Мониторинг и управление в простых сетях DWDM

Статьи / Мониторинг и управление в простых сетях DWDM

Постановка цели: чем и зачем будем управлять?

Как правило, комплексные DWDM-системы (такие, как интегрированная минисистема Modultech MT-EW) могут быть поставлены в комплексе со специализированной системой управления, полностью охватывающей все её элементы.

В случае использования решения на отдельных компонентах задачу мониторинга нужно решать самостоятельно при внедрении.

Рассмотрим типовую схему простой DWDM-сети.

Simple DWDM scheme

В такой сети для мониторинга могут использоваться практически все применяемые компоненты.

Доступные средства управления в различных узлах DWDM-системы

1. Оптический трансивер или транспондер (медиаконвертер).

Как правило, в сетях DWDM используются оптические трансиверы и транспондеры с функцией цифрового диагностического мониторинга (DDM). Кроме этого, порт подключения трансивера и транспондер обрабатывает полезный передаваемый сигнал - следовательно, в этой точке мы имеем возможность измерять показатели качества линии связи непосредственно.

Ниже в таблице приведены параметры, доступные для мониторинга со стороны трансивера или транспондера.

Параметр

Комментарий

Счетчики переданных и переданных байт и пакетов данных

Эти параметры показывают полезную нагрузку в данном оптическом канале. Обычно для мониторинга используется производная величина - скорость передачи данных (байт/с и пакетов/с).

Счетчики нескорректированных ошибок данных

Превышение уровня нескорректированных ошибок выше расчетного уровня (обычно 10-12 для сетей Ethernet) - первый сигнал тревоги. Для нормально работающей линии связи общее число ошибок обычно крайне незначительно. Рост уровня нескорректированных ошибок - это повод для тщательной проверки всей линии передачи данных.

Счетчики скорректированных ошибок (для трансиверов и транспондеров с коррекцией ошибок)

Эти параметры показывают эффективность работы системы коррекции ошибок. По нему также можно оценить эксплуатационный запас линии связи и - в случае роста этого показателя - предупредить появление нескорректированных ошибок передачи.

Уровень передаваемой оптической мощности и уровень принимаемой оптической мощности

Эти параметры, в отличие от счетчиков на интерфейсе, относятся уже к усредненным параметрам оптического сигнала и могут использоваться для диагностики соединения в качестве вторичного (по отношению к счетчикам) параметра и для предсказания будущих неисправностей. Так, например, понижение уровня передаваемого и принимаемого сигнала может свидетельствовать как о деградации трансиверов, так и о проблемах на волоконно-оптической линии. Корреляция этих параметров и их наблюдение в течение долгого времени может более точно указать на причины происходящего. Падение уровня принимаемого сигнала, несмотря на постоянный уровень передающегося сигнала, говорит о проблемах на линии. Если же падает уровень передающегося сигнала - это свидетельство деградации трансивера.

Температура модуля, напряжение питания

Эти параметры характеризуют окружающую среду, в которых работают трансиверы. Зачастую появление ошибок связано не с выходом из строя приемопередатчиков или проблемами на волокне, а перегревом модулей из-за плохой вентиляции на узле связи.

Так же как и уровни передаваемой/принимаемой мощности, изменение температуры модуля может сигнализировать о скором появлении ошибок или выходе модуля из строя.

Для управления трансивером или транспондером, как правило, доступна только одна команда - на включение или выключение сигнала.

2. Мультиплексор

Мультиплексор DWDM - это пассивное устройство, объединяющее и разделяющее сигналы на разных длинах волн из общего группового сигнала. Мультиплексоры могут изготавливаться на основе тонкопленочных фильтров (TFF) либо с использованием массива волноводных решеток (AWG). Как правило, мультиплексоры на волноводных решетках содержат в себе схему электронной термостабилизации; в то время как мультиплексоры на фильтрах - полностью пассивные элементы.

Кроме выполнения своей основной функции, мультиплексоры могут быть оснащены переменными аттенюаторами (VOA) на выходах «цветных» каналов, а также фотодетекторами на каналах и выходах групповых сигналах.

Аттенюаторы предназначены для выравнивания спектра группового сигнала. Фотодетекторы используются для контроля оптической мощности сигнала в каналах и на общем входе/выходе.

Как правило, эти опции (переменные аттенюаторы и фотодетекторы) применяются на многоканальных (40-48 каналов) мультиплексорах для систем высокой плотности.

Подводя итоги, можно сформулировать следующие параметры контроля для мультиплексоров:

Параметр

Комментарий

Температура массива волноводов (для AWG-мультиплексора)

Параметр, показывающий состояние массива волноводов. При выходе температуры за пределы рабочего диапазона мультиплексор AWG перестанет корректно выполнять свою функцию, поэтому наблюдение за этим параметром необходимо постоянно.

