OTDR で障害のある PON をトラブルシューティングする方法

ポイントツーポイントFTTxネットワークで発生する障害は、光時間領域反射率計（OTDR）テストを用いることで簡単にトラブルシューティングできます。しかし、ポイントツーマルチポイントネットワーク（PONネットワーク）の障害トラブルシューティングは、ポイントツーポイントネットワークとは大きく異なり、より複雑です。この記事では、PONで発生する可能性のある潜在的な障害を紹介し、OTDRを用いたトラブルシューティング方法を解説します。

PONの簡単な紹介

PON (パッシブ光ネットワーク)は、ポイントツーマルチポイント光ファイバーを構内まで使用する通信ネットワークで、無電源光スプリッタを使用することで、1 本の光ファイバーで複数の構内に対応できます。基本的な PON (図 1 を参照) は、サービス プロバイダの中央局にある光回線終端装置 (OLT) と、エンド ユーザ付近にある複数の光ネットワーク終端装置 (ONT) または光ネットワーク ユニット (ONU) で構成されます。場合によっては、2 つ目のスプリッタを最初のスプリッタにカスケード接続して、建物や住宅地にサービスを提供することもできます (図 2 を参照)。国際電気通信連合 (ITU-T) と電気電子学会 (IEEE) は、PON アーキテクチャに基づく光アクセス システムのいくつかの標準 (ITU では G.982、G.983、または G.984、IEEE では 802.3ah または 802.3av) を作成しています。

図1. シンプルなPONトポロジ

図2. カスケードPONトポロジ

このアーキテクチャにより、オペレータは、どの加入者が影響を受けているかを簡単に判断できるだけでなく、ネットワーク オペレーション センター (NOC) のネットワーク監視システムを使用して、影響を受けている顧客の数や PON がカスケードされているかどうかなど、考えられる障害要素を特定することもできます。

PON の考えられるシナリオと潜在的な障害
一般に、PON の障害ケースは 3 つのシナリオに分類されます。 1 つは、影響を受ける顧客が 1 人だけの場合です。 もう 1 つは、カスケード接続された PON で発生し、影響を受けるすべての顧客が同じスプリッタに接続されている場合です。 最後のケースは、PON がカスケード接続されているかどうかに関係なく、同じOLTに依存するすべての顧客が影響を受ける場合です。 最初のケースでは、3 つの潜在的な障害が考えられます。 障害は、顧客と最も近いスプリッタ間の配線ファイバー、またはONT 機器、あるいは顧客の自宅の配線に発生する可能性があります。 図 3 (a) および (b) を参照してください。

図3 (a). PONケース1 - 影響を受ける加入者が1人だけの場合の起こりうる障害

図3 (b). PONケース1 - 影響を受ける加入者が1人だけの場合の起こりうる障害

同じスプリッタに接続しているすべての顧客がサービスを受信できないが、同じOLTに接続している他の顧客はサービスを受信できる場合（つまり、2番目のケース）、最後のスプリッタまたはカスケード接続されたスプリッタ間の光ファイバリンクに障害が発生している可能性があります。図4を参照してください。

図4. PONケース2 - 影響を受ける加入者が最後のスプリッタに接続されたカスケードPON

上記の 3 番目のケースでは、すべての顧客が影響を受ける場合、図 5 に示すように、OLT に最も近いスプリッタ、ネットワークのフィーダ ファイバー/ケーブル、または OLT 機器で直接障害が発生する可能性があります。

図5. PONケース3 - すべての加入者が影響を受ける（全員が最初のスプリッタに接続）

さらに、スプリッター、ターミナル、またはドロップにコネクタがあれば、障害のあるネットワークの一部を切り分けるのが容易になります。コネクタの検査や、1310/1550 nmの波長を使用したOTDR測定は、サービス停止中のネットワーク区間でよく行われます。

特定のインサービスポータブル OTDR デバイスを使用する理由は何ですか?

