Измерения в сетях PON. Обзор оборудования.

Скачать статью

Измерения в сетях PON. Обзор оборудования.

Измерение параметров оптических линий процесс ответственный и трудоемкий. В сетях PON трудоёмкость измерений значительно возрастает.
Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом и абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть древовидной топологии. В промежуточных узлах дерева размещается компактные пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания. Основная идея архитектуры PON — использование всего одного приемопередающего модуля в центральном узле связи для передачи информации множеству абонентских устройств и приема информации от них.
Число абонентских узлов, подключенных к одному приёмопередающему модулю в центральном узле, может быть настолько большим, насколько позволяют бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. К одному волокну может быть подключено до 64 абонентов, поэтому для подключения одного тысячеквартирного дома достаточно всего 16 волокон. Для сдачи в эксплуатацию PON сети в таком доме требуется провести шесть тысяч измерений. Поэтому правильное измерение параметров линий связи сети во время монтажа позволяет снизить временные и экономические затраты при ее запуске в эксплуатацию.
Существуют два основных вида измерений, которые должны быть выполнены во время монтажа PON:
•    измерение затухания линии.
•    измерение возвратных оптических потерь (ORL — optical return loss);
Измерения с помощью рефлектометра не являются обязательными - достаточно провести измерение потерь, поскольку линия от станции до сплиттера представляет 2-3 километра кабеля без сварок.
Потери можно измерить с помощью источника и измерителя оптической мощности, и с использованием измерителя оптических потерь (OLTS — optical loss test sets). Для уменьшения временных затрат на проведение измерений в современных тестерах используется автоматический режим.
При выборе измерителя оптических потерь имеет смысл обратить внимание на наличие следующих характеристик:
•    Автоматический режим измерения затухания линии;
•    Динамический диапазон работы измерителя в автоматическом режиме, достаточный для тестирования компонентов сети с большим затуханием (например, сплиттеров);
•    Работа на трёх длинах волн (1310/1490/1550 нм);
•    Достаточный объем памяти измеренных значений;
•    Простоту и удобство в использовании приборов;
•    Возможность передачи данных измерения в компьютер для формирования отчётов об измерениях.

В соответствии с рекомендаций МСЭ-Т G.983 (ITU-T G.983) максимальное затухание линии сети PON должно быть не более 20-30дБ. Поэтому погрешность измерения затухания, обусловленная погрешностью измерителя оптической мощности и нестабильностью используемого источника излучения, может быть в пределах 0.8 – 1.0дБ.
Во время сдачи сети PON среднего 400-квартирного дома необходимо провести измерение линии каждого абонента на двух (а лучше на трех) длинах волн в обе стороны. Это составляет более 2400 измерений! Для сокращения времени измерения и снижения вероятности ошибок оператора, необходимо, чтобы измерительный прибор имел автоматический режим измерения параметров линии. В этом режиме измеряются затухание и возвратные потери в линии с обеих сторон. Некоторые модели приборов также измеряют и длину линии.
Полученные данные должны сохраняться в энергонезависимой памяти прибора. Объём памяти должен обеспечивать хранение не менее тысячи результатов измерений.
Для просмотра и обработки такого количества результатов измерений оборудование должно иметь возможность связи с компьютером и программное обеспечение, позволяющее формировать отчёт. Компьютерная программа должна обеспечивать удобное формирование отчётной документации, также быть простой и удобной в использовании.
Во время проведения измерений важно удобство использования прибора, т.е. прибор должен быть небольшим, лёгким и иметь противоударный чехол с ремнем для крепления. Недостаточная освещённость мест, где располагаются распределительные коробки, обязывает прибор иметь подсветку дисплей.
Прибор должен обеспечивать, как минимум, восемь часов непрерывной работы, поэтому время работы прибора от аккумуляторов является важной характеристикой прибора.
Для выявления таких неисправностей, как изгибы, обрывы, некачественные сварки, удобно использовать визуальный локатор повреждений — красный лазер, который излучает свет на длине волны 650 нм. В местах, где есть повреждение, волокно светится красным светом, таким образом использование красного лазера значительно упрощает поиск неисправностей.
В настоящее время российский рынок приборов для измерения параметров PON сетей представлен несколькими компаниями (табл. 1).
Компания EXFO предлагает приборы серии FOT-600 и FOT-930. Оптический тестер FOT-600 имеет небольшую погрешность и позволяет проводить односторонние измерения потерь линии, автоматически определяя длину волны источника, что сокращает время измерения. Информация об измерениях отображается на большом жидкокристаллическом индикаторе. Прибор имеет длительное время работы – 50 часов.
Многофункциональный тестер FOT-930, в отличии от FOT-600, позволяет проводить двусторонние измерения параметров линии (ORL, потери, длина) в автоматическом режиме. Прибор требует предварительной конфигурации.
Программное обеспечение для формирования отчётов одинаково подходит как для серии FOT-600, так и для серии FOT-930.
Компания Kingfisher предлагает измеритель потерь серии KI7340C. Прибор выполнен в малогабаритном корпусе и имеет жидкокристаллический индикатор. Главным его преимуществом является длительное время работы – 190 часов.
Преимуществом оптического измерителя потерь OFI-2000, выпускаемого компанией JDSU, является наличие мощных высокостабильных лазеров. Тестер имеет большой цветной дисплей 5,7”, что облегчает чтение результатов измерений, однако габариты и вес этого прибора затрудняют его использование в полевых условиях.
Научно-производственной компанией «СвязьСервис» производится многофункциональный измеритель потерь ТОПАЗ-7000-L (рис.1), также ориентированный для использования в сетях PON. Прибор имеет три источника излучения — 1310 нм, 1490 нм и 1550 нм, рекомендованных МСЭ-Т G.983 (ITU-T G.983), измеритель оптической мощности и визуальный локатор повреждений. Комплект приборов позволяет производить в автоматическом режиме двусторонние измерения как прямых, так и возвратных потерь (ORL) линии на трёх длинах волн, а также ее длину. Объём памяти позволяет хранить до 1200 измерений, а подсветка дисплея облегчает работу с прибором при малой освещённости. Прибор имеет порт для связи с компьютером и прост в управлении. Программное обеспечение позволяет загрузить данные измерений в компьютер и сформировать отчёт по результатам измерений.

