Od czego operator MSO (ang.: Multiple Service Operator) powinien rozpocząć porządkowanie szafy RACK na wiosnę? Od sprawdzenia parametrów pracy sieci magistralnej i dystrybucyjnej opartych na sygnałach optycznych, konserwacji sieci światłowodowej, m.in. czyszcząc wymagające tego połączenia rozłączne i analizując wskaźniki pracy optyki stacyjnej.

Do czego służy optyka stacyjna?

Optyka stacyjna wykorzystywana jest do przetwarzania sygnału optycznego oraz jego  konwersji na sygnał elektromagnetyczny. Jakość elementów platformy optycznej (ang.: Optical Transport Platform): nadajników optycznych, odbiorników optycznych, wzmacniaczy optycznych, przełączników optycznych, wzmacniaczy RF i przełączników RF ma szczególne znaczenie w sieciach światłowodowo-koncentrycznych HFC (ang.: Hybrid fiber-coaxial), PON (ang.: Passive Optical Network), RFoG (ang.: Radio Frequency over Glass) i RF Overlay. W przypadku sieci CATV (ang.: Community Antenna Television), oferujących dostęp do szerokopasmowego Internetu opartych o standard DOCSIS (ang.: Data Over Cable Service Interface Specification), należy zwrócić uwagę na zgodność elementów platformy optycznej z wersją standardu DOCSIS, w której pracuje sieć, np. szerokość pasma pracy RF (ang.: RF Bandwidth).

Operatorzy skupiają się na modernizacji segmentów torów transmisyjnych do najnowszych wersji standardu DOCSIS: DOCSIS 3.1 i DOCSIS 4.0, skracając odcinki linii koncentrycznych z konwencji sieci FTTC (ang.: Fiber to the Curb) do struktur FTTB (ang.: Fiber to the Building) lub FTTH (ang.: Fiber to the Home). Szersze zastosowanie kabli światłowodowych i dążenie do doprowadzenia łączy optycznych jak najbliżej klienta (ang.: Fiber Deep) wynika z obniżania cen urządzeń potrzebnych do budowy tych sieci, dużej pojemności transmisyjnej, odporności na zakłócenia oraz łatwiejszej segmentacji sieci.

Dla operatorów czynnikiem decydującym o wyborze odpowiedniej optyki stacyjnej jest możliwość monitorowania parametrów pracy platformy optycznej oraz sygnałów nadawanych, odbieranych czy przetwarzanych przez tę platformę. Wynika to z nacisku, który kładzie się na jakość usług QoS (ang.:  Quality of Service), skrócenie czasu poświęconego na wyszukanie problematycznego miejsca, zmiejszenia wskaźnika średniego czasu naprawy MTTR (ang.: Mean Time To Repair), możliwość wykorzystania tych parametrów do PNM (ang.: Proactive Network Maintenance), czyli proaktywnym utrzymaniu sieci celem predykcji wystąpienia przyszłych awarii i zwiększenia niezawodności oraz czasu dostępności usług poprzez możliwość prostego planowania prac konserwacyjnych. [2]

Na jakie parametry należy zwrócić uwagę wybierając platformę optyczną?

Wybierając platformę optyczną należy zwrócić uwagę na następujące parametry:

Dla nadajników:

• moc źródła światła,
• stabilność poziomu mocy optycznej (ang.: stab): krótkoterminową i długoterminową w funkcji czasu i w funkcji temperatury,
• szczytową długość fali nadajnika,
• długości fal wynoszące połowę mocy szczytowej źródła światła (dolna i górna),
• środkową długość fali wynoszącą średnią długość fali pomiędzy górną i dolną falą, odpowiadającą połowie mocy szczytowej nadajnika,
• zjawisko migotania źródła światła (ang.: chirp),
• współczynnik zmodulowanego sygnału do szumu CNR (ang.: Carrier to Noise Ratio),
• wartość drugiej harmonicznej CSO (ang.: Composite Second Order),
• wartość trzeciej harmonicznej CTB (ang.: Composite Triple Beat),
• współczynnik błędów modulacji MER (ang.: Modulation Error Ratio),
• elementowa bitowa stopa błędów BER (ang.: Bit Error Rate),
• dla laserów typu DFB-LD (ang.: Distributed Feedback Laser Diode) pomiar współczynnika tłumienia prążków bocznych SMSR (ang.: Side Mode Suppression Ratio),

