Оптоволоконный отрадометр: форматы данных и стандартизация

Введение

Оптоэлектронный прибор

Оптический рефлектометр во временной области (OTDR) – это оптоэлектронный прибор, используемый для характеристики оптического волокна. Он является оптическим эквивалентом электронного рефлектометра во временной области, который измеряет импеданс испытываемого кабеля или линии передачи. OTDR посылает серию оптических импульсов в испытываемое волокно и принимает на том же конце волокна свет, рассеянный (обратное рассеяние Рэлея) или отраженный от различных точек волокна. Собранный рассеянный или отраженный свет используется для характеристики оптического волокна. Интенсивность возвращаемых импульсов измеряется и интегрируется во времени, а затем отображается в виде графика зависимости от длины волокна.

Формат данных OTDR

В конце 1990-х годов представители индустрии OTDR и сообщество пользователей OTDR разработали уникальный формат данных для хранения и анализа данных волоконно-оптических измерений, полученных с помощью OTDR. Эти данные основывались на спецификациях GR 196, «Общие требования к оборудованию типа оптического рефлектометра во временной области (OTDR)». Целью было создание действительно универсального формата данных, который должен был быть реализован всеми производителями OTDR. Поставщики OTDR разработали программное обеспечение для реализации этого формата. В процессе работы они выявили несоответствия в формате, а также области, вызывающие недопонимание у пользователей. С 1997 по 2000 год группа специалистов по программному обеспечению от поставщиков OTDR пыталась решить проблемы и устранить несоответствия в формате данных OTDR, который тогда назывался «Bellcore». Эта группа, известная как OTDR Data Format Users Group (ODFUG), добилась определенных успехов. С тех пор многие разработчики OTDR продолжали сотрудничать с другими разработчиками для решения конкретных проблем совместимости и обеспечения возможности обмена данными между оборудованием разных производителей. В 2011 году Telcordia приняла решение собрать отраслевые комментарии по этому формату данных в один документ под названием «Формат данных оптического рефлектометра во временной области (OTDR)». В настоящем специальном отчете (SR) обобщается состояние формата данных OTDR Bellcore, который был переименован в формат данных OTDR Telcordia. Данный формат предназначен для всего оборудования, связанного с OTDR, которое предназначено для сохранения данных трассировки и информации об анализе. Первоначальные реализации требуют предоставления поставщиком OTDR автономного программного обеспечения для преобразования существующих файлов трассировки OTDR в формат данных SR 4731, а также для преобразования файлов из этого универсального формата в формат, совместимый со старыми моделями OTDR. Это программное обеспечение для преобразования файлов может быть разработано поставщиком оборудования, конечным пользователем или сторонней организацией. Оно также обеспечивает обратную совместимость формата данных OTDR с существующим оборудованием. Формат SR 4731 описывает бинарные данные. Хотя текстовая информация содержится в нескольких полях, большинство чисел представлены в виде 16-битных (2 байта) или 32-битных (4 байта) целых чисел со знаком или без знака, хранящихся в виде бинарных изображений. Порядок байтов в этом формате файла явно установлен как little-endian, что характерно для машин на базе процессоров Intel. Строковые поля завершаются нулевым байтом (“\0”). Данные формы сигнала OTDR представлены в виде коротких, беззнаковых целых чисел, равномерно распределенных во времени, в единицах децибелов (дБ), умноженных на 1000, относительно максимального уровня мощности. Максимальный уровень мощности устанавливается в ноль, и предполагается, что все точки данных формы сигнала равны нулю или отрицательны (бит знака подразумевается), поэтому минимальный уровень мощности в этом формате составляет 65,535 дБ, а минимальное разрешение между ступенями уровня мощности – 0,001 дБ. В некоторых случаях этого может быть недостаточно для представления всех точек формы сигнала. Поэтому для расширения диапазона мощности точек данных используется масштабный коэффициент.

In the late 1990s, OTDR industry representatives and the OTDR user community developed a unique data format to store and analyze OTDR fiber data. This data was based on the specifications in GR 196, Generic Requirements for Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) Type Equipment. The goal was for the data format to be truly universal, in that it was intended to be implemented by all OTDR manufacturers. OTDR suppliers developed the software to implement the data format. As they proceeded, they identified inconsistencies in the format, along with areas of misunderstanding among users. From 1997 to 2000, a group of OTDR supplier software specialists attempted to resolve problems and inconsistencies in what was then called the “Bellcore” OTDR Data Format. This group, called the OTDR Data Format Users Group (ODFUG), made progress. Since then, many OTDR developers continued to work with other developers to solve individual interaction problems and enable cross use between manufacturers. In 2011, Telcordia decided to compile industry comments on this data format into one document entitled Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) Data Format. This Special Report (SR) summarizes the state of the Bellcore OTDR Data Format, renaming it as the Telcordia OTDR Data Format. The data format is intended for all OTDR related equipment designed to save trace data and analysis information. Initial implementations require standalone software to be provided by the OTDR supplier to convert existing OTDR trace files to the SR 4731 data format and to convert files from this universal format to a format that is usable by their older OTDRs. This file conversion software can be developed by the hardware supplier, the end user, or a third party. This software also provides backward compatibility of the OTDR data format with existing equipment. The SR 4731 format describes binary data. While text information is contained in several fields, most numbers are represented as either 16 bit (2 byte) or 32 bit (4 byte) signed or unsigned integers stored as binary images. Byte ordering in this file format is explicitly low byte ordering, as is common on Intel processor based machines. String fields are terminated with a zero byte “\0”. OTDR waveform data are represented as short, unsigned integer data uniformly spaced in time, in units of decibels (dB) times 1000, referenced to the maximum power level. The maximum power level is set to zero, and all waveform data points are assumed to be zero or negative (the sign bit is implied), so that the minimum power level in this format is 65.535 dB, and the minimum resolution between power level steps is 0.001 dB. In some cases, this will not provide sufficient power range to represent all waveform points. For this reason, the use of a scale factor has been introduced to expand the data point power range.