Ботка схема за дистанционен мониторинг на оптични влакна - Дипломен проект - Проектиране на влакна
2.5 Разработване на схема за дистанционен мониторинг на оптични влакна
2.5.1 Общи и специфични изисквания за RFTS системи на големи VOSS
Системата RFTS трябва да осигури възможност за мащабиране (заедно с развитието на мрежата) и преход към нови методи за измерване, използвайки нови мрежови технологии, например технологията DWDM (Dense Wave Division Multiplexing). Следователно системата RFTS трябва да има напълно модулна архитектура.
Системата RFTS трябва да осигурява възможност за алтернативно предаване на резултатите от тестовете на OK влакна по резервни канали, например вече съществуващи нискоскоростни комуникационни канали, а RTU модулите на системата трябва да могат да работят офлайн, съхранявайки локално резултатите от измерванията на всяко влакно и периодично предавайки информация към централния сървър чрез независими комуникационни канали съгласно предварително зададена програма.
Възможността за гъвкава и икономична организация на RFTS системата за големи мрежи е важна. Следователно за предпочитане са системи, които позволяват да се инсталират както оптични рефлектометри, комбинирани с оптични превключватели, така и само оптични рефлектометри или само оптични превключватели в RTU възлите на мрежата.
Системата RFTS трябва да предоставя възможност за локално управление на възли. Поддържането на голяма мрежа изисква значителен брой персонал. Поради това е важно да можете да управлявате системните модули RFTS локално, без да използвате външен компютър (преносим компютър). Това позволява не само да се намалят разходите за инсталиране на системата RFTS, но и да се опрости поддръжката на такавасистема, тъй като персоналът по поддръжката не трябва да носи допълнително оборудване.
Системата RFTS трябва да може да разпределя управление от ONT, свързани към мрежата за управление - конфигуриране на всички или определени RTU възли и получаване на цялата или част от информацията от централния контролен блок на TSC, в зависимост от правата за достъп.
Компания или корпорация, която инсталира RTFS система, може да използва различни ГИС за своята корпоративна мрежа. Следователно е необходимо системата RFTS да поддържа не само своя вътрешен формат на електронни карти, но и всички формати, поддържани от основните ГИС.
За масово обучение на обслужващ персонал за работа с централния сървър и възли на системата RFTS е необходимо ONT станциите на системата RFTS да работят под широко разпространени операционни системи от семейството Win32.
Трябва да се отбележи, че от практическа гледна точка е много важно да можете да работите автономно с модули и възли на системата RFTS и да съхранявате резултатите от измерванията на всяко влакно в собствената си памет, последвано от периодично предаване на информация към централния сървър по зададена програма. Например системен възел може да съхранява една следа на ден за последния месец, една на час за последната седмица и с интервал от 10 минути за последния ден. С такава схема по всяко време е възможно да се възстанови цялата динамика на повреди и аварии на OC, както развиващи се за дълъг период от време, така и възникващи внезапно (например поради обледеняване на OC в заземяващ проводник, окачен на опорите на въздушни електропроводи). Резултатите от измерванията на влакната в OC през времето непосредствено преди повредата на OC са незаменим материал за анализиране на причините загрешки ОК и предотвратяване на подобни повреди в цялата мрежа.
В системата RFTS можете да внедрите различни схеми и методи за наблюдение на състоянието на влакната и OC. Над 90% от повредите са свързани с повреда на ОК като цяло и ще бъдат открити, ако се тества поне едно оптично влакно в кабела. Това означава, че при относително ниски изисквания за надеждност на FOCL е възможно непрекъснато да се тества само едно влакно в OC.
Разрешено е да се тестват както „тъмни“ ОК влакна, т.е. влакна, през които не се предават данни от цифрова комуникационна мрежа по време на тестването, така и активни влакна. В същото време здравето на целия кабел се оценява от състоянието на наблюдаваното резервно оптично влакно и според някои данни този метод за наблюдение на оптичния кабел открива около 90% от кабелните нарушения. В този случай тестването на активните влакна се извършва при дължина на вълната на излъчване извън работната честотна лента и по никакъв начин не влияе на качеството на предаване. Въпреки това, за да се тестват активни влакна, е необходимо да се инсталира WDM (мултиплексор с разделяне на дължината на вълната) и байпасни филтри на FOCL в мрежата (Фигура 2.3). Следователно методът за тестване на активни оптични влакна в мрежа е скъп и има смисъл да се използва само за влакна, на които са инсталирани цифрови предавателни системи с особено важни канали с повишена надеждност, или при липса на тъмни влакна в OC [13].
