В нашем предыдущий пост в блоге, мы подробно рассказали об аппаратных компонентах, входящих в состав системы мониторинга оптических кабелей FirstFiber Technologies, а также о том, как мы оптимизируем процесс физического развертывания. В этой статье мы перенесем внимание с аппаратного обеспечения на программное — а именно на мощные алгоритмы, лежащие в основе нашей системы.
(Обратите внимание: хотя многие из этих функций уже доступны, некоторые расширенные алгоритмические функции, о которых пойдет речь ниже, все еще находятся в стадии активной разработки нашей командой инженеров).
Как алгоритм восстанавливает порядок в данных
При удалении физического оптического коммутатора из системы мониторинга OTDR его заменяют пассивным оптическим разветвителем. Хотя это позволяет избавиться от громоздкого оборудования, при этом возникает сложная проблема обработки данных, которую можно решить только с помощью передовых методов цифровой обработки сигналов.
Вот как именно программное обеспечение заменяет механические компоненты:,
Задача: пересекающиеся трассы
В традиционной конфигурации оптический переключатель физически подключает рефлектометр OTDR к волокну A, выполняет тест, а затем механически переключается на волокно B. Тестирование проводится по одной линии за раз, что позволяет получить чистые, изолированные данные.
Без коммутатора единственный импульс OTDR попадает на пассивный разветвитель и одновременно распространяется по всем подключенным ветвям волокна. Сигналы обратного рассеяния и отражения от каждой отдельной ветви возвращаются и смешиваются в детекторе. Для стандартного устройства OTDR этот возвращающийся сигнал выглядит как хаотичный, нечитаемый шум.
Решение: 3-этапная обработка от FirstFiber Technologies
Чтобы разобраться в этом неоднозначном сигнале, система использует высокоскоростную обработку данных и собственную логику — в том числе алгоритм Landmark Anchoring компании FirstFiber Technologies — для выявления неисправностей.
- Базовое определение характеристик (эталонная карта) При первоначальном развертывании системы алгоритм записывает чрезвычайно подробную эталонную трассировку всей пассивной сети в момент, когда она находится в идеальном рабочем состоянии. Он идентифицирует и наносит на карту известные физические ориентиры (такие как точки сращивания, оконечные разъемы и разветвители) на каждой ветке, создавая цифровой отпечаток нормального состояния сети.
- Деконволюция сигнала (вычитание) Когда возникает неисправность — например, обрыв кабеля или микроизгиб — OTDR получает новую, слегка измененную смешанную кривую. Алгоритм динамически накладывает эту новую хаотичную кривую на “отпечаток” исправного кабеля. С помощью сложных математических вычислений (деконволюции) он математически вычитает все «нормальные» фоновые отражения. Остаётся только изолированный всплеск сигнала, вызванный неисправностью.
- Распознавание и сопоставление подписей После выделения аномалии алгоритм анализирует её форму. Поврежденное соединение отражает свет иначе, чем чистый разрыв или изгиб под натяжением. Рассчитав точное расстояние до этой новой аномалии и сопоставив его с известными ориентирами базовой линии, алгоритм может с уверенностью определить, на какой именно ветке произошел сбой — даже если физический сигнал так и не был разделен.
Убедитесь в разнице
Ознакомьтесь с этой интерактивной визуализацией, чтобы увидеть, как алгоритм выделяет неисправность из зашумленного сигнала, разделенного пассивным способом, по сравнению со старым методом механического переключения.
«Проверка реальности»: компромиссы алгоритмического подхода
Хотя замена физических оптических коммутаторов на пассивный сплиттер и современные алгоритмы кажется идеальным решением, инженерная работа всегда сопряжена с компромиссами. Инженерная команда FirstFiber Technologies придерживается принципа полной прозрачности в отношении того, в чем эта система превосходит другие, а в чем сталкивается с ограничениями.
Менее интуитивная визуализация данных
Традиционные системы коммутации обеспечивают чистый, изолированный тракт для каждой ветви. Система на основе разветвителя, даже при наличии превосходных алгоритмов деконволюции, в принципе основана на интерпретации перекрывающихся сигналов. Ей не хватает той непосредственной, интуитивной ясности, которая присуща однолинейному тестированию.
Требования к высокому динамическому диапазону
Поскольку сигнал должен пройти через пассивный разветвитель (который по своей природе вызывает значительные вносимые потери) и отразиться обратно, основной модуль OTDR должен обладать исключительно высоким динамическим диапазоном, чтобы четко “увидеть” конец линии.
Алгоритмическая сложность
Логика, необходимая для разграничения перекрывающихся отражений, чрезвычайно сложна. Если базовый «отпечаток» сети со временем естественным образом меняется, алгоритм необходимо тщательно обновлять, чтобы избежать ложных срабатываний.
Отсутствие выборочной проверки ветвей
Пассивный разветвитель означает, что вы постоянно проводите тестирование все подключенных ветвей одновременно. В отличие от механического выключателя, невозможно по желанию отключить и проверить только одну конкретную ветвь.
Традиционные методы по-прежнему лидируют по показателям абсолютной точности
Несмотря на наличие современного программного обеспечения, когда максимальная точность и чистота сигнала являются абсолютными приоритетами, традиционный рефлектометр OTDR в сочетании с физическим оптическим коммутатором по-прежнему обеспечивает превосходные исходные рабочие характеристики.
Вывод: что выбрать?
Итак, заменяет ли алгоритмический подход FirstFiber традиционные системы полностью? Нет.
В средах, не использующих технологию PON
Для выделенных высокопроизводительных оптических линий связи, где оптические разветвители по естественным причинам отсутствуют, мы по-прежнему настоятельно рекомендуем традиционный подход: использование рефлектометра OTDR в сочетании с оптическим коммутатором. Четкость, надежность и точность этого метода по-прежнему остаются непревзойденными.
В средах PON (пассивных оптических сетях)
Поскольку в архитектурах PON для распределения сигналов по умолчанию используются пассивные оптические разветвители, внедрение механических коммутаторов приводит к излишнему усложнению системы. В данном случае оба подхода являются приемлемыми, однако алгоритмическая система FirstFiber демонстрирует наибольшие преимущества, позволяя осуществлять мониторинг сети с использованием существующей пассивной архитектуры без добавления громоздкого оборудования.
В FirstFiber Technologies, наша техническая команда стремится к постоянной оптимизации наших алгоритмов. Наша цель остается прежней — решать как можно больше сложных сетевых задач с использованием минимально необходимого объема аппаратных ресурсов, предоставляя операторам лучшие инструменты для их конкретной архитектуры.
Что вы думаете о переходе от аппаратных коммутаторов к алгоритмическому мониторингу? Внедряли ли вы что-то подобное? системы мониторинга с использованием оптического волокна в вашей сети? Делитесь своими мыслями и предложениями в комментариях ниже…
