Powoli zbliżamy się w Polsce do dwudziestoletniego okresu rozwijania i świadczenia usług dostępowych wykorzystujących pasywną sieć światłowodową o strukturze rozgałęzionej. W tym czasie wielu operatorów telekomunikacyjnych zbierało swoje pierwsze doświadczenia związane z budową sieci FTTH, a część z nich stawiało pierwsze kroki w technice światłowodowej w ogóle.

Choć w sieci FTTH zmieniały się systemy i urządzenia transmisyjne na coraz bardziej nowoczesne i oferujące szybszą transmisję, to zawsze ich wspólnym i niezmiennym składnikiem była, jest i jeszcze przez długi czas zapewne będzie Optyczna Sieć Dystrybucyjna (OSD). Jej kluczowym elementem jest spliter lub kaskada spliterów światłowodowych realizujących podział sygnału optycznego z OLT i kierowanie go do wielu użytkowników usług oraz agregację zwrotnych sygnałów optycznych przenoszących dane w kierunku od klientów do OLT.

Bez względu na to, czy mówimy o systemach transmisyjnych starszych generacji (np.: B-PON – 622 Mb/s / 155 Mb/s) czy współczesnym, najbardziej rozpowszechnionym GPON (2.488 Gb/s / 1,244 Gb/s) to transmisja zawsze realizowana jest na długościach fali 1490 nm (downstream), 1310 nm (upstream) i sporadycznie 1550 nm (downstream-TVoRF). Migracja z systemu starszej generacji na nowszy nie wymagała praktycznie żadnych działań w obszarze pasywnej sieci światłowodowej z wyjątkiem sytuacji, w których jednocześnie zwiększano współczynnik podziału w OSD, np.: z 1:32 na 1:64.

Zmiany stosunkowo proste do wdrożenia, których wyzwalaczem były znacznie większe możliwości transmisyjne nowszych systemów dostępowych. Wdrożenie XGS-PON może również dokonywać się w ten sposób, ale częściej odbywa się przez doprowadzenie do koegzystencji GPON i XGS-PON poprzez współdzielenie tej samej infrastruktury światłowodowej – OSD. W rekomendacji ITU-T G.9805 (2022) Amd. 1 (06/2023) opisano trzy scenariusze, według których można taką koegzystencję systemów zrealizować:

• za pomocą zewnętrznego multipleksera/demultipleksera CE (ang. Coexistence Element),
• przy użyciu splitera 2:N,
• wykorzystując moduł (wkładkę) MPM (ang. Multi Pon Module), integrującą w sobie transceiver’y GPON i XGS-PON i zapewniającą im wspólny interfejs optyczny dostępu do ODN.

Ze względu na stosunkową łatwość implementacji i najmniejszą ingerencję w światłowodową infrastrukturę pasywną, najczęstszym wyborem operatorów jest ostatni scenariusz.

Czy jakość optycznej sieci dystrybucyjnej, a w szczególności jej aktualne tłumienie, może mieć więc wpływ na powodzenie wdrożenia XGS-PON? Okazuje się, że tak i to całkiem duży. Spróbujmy przeanalizować jedną z często występujących w praktyce sytuacji.

Zgodnie z przywołaną wcześniej rekomendacją ITU-T oraz kolejną G.9807.1 (02/2023) moduły MPM są dostępne w trzech podstawowych wariantach powiązanych z klasą tłumienia ODN. W tabeli poniżej przedstawiono najważniejsze parametry optyczne modułów MPM w zależności od klasy ODN.

Typowa sieć GPON, działająca w obszarze mocno zurbanizowanym to: do 6 km toru światłowodowego, jeden spliter 1:64 w torze, lub kaskada dwóch spliterów o całkowitym współczynniku podziału również 1:64, kilka złączy rozłączalnych i około 10 spoin światłowodowych.

Nie popełniając dużego błędu możemy założyć, że całkowite tłumienie toru pomiędzy portem optycznym karty OLT, a portem wejściowym ONT nie przekroczy 24 dB. Możemy zatem oczekiwać, że na wejściu ONT poziom mocy nie powinien być niższy niż -22,5 dBm dla klasy B+ i -21 dBm dla klasy C+, w przypadku, gdy wkładki w OLT nadają z minimalną, dopuszczoną przez w/w standardy, mocą. W rzeczywistości wkładki nadają sygnał optyczny na poziomie zbliżonym do środka przedziału dopuszczalnych wartości, a czasem nawet wyższym. Stąd w praktyce oczekiwany poziom mocy będzie wyższy, odpowiednio: -20,5 dBm (3,5 dBm na wyjściu OLT) i -19 dBm (5 dBm na wyjściu OLT). W przypadku takiej sieci mamy praktycznie pewność, że światłowodowa infrastruktura pasywna ma odpowiednio małe tłumienie i nie będzie sprawiać kłopotu, jeśli rozpoczniemy wdrażanie technologii XGS-PON z wykorzystaniem modułów MPM.