稼働中の PON ネットワークのトラブルシューティングには、PON パワー メーターと稼働中の 1625 または 1650 nm OTDR という 2 つの専用ツールがあります。ご存知のように、PON パワー メーターは通常、信号が ONT との間で正しく送信されていることを確認するために使用されます。PON メーターはすべての信号のパワー レベルを測定し、問題が顧客の ONT から発生しているのか、ネットワークから発生しているのかを区別できます。ただし、稼働中の OTDR を使用する理由が非常にわからない場合があります。1310 または 1550 nm のテスト波長で従来の OTDR を使用すると、トラフィック信号に干渉してトラフィックが乱れます。同時に、トラフィック信号は OTDR の受信機にも干渉し、OTDR トレースの解釈が困難になる可能性もあります。相互干渉のため、従来の OTDR は使用できず、特定の稼働中の OTDR が必要です。

インサービス OTDR は、ライブ ファイバー ネットワークのテスト専用に設計されています。この専用デバイスは、帯域外波長 (トラフィック波長から離れたテスト波長) を使用して、ネットワーク送信機または受信機を妨げることなく OTDR テストを可能にします。PON ネットワークの場合、監視目的 (リモート ファイバー テスト システムを使用) を除き、WDM は不要になります。PON ネットワークはポイントツーマルチポイント構成であり、トラブルシューティング テストはアクセス可能な要素 (ONT またはスプリッター) から直接実行されます。サービスはすでに顧客へのダウンストリームでオフになっているため、オペレータは要素を切断できます。まず、インサービス OTDR は、OTDR テスト波長を OLT に向けてアップストリームに発射している間、他の顧客に迷惑をかけてはいけません。これは、ITU-T 勧告に基づいて OLT が 1625 nm を超える信号を拒否するため、おそらく当てはまるでしょう。次に、OTDR が受信するトラフィック信号は、正確な OTDR トレースを取得するために拒否されます。 OTDR ダイオードを保護するために使用される特定のロングパス フィルタは、OTDR とネットワーク間のジャンパーを介して追加するか、OTDR に組み込むことができます。

ほとんどの機器メーカーは、安全な試験のために1625nm波長の使用を許可しています。しかしながら、日本など一部の国では、光ファイバー伝送信号の保守波長を規定するITU-T L.41勧告に反映され、1650nm波長の使用が推奨されています。1650nm波長は、フィルターの設計と、交通信号（現在および将来のPON技術）からより遠いことから推奨されています。

OTDRによるPONトラブルシューティング事例

トラブルシューティングやテスト全体をスムーズに進めるには、適切なOTDRツール、正しいパルス幅、そしてトラブルシューティングを開始するのに最適な場所を選択することが不可欠です。OTDRの構成は、認定対象の機器とカバーする距離に応じて設定する必要があります。

上述のPONの想定されるシナリオと潜在的な障害に対応するため、以下ではOTDRを用いたいくつかのソリューションを紹介します。複雑さを避けるため、本稿ではONT/OLTにのみコネクタが接続されている場合のみ分析します。

解決策1：分配光ファイバー
シンプルPONのトラブルシューティング - 影響を受ける加入者は1つだけです。スプリッタにコネクタがないことを前提としてください。(図6参照)

図6. OTDRは上流に発射され、トレースはスプリッタまでしか重要ではない

解決策2：カスケードネットワークの場合の分配ファイバと2つのスプリッタ間のファイバのトラブルシューティング

2番目のスプリッタに接続されたすべての顧客がダウンしています。スプリッタに利用可能なコネクタがない場合を考えてみましょう。（図7参照）

この場合、スプリッタ通過後の信号を観測する必要があります。使用するOTDRは、この用途に最適化され、スプリッタでは通常7～10dBの損失が発生するため、デッドゾーンが可能な限り短くなければなりません。

図7. OTDRは上流に発射され、トレースは最後のスプリッタから最初のスプリッタまでのトラフィックを表示するはずです。

解決策3：フィーダーのトラブルシューティング

NOCで受信した情報によると、すべての顧客がダウンしていることがわかりました。問題はフィーダー側で発生している可能性が高いため、障害のあるネットワークをテストする最も一般的な方法は、OLTの下流にOTDRを照射することです（図8参照）。

図8. OTDRは下流に発射され、トレースは最初のスプリッタまでのトラフィックを表示するはずです

注: フィーダーの障害が疑われる場合 (ソリューション 3)、OLT から直接 OTDR テストを実行するのが最適な選択肢ですが、その他の場合にはこの方法は推奨されません。

その他のPONテストツール

OTDR以外にも、PONのトラブルシューティングでは様々な段階でPONパワーメーター、ロステストセット、IPテスター（音声、データ、ビデオ）、同軸テスターなど、様々なテストツールが使用されます。Fiber-Martは、これらのテストツールを高品質かつ競争力のある価格でご提供いたします。ODTRをはじめ、JDSU、YOKOGAWAなど、様々なブランドの様々なODTRをご用意しております。さらに、Fiber-MartではPON関連製品を多数取り扱っております。詳細については、ウェブサイトをご覧ください。または、sales@ fiber-mart.comまでお問い合わせください。