Cziráky Zoltán, EQUICOM Kft. • Vállalati optikai hálózatok üzemeltetési mérései, minősítése 1

az Ön ICT méréstechnikai szakértője

szakmai cikk

BevezetésA vállalati és intézményi optikai összeköttetéseknek egyre növekvő átviteli kapacitás igénynek kell, hogy megfeleljenek, mindezt egyre csökkenő csil-lapítás limit értékek mellett. Ezáltal mind fonto-sabbá válik az átadás-átvételi minősítő mérések szakszerű és az iparági szabványoknak megfelelő elvégzése. A következőkben rávilágítunk azokra a fontos kritériumokra, melyeket figyelembe kell venni az optikai összeköttetések tesztelésénél, minősítésénél és üzemeltetésénél az olyan nagy átviteli kapacitású kapcsolatok esetében, mint az 1/10Gbps Ethernet, a Fiber Channel vagy a 40 és 100Gbps alkalmazások. Írásunk kifejezetten a LAN optikai hálózatok (vállalati, intézményi és campus) kérdéskörére fókuszál.

Ha megfigyeljük az elmúlt években tapasztalható sebesség növekedést akár a réz- akár az optikai hálózatok esetében, exponenciális növekedést lát-hatunk. Ez természetes jelenség, hiszen egyre nagyobb kiterjedésű hálózatokon, egyre több felhasz- náló, egyre több és nagyobb sávszélesség igényű

Vállalati optikai hálózatok üzemeltetési mérései, minősítése

alkalmazást kíván használni. Gondoljunk csak az olyan technológiák konvergálására, mint a hang és video átvitel, vagy az épületfelügyeleti és tűzjelző rendszerek, melyeket korábban független rendszerek szolgáltak ki dedikált hálózatokon, ma pedig ezek is már az IT infrastruktúrát terhelik. Az exponenci-álisan növekedő sávszélesség igénnyel azonban fordított arányban változik az optikai összekötte-tések megengedhető maximális csillapítása, ami igen komoly kihívások elé állítja a telepítőket és az üzemeltetőket egyaránt.

Terepi optikai mérések csoportosítása

Mindenekelőtt a legfontosabb tisztáznunk, hogy mit értünk optikai hálózat mérése alatt, ennek milyen szintjeit különböztetjük meg, melyik szint hol, illetve mire alkalmazható.

Azonosítás, ellenőrzésEzen a szinten csak a legalapvetőbb paramétereket tudjuk meg egy optikai összeköttetésről. Ilyen például a szálak folytonossága, a polaritás, továbbá 2. ábra

Optikai szakaszcsillapítások és az átviteli sebességek alakulása

2 EQUICOM Méréstechnikai Kft. © 2013 Minden jog fenntartva • www.equicom.hu

az Ön ICT méréstechnikai szakértője

szakmai cikk

TesztelésA mérések következő lépcsője már számszerűsíthető mérési eredményekkel is szolgál, ez nem más, mint a szakasz beiktatásos csillapítása. Ezt normál eset- ben egy egyszerű optikai fényforrás és teljesítmény- mérő párossal (LSPM-Light Source Power Meter vagy OLTS-Optical Loss Test Set) el tudjuk végezni. A mérési eredmény megadja az optikai link teljes beiktatásos csillapítás értékét, melyet össze kell hasonlítanunk a szabványi előírással. Persze mindezt megelőzi egy szabályosan elvégzett referencia felvétel. Ez a mérési metódus ugyan nem igényel drága eszközöket, azonban manuális munkát igen, ugyanis a mért értéket a felhasználónak kell össze-vetnie a szabványokban előírt értékekkel. Ráadásul kábeltelepítési szabványok esetében a maximális elfogadható csillapítás értéket ki kell számolnunk az adott linkre, és ezt kell összevetni a mért érté- kekkel, ami némiképpen időigényes feladat. A szakaszhosszra vonatkozó információk szintén manuális feladatot igényelnek, mivel egy optikai fényforrás és teljesítménymérő páros önmagában nem képes a szálhossz mérésére. Ahhoz azonban, hogy iparági szabványok szerint tudjunk egy optikai linket minősíteni, a hossz elengedhetetlen paraméter. További hátránya ennek a megoldásnak, hogy ugyan a teljes vég-vég link csillapítást megadja, a szakaszon lévő eseményekről nem ad felvilágosítást. Tehát hibakeresésre, optikai szakasz karakterizálásra nem alkalmas.

