Проблемы при построении PON и методы их решения
Расчёт оптического бюджета мощности и бюджета потерь.
Для того, чтобы грамотно построить дерево PON, необходимо учитывать, в первую очередь, оптические потери, привносимые пассивным оборудованием. Теоретически, PON может покрыть территорию радиусом 20км. Практически – всё зависит от бюджета потерь на конкретной ветви дерева. Для расчётов необходимо руководствоваться самыми худшими показателями затуханий, чувствительности и мощности излучения передатчиков.
Стандартно при расчётах используют таблицы затуханий для сплиттеров, принимают 0.05дБм затухание на сварке, 0.36дБм/км затухание в волокне на длине волны 1310нм (для 1550нм затухание в волокне равно 0.22дБм/км), затухание на механическом соединении принимают равным 0.5дБм, затухание на перегибе варьируется от 0.15дБм до 7дБм и более (эту позицию необходимо измерять прибором на месте).
Далее, необходимо мысленно «пройти» уже готовый проект, выделяя и суммируя места, в которых имеются элементы, привносящие затухания в линию. К полученному значению добавить затухание на волокне на всём протяжении от самого дальнего абонента до OLT. Таким образом, можно подсчитать бюджет потерь в PON.
Следующий шаг – расчёт оптического бюджета мощности, но его можно принять равным 30дБм (производитель гарантирует оптический бюджет мощности, равный30дБм). Всё, что свыше 30дБм – необходимо тестировать.
Если бюджет потерь ниже бюджета мощности – дерево будет работоспособно, в противном случае возможны проблемы.
Отдельно следует отметить, что при расчёте PON, в котором используется CATV и сварные делители, следует учитывать, что телевизионный сигнал имеет мощность от 7дБм (сформированный дешёвыми маломощными моделями) до 24дБм(дорогие передатчики или EDFA усилители), а на телевизионный приёмник (отдельный или в составе ONU) этот сигнал должен прийти с минимальной мощностью -12дБм. Поэтому, используя сварные делители, следует быть предельно осторожным и каждый раз перед новым подключением пересчитывать дерево PON для того, чтобы убедиться, у каждого абонента сигнал одинаковый и не выходит за пределы чувствительности телевизионного приёмника.
Слабый сигнал у клиента.
Если при установке ONU (или её повторном включении/перезагрузке со стороны клиента) она не смогла зарегистрироваться в сети – велика вероятность того, что повреждён волновод на направлении клиента и сигнал затухает выше расчётного (и уж точно выше оптического бюджета PON). Повреждение может быть связано как с некачественной сваркой или случайным перегибом волокна на узле деления, так и со злоумышленниками.
Для решения этой проблемы нужно, в первую очередь, проверить состояние всех ONU на абонентском делителе, к которому подключена и проблемная ONU. ONU позволяет производить мониторинг уровня сигнала на своём приёмнике,а также мощность своего передатчика, отсылая эти данные на OLT по запросу. Если проблема есть у всех абонентов – двигаться в сторону родительского узла дерева, расширяя радиус поиска и проверяя, на каком уровне «вложения» существует проблема.
Как только будет найден делитель, у которого есть некий проблемный выход, а остальные – рабочие, считайте, что проблема решена. С вероятностью 95% эта проблема находится на ветви, связывающей два узла: родительский полурабочий и дочерний нерабочий. Эту линию достаточно просто «просветить» рефлектометром, если PON построена на коннекторах, и совсем непросто сделать это, если дерево «сварное» (режем кабель, навариваем коннектор, светим рефлектометром, а потом всё чиним).
Неконтролируемое излучение в дереве на длине волны 1310нм.
Случаются ситуации, когда ONU вышла из строя (бывает крайне редко) и непрерывно излучает в пассивную сеть на длине волны 1310нм, или недобросовестный пользователь включил в дерево вместо своей ONU медиаконвертер, излучающий на той же длине волны (1310нм). В этих случаях (как в случае аппаратного сбоя, так и в случае вредительства) эффект один: излучение постоянно присутствует в восходящем потоке дерева, не давая возможности другим ONU передавать данные к OLT. Как результат – дерево не функционирует.
Есть два варианта решения проблемы. Первый - обходить ногами каждый дом в надежде найти неисправность или чудом выявить злоумышленника. Этот вариант придётся воплощать в жизнь, если PON построена методом свариваниявсего, что хоть отдалённо похоже на волокно. Если клиентов хотя-бы 20, то проблему можно решать неделями.
Второй вариант, который используют те, кто построил PON с использованием коннекторов – локализация излучения путём последовательного отключение ветвей дерева от «корня» к «листьям». Последовательность действий следующая:
- На корневом делителе отключать (и для верности проверять на наличие излучения) хвосты, идущие «вниз» по дереву;
- При нахождении ветви, в которой присутствует паразитное излучение, отключать её от дерева (оставшаяся часть дерева придёт в рабочее состояние) и двигаться вниз по этой ветви до следующего делителя;
- Повторять до тех пор, пока проблема не локализуется до самого последнего (дальнего/нижнего в иерархии) делителя – дальше всё понятно. Отключаем последовательно клиентские соединения на данном делителе, пока не найдём источник излучения.
