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发布日期: 2011年8月31日

CWDM测试的挑战

网络运营商经常会面临优化其网络现有基础设施以通过提供更多带宽来满足客户需要的挑战。从FTTx网络到长距离和越洋网络,每种类型的网络均是如此。根据带宽要求和共享网络成本的用户的数量,粗波分复用( CWDM)已被证实是面向不断增加的移动回传带宽和FTTx企业的经济高效解决方案。

CWDM的激增

尽管人们已经了解了CWDM技术并已将其用于核心网和城域网多年,但直到今天该技术才完全发挥功能并被用在接入网中。CWDM网络有各种不同变型,可用于企业或信号塔馈送。

其最基本的配置基于单光纤对:一根光纤用于发送而另一根用于接收。此配置通常提供八个波长,从1471 nm到1611 nm,间隔为20 nm。不过,现在也可以将网络部署在O波段,从而使容量倍增为16个波长(1271 nm到1451 nm,除去1371 nm和1391 nm的水峰波长)。

使用CWDM作为增加带宽的手段也带来了网络鉴定和部署方面的挑战。

CWDM 网络示意图
图1. CWDM网络示意图

构建与安装

在构建与安装阶段,必须在光纤上从前端到目的地(最终用户或信号塔)进行物理层测试,反之亦然。例如,利用OTDR进行单端测试非常有优势,因为它可以优化劳动力资源。在这种情况下,目标是要鉴定整个链路(而不仅仅是光纤)以包括分插多路复用器(OADM)和保证直到最终目的地的连续性。以标准OTDR波长(如1310 nm和1550 nm)进行测试通常无法在这些情况下完成,因为这些波长在任何OADM中都会被过滤掉,而绝不会到达最终目的地。

接下来的问题是,如何才能测试这样的链路并进行全面鉴定?答案是:使用专用的CWDM OTDR。由于其CWDM调谐的波长,CWDM OTDR可通过将网络上对应点(客户/信号塔/其他位置)处的每个测试波长分路来进行端到端测试。这样就可以直接从前端鉴定网络的每个部分,从而节省大量时间并避免访问某些难以访问的站点。可将多个OTDR内置于单一平台中以涵盖CWDM波长栅格的不同范围,这将加快部署进程,因为技术人员从一个位置就能够测试所有分路光纤。

帧丢失测试
图2. 帧丢失测试

典型 CWDM OTDR 曲线
图3. 典型CWDM OTDR曲线

在上图中,CWDM OTDR曲线(黑色)显示采用1470 nm进行的测试,其中示出了当OTDR信号经过时,主光纤上的四次分插(1470 nm、1490 nm、1550 nm和1570 nm)。灰色曲线表示采用其他波长(如1550 nm和1490 nm)进行的其他测试,显示这些分插位于主链路上的不同位置。每条曲线均代表从前端到最终客户驻地网的链路。

系统激活

如上所述,CWDM架构非常基本,因为它只有无源器件(如多路复用器和多路解复用器),而没有任何有源器件(如放大器)。在存在有源元件的网络中,这些有源元件是光噪声的主要来源,会使接收过程大大复杂化。因此假设光纤鉴定已如上所述正确完成,一旦激活后,将只有发送器故障、OADM中生成损耗的突然变化或如连接不当(例如,连接到错误的端口或插接到错误的滤波器端口)之类的人为错误才会使CWDM系统中的正常传输中断。

所有这些情况均超出OTDR可执行的物理检查范围。要避免这些情况(或跟踪和修复这些情况),只能查看正在传输的信号。由于可能存在不止一个通道并且设备将测量所有通道,因此无法使用功率计。在连接了错误端口的情况下,将显示功率,但标准功率计无法识别波长或验证预期的波长。技术成熟的光谱分析仪(OSA)能够以高精度测量波长和光信噪比(OSNR)。这两个测试参数在测试CWDM和DWDM混合网络时非常重要。另一方面,在测试CWDM网络时,由于滤波器非常大并且容限高,而且网络中没有产生噪声的有源器件,因此无需这些测试参数。

通道分析仪示例
图4. 通道分析仪示例

要想避免这些问题而又不依赖OSA之类的昂贵设备,理想的解决方案是利用CWDM通道分析仪。该设备可以非常迅速地确定16个波长中的每一个是否存在及其功率级别。

最初的系统开通测试应在多路复用器之后进行,这时所有波长都应该存在,才能检查发送器的输出功率,从而确保参数均在规定范围内。许多CWDM OADM(但并非全部)都有监控端口,这意味着有一个端口会丢弃小部分信号。监控接口通常比主信号弱20 dB,但非常适合无信号干扰的通道分析。如果未提供这些监控接口,则应进行CWDM分析;包括拔出最终用户的线路以使用主馈送进行分析。为适应各种情况,CWDM通道分析仪应涵盖低至–40 dBm的功率范围,同时能够在尽可能短的时间内测试整个波长范围。

其他重要特性包括大小、牢固性和价格。当然,如果网络将来会包括窄播和广播的组合(CWDM和DWDM),则CWDM通道分析仪将无法满足这一挑战,而且最佳解决方案将是技术成熟的OSA。

升级或故障排除

当网络已启用并且添加了新波长,或其中一个接收方遇到问题时,您将面临最终挑战(维护与故障排除)。必须回答以下两个问题:

1- 链路设置是否正常?
2- 波长是否存在并且正常?

有两种方法可以了解链路设置是否正常:如前所述的CWDM OTDR方法,或带外方法。

添加新客户时,使用CWDM OTDR方法相对简单。开通客户服务之前,将OTDR如前所述从前端到终端使用。强调一下,这会加速该流程,因为不必等待客户或转至信号塔站点即可执行测试。然后可在前端开启波长。一旦激活,将需要在客户驻地网或信号塔站点利用通道分析仪来验证该波长是否存在以及接收到的功率级别是否在预算范围内。

当单个客户遇到问题时,OTDR和通道分析仪组合也非常有用。通道分析仪将显示通道是否确实存在以及是否在功率预算范围内。如果答案为否,则可使用CWDM OTDR来测试特定波长,或可从客户站点执行带外1650 nm OTDR测试以检测链路上的任何异常;所有操作均无需断开前端连接,因为OADM将过滤掉1650 nm波长,因而不会影响网络的剩余部分。

 在客户驻地网使用 1650 nm 带外 OTDR 进行测试
图5. 在客户驻地网使用1650 nm带外OTDR进行测试

结论

通过使用专用设备(如CWDM OTDR、CWDM通道分析仪和可选的带外OTDR),可以充分应对构建、安装、激活、升级、维护和故障排除期间的各种CWDM测试挑战。使用这类工具将增强基础设施和系统中网络符合性的可信度,因此可以大大降低故障概率并且无需安排其他工作人员。

CWDM OTDR、CWDM通道分析仪和带外OTDR是可缩短停机时间的重要工具的代表,对于最终目标而言,这意味着以最低的成本提高带宽。