Рис. 1 ТОПАЗ-7000-L

В таблице 1 приведена краткая техническая информация о приборах, предназначенных для измерения параметров сетей PON. При выборе прибора также следует учитывать наличие сертификата об утверждении типа средств измерений.

* Диапазон измеряемых потерь

Измерение параметров пассивных оптических сетей_1

Скачать статью

Измерение параметров пассивных оптических сетей

Современные тенденции мирового сообщества связаны с увеличением объема передаваемой информации через Интернет. Растёт потребность в трафике пользователей радио-, видео- конференций, IP-телевидения с высоким качеством. Скорость передачи по медным линиям достигает предела, поэтому для решения проблемы «последней мили» была разработана технология – PON (passive optical networks).
Первые шаги в технологии PON (passive optical networks) были предприняты 1995 году, когда влиятельная группа из семи компаний (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefoniсa и Telecom Italia) создала консорциум для того, чтобы претворить в жизнь идеи множественного доступа по одному волокну. Эта неформальная организация, поддерживаемая ITU-T (International Telecommunication Union - Международный союз электросвязи), получила название FSAN (full service access network - рабочая группа по оптическим сетям с полным набором услуг). Много новых членов, как операторов, так и производителей оборудования вошло в нее в конце 90-х годов. Целью FSAN была разработка общих рекомендаций и требований к оборудованию PON для того, чтобы производители оборудования и операторы, могли сосуществовать вместе на конкурентном рынке систем доступа PON.
В дальнейшем технология PON активно совершенствуется и развивается. Технология APON (G.983.1) предусматривает передачу в сети PON ячеек ATM (асинхронный способ передачи данных) со скоростью 155 Мбит/с в каждом направлении. В спецификации BPON скорость передачи увеличена до 622 Мбит/с, появляется возможность реализовать широкополос-ные сервисы, включая доступ по Ethernet и видео. Развитие Ethernet привело в 2001 г. к началу работы над спецификацией Ethernet PON (EPON) на основе протокола управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol – MPCP). Появляется еще одна разновидность PON — Gigabit PON (GPON). Стандарт предусматривает номинальную скорость передачи 622 Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с.
На сегодня FSAN насчитывает 40 операторов и производителей и работает в тесном со-трудничестве с такими организациями по стандартизации, как ITU-T, ETSI и ATM форум.
Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом, обеспечиваю-щим подключение к магистрали, и абонентскими узлами создается полностью пассивная опти-ческая сеть древовидной топологии. В промежуточных узлах дерева размещаются компактные пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.
Преимуществами технологии PON являются:
•    отсутствие промежуточных активных узлов
•    экономия оптических приемопередатчиков в центральном узле
•    экономия волокон
•    легкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных)
Древовидная топология P2MP (point-to-miltipoint) позволяет оптимизировать размещение оптических разветвителей исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку оптического кабеля и эксплуатацию кабельной сети.
Основная идея архитектуры PON – использование всего одного приемопередающего модуля в OLT (Optical Line Terminal), находящегося в центральном узле связи, для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (Optical Network Terminal) и приема информации от них.
Число абонентских узлов, подключенных к одному приемопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT – прямого (нисходящего) потока, как правило, используется одна длина волны (например, 1550 нм). Потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие об-ратный (восходящий) поток, передаются на другой длине волны (например, 1310 нм). В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие нисходящие и восходящие потоки (Рис. 1)

Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределенным демультип-лексором.
Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Для того, чтобы исключить возможность пересечения сигналов от раз-ных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных c учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT.
Задача любой волоконно-оптической сети – обеспечение высокоскоростной и безошибочной передачи данных. Правильное измерение параметров сети во время монтажа позволяет снизить временные и финансовые затраты на выявления таких дефектов, как загрязнённые или повреждённые разъемы, дефекты сварки и другие неисправности до того, как они нарушат работу сети.
Существует три основных вида измерений, которые должны быть выполнены во время монтажа PON:
•    измерение оптических потерь на отражение (ORL – optical return loss);
•    измерение потерь в линии;
•    измерение характеристики линии с помощью рефлектометра.
Требования к допустимым оптическим потерям и ORL определяются при проектировании сети в зависимости от её класса.
ORL – это величина, определяемая отношением мощности светового потока, введённого в волокно, к мощности сигнала вернувшегося из оптической линии к источнику излучения.
Большая величина ORL может вызывать значительные флуктуации выходной мощности лазера, интерференцию в приёмнике, снижать отношение уровня несущего сигнала к шуму, что приведёт к искажению видеосигналов, а также к повышению частоты появления ошибок в цифровых системах.
Потери можно измерить с помощью источника и измерителя оптической мощности. Или с использованием измерителя оптических потерь (OLTS – optical loss test sets), который состоит из источника и измерителя. Некоторые из современных тестеров могут измерять ORL, длину линии и затухание в автоматическом режиме.
При выборе измерителя оптических потерь следует учесть следующее:
•    Автоматический режим измерения снижает время измерения и риск ошибок оператора;
•    Большой динамический диапазон измерителя позволяет измерять компонен-ты сети с большим затуханием (например, сплиттер);
•    Тестирование PON, особенно построенных на «старых» волокнах, необходимо проводить на двух или трёх (1310/1490/1550 нм) длинах волн.
Во время монтажа PON необходимо быть уверенным, что каждая секция выполняет требования спецификации. Это возможно проверить с помощью оптического рефлектометра (OTDR). В отличии от измерителя оптических потерь, который измеряет общее затухание всей линии, рефлектометр позволяет измерить распределение потерь вдоль линии (рис. 1). Рефлек-тометр посылает мощный импульс света в волокно и измеряет отражённый сигнал. Каждое со-бытие в линии (будь то оптический компонент или неисправность) вызывает либо отражение, либо затухание, либо то и другое. Рефлектометр снимает характеристику через определёные промежутки времени, определяя расстояние до каждого события.

