Глава 3. Проблемы при построении PON и методы их решения.

3.1 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.

При расчётах для делителей используют таблицы затуханий 1 и 2 из раздела 2.3 (при этом необходимо помнить, что типичные значения затухания на различных сплиттерах в таблицах указаны без учета затуханий на коннекторах).

На каждой сварке затухание оптического сигнала принимают равным 0.05дБ (хорошие сварочные аппараты гарантируют затухание на сварке 0.01дБ, но лучше перестраховаться).

Затухание на механическом соединении принимают равным 0.5дБ (на самом деле, эталонное значение для соединения типа SC/UPCсоставляет 0.25дБ, но опять же, лучше перестраховаться – больший запас оптического бюджета еще никому не вредил).

Для стандартного волокна G.652 D затухание в волокне на длине волны 1310нм  принимают равным 0.36дБ/км (для 1550нм затухание в волокне равно 0.22дБ/км), затухание на перегибе варьируется от 0.15дБ до 7дБ и более (эту позицию необходимо измерять прибором на месте; при использовании внешних абонентских патч-кордов с волокном G.657 Aэту позицию можно не принимать во внимание).

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(зависит от оборудования, но чаще всего именно -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.*

3.2 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 клиентский волновод 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 с действиями злоумышленников или иными негативными факторами (ветка дерева сломалась и упала на кабель, грузовик проехал и порвал патч-корд и проч.).

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 деления 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).

Перед всеми вышеизложенными «приседаниями» необходимо проверить ONU на вменяемость лазерного приёмо-передатчика (мало ли что?).

3.3 Неконтролируемое излучение в дереве на длине волны 1310нм.

Случаются ситуации, когда ONU вышла из строя и непрерывно излучает в пассивную сеть на длине волны 1310нм(такая ситуация бывает крайне редко), или недобросовестный пользователь включил в дерево вместо своей ONUмощный 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 и «забивая» приёмник OLT шумоподобным сигналом. 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 сваривания всего, что хоть отдалённо похоже на волокно. Если клиентов хотя-бы 20, то проблему можно решать неделями(то абонентов нет дома, то не хотят открывать двери, то погода испортилась…).

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.

3.4 Умышленное повреждение кабеля.

Иногда случается, что кабель режут конкуренты – популярный во все времена метод борьбы за клиентов. Но чаще (особенно в отдалённых районах) кабель режут местные жители с целью наживы.

Для предотвращения посягательств на кабельное имущество необходимо перед тем, как завести кабель в населённый пункт, объяснить местным кладоискателям, что «В этом чёрном кабеле драгоценных и иных редкоземельных металлов нет, а содержимое его непригодно даже на подвязку помидоров». По возможности, продемонстрировать населению кусок кабеля и его содержимое. От осмысленного вредительства это вряд ли убережёт, но отобьёт у некоторого количества владельцев бокорезов интерес.

3.5 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 в FTTH – невозможность удалённо добраться до флудящего оборудования или программно 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 было озвучено ранее, 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.