Ezért jelentek meg a piacon olyan mérőeszközök (pl. Fluke Networks Fiber QuickMap™ vagy Fiber OneShot™ PRO), melyek az OTDR műszereknél kisebb tudással rendelkeznek, azonban áruk is lé-

a linkben lévő csatlakozók felületi tisztasága. Bár ezek alapvető paraméterek, mégis a mindennapi üzemeltetés során a leggyakrabban előforduló feladatok. Aktív eszközök telepítésekor meg kell bizonyosodnunk arról, hogy azokat a link mindkét oldalán a megfelelő optikai szálakhoz, a megfelelő polaritással (adás/vétel irányok) csatlakoztattuk. Egyszerűnek tűnik a feladat, de a későbbiekben látni fogjuk, hogy például egy többszálas rendszer esetében (Multi-Fiber Push-On csatlakozók) már nem is olyan egyszerű a polaritások kérdése.

A csatlakozók felületi tisztasága szintén kritikus kérdés intézményi optikai összeköttetések esetében. Mivel a linkek meglehetősen rövidek (mindössze néhány 10 vagy 100m), a linkben lévő csatlakozók illetve csatlakozási pontok nagymértékben befo-lyásolják a teljes link csillapítását. Egy szennyezett csatalakozó több tized decibellel növeli meg a link beiktatásos csillapítását, ami valljuk be, hogy egy 40 Gbps-os multimódusú összeköttetés esetén, ahol mindössze 1.9dB a maximálisan megengedett link csillapítás, egyáltalán nem mindegy.

Az azonosítás és ellenőrzés legfontosabb eszközei tehát a látható fényű hibakeresők (Visual Fault Locator vagy egyszerűen VFL), melyek a folytonosság és polaritás ellenőrzésében segítenek, illetve a különféle passzív és video mikroszkópok, melyekkel a csatlakozó felületek állapota ellenőrizhető.

3. ábra Optikai csatlakozó felület vizsgálata

4. ábra Optikai beiktatásos csillapítás mérés

Cziráky Zoltán, EQUICOM Kft. • Vállalati optikai hálózatok üzemeltetési mérései, minősítése 3

az Ön ICT méréstechnikai szakértője

szakmai cikk

paraméter értékeknek kell megfeleltetni a mért eredményeket. A szabványok Tier1 (TIA) vagy Basic (ISO) néven említik az optikai csillapítás mérő műszerekkel végzett minősítést. Ez kétirányú mérés (kivéve az egyszerű homogén linkek esetében), mely az optikai szál abszolút csillapítás értékét adja meg, tehát az optikai szálakat oly módon kell mérni, hogy az optikai adás és vétel mindkét irányban megtör-ténjen.

Szerencsés helyzetben vagyunk azokkal a korszerű optikai csillapítás mérő megoldásokkal (pl. Fluke Networks DTX-xFM2 optikai modulokkal ellátott DTX kábel-analizátor), melyek helycsere nélkül képesek az optikai összeköttetéseket mindkét irányból lemérni. Ehhez az szükséges, hogy a mérő-műszer párok mindkét tagja rendelkezzen optikai fényforrással és teljesítmény mérővel. Ez ugyan megdrágítja a mérőeszközünket, azonban lényegesen gyorsítja a mérést, ráadásul így lehetőség van a jelkésleltetés alapján szálhossz mérésére is, mely a szabvány által kért minősítő jegyzőkönyvnek része.A minősítés legfontosabb ismérve, hogy teljesen objektív, manuális beavatkozás nélküli hiteles jegyzőkönyvet eredményez az adott iparági szabvá-nyoknak megfelelően, amely lehet kábelezési vagy alkalmazási szabvány. Hogy ezek között mi a különbség, azt a következő fejezetben részletezzük.

Optikai összeköttetések minősítése különböző szabványok szerint

Amikor egy optikai kábelhálózat átadás-átvételi minősítésére kerül a sor, tisztáznunk kell, hogy mi-lyen szabványnak kell azt megfeleltetnünk. Két jól elkülöníthető szabvány csoportot különböztetünk meg, ezek a kábeltelepítési és az alkalmazási szab-ványok. Attól függően, hogy a megrendelőnek mi az elvárása, egyik vagy másik szerint kell a minősítést elvégeznünk. Lássuk melyek az alapvető különbsé-gek a két szabvány rendszer között.