Finalnie wystarczy jedynie wykonać pomiary mocy obecnych w sieci z obu OLT (GPON i XGS-PON) przy pomocy selektywnego falowo miernika mocy by upewnić się, że mają prawidłowy poziom i można rozpoczynać świadczenie usług na bazie nowej technologii.

Jednak, jak to w życiu często bywa, każdy z operatorów ma swoje własne metody pomiaru mocy optycznej sygnału OLT w kluczowych punktach sieci na etapie inwestycyjnym i w trakcie uruchamiania usług klientom. Ma również własne kryteria oceny wyników pomiarów. Z technicznego punktu widzenia idealnie byłoby, gdyby pomiar był wykonywany miernikiem mocy optycznej, a kryteria oceny wynikały wprost z projektu budowanej sieci. Często jednak tak nie jest i stosuje się daleko idące uproszczenia.

Pierwsze to przyjęcie jednego „uniwersalnego kryterium” oceny wyniku pomiaru w całej sieci FTTH operatora, w zupełnym oderwaniu od specyfiki konkretnych instalacji, np.: -26 dBm lub nawet -28 dBm. Innymi słowy, jeśli wynik pomiaru mocy sygnału OLT w lokalizacji klienta nie jest niższy od przyjętego limitu to uznaje się, że sieć jest gotowa do świadczenia usług. Wróćmy teraz do naszej „typowej sieci GPON”, w przypadku której przyjęcie takiego kryterium oznacza możliwość uruchomienia usług na łączu, które może mieć tłumienie nawet o 9 dB wyższe niż wynikałoby z projektu.

Nie znając przyczyn tego wzrostu nie mamy pewności czy tłumienie będzie stabilne w czasie (co jest dla nas korzystne), czy też może ulec zmianie i jeszcze wzrosnąć, a to prosta droga do pogorszenia jakości usług lub przerwania ich świadczenia. Jeśli w takiej sieci zdecydujemy się uruchomić system XGS-PON z wykorzystaniem wkładek MPM, a źródłem podwyższonego tłumienia w ODN będzie nadmiernie zgięty światłowód albo inny błąd (lub wiele błędów) instalacyjny generujący punktowe zdarzenie makrozgięciowe, to tłumienie tych zdarzeń na długości fali 1577 nm będzie znacznie wyższe i w praktyce uniemożliwi prawidłową pracę systemu transmisyjnego XGS-PON.

Drugim, jest wykorzystanie wbudowanej w ONT funkcjonalności pomiaru poziomu mocy sygnału OLT zamiast pomiaru klasycznym miernikiem mocy. Należy jednak zauważyć, że mechanizm ten obarczony jest dużym błędem pomiaru sięgającym czasem do 3 dB. O ile wartość zmierzona jest zbliżona do projektowej to możemy być raczej spokojni. Gorzej, gdy ta metoda pomiaru jest używana w połączeniu z „uniwersalnym kryterium”, a wartości zmierzone są zbliżone do progu akceptacji.

Może się okazać, że moc raportowana przez ONT jest w rzeczywistości o kilka dB niższa i choć usługa się uruchomi to jej jakość może być niestabilna w czasie, a transmisja może nie powrócić przy najbliższym wyłączeniu ONT i jego ponownym załączeniu. Problemem może być również zdalna aktualizacja oprogramowania ONT, ponieważ urządzenia te nie rozpoczną takiej procedury, gdy sygnał OLT ma zbyt niski poziom.

W powyższym przykładzie nie jest również możliwe automatyczne skorzystanie z kolejnego dobrodziejstwa systemu XGS-PON, jakim jest przejście z podziału 1:64 na 1:128. Sieć nie ma już rezerwy w budżecie tłumienia by poradzić sobie z dodatkowym jego wzrostem o minimum 3 dB i jedyne wyjście to albo znalezienie i usunięcie przyczyn generujących dodatkowe tłumienie (rozwiązanie preferowane) albo zastosowanie wkładek transmisyjnych o większej mocy wyjściowej i czułości.

Co zatem można zrobić by nie wpaść w „tarapaty”? Najlepiej tak ustawić kryteria oceny wyników pomiarów mocy by były skorelowane z dokumentacją projektową. W przypadku stwierdzenia istotnych odstępstw reagować niezwłocznie i usuwać ich przyczyny. Nie dopuszczać do uruchamiania usług na łączach, które pracują ze zbyt niskim sygnałem OLT na wejściu ONT. Starać się je diagnozować i usuwać usterki zanim zdążą się one przełożyć na zgłoszenia reklamacyjne klientów.

Autor: Stanisław Andrzej Cąkała, Główny Architekt Sieci i Usług Orange

Zobacz także

• Raport o rynku operatorskim w Polsce 2024 – Przyszłość sieci telekomunikacyjnych