Рис. 2 Типичная рефлектограмма

Рефлектометр может определять дефекты сварки, неисправности в коннекторах, обрывы волокна и макроизгибы, а также позволяет измерить дискретную составляющую потерь на отражение.
Макроизгибами принято называть изгибы волокна с радиусом меньше минимально допус-тимого радиуса. При этом возникают дополнительные потери, существенно влияющие на общее затухание оптической линии.
Макроизгибы являются нежелательными событиями и могут быть легко определёны, если сравнивать потери на трёх длинах волн: 1310, 1490 и 1550 нм, т.к. макроизгибы вносят большее затухание на большей длине волны (1550 нм). Лучше всего определяются макроизгибы на 1625 нм.
Для измерения параметров и поиска неисправностей в PON, рефлектометр должен иметь три длины волны (1310, 1490 и 1550 нм), короткий импульс и большой динамический диапазон.
При выборе рефлектометра следует также обратить внимание на конструкцию, простоту использования, возможность управления от компьютера и наличие встроенного визуального локатора повреждений.
Компания НПК “СвязьСервис” предлагает серию приборов ТОПАЗ-7000 для измерения параметров оптических линий.
Приборы ТОПАЗ-7000-L состоят из измерителя оптической мощности, источника оптического излучения и измерителя обратного отражения (ORL), позволяют измерять затухание ли-нии с одного конца, определять расстояние до повреждения. Приборы сертифицированы и имеют заключение о возможности применения средств измерений военного назначения.
Минирефлектометр ТОПАЗ 7000 R выполнен в компактном металлическом корпусе,  позволяет определять расстояние до отражающих и неотражающих неоднородностей, затухание линии и качество сварки. Прибор ориентирован на использование в пассивных оптических се-тях (PON) – имеет три источника 1310 нм, 1490 нм и 1550 нм, рекомендованных МСЭ-Т G.983 (ITU-T G.983).
Использование приборов серии ТОПАЗ во время монтажа и эксплуатации сети снизит временные и финансовые затраты на проверку параметров и выявления неисправностей.

Литература:

1.    МСЭ-Т G.983.1 Оптические системы широкополосного доступа, базирующиеся на пассивной оптической сети (PON).
2.    Листвин А.В., Листвин В.Н., Рефлектометрия оптических волокон, Москва, «ЛЕСАР арт», 2005.

Измерение параметров пассивных оптических сетей_2

Скачать статью

Измерение параметров пассивных оптических сетей

Как известно, современные тенденции развития мирового сообщества связаны с увеличением объема передаваемой информации через сеть Интернет. Потребность пользователей аудио-, видео-конференций, IP-телевидения в высококачественном трафике постоянно растет. Скорость передачи по медным линиям достигает предела, поэтому для решения проблемы «последней мили» была разработана технология — PON (Passive Optical Networks) В соответствии с этой технологией между центральным узлом, обеспечивающим подключение к магистрали, и абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть древовидной топологии. В промежуточных узлах дерева размещаются компактные пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.
Преимущества технологии PON:
отсутствие промежуточных активных узлов;
установка всего одного оптического приемопередатчика в центральном узле;
использование одного волокна для обслуживания нескольких абонентских узлов;
легкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов не сказывается на работе остальных).
Задача любой волоконно-оптической сети — обеспечение высокоскоростной и безошибочной передачи данных. Правильное измерение параметров сети во время монтажа позволяет снизить временные и финансовые затраты на выявления таких дефектов, как загрязненные или поврежденные разъемы, дефекты сварки и другие неисправности до того, как они нарушат работу сети.
Существуют три основных вида измерений, которые должны быть выполнены во время монтажа сетей PON:
потери в линии;
оптические потери на отражение (ORL — Optical Return Loss);
характеристики линии (с помощью рефлектометра).
Требования к допустимым оптическим потерям и ORL определяются при проектировании сети в зависимости от ее класса.
ORL — это величина, определяемая отношением мощности светового потока, введенного в волокно, к мощности сигнала вернувшегося из оптической линии к источнику излучения. Большая величина ORL может вызвать значительные флуктуации выходной мощности лазера, интерференцию в приемнике, снизить отношение уровня несущего сигнала к шуму, что приводит к искажению видеосигналов, а также к повышению частоты появления ошибок в цифровых системах.
Потери можно измерить с помощью источника и измерителя оптической мощности, или измерителя оптических потерь (OLTS — Optical Loss Test Sets), который состоит из источника и измерителя. Некоторые из современных тестеров могут измерять ORL, длину линии и затухание в автоматическом режиме.
При выборе измерителя оптических потерь следует учесть следующее:
автоматический режим измерения снижает время измерения и риск ошибок оператора;
большой динамический диапазон прибора позволяет измерять компоненты сети с большим затуханием (например, сплиттер);
тестирование сетей PON, особенно построенных на «старых» волокнах, необходимо проводить на двух или трех (1310/1490/1550 нм) длинах волн.
В
о время монтажа сетей PON необходимо, чтобы каждая секция сети соответствовала требованиям спецификации. Это возможно проверить с помощью оптического рефлектометра (OTDR). В отличие от измерителя оптических потерь, который измеряет общее затухание всей линии, рефлектометр дает возможность измерить распределение потерь вдоль линии.
С помощью рефлектометра можно определять дефекты сварки, неисправности в коннекторах, обрывы волокна и макроизгибы, а также измерять потери на отражение.
Для измерения параметров и поиска неисправностей в сетях PON, рефлектометр должен иметь три длины волны (1310, 1490 и 1550 нм), короткий импульс и большой динамический диапазон.
При выборе рефлектометра следует также обратить внимание на конструкцию, простоту эксплуатации и возможность управления с помощью компьютера. В некоторых моделях рефлектометров есть встроенный визуальный локатор повреждений.
Для измерения параметров оптических линий компания НПК «СвязьСервис» предлагает серию приборов ТОПАЗ-7000.
Приборы серии ТОПАЗ-7000-L состоят из измерителя оптической мощности и источника оптического излучения, позволяют измерять обратное отражение (ORL), затухание линии с одного конца, определять расстояние до повреждения. Приборы сертифицированы и имеют заключение о возможности их применения как средств измерения военного назначения.
Минирефлектометр ТОПАЗ‑7000‑R выполнен в компактном металлическом корпусе. С его помощью можно определять расстояние до отражающих и неотражающих неоднородностей, затухание линии и качество сварки. Прибор ориентирован на использование в сетях PON — имеет три источника излучения 1310, 1490 и 1550 нм, рекомендованных МСЭ-Т G.983.
Использование приборов серии ТОПАЗ во время монтажа и эксплуатации сети снизит временные и финансовые затраты на проверку параметров и выявления неисправностей.