Состояние источников питания (для AWG-мультиплексора)

Вспомогательный параметр, может быть использован для контроля за состоянием резервных источников питания и за состоянием блоков питания собственно мультиплексора.

Текущее затухание переменных аттенюаторов (для мультиплексора с VOA)

Управляемый параметр, используемый при настройке линии для выравнивания спектра группового сигнала. В ходе нормальной работы системы контроль за этими параметрами, как правило, не нужен. Однако, желательно иметь архив значений этого параметра, установленных после пусконаладки - этот архив может пригодиться при изменении конфигурации системы.

Текущее значение оптической мощности в каналах и в групповом сигнале

В какой-то мере эти параметры дублируют параметры, доступные для чтения с интерфейсов DDM оптических трансиверов или с интерфейса управления усилителя. Однако, если мультиплексор оснащен функцией мониторинга мощности оптических сигналов, эти параметры могут служить для дополнительного контроля.

3. Оптический усилитель

Оптический усилитель - сложное оптическое устройство, обладающее большим набором параметров для мониторинга и управления.

Среди основных параметров, важных в небольших DWDM-сетях, следует выделить следующие:

Параметр

Комментарии

Климатические и электрические параметры (температура устройства и состояние источников питания)

Общие параметры, описывающие условия работы усилителя. Информация о состоянии источников питания может использоваться как для контроля внешней системы энергоснабжения, так и для контроля работоспособности встроенных блоков питания усилителя.

Уровень оптической мощности на входе усилителя, на его промежуточном выходе и входе, на общем выходе усилителя

Основные параметры, описывающие текущий режим работы усилителя. Их необходимо контролировать непрерывно; колебания этих уровней может свидетельствовать о проблемах в волоконно-оптическом соединении или в других компонентах системы.

Коэффициенты усиления или установленные значения выходной оптической мощности

Основные параметры, задающие режим работы усилителя. Как правило, изменение этих параметров необходимо при пусконаладке системы и при изменении конфигурации линии.

4. Компенсатор дисперсии

Компенсатор дисперсии - это полностью пассивный элемент, не требующий электропитания и выполняющий простую функцию. Поэтому, как правило, он не оснащается средствами мониторинга и не содержит органов управления. Только в сложных комплексных системах компенсатор дисперсии оснащается элементами мониторинга уровня сигнала на входе и выходе, но эти системы выходят за рамки темы нашей статьи.

Пример мониторинга EDFA-усилителей Modultech с помощью Cacti

Как правило, простые DWDM-системы применяются для расширения возможностей уже существующих сетей связи. Один из широко применяющихся продуктов для мониторинга сетей передачи данных - это открытая система SNMP-мониторинга Cacti (www.cacti.net). Эта система имеет все необходимые средства для организации мониторинга параметров DWDM-системы, а с помощью plug-in'а thold эта система может выдавать предупреждения и тревожные сигналы при выходе параметров DWDM-узлов за пределы рабочего диапазона.

В качестве примера возьмем усилитель мощности Modultech MT-EADB-26-18-19LC/APC-220, с функцией SNMP-мониторинга.Регистрация этого устройства в Cacti не вызывает проблем: используя шаблон устройства «Generic SNMP-enabled Host» указываем необходимые параметры (IP-адрес, SNMP community и желаемую периодичность опроса):

EDFA host in Cacti

После этого в разделе «Data Sources» вводим три основных параметра для мониторинга: температуру устройства, входную и выходную мощности. В качестве шаблона для источника данных выбираем «SNMP - Generic OID Template», подставляя необходимые OID в качестве параметров. OID для используемой версии Firmware усилителя приведены в таблице:

Параметр

OID

EDFA output power

1.3.6.1.4.1.5591.1.11.1.3.1.1.4.1.4.3

Optical input power

1.3.6.1.4.1.5591.1.11.1.3.1.1.2.1.2.2

Temperature

1.3.6.1.4.1.5591.1.3.1.13.0

После чего подадим на вход усилителя тестовый сигнал в диапазоне 1550нм и поставим на несколько часов для наблюдения.В результате можем наблюдать такую картину:

EDFA Input power

EDFA Output power

EDFA Temperature

Мощность сигнала устройство выдает в десятых долях децибела - с этим фактом связан масштаб отсчетов данных по вертикальной оси соответствующих графиков. На ночь мониторинг отключался, поэтому в графиках наблюдаются пропуски; но - несмотря на них - общие тенденции видны: как уровень сигнала на приеме, так и уровень выходного сигнала держится стабильно, колебания не наблюдаются. Температура ночью снижается из-за уменьшения нагрузки на оборудование в лаборатории.

Провалы в уровне выходного сигнала (в левой части графика) связаны с ручным отключением лазера накачки усилителя; на графике температуры видно связанное с этим «похолодание» устройства.