• Dla odbiorników optycznych:
  • szerokość optycznego pasma pracy,
  • zakres optycznej mocy wejściowej,
  • współczynnik odbicia ORL (ang.: Optical Return Loss),
  • szerokość pasma RF,
  • poziom wyjściowy RF,
  • płaskość charakterystyki sygnału wyjściowego RF,
  • zakres zmiany poziomu wyjściowego,
  • współczynnik odbicia sygnału RF,
  • czy jest wbudowany multiplekser z podziałem długości fali WDM lub filtr optyczny WDM (ang.: Wavelength Division Multiplexing),
• czy producent bada złącza w każdym wyprodukowanym module pod względem czystości i uszkodzeń mechanicznych: zarysowań, pęknięć itd.,
• czy jest możliwość monitorowania jakości sygnału oraz parametrów pracy platformy optycznej[5][6]

Platforma optyczna AIMA

                Platforma optyczna AIMA cechuje się modularną budową, niskim zużyciem energii, dużą elastycznością, łatwością zrządzania, znaczną gęstością upakowania urządzeń względem 1RU, wysoką niezawodnością i inteligencją. Posiada 17 slotów na moduły, gdzie slotv0 jest przeznaczony dla modułu zarządzającego komunikacją z szafką, a pozostałe 16 mogą zostać wykorzystane przez moduły nadajników optycznych, odbiorników optycznych, wzmacniaczy optycznych, przełączników optycznych, wzmacniaczy RF i przełączników RF. Pozwala to na zastosowanie aż do 64 nadajników optycznych i 128 odbiorników optycznych w obudowie 19” 4 RU. Poza tym platforma optyczna AIMA posiada redundancje zasilania typu hot-swap oraz wymienny zespół wentylatorów.

Moduł zarządzania komunikuje się z modułami znajdującymi się wewnątrz platformy optycznej i pozwala na automatyczne wczytanie konfiguracji w przypadku wymiany modułu. Możemy się komunikować z modułem zarządzania ASMM za pomocą wbudowanego serwera WWW poprzez komputer, tablet, smartphone oraz za pomocą protokołu SNMP.

Najważniejsze cechy platformy AIMA:

Dostępne moduły dla platformy AIMA:

AIMA 3000 vs AIMA HD

Podstawową różnicą pomiędzy AIMĄ 3000 a AIMĄ HD jest płyta montażowa ze złączami RF (ang.: Backplane), który w przypadku AIMA 3000 składa się z portów F, a w AIMA’ie HD składa się z portów MCX. Pozwala to na zastosowanie najnowszych nadajników optycznych i odbiorników optycznych o dużo większej gęstości upakowania (aż 8 odbiorników kanału zwrotnego w jednym module i aż 4 nadajniki z 1 wejściem BC (ang.: Broadcast) i 2 wejściami NC (ang.: Narrowcast) przypadającymi na każdy nadajnik w ramach modułu). Dodatkowo, aby jeszcze bardziej zwiększyć gęstość upakowania, moduły te mogą być zintegrowane z multiplekserami D/CWDM (ang.: Dense Wavelength Division Multiplexing / Coarse Wavelength Division Multiplexing), co pozwala zaoszczędzić aż o 50% miejsce potrzebne w szafie RACK i zmniejsza koszty zakupu oddzielnych urządzeń.

Czy to oznacza, że operatorzy, którzy wcześniej zdecydowali się na zakup platformy optycznej AIMA 3000, którzy teraz chcą skorzystać z nowych modułów będą musieli zakupić kolejną szafkę – AIMĘ HD?

Nie! Możemy do szafki AIMA 3000 włożyć nowe moduły, korzystając z elementu A-EMTA-A i A-EMTA-B, pozwalające przystosować płytę montażową ze złączami RF do nowych modułów:

FBC (ang.: Full Band Capture) – monitorowanie jakości pracy sieci

Monitorowanie ma na celu wykrywanie wszystkich anomalii występujących w warstwie fizycznej, które mogą wpływać na jakość usług telekomunikacyjnych. System monitorowania powinien umożliwiać wykrywanie zmian zachodzących w długim okresie spowodowanych starzeniem, jak i zachodzących w krótkim czasie, np. uszkodzenia włókna światłowodowego. Metody bezpośrednie analizy sygnału dzielimy na analizujące jakość sygnału optycznego w dziedzinie częstotliwości i w dziedzinie czasu. Metoda polegająca na badaniu sygnału w dziedzinie częstotliwości opiera się na badaniu właściwości widmowych sygnału optycznego. Druga metoda – polegająca na analizie jakości sygnału w dziedzinie czasu, polega na badaniu sygnału elektrycznego i ocenie stopnia zniekształcenia transmitowanego sygnału, np. poprzez badanie parametru Q, współczynnika błędów modulacji MER czy elementowej stopie błędów BER.[3]