Optikai kábeltelepítési szabványokÁltalánosságban két ilyen szabvány csoporttal találkozhatunk, ezek az ANSI/TIA-568-C.0 és az

nyegesen kedvezőbb és jó kiegészítői a beiktatásos csillapítás mérő műszereknek. Ezek az eszközök TDR mérést hajtanak végre optikai szálakon, de nem a jól megszokott OTDR grafikonon jelenítik meg a szakaszt, hanem „csak” a jellemző események (mint például nagy csillapítás és reflexió, szakadás, szálvég) távolságát, típusát és értékét mutatják számszerűen.

Csillapítás mérőkkel kombinálva az ilyen teszt eszközök kiválóan használhatók üzemeltetési és hibakeresési feladatok ellátására is.

MinősítésA terepi optikai mérések legmagasabb szintjét az optikai link minősítése jelenti. Ez már iparági szabványok által meghatározott módon kell, hogy történjen, továbbá a szabványokban meghatározott

5. ábra Optikai hibahely és hossz mérés

6. ábra Kétirányú, két hullámhosszas beiktatásos csillapítás és szálhossz mérés

4 EQUICOM Méréstechnikai Kft. © 2013 Minden jog fenntartva • www.equicom.hu

az Ön ICT méréstechnikai szakértője

szakmai cikk

számát, az alkalmazott optikai szál típusát és a kívánt kábelezési szabványt, majd ezt követően a minősítést a mérőeszköz már automatikusan végzi.

Optikai alkalmazási szabványokAlkalmazási szabványok (pl. IEEE 802.3z 1000BASE-SX, stb.) esetében számunkra ismert az a hálózati technológia szabvány, melyre a telepített optikai összeköttetést használni kívánják. Az alkalmazási szabványok alapvetően abban térnek el a kábel-telepítési szabványoktól, hogy meghatározzák azt a maximális kábelhosszat és fix csillapítás értéket, melyet az adott átviteli technológia megkövetel. Ebből következik, hogy nem kell számolnunk a szakaszon lévő kötések és csatlakoztatások számával, azonban ismernünk kell az összeköttetés hosszát, illetve az alkalmazott szál típusát (lásd. 9. ábra).

Összesen ez a két paraméter szabja meg fizikai szinten azt, hogy egy adott sávszélességre alkalmas lesz-e az összeköttetés. Mivel a különböző kategó-riájú optikai szálaknak eltérő a módus sávszéles-ségük (MBW – Modal Bandwidth), ezáltal eltérő a maximálisan alkalmazható optikai channel hosszuk is. Látható, hogy csak egy alkalmazás esetében is – mint például a 9. ábrán látható 1000BASE-SX–et külön- féle csillapítás és maximális szálhossz értéket kellene megjegyeznünk. Tehát megint nagy segít-séget jelent olyan mérőeszköz használata, amelyik „ismeri” az alkalmazási szabványokat is, ráadásul a beiktatásos csillapítás mérésen felül optikai szál-hossz mérésére is alkalmas. Így egyszerűen csak a

ISO/IEC11801 (ISO/IEC 14763-3). Kábelezési szab-ványokat két esetben tudunk alkalmazni, az egyik, amikor meg szeretnénk bizonyosodni arról, hogy a telepített link csatlakozói és kábelei megfelelően kerültek installálásra, a másik pedig, amikor nem ismerjük az alkalmazási igényt, így nem tudjuk alkal- mazási szabványnak megfeleltetni az optikai linket.

A kábeltelepítési szabványok meghatározzák számunkra a maximális komponens-csillapítás értékeket (lásd. 7. ábra), amelyek segítségével un. worst case csillapítás értéket kell számolnunk. Mérés során amennyiben ennél a worst case értéknél alacsonyabb csillapítás értéket mérünk az eredmény „Megfelelt”, ha viszont magasabbat, akkor „Hibás”.

A fenti táblázatból az is látható, hogy a különféle optikai szálakra un. fajlagos, vagy más néven kilometrikus csillapítás értéket adnak meg a szabvá-nyok. Ebből következik az, hogy a worst case csilla-pítás érték számításánál nem csak a szakaszon lévő kötések és csatlakoztatások számával, hanem az optikai szakasz hosszával is tisztában kell lennünk.

