Тестирование оптической мощности SFP в режиме BiDi: практическое руководство

A SFP с двунаправленной передачей данных проверка оптической мощности это можно сделать с помощью обычного измеритель оптической мощности когда измерительный прибор принимает по одной известной длине волны передатчика за раз. Обычно такой прибор не способен разделить две активные длины волн на работающем одноволоконном канале, а изменение настройки длины волны не приводит к добавлению фильтра по длине волны.

Это разграничение позволяет избежать двух распространенных ошибок: доверительного отношения к суммарному показанию при измерении в реальном времени, как будто оно относится к одному направлению, и отбраковки исправного модуля из-за того, что измерительный прибор был настроен на неправильную калибровочную длину волны.

Тестирование оптической мощности SFP в обоих направлениях: что может обычный измеритель

Контрольный вопрос	Обычный однопортовый измеритель оптической мощности?	Важное условие
Измерить выходной сигнал передатчика одного модуля	Да	Передатчик включен, его длина волны известна, а измерительный прибор поддерживает эту длину волны и соответствующий диапазон мощности
Измерить мощность, поступающую по оптоволокну от удаленного модуля	Да	Со стороны получателя соединение разорвано, поэтому тест прерывает связь
Разделение обоих направлений на активной одноволоконной линии BiDi	Нет, не сама по себе	Используйте установку для тестирования в реальных условиях, обеспечивающую селективность по длине волны и надлежащую направленность
Определить неизвестную длину волны света	Нет	Используйте измеритель длины волны или оптический спектральный анализатор
Измерять отдельные активные каналы PON и пакеты восходящего потока	Нет	Используйте измеритель PON, который явно поддерживает необходимые диапазоны и измерение пакетов

Краткое правило очень простое: один из известных сигналов поддается измерению; при этом обычный широкополосный измеритель мощности не позволяет индивидуально идентифицировать отдельные длины волн.

Чем отличается тестирование BiDi

В обычном дуплексном оптическом канале связи одно волокно используется для передачи, а другое — для приема. В паре BiDi с фиксированной длиной волны одна нить используется в обоих направлениях. Внутренний компонент, избирательный по длине волны, объединяет локальный передатчик с локальным приемником:

• Сторона A излучает на длине волны A и принимает сигнал на длине волны B.
• Сторона B осуществляет передачу на длине волны B и приём на длине волны A.

Использование компонентов с разделением по длине волны для объединения и разделения двух длин волн на одной нити описано в документе Ethernet Alliance Одноволоконный Ethernet материал. ethernetalliance.org

Таким образом, эти два модуля должны иметь взаимодополняющие длины волн для передачи (TX) и приёма (RX). Кроме того, они должны совпадать по области применения, скорости передачи данных, классу дальности, типу разъёма, типу оптоволокна, оптическому бюджету и поддержке со стороны хост-устройства. Если вы всё ещё не уверены в правильности подбора, сначала воспользуйтесь руководством LuLeey, чтобы два одинаковых модуля BiDi SFP.

Обычный измеритель оптической мощности оснащён широкополосным фотодетектором. Он измеряет среднюю оптическую мощность, поступающую на этот детектор. При выборе длины волны применяется калибровка для выбранной длины волны, поскольку чувствительность детектора изменяется в зависимости от длины волны. При этом измеритель не настраивается таким образом, чтобы все остальные длины волн исчезали. Оптико-волоконные приборы

Именно поэтому выбор длины волны 1310 нм не позволяет изолировать канал 1310 нм от другой активной длины волны на том же тестовом порте. Если на детектор попадают несколько длин волн, показания на дисплее не являются достоверными результатами по каждому каналу.

Тест 1: Измерение выходного сигнала передатчика SFP BiDi

Это наиболее «чистый» тест, поскольку к измерительному прибору подключен только локальный передатчик.

1. Зафиксируйте точные условия работы модуля и хоста

Запишите:

• Производитель модуля, артикул и версия
• Номинальная длина волны излучения и допустимый диапазон длин волн
• Опубликованные значения минимальной и максимальной мощности передачи
• Модель хоста, порт, прошивка или драйвер, а также настроенная скорость передачи данных
• Тип разъема и полировка
• Включен ли передатчик

Не следует ориентироваться исключительно на термины “SFP”, “SFP+” или “BiDi”. Физическое соответствие не гарантирует правильный режим SerDes хоста, фактическую скорость передачи данных, способ кодирования или оптические характеристики.

2. Перед подключением прибора проверьте его работоспособность

Убедитесь, что оптический измеритель мощности:

• Имеет точку калибровки или задокументированную точность для длины волны излучателя модуля
• Охватывает весь ожидаемый диапазон мощности без перегрузки
• Использует подходящий адаптер и средство для полировки разъемов
• Имеет действующий статус калибровки, соответствующий требуемой точности

Например, если модуль излучает в диапазоне около 1270 нм или 1330 нм, не следует полагать, что измерительный прибор, откалиброванный только на длине волны 1310 нм, обеспечит требуемую погрешность. Производитель измерительного прибора должен указать, как учитывается данная длина волны.

