Монтаж и запуск компактной DWDM-системы на базе Modultech MT-MP4312

В ходе традиционной процедуры предпродажного тестирования оборудования Modultech появилась возможность провести живой тест компактной DWDM-платформы MT-MP4312.

Напомню, что эта платформа выполнена по принципу “всё в одном”: в одном корпусе высотой 2U может быть полностью смонтирован DWDM-узел на 16 каналов до 10Гбит/с. Возможна комплектация активными транспондерами с коррекцией ошибок или использование “цветных” сигналов от DWDM-трансиверов.

В нашей конфигурации использовалась упрощенная комплектация без транспондеров и с внешними компенсаторами дисперсии волоконного типа, хотя платформа позволяет использовать встроенные компактные компенсаторы на основе решеток Брэгга.

Платформа MT-MP4312 в двухъюнитовом исполнении может использоваться как для оконечного узла, так и для транзитного.

Конструктивно платформа состоит из двух независимых оптических подсистем на восемь каналов каждая; режим работы определяется выбором комплектующих модулей и схемой коммутации.

В нашем тесте мы запустим девять каналов 10Гбит/с через двухволоконную трассу длиной 120км. Качество связи проверим bit-error rate тестером (BERT).

Описание общих условий

Для трассы 120км будет использоваться следующая схема:

В качестве оконечного оборудования будет использован коммутатор Ethernet Eltex MES-3124F с 24 портами SFP 1GbE и четырьмя портами SFP+ 10GbE, укомплектованный оптическими трансиверами DWDM SFP+ на 80км Modultech MT-SFPp-10G-DWDM-xx-ZR-CD.

Требования к оптическим сигналам в такой системе будут определяться характеристиками оптических трансиверов и условиями минимизации нелинейных эффектов в оптическом волокне. Их краткая сводка приведена в таблице:

Условие	Критерий
Уровень выходного сигнала оптического трансивера	От 0 до +5дБм, не регулируется.
Уровень сигнала на входе оптического трансивера	От -20 до -8дБм.
Уровень сигнала в одном DWDM-канале после усилителя мощности	Не более +8дБм
Соотношение сигнал/шум на входе оптического трансивера	Лучше, чем 25дБ
Общая мощность группового сигнала после усилителя мощности	Не более +17дБм

При настройке многоканальной системы следует учитывать следующие факторы:

• Затухание сигнала на оптическом мультиплексоре (участок оптического тракта от выхода с трансивера до входа в усилитель мощности) может составлять до 7дБ и сильно зависит от чистоты оптических соединений
• Коэффициент усиления усилителя мощности регулируется в диапазоне 12-17дБ, предусилителя – в диапазоне 20-30дБ.
• Для повышения соотношения сигнал/шум желательно запускать в трассу максимально возможный уровень сигнала в одном DWDM-канале При этом следует придерживаться ограничения в +8дБм/канал, иначе высока вероятность получения нелинейных искажений сигнала. При необходимости уменьшения уровня сигнала на входе в линию следует применять аттенюатор.
• Регулировками на приемной стороне соотношение сигнал/шум улучшается крайне незначительно, по сравнению с регулировками на передающей стороне.

Оптические усилители имеют режим насыщения на уровне около +17дБм суммарной мощности выходного группового сигнала. Это влияет на уровни сигнала в одном DWDM-канале при увеличении числа одновременно передающихся каналов. Фактически в режиме насыщения усилителя коэффициент усиления зависит от количества передаваемых каналов и меньше номинально установленного.

