,63 >-22,23-45,42-44,39 Celkové ORL < 23,17 < 25,31 36,26 38,04 Odrazivost rozbočovače < 23,01 < 28,00 46,39 48,87 Šířka pulsu [ns] 275,00 275,00 1000,00 1000,00 Doba průměrování [s] 15,00 15,00 15,00 15,00 Pro měření rozbočovače 1:32 bylo nutné již použít širšího pulsu 1 μs. Tento náměr je na obrázku 12. Lze také vidět, jak jsou odražené pulsy roztáhlé. Z měření je patrná závislost mezi dynamickým rozsahem, šířkou pulsu a přesností měření. Zvolíme li širší puls, dynamický rozsah je větší, a lze změřit větší překlenutelný útlum, avšak přesnost měření je menší. Obrázek 12: Náměr OTDR ve směru ONU OLT pro 1550 nm (1:32). Nejmodernější OTDR vhodné pro měření PON sítí nabízí dynamický rozsah téměř 40 db. Příkladem je EXFO OTDR FTB-730-iOLM, které disponuje dynamickým rozsahem 39 db a mrtvou zónou 0,8 m. Tento modul je vybaven software iolm, který umožňuje přesnou diagnostiku optické sítě s minimálními požadavky na obsluhu. Zařízení využívá více nastavení při jediném měření a výsledky konsoliduje do jediného přehledného zobrazení. Velice užitečnou funkcí je také měření pomocí OTDR na živé síti. Měření se provádí na vlnových délkách 1625 nm nebo 1650 nm. Na těchto vlnových délkách neprobíhá datový přenos. Ostatní vlnové délky jsou na vstupu přístroje odfiltrovány. Taková funkce je velice důležitá, neboť pro měření není třeba odpojovat ODN od OLT jednotky a zákazníci tak neztratí konektivitu po dobu měření [2]. 4 Závěr V současné době se v České republice pro připojení k internetu bohužel stále využívají stávající metalická vedení, která byla v dřívějších dobách instalována v té době společností SPT Telekom. Nejvíce jsou tímto bytí lidé na venkově, kde mnohdy není na výběr, a naskytují se pouze možnosti, buď bezdrátového připojení, pomocí mnohdy velice zarušené wifi, nebo pomocí technologií ADSL2+, v lepším případě VDSL2, a to za vysoké poplatky, které rozhodně neodpovídají poskytovaným službám. Naštěstí se tato situace začíná pomalu měnit a většinou menší ISP (Internet Service Provider) budují pasivní optické sítě, buď EPON nebo GPON, které umožňují koncovým uživatelům využívání datových, hlasových a video služeb za podstatně přijatelnější finanční podmínky. V městech je situace podstatně lepší. Nachází se zde větší množství poskytovatelů, což vede ke konkurenčnímu boji a následnému snižování cen. Optické přístupové sítě se v ČR budují relativně pomalu, je však pouze otázkou času, než začne být šířka přenosového pásma současných technologií nedostačující. Tyto sítě představují vhodné řešení a můžeme jen čekat, než se jejich budování spustí naplno. Vzhledem k ekonomické stránce ISP budou muset sáhnout dosti pravděpodobně po technologii pasivních optických přístupových sítí EPON, GPON, v lepším případě po 10G technologii XGPON nebo 10GEPON. Tento článek se zabývá měřením pasivní distribuční infrastruktury. Měření jsou nezbytná jak při budování pasivní infrastruktury, tak i při měření a servisování stávajících sítí. Bohužel situace je taková, že když už jsou optické přístupové sítě budovány, mnohdy jsou zanedbávány věci, jako je čištění čel konektorů, zejména pak samotné měření. Často se setkáme s názory, že pokud síť jede, není třeba měřit. Měří se, až nastane problém, což vede mnohdy ke zdlouhavému a finančně náročnému řešení. V tomto článku je možné se seznámit s akceptačními testy a měřeními pasivních optických přístupových sítí. Na článek navazuje další, který se věnuje měření EPON na živé síti, tzn. měřeními, které lze provádět za provozu sítě, testováním maximálního překlenutelného útlumu, dále pak měřením parametrů QoS pomocí nového standardu EtherSam. Poděkování Článek vznikl za přispění projektu CZ.1.05/2.1.00/03.0072 a OPVK CZ.1.07/2.2.00/28.0062. Literatura [1] EXFO. FTB-7200D LAN/WAN Access OTDR. Quebec City, CANADA, 2011. Dostupné z: http://documents.exfo.com/specsheets/ftb-7200danghr.pdf [2] EXFO. FTB-730-iOLM Intelligent Optical Link Mapper. Quebec City, CANADA, 2011. Dostupné z: http://documents.exfo.com/specsheets/ftb-7200danghr.pdf 73
[3] FILKA, M. Optoelectronics for telecommunications and informatics. 1. 1. DALLAS USA: OPTOKON MET- HODE ELECTRONIC, 2010. 398 s. ISBN: 978-0-615-33185- 0. [4] IEEE: IEEE Standard 802.3ah-2004, Ethernet in the First Mile. [online], Internet: http://ieee802.org/3/efm/. [cit. 2012-22-12]. IEEE 802.3ah, June 2004. [5] IEEE: IEEE Drafts 802.3av, 10GEPON, 10Gb/s Ethernet Passive Optical Network. [online], Internet: http://www.ieee802.org/3/av/. [cit. 2009-22-12]. IEEE 802.3av Task Force, April 2009. [6] IEEE: IEEE Standard for Information Technology- Telecommunications and Information Exchange Between Systems- Local and Metropolitan Area Networks- Specific Requirements Part 3: Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications Amendment: Media Access Control Parameters, Physical Layers, and Management Parameters for Subscriber Access Networks," IEEE Std 802.3ah-2004, vol., no., pp.0_1-623, 2004 doi: 10.1109/IEEESTD.2004.94617 URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&ar number=1337489&isnumber=29503 [7] ITU-T: G.984.1 - Gigabit-capable passive optical networks (GPON): General characteristics. [online], [cit. 2012-22-12]. ITU-T, 2008. Dostupné z: http://www.itu.int/rec/t-rec-g.984.1-200803-i/ [8] ITU-T: G.987 10-Gigabit-capable passive optical network (XG-PON) systems: Definitions, abbreviations, and acronyms. [online], [cit. 2012-22-12]. ITU-T, October 2010. Dostupný z WWW: http://www.itu.int/rec/t-rec-g.987-201010-p. [9] TEJKAL, V.; FILKA, M.; REICHERT, P.; ŠPORIK, J. Měření pasivních optických sítí. Elektrorevue - Internetový časopis (http://www.elektrorevue.cz), 2010, roč. 2010, č. 16, s. 1-6. ISSN: 1213-1539. 74