3. Проверить и очистить испытательный тракт

Используйте исправную контрольную перемычку, соответствующую типу оптоволокна и разъема модуля. Соблюдайте последовательность действий: «проверка — очистка — проверка». Загрязненный разъем может увеличить потери и привести к загрязнению адаптера измерительного прибора.

Никогда не смотрите внутрь модуля, разъема или оптоволокна. Считайте их находящимися под напряжением до тех пор, пока это не будет проверено в соответствии с установленной процедурой.

4. Отделить один передатчик

Установите модуль BiDi в поддерживающее его хост-устройство и убедитесь, что передатчик включен. Подключите его оптический порт к измерителю мощности с помощью опорной перемычки.

Удаленный модуль BiDi не входит в эту конфигурацию. Измерительный прибор теперь принимает сигнал только на локальной длине волны передатчика.

5. Установите длину волны и снимите показания мощности в дБм

Выберите длину волны излучения модуля или настройку прибора, явно утвержденную для него. Для измерения абсолютной оптической мощности используйте единицы измерения в дБм, дождитесь стабилизации показаний и зафиксируйте рабочее состояние.

Характер трафика и состояние передатчика могут повлиять на точность результата измерения средней мощности. При проведении проверки в полевых условиях необходимо фиксировать, был ли порт подключен, включен принудительно, находился ли в тестовом режиме или просто осуществлял передачу данных без соседнего устройства. При измерении на соответствие стандарту следует руководствоваться тестовым сигналом и условиями, указанными в документации по модулю или стандарту.

6. Сравните с точными техническими характеристиками

Сравните полученный результат с минимальной и максимальной мощностью передачи для данного конкретного номера детали и режима работы. Не используйте общие ограничения, указанные для другого модуля BiDi с таким же обозначением расстояния.

Показания в диапазоне TX подтверждают, что модуль выдает приемлемую мощность в условиях тестирования. Это не доказывает, что длина волны правильная, качество сигнала хорошее, хост-устройство распознает модуль или удаленный приемник может восстановить трафик.

Тест 2: Измерение мощности, поступающей по оптоволокну

Данный тест проверяет работу пульта дистанционного управления и установленный оптический тракт.

1. Запланируйте время для проведения технического обслуживания, так как необходимо отключить локальный приемник.
2. Оставьте удаленный модуль BiDi установленным и убедитесь, что его канал передачи (TX) остается включенным даже при отсутствии активного партнера.
3. Отсоедините локальный модуль от оптоволоконного кабеля и подключите кабель к измерительному прибору.
4. Настройте измерительный прибор на длину волны сигнала TX удаленного модуля.
5. Запишите значение принятой мощности в дБм.
6. Сравните это значение с указанным диапазоном рабочих значений приемника локального модуля, включая как нижний предел мощности, так и максимально допустимое входное значение.

Это значение включает потери в линии, разъемах, соединениях и любых пассивных компонентах. Это не чистый выходной сигнал передатчика удаленного модуля.

Некоторые хосты отключают лазер при отключении порта или при возникновении диагностического сбоя. Если измерительный прибор показывает отсутствие питания, прежде чем винить оптоволокно, проверьте состояние разрешения передачи (TX enable) и наличие сбоя передачи (TX-fault).

Почему обычный измеритель не может разъединить активное соединение BiDi

Однопортовый измеритель мощности служит в качестве оконечного устройства для оптоволокна; как правило, он не пропускает трафик. Поэтому подключение его вместо модуля BiDi приводит к отключению этого конца канала связи.

Установка пассивного отводителя позволяет сохранить соединение с конечными устройствами, но при этом возникает иная проблема с измерением. Если на тестируемом порте присутствуют обе длины волн BiDi, обычный широкополосный детектор не может определить, какая часть мощности приходится на каждую из них. Отображаемое значение зависит от суммарной оптической энергии и частотной характеристики детектора, тогда как выбранная калибровка применима только к одной длине волны.

Для проведения измерений без прерывания работы по отдельным длинам волн используйте установку, специально предназначенную для этой задачи, например:

• Измеритель мощности с селективным по длине волны диапазоном, охватывающий необходимые полосы частот
• Оптический спектральный анализатор с надлежащей точностью измерения мощности и разрешением
• Специально разработанный направленный оптический отвод или монитор, который сохраняет направление и учитывает потери в отводе

Перед установкой устройства в нестабильный участок линии связи проверьте его вносимые потери в режиме реального времени. Ответвлитель или монитор изменяют оптический бюджет.