Новый прибор для обслуживания ВОЛС ТОПАЗ -7000-R

Скачать статью

«Новый прибор для обслуживания ВОЛС ТОПАЗ-7000-R»

Бурный рост оптоволоконных локальных сетей вызвал потребность в измерении параметров коротких линий. Возросла необходимость в доступных приборах хорошего качества, позволяющие измерять параметры таких линий. Существует два подхода к измерению оптических потерь: с помощью рефлектометра и с помощью измерителя мощности. Первый более универсален, так как позволяет получить распределение потерь и коэффициенты отражения вдоль линии. С помощью второго можно измерять только полные потери в линии и наличие сигнала. Рефлектометр более сложен в использовании и его стоимость, как правило, в несколько раз выше стоимости измерителя. С точки зрения практического использования измерительные приборы должны быть доступны широкому кругу пользователей по удобству эксплуатации и цене. Оснащение такими приборами монтажных бригад, работающих с волоконной оптикой, является необходимым условием грамотного и качественного монтажа и эксплуатации оптических кабельных систем. Научно-производственная компания «СвязьСервис» разработала и выпускает приборы серии ТОПАЗ-7000, в которую входят источники оптического излучения, измерители оптической мощности и многофункциональные оптические тестеры, позволяющие измерять как полные потери в линии, так и расстояние до обрыва, затухание в линии с одного конца и коэффициент обратного отражения (ТОПАЗ-7000-L). Эти приборы имеют небольшие габариты и невысокую стоимость. В начале 2008 года группой инженеров компании НПК «СвязьСервис» был разработан новый прибор этой серии - многофункциональный оптический тестер, в котором реализован оптический импульсный рефлектометр (OTDR) - ТОПАЗ-7000-R (рис. 1), Кроме рефлектометра в приборе имеется источник оптического излучения и измеритель оптической мощности.

Рис.1. Внешний вид прибора

Рефлектометр построен по классической схеме (рис. 2), используемой в большинстве современных оптических рефлектометрах.