Jakie zjawiska fizyczne mogą pogorszyć jakość systemów światłowodowych i jaka jest częstotliwość ich występowania? [4][7]:

Platforma optyczna AIMA zaimplementowała w niektóre moduły, które posiada w ofercie funkcję FBC (ang.: Full Band Capture). Funkcja ta analizuje, monitoruje i rejestruje kluczowe charakterystyki parametrów RF. Funkcja ta może być wykorzystana jako samodzielne narzędzie lub możemy ją zintegrować z innymi systemami monitorującymi naszą sieć.

Parametry, które możemy zmierzyć i analizować za pomocą funkcji FBC  (ang.: Full Band Capture) bezpośrednio poprzez moduł zarządzania ASMM:

Parametry, które możemy zmierzyć i przeanalizować za pomocą funkcji FBC  (ang.: Full Band Capture) poprzez aplikację NMSE (ang.: Network Management System Enterprise Manager):

Mierzone charakterystyki i parametry, które jesteśmy w stanie ustawić za pomocą modułu zarządzania ASMM:

1. Analiza widma

2. Analiza kanału cyfrowego pozwalająca na pomiar: poziomu sygnału, SNR, MER, BER-Pre, BER-Post

po

3. Diagram konstelacji

4. Ustawienie zakresów wartości, dla których ma zostać wysłany alarm.

5. Progi alarmowe konfigurowalne ze względu na zakresy częstotliwości.

W przypadku modułu zarządzania ASMM mamy możliwość pomiaru i analizy parametrów na żywo. Taką samą możliwość otrzymujemy przy korzystaniu z NMSE (ang.: Network Management System Enterprise Manager):

6. Analiza parametrów sygnałów cyfrowych za pomocą NMSE

7. Analiza widma RF w oprogramowaniu NMSE

Funkcjonalnością, którą posiada oprogramowanie NMSE (ang.: Network Management System Enterprise Manager), a której nie posiada analiza za pomocą modułu zarządzania ASMM , jest zapis i odtwarzanie zapisanych parametrów w dziedzinie czasu:

8. Analiza zapisanego widma RF za pomocą NMSE.

9. Analiza zmian poziomu sygnału kilku kanałów w dziedzinie czasu z wykorzystaniem NMSE

Przedstawione przeze mnie parametry, które monitoruje i analizuje FBC (ang. Full Band Capture) pozwala na proaktywne utrzymanie sieci PNM (ang.: Proactive Network Maintenance), czyli szybkie określenia miejsca awarii i predykcję jej wystąpienia, a tym samym obniżenia kosztów funkcjonowania sieci i skrócenia czasu przerwy w dostarczaniu usług. Dzięki zastosowaniu FBC (ang.: Full Band Capture) podnosimy jakość świadczonych usług QoS (ang.: Quality of Service), co sprzyja budowaniu pozytywnej relacji z klientem celem jego utrzymania oraz podniesienia poziomu jego satysfakcji z usługi QoE (ang.: Quality of Experience).[1]

Biblioteka:

[1] PBN Portfolio Update – April 2021 – Opt. Bob Cox. Prezentacja Pacific Broadband Networks, kwiecień 2021.

[2] Polska w gigabitach. A.K. Dodatek – Liderzy rynku kablowego w Polsce. TOP 100 – 2019. TeleKabel & Digital TV, luty 2019.

[3] Asynchronous optical performance monitoring technique for DWDM optical network. A. L. J. Teixeira i inni. Proceeding of ICTON 2002. 4 International Conference on Transparent Optical Networks. Warszawa 2002.

[4] Telekomunikacja światłowodowa. Andrzej Łoziński, Ryszard Hypszer. Akademia Morska w Gdyni. Gdynia 2002.

[5] Pomiary w optycznych systemach telekomunikacyjnych. Krzysztof Perlicki. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności. Warszawa 2002.

[6] Systemy transmisji optycznej WDM. Krzysztof Perlicki. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności. Warszawa 2007.

[7] OSNR monitoring technique based on orthogonal delayed-homedyne method. C. J. Youn i inni. IEEE Photonics Technology Letters, vol. 30, nr 1. 2001.