Könnyű helyzetben vagyunk olyan kétirányú mérésre is alkalmas mérőeszközök használatával (pl. Fluke Networks DTX-xFM modulok), melyek képesek a szálhossz mérésére is, így egyszerűen a menüben megadhatjuk az adapterek és kötések

7. ábra ISO/IEC 11801 kábeltelepítés szabvány limit értékei

8. ábra Az automatikus minősítés folyamata

9. ábra 1000BASE-SX alkalmazás fizikai követelményei

Cziráky Zoltán, EQUICOM Kft. • Vállalati optikai hálózatok üzemeltetési mérései, minősítése 5

az Ön ICT méréstechnikai szakértője

szakmai cikk

közvetlenül csatlakozni. Tovább bonyolítja majd a helyzetet, amikor elterjednek a 40Gbps-os optikai modulok az aktív eszközökben, melyek már közvetlen MPO csatlakoztatást tesznek lehetővé, tehát a link nem is tartalmaz MPO kazettát.

Ilyen feladatok ellátására fejlesztette ki a Fluke Networks a MultiFiber™ Pro optikai mérőműszer kitet, amely közvetlen MPO/MTP csatlakoztatást tesz lehetővé, egy időben mérve a 12 optikai szálat, azonosítva a polaritást, majd jegyzőkönyvezve az eredményt.

Konklúzió

Az eddigiekből jól látható, hogy amikor arról beszélünk, hogy optikai hálózatok mérése, igen sokrétű feladattal állunk szemben. Általánosságban elmondható, hogy a feladat határozza meg, hogy éppen milyen mérést kell elvégeznünk, hiszen mást igényel egy egyszerű telepítés előtti vagy azt követő ellenőrzés, mást egy átadás-átvételi minősítés és megint mást az üzemeltetési feladatok. Célszerű mindig az adott feladatra szánt mérőeszközzel dolgoznunk, hogy a munkát valóban hatékonyan és hibamentesen tudjuk elvégezni.

Kérjük kérdéseivel, észrevételeivel forduljon bizalommal munkatársainkhoz.www.equicom.hu

EQUICOM Méréstechnikai Kft. © 2013 Minden jog fenntartva Jelen kiadvány a jogtulajdonos írásos engedélye nélkül sem részben, sem egészben nem másolható, sem elektronikus, sem mechanikus eljárással, beleértve a fénymásolást, számítógépes rögzítést is.

kívánt alkalmazási szabványt kell beállítanunk, illetve megadni, hogy milyen típusú optikai szálat mérünk, a többit a mérőeszközre bízzuk. A minősítés végeredménye ebben az esetben is egy hiteles jegyzőkönyv.

Többszálas csatlakozóval ellátott optikai linkek tesztelése

A cikk elején megemlítésre került a polaritás kérdés- köre, amely valljuk be, két szálas összeköttetések esetén nem okoz túl nagy problémát. Nem vagyunk azonban ilyen könnyű helyzetben az un. többszálas (MPO Multi-Fiber Push-On) csatlakozókkal ellátott rendszerek esetében. A jelenleg elterjedt megol-dásoknál az MPO trönk kábelek végeit break-out kábelekkel vagy MPO kazettában végződtetjük, tehát a mérési felületünk nem közvetlenül az MPO csatlakozó.

Ennek a mérési módszernek több hátránya is van. Az egyik és legfontosabb, hogy nagyon időigényes, hiszen a mérőműszerünket minden egyes linkre egyesével csatlakoztatni kell. Másik hátránya, hogy a polaritás hibák feltárása körülményes, hiszen nem „látjuk” egy időben az összes optikai szál bekötését. Mivel MPO rendszerek esetében meg-különböztetünk Type A, Type B és Type C polaritás sémákat, ráadásul ezek előfordulhatnak a patch kábelek, az adapterek, a linkek és a channel ese-tében is, láthatjuk, hogy a helyzet nem is olyan egyszerű. További probléma akkor merül fel ezzel a mérési módszerrel, amikor az üzemeltetési időszakban hibakeresést végzünk, hiszen az MPO trönköt nem tudjuk szegmentálni, arra nem tudunk

10. ábra MPO kazettával ellátott összeköttetés mérése csillapítás mérő műszerpárral

11. ábra MPO összeköttetés mérése közvetlen csatlakoztatással