DDM по сравнению с внешним измерителем мощности

Система цифрового диагностического мониторинга позволяет получать данные о мощности передачи (TX) и мощности приема (RX) от установленного модуля. Это ценная функция, поскольку позволяет отслеживать состояние канала связи без отключения оптоволокна. LuLeey’s Руководство по DDM/DOM объясняет распространенные толкования.

Стандарт SNIA SFF-8472 определяет диагностические поля выходной мощности TX и входной мощности RX, однако точность этих показателей зависит от длины волны, условий эксплуатации и реализации конкретного производителя. members.snia.org

DDM и внешний измерительный прибор не производят измерения в одной и той же точке:

Чтение	Точка измерения	Наилучшее применение
Модуль TX DDM	Внутренний монитор передатчика	Проанализируйте поведение модуля при запуске и сигналы тревоги
Внешний измерительный прибор на выходе модуля	После разъема модуля и перемычки опорного напряжения	Независимая проверка поставленной оптической мощности в полевых условиях
Модуль RX DDM	Внутри установленного приемника	Наблюдайте за уровнем сигнала в реальном времени и его изменениями во времени
Внешний измеритель на оптоволоконном конце приемника	На отсоединенном конце волокна	Проверьте напряжение на входе с помощью отдельного измерительного прибора

Незначительные расхождения могут быть вызваны потерями в разъемах, потерями в тестовых перемычках, зависимостью от длины волны, калибровкой, усреднением и точностью модуля. Значительное расхождение должно стать поводом для повторного сравнения, а не для автоматического вывода о том, что один из приборов показывает неверные результаты.

Запишите оба показания, длину волны, модель измерителя, состояние калибровки, положение перемычки, состояние порта и температуру. Сравните каждое значение с указанной для него погрешностью и с точными пределами модуля.

Не используйте метод тестирования PON для Ethernet BiDi

В сетях Ethernet BiDi типа «точка-точка» и в сетях PON используются несколько длин волн, однако условия их тестирования различаются. Передача данных в восходящем направлении в сетях PON может осуществляться пакетно и зависит от связи между ONU или ONT и OLT. Подходящий встроенный измеритель мощности PON использует поддерживаемые фильтры и проходные порты для поддержания активности сети PON.

Измеритель с маркировкой “PON” не всегда подходит для любой пары кабелей Ethernet BiDi, а обычный измеритель оптической мощности не является селективным по длине волны измерителем PON, работающим в режиме реального времени. Воспользуйтесь таблицей сравнения в Измеритель мощности PON против измерителя оптической мощности если оптоволокно используется в рамках услуги GPON или XGS-PON.

Распространенные ошибки при тестировании питания в режиме BiDi

• Выбрав длину волны и предположив, что измеритель теперь отсекает каждую вторую длину волны
• Измерение напряжения на отводном волокне с помощью обычного измерителя и рассмотрение полученного результата как значения в одном направлении
• Использование настройки «ближайшая длина волны» без указания погрешности
• Сравнение мощности сигнала на выходе оптоволокна с номинальными характеристиками канала передачи (TX) удаленного модуля
• Сравнение dBm и dB: dBm — это абсолютная мощность, а dB — отношение или коэффициент потерь
• Игнорирование максимального входного уровня измерительного прибора
• Смешивание разъемов UPC и APC или использование неподходящего адаптера
• Доверие к десятичной точности DDM как гарантированной точности измерений
• Определение исправности модуля исключительно по оптической мощности без проверки длины волны, скорости передачи данных, ошибок и трафика

Протокол практического испытания

Поле	Маршрут от А до Б	Направление от B к A
Номер детали модуля
Режим «Хост и порт»
Длина волны TX
Настройка длины волны измерителя
Опубликованный диапазон TX
Измеренная локальная мощность передатчика
Измеренная мощность после оптоволокна
Рабочий диапазон приёмника
Показания DDM TX/RX
Используемые разъемы, перемычки и измерительные приборы

Практический следующий шаг

Перед началом тестирования запишите номера двух модулей и нарисуйте две стрелки: от локального передатчика (TX) к удаленному приемнику (RX), а затем от удаленного передатчика (TX) к локальному приемнику (RX). Укажите длину волны и допустимый диапазон мощности на каждой стрелке.

Если вам требуется лишь проверка окна отключения, тестируйте по одному передатчику за раз с помощью совместимого откалиброванного измерителя оптической мощности. Если канал связи должен оставаться активным, а данные по обеим длинам волн необходимо передавать отдельно, вместо этого следует использовать установку для тестирования в режиме реального времени с селективностью по длине волны и низкими потерями.

При выборе тестового прибора LuLeey руководствуйтесь заполненной таблицей с двунаправленными характеристиками, а не одним лишь термином “оптический измеритель мощности”, чтобы подобрать подходящие значения длины волны, диапазона измерения, типа разъема и требований к тестированию в рабочем режиме.