Фигура 2.3 - Обща схема за тестване на тъмни и активни влакна
Както е посочено в точка 1.1, има свободни влакна № 15,16 във влакнесто-оптичната комуникационна мрежа на железопътната линия Сосногорск във всички посоки, следователно те ще бъдат използвани за тестване. Използването на метода за изпитване за участъка Сосногорск-Лабитнангиактивно влакно с използването на спектрални мултиплексори не е икономически ефективно, следователно ще използваме тестовата схема за тъмно влакно.
2.5.3 Сравнение на съществуващите RFTS
Автоматизираните системи за непрекъснат мониторинг на комуникационните мрежи OK се произвеждат от редица чуждестранни компании. В момента на българския пазар има четири RFTS системи, произведени от водещи световни производители на подобно оборудване:
-AccessFiber (Agilent Technologies, преди Hewlett-Packard);
-Атлас (Wavetek Wandel & Goltermann);
-FiberVisor (компания EXFO);
-Орион (компания GN Nettest).
RFTS SmartLGX (Lucent Technologies), OCN-MS (Nicotra Sistemi) и някои други също са известни, но те са слабо представени на вътрешния пазар.
Окончателният избор на една или друга система трябва да се направи, като се вземат предвид разходите за конкретна система за контрол на качеството за цялата планирана мрежа и като се вземе предвид нейното по-нататъшно развитие.
Таблица 2.9 - Технически характеристики на системите
Таблица 2.10 - Функционални характеристики на системите
Сравнителен анализ на различни RFTS системи показва, че за практическо приложение най-добрите системи във функционално и техническо отношение са системите FiberVisor (EXFO), Orion (GN Nettest) и Atlas (Wavetek Wandel & Goltermann). Като се имат предвид изискванията за разширяемост, мащабируемост и възможност за интегриране с различни ГИС, трябва да се предпочита системата FiberVisor (EXFO).
Архитектура на системите за наблюдение FiberVisor (EXFO).
Архитектурата за изграждане на системата FiberVisor (EXFO) (Фигура 2.4) включва следните функционални елементи и устройства:
- както и интегрирани елементи:
- географска информационна система (ГИС)свързване на топологията на мрежата с картата на района;
- бази данни на ОК, мрежово оборудване, критерии и резултати от тестове на ОК FOCL и мрежата като цяло и други външни бази данни.
Фигура 2.4 - Архитектура на системата RFTS
Хардуерът включва:
- модули за дистанционно тестване на влакна RTU (Remote Test Unit), в които могат да се монтират модули за оптичен рефлектометър OTDR (Optical Time Domain Reflectometer), модули за достъп за тестване на влакна OTAU (Optical Test Access Unit) - оптични комутатори и други модули;
- TSC (Test System Control) централен контролен блок е PC компютър с операционна система Windows или UNIX и приложен софтуер за администриране на кабелна мрежа;
- Мрежови контролни станции ONT (оптичен мрежов терминал).
Елементите на системата за управление на RFTS са: станции за управление на мрежата ONT (ноутбук или стационарни компютри); свързан софтуер; блокове за управление в RTU; централният блок за управление на TSC и мрежовото оборудване, осигуряващи комуникация между контролните компоненти на RFTS.
RTU са инсталирани на стратегически точки в мрежата. Конфигурацията на RFTS системата (избор на RTU единици, тяхното разполагане в мрежови възли и завършване с OTDR, OTAU модули и т.н.) се оптимизира въз основа на мрежовата топология, цената на оборудването, изискванията за надеждност на RFTS системата и други критерии. В този случай могат да бъдат тествани както пасивни FOCL влакна (метод за тестване на пасивни оптични мрежи), така и активни влакна (метод за тестване на активни оптични мрежи).
Дистанционното управление се осъществява от оптичен импулсен рефлектометър, който диагностицира състоянието на влакното чрез обратно разсейване на светлинна вълна, когато сондиращи сонди се въвеждат във влакното.импулси. OTDR е най-важният компонент в RFTS, той позволява обработка, анализиране и извършване на измервания и възможност за идентифициране на текущата рефлектограма спрямо референтната.