Монтаж стенда

Для проверки системы смонтируем тестовый стенд:

В тесте будут использованы следующие компоненты:

Наименование	Количество
Шасси компактной DWDM-платформы MT-MP4312 с двумя блоками питания 220В переменного тока	2
Модуль восьмиканального двухволоконного оптического мультиплексора DWDM для компактной платформы MT-EW-D8	2
Модуль оптического усилителя мощности (booster EDFA) для компактной платформы MT-EW-OAB17	2
Модуль оптического предусилителя (pre-EDFA) для компактной платформы MT-EW-OAP17	2
Модуль оптического клиентского адаптера для компактной платформы MT-EW-MOA	8
Компенсатор дисперсии 60км, MT-DCM-B-60-MB-33	2
Оптический DWDM-трансивер 10G SFP+ Modultech MT-SFPp-10G-DWDM-xx-ZR-CD, каналы 20-28	18
Оптоволокно G.652 в катушках по 20км	12
Измеритель оптической мощности	1
Оптический спектроанализатор DWDM-диапазона	1

Сборка системы не вызывает лишних вопросов. Все оптические порты DWDM-системы оконцованы в розетки типа LC/UPC, компенсаторы дисперсии имеют порты типа SC/UPC. Основная часть монтажа выполняется дуплексными патчкордами, оптимальная длина – 30см. Маркировка “TX”, “RX”, “IN”, OUT” на платформе обозначает направление передачи сигнала относительно самой системы: через порты “RX” или “IN” оптический сигнал входит в платформу, через порты “TX” или “OUT” оптический сигнал выходит из платформы.

Оптические соединения для групповых сигналов выполняются согласно следующей таблице:

Откуда	Куда	Примечание
MUX/DMUX OUT	Booster EDFA IN	Общий выход мультиплексора подключается к входу усилителя мощности
Booster EDFA OUT	Вход в линию
MUX/DMUX OSC OUT	Booster EDFA OSC	Выход оптического сервисного канала
Выход из линии	Pre-EDFA IN
Pre-EDFA OUT	DCM IN	Усиленный сигнал на приеме передается на компенсатор дисперсии
Pre-EDFA OSC	MUX/DMUX OSC IN	Вход оптического сервисного канала
DCM OUT	MUX/DMUX IN	Сигнал после компенсатора дисперсии передается на демультиплексор

Каналы передачи данных подключаются к сервисным картам ввода-вывода. В данной конфигурации использованы простые карты оптических адаптеров, которые представляют собой просто выводы оптических каналов мультиплексора для подключения внешних “цветных” сигналов.

Каждый мультиплексор в платформе обслуживает до восьми каналов, попарно выведенных на разъемы сервисных карт, каждая сервисная карта обслуживает до двух клиентских каналов связи. При необходимости подключения большего количества каналов мультиплексоры каскадируются через выделенные upgrade-порты.

Распределение частот (длин волн) отдельных каналов связи по слотам сервисных карт статическое и полностью определяется оптической схемой установленного мультиплексора. В данной системе распределение таково:

Подключение клиентских каналов лучше проводить в два этапа: сначала подключить передающие порты, выровнять уровни оптических сигналов согласно описанным в первом разделе критериям и только после этого подключать приемные порты трансиверов. Такая последовательность обезопасит оптические приемники от перегрузки и облегчит настройку системы.

После подключения передатчиков необходимо с помощью спектроанализатора проверить равномерность уровней в групповом сигнале и соответствие их общим условиям. При первоначальном монтаже спектроанализатор подключается напрямую к линии, общему выходу мультиплексора или усилителя. При настройке работающей системы необходимо пользоваться портами мониторинга (“TAP”) оптических усилителей.

В представленной системе сигнал в порт мониторинга передается с ослаблением на 13.6дБ (5%).

В нашем случае на общем выходе мультиплексора получилась такая спектрограмма:

Рекомендуется сохранять в архивах спектрограммы, полученные в контрольных точках системы как при запуске системы в эксплуатацию, так и при изменении конфигурации (добавлении, исключении каналов, расширении системы и т.п.).

Настройка и проверка системы

После того, как все необходимые соединения выполнены и проведена базовая настройка оптического тракта, необходимо проверить качество передачи трафика.

Для этого лучше всего использовать специальные BER-тестеры, позволяющие быстро оценить надежность передачи простых битовых последовательностей.