Рис. 2. Упрощенная структурная схема оптического рефлектометра

Короткий оптический импульс мощного лазера через одно плечо направленного ответвителя поступает в исследуемую линию связи. Обратный сигнал, состоящий из отражения от больших дефектов (френелевское отражение) и релеевского  рассеяния (сигнал обратного рассеяния), через второе плечо ответвителя поступает на высокочувствительный фотодиод, преобразующий оптический сигнал в электрический. После усиления и выделения из шумов полезного сигнала обратного рассеяния, его обрабатывают (логарифмируют) в микроконтроллере, который выводит результат на дисплей. Отражающие неоднородности, такие как разъемные соединения волокон, торец волокна, трещины или обрыв, будут отображены на рефлектограмме в виде узких импульсов. Неотражающие неоднородности (сварные соединения и изогнутые участки волокон) - в виде изгибов рефлектограммы. Участки между неоднородностями - в виде прямых линий (рис.3).

Рис. 3. Типичная рефлектограмма линии.

Мощность сигнала обратного рассеяния, поступающего на фотодиод, на начальном участке измеряемой линии определяется выражением:
     Pop= -86дБ + 10log(τ) + Pзи,    (1)
    Где:     τ  – длительность импульса в нс;
             Pзи – мощность зондирующего импульса (дБм).

При выходной мощности лазера 100мВт (+20дБм) и длительности зондирующего импульса 1мкс, сигнал обратного рассеяния на начальном участке составит -36дБм. Очевидно, что для получения больших сигналов обратного рассеяния следует создавать мощный зондирующий импульс. Мощность современных лазеров может достигать 200 мВт и более, но с увеличением мощности лазера значительно растёт и его стоимость. Учитывая то, что прибор предназначен для измерения параметров преимущественно локальных сетей, в ТОПАЗ-7000-R используется лазер мощностью 40мВт, что является достаточным для измерения затухания линий протяженностью до 30 – 50км. Отражение от больших неоднородностей (френелевское отражение) на несколько порядков мощнее сигнала обратного рассеяния, поэтому прибор может определять повреждения линий больших протяжённостей (более 100 км).
Для преобразования оптического сигнала в электрический используется фотодиод, основными характеристиками которого является чувствительность, быстродействие и уровень собственных шумов. Среди разновидностей фотодиодов можно выделить два: p-i-n-фотодиод и лавинный фотодиод. Лавинный фотодиод обладает уникальной чувствительностью, но его параметры имеют сильную зависимость от  температуры и для его работы требуется высокое стабилизированное напряжение порядка 50В. Поэтому применение лавинного фотодиода потребует усложнения схемы прибора, а следовательно и его стоимости. При разработке прибора было принято решение использовать p i n фотодиод, который, обладая достаточно хорошей чувствительностью и быстродействием, значительно дешевле лавинного фотодиода. Изменение температуры практически не влияет на его параметры, что важно для прибора, используемого в полевых условиях.
Важнейшим узлом рефлектометра, влияющим на все его параметры является усилитель, к которому предъявляются особые требования.
В нашем приборе разработан малошумящий усилитель с большим коэффициентом усиления, обеспечивающий наилучшее соотношение сигнал-шум при необходимых параметрах быстродействия и невысокой стоимости. Для снижения влияния межблочных помех усилитель экранирован.
Усилитель должен обладать высоким быстродействием. Этот параметр напрямую влияет на величину мертвых зон и пространственное разрешение прибора.
Пространственное разрешение определяется минимальным расстоянием между двумя локальными неоднородностями, которые наблюдатся на рефлектограмме раздельно. Оно определяется выражением:
 

Δl = (c * tи) / (2*n1)         (2)
, где     tи - длительности зондирующего импульса,
n1 – показатель преломления среды,
с – скорость света в вакууме.
Недостаточная полоса пропускания усилителя приводит к искажению отраженных импульсов и, следовательно, к ухудшению пространственного разрешения. Для улучшения пространственного разрешения в ближней зоне линии связи необходимо уменьшать длительность зондирующего импульса и не допускать насыщения усилителя, уменьшая мощность зондирующего импульса или коэффициент передачи усилителя.
На рефлектограмме мертвая зона возникает на участке, следующем за крупной отражающей неоднородностью, сигнал от которой вводит усилитель в насыщение. Отраженный импульс расширяется и, пока усилитель не выйдет из насыщения, другие неоднородности обнаружить нельзя. Ширина импульса определяет ширину мертвой зоны рефлектометра. Поэтому очень важно, чтобы качество входного разъема соответствовало необходимым требованиям. Различают два типа мертвых зон: по обратному рассеянию (по затуханию) и по отражению (по событию). Определение мёртвых зон показано на рис. 4.