Флуд.
Флуд – проблема любой городской сети. Чаще всего флудят устройства с подгоревшими портами, реже – пользовательские компьютеры, заражённые вирусами. Также преднамеренно флудить могут пользователи, которые выражают некий социальный протест (дипломатично назовём это именно так), или имеющие с неработоспособности сети некие выгоды. Основная проблема флуда – невозможность удалённо добраться до флудящего оборудования или логически локализовать источник.
Подгоревшие порты – проблема, в основном, городского типа, и к PON имеет лишь частичное отношение. Как известно, чем длиннее медный проводник, тем больше на него наводятся электромагнитные поля. Дерево PON построено на оптическом волокне и, как следствие, не подвержено влиянию наводок от грозы. Проблема может возникнуть только в том случае, если к одной ONU медью подключено несколько пользователей, территориально удалённых друг от друга.
С флудерами и вирусами тоже всё понятно: первые пользуются демократическими свободами, вторые пренебрегают всеми законами робототехники. Методы борьбы и с теми, и с другими известны, но для начала нужно локализовать вредоносную деятельность.
В PON всё просто. Как уже писалось выше, PON – система с централизованным управлением. Все потоки, исходящие от клиентов, приходят только на OLT. Только OLT может дать разрешение ONU передавать данные, и только OLT может запретить любые контакты ONU с внешним миром. Отсутствие активного оборудования в дереве PON значительно облегчает борьбу с флудом – не создаётся прецедентов с бесконечной пересылкой пакетов с неправильными контрольными суммами между двумя соседними узлами коммутации, отсутствует переполнение буферов там же.
OLT всегда подключён к вышестоящему некому устройству (например, L3 роутер), поэтому доступ к нему есть всегда. Вышестоящее устройство не подвержено влиянию флуда от клиентов в дереве PON, поскольку OLT выделяет определённый квант времени каждой ONU и разрешает/запрещает ей вещание, а значит, ONU не может бесконтрольно «заваливать» порт OLT и вышестоящее устройство пакетами. Аналогичная ситуация происходит с бесконечно «гуляющим» траффиком по сети: его просто не будет, так как каждая ONU имеет доступ к своим соседям-клиентам только через OLT.
Процесс мониторинга сети (для логического обнаружения источника флуда) может быть организован с помощью зеркалирования оптического порта (на котором «висит» целое дерево) в медный и подключения медного порта к некоторому ПК, на котором установлен специализированный софт (например, TCPDUMP).
Кроме того, для защиты сети от вирусной активности, в которой присутствует бесконтрольное размножение MAC-адресов, в OLT присутствует функционал, запрещающий иметь конкретно взятой (или всем) ONU более чем N активных MAC-адресов одновременно.
Применение измерительного оборудования в PON.
Для измерения оптических показателей в PON лучше всего использовать самый простой оптический измеритель мощности (например, MT1113C). Его функциональных возможностей вполне хватает на то, чтобы измерить уровень входящего в дерево (или его ветвь) сигнала с одной стороны и уровень выходного сигнала с другой. Затухание на конкретно взятом промежутке посчитать в состоянии только специалист высочайшей квалификации (уровень образованности человека, способного вычислить А-Б, должен быть неимоверно высок – учтите это!), но с этим ничего поделать нельзя: раз уж залезли в Hi-Tech технологии, будьте добры, предоставьте работу с технологиями профессионалам!
Применение стандартного рефлектометра в PON ограничено пролётами между делителями (нахождение разрывов в ветви или проверка качества сварок). Всё дерево стандартный рефлектометр «просветить» не сможет – после первого делителя показания превратятся в «кашу». Следует также учитывать тот факт, что при измерении пролёта «снизу-вверх» по топологии дерева, в волокне не должно быть излучения, а значит, необходимо либо выключить модуль OLT (тем самым «положить» всё дерево), либо отключить конкретную ветвь дерева (недовольство отдельных клиентов очевидно). При измерении ветви дерева от узла до узла «сверху-вниз» (от корня к ветвям) проблемы с нежелательным излучением в волокне быть не должно – ONU «молчат» до тех пор, пока OLT не разрешит им вещание.
Стоит отметить, что на рынке существуют рефлектометры, умеющие «просвечивать» PON, но их может не оказаться в нужный момент под рукой.
Относительно недавно на рынке измерительного оборудования появился прибор, имеющий громкое название «проходной измеритель мощности». Данный прибор «врезается» в дерево PON и показывает мощность излучения, проходящего через него. Некоторыми продавцами этот прибор позиционируется как «панацея от всех проблем в пассивном дереве».