Настройку системы лучше всего начинать с конфигурации, в которой все усилители отрегулированы на минимально возможные уровни усиления и имеется запас в несколько децибел до насыщения усилителей. При необходимости такой запас можно сделать, включив аттенюатор между выходом мультиплексора и входом усилителя мощности.

Последовательно подключая битовый тестер к разным каналам, нужно убедиться в отсутствии ошибок передачи.

При выявление ошибок на отдельном канале нужно:

• проверить уровни сигналов и оптический спектр на оптических приемниках. К ошибкам может приводить как слишком слабый, так и слишком сильный сигнал на фотоприемнике. Соотношение сигнал/шум должно быть лучше 25дБ.
• очистить оптические розетки и коннекторы передатчиков и приемников сбойного канала.

При выявлении слишком слабого сигнала на входе оптического приемника и отсутствия результата после чистки соединений следует прибегнуть к регулировкам оптического усиления. При этом следует иметь в виду, что регулировки усилителей влияют сразу на все оптические каналы, после регулировки необходимо проверить работоспособность других каналов связи.

Если ошибки выявляются на большинстве включенных каналов, следует обратить внимание на возможные нелинейные эффекты в оптоволокне и достаточность соотношения сигнал/шум в каналах. Надо помнить, что регулировка на передающей стороне более эффективна, чем на приемной.

Одной из возможных причин неустойчивой связи для 10Гбит/с линий является нескомпенсированная хроматическая дисперсия. В рассматриваемой конфигурации используются компенсаторы дисперсии на 60км стандартного волокна G.652 и трансиверы с устойчивостью до 80км, таким образом при длине линии в 120км на входе трансиверов уровень нескомпенсированной дисперсии будет порядка 60км. Несмотря на достаточный запас в 20км, дисперсия может приводить к неустойчивой связи. В этом случае рекомендуется включить компенсатор дисперсии с большим номиналом.

Итоги

При настройке данной системы и включении девяти одновременных каналов положительный результат (то есть отсутствие ошибок на всех каналах) был достигнут после исключения аттенюаторов и минимальных значениях усиления в настройках:

192.168.0.179:> sh int 1/15/1 edfa
<Interface EDFA 1/15/1>
Admin : Enable
Alias Name :
Gain :   12.0
Service Status : IS
Alarm : NoDetect
InputPower :    6.5 dBm
OutputPower :   18.6 dBm
ModuleTemperature :   31.7 C
OpCurrent :  352.1 mA
OpPower :  214.2 mW
ChipTemperature :   25.0 C
CoolingCurrent :  115.5 mA
Serial Number : 990647
Type : BA
192.168.0.179:> sh int 1/16/1 edfa
<Interface EDFA 1/16/1>
Admin : Enable
Alias Name :
Gain :   20.0
Service Status : IS
Alarm : NoDetect
InputPower :   -4.8 dBm
OutputPower :   15.2 dBm
ModuleTemperature :   29.0 C
OpCurrent :  162.1 mA
OpPower :  109.3 mW
ChipTemperature :   25.0 C
CoolingCurrent :   58.0 mA
Serial Number : 990651
Type : PA

Как следует из отчета о состоянии усилителя мощности, он работает в режиме насыщения (выходная мощность – +18дБм), что приведет к уменьшению уровней сигнала в каждом канале при включении дополнительных каналов. Это не должно привести к деградации сервиса, так как уровень сигналов на выходе из системы составляет около -9дБм во всех каналах, что с большим запасом перекрывает чувствительность SFP+-модуля.

При эксплуатации системы необходимо непрерывно отслеживать с помощью систем мониторинга качество передачи сигнала (наличие и количество ошибок на трансиверах) совместно с уровнями оптического сигнала на усилителях и трансиверах. Результаты такого мониторинга существенно облегчит решение инцидентов, отслеживание качества предоставляемого сервиса и дальнейшее расширение системы.

Описание системы управления и мониторинга – тема отдельной статьи, за которой – надеюсь – дело не встанет.