Рис. 4. Определение мёртвых зон

Мертвая зона по затуханию характеризует минимальное расстояние на котором можно измерить сигнал обратного рассеяния а, следовательно, величину затухания стыка без отражения.
Мертвая зона по событию определяет минимальное расстояние на котором будут различимы две соседние отражающие неоднородности. В приборе ТОПАЗ-7000-R удалось достичь величины мёртвой зоны 5 м по событию и 30 м по затуханию.
Другой важный параметр рефлектометра – динамический диапазон, который определяется как разница между уровнем сигнала обратного рассеяния в начале рефлектограммы и пиковым значением шума в отсутствие сигнала (рис. 4).

Рис. 5 Определение динамического диапазона D

Для расширения динамического диапазона необходимо увеличить соотношение сигнал шум. Для этого увеличивают число накоплений и время измерения. Так при увеличении числа накоплений (времени усреднения), в 100 раз (от t1= 1 c до t2= 100 c) динамический диапазон увеличивается на
    2.5log(t2/t1)=5дБ.     (3)
Отметим, что время измерения по этому выражению будет определяться при параллельном накоплении сигнала обратного рассеяния во всех точках рефлектограммы (параллельное накопление). Это наиболее эффективное (быстрое) накопление. Однако оно требует использование быстродействующей, а следовательно, дорогой элементной базы для накопителя. Это затрудняет использование параллельного накопления для малогабаритных полевых рефлектометров. Рефлектометры предыдущих поколений использовали последовательное накопление, когда за один период зондирования измеряется сигнал обратного рассеяния только в одной точке рефлектограммы. В этом случае время измерения возрастает в M раз, где М – число точек на рефлектограмме. Для уменьшения времени измерения число точек необходимо уменьшать. С другой стороны, число точек должно быть достаточным для обнаружения отражающих неоднородностей. В ТОПАЗ-7000-R используется параллельно-последовательное накопление, как компромиссный вариант между скоростью и временем накопления. Параллельно-последовательное накопление заключается в том, что за один проход происходит измерение не всех точек сразу, а только определенной части. За следующий проход - другой части. Это позволило значительно снизить требования к быстродействию накопителя. Максимальное время накопления при этом не превышает 3 минуты.
Чтобы уменьшить стоимость прибора и увеличить время его автономной работы, в рефлектометре используется монохромный жидкокристалический дисплей с разрешением 128х64 точек. Он позволяет оператору оценить снятую рефлектограмму и выполнить простые измерения. Полноценную рефлектограмму можно посмотреть на компьютере.
Для работы на длинных линиях необходимо увеличение динамического диапазона путём увеличения длительности зондирующего импульса, что приводит к ухудшению пространственного разрешения. Для различения двух соседних неоднородностей надо использовать зондирующий импульс меньшей длительности. Поэтому в приборе ТОПАЗ-7000-R реализовано четыре режима измерения: три основных режима, при которых выбирается оптимальная длительность импульса в зависимости от длины линии, а пользователь может менять только время накопления (количество точек усреднения) и ручной режим, при котором пользователь самостоятельно выбирает длину линии, длительность импульса и время измерения. Это даёт возможность удобно и быстро определять интересующие параметры линии.
Прибор ТОПАЗ-7000-R предназначен для использования в жестких условиях прокладки и эксплуатации волоконно-оптических кабелей. Область применения данного рефлектометра - тестирование параметров волокна в магистральных и локальных сетях. Прибор позволяет измерять линии длиной до 80 км, длительностью импульса от 150 нс до 10000 нс. Динамический диапазон не менее 20 дБ, при этом минимальное пространственное разрешение не хуже 5м. Данный прибор является уникальным инструментом, обеспечивающим функции полноценного оптического рефлектометра в компактном прочном корпусе. Прибор ТОПАЗ-7000-R позволяет определить такие характеристики волоконно-оптических кабелей, как потери в разъемных и сварных соединениях, обнаружить обрывы и изгибы, а использование его позволит обеспечить качественное обслуживание волоконно-оптических линий.

Литература
1. Листвин А.В., Листвин В.Н., Рефлектометрия оптических волокон, Москва, «ЛЕСАР арт», 2005.
2. Beller J. OTDRs and backscatter measurements. In «Fiber optics test and measurements», edited by Derickson D., New Jersey, Prentice-Hall, Inc., 1998.