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重要なファイバー接続の監視強化



概要

イーサネットネットワークは、インターネットプロトコル(IP)通信の伝送メカニズムです。イーサネットは、1973年にゼロックス社のパロアルト研究所でテストされた当初から存在していましたが、ここ数年で制御システムアプリケーション、更に最近ではCCTVアプリケーションで実行可能になりました。より優れたスイッチング技術の発明と開発により、イーサネットネットワークは交通システムや輸送システムなどの制御システムネットワークにより適したものになりました。

当社はスイッチの光ファイバーポートにデジタル診断と監視機能を追加することにより、イーサネットスイッチを強化しました。この機能により、ユーザーは特定のスイッチの光パラメータを測定し、スイッチだけでなく光ファイバープラントのパフォーマンスレベルも判断できます。これは、トラックを様々なキャビネットに転がすのではなく、管理センターの快適さから光ファイバーケーブルプラントの異常をトラブルシューティングするために使用する場合に不可欠なツールです。


テクノロジー

イーサネットは、IEEE802.3標準で定義されているテクノロジです。この規格は、メディア、ワイヤ、光ファイバー、ワイヤレスのタイプ、電気的特性、及びイーサネットネットワークのアドレス指定スキームを定義します。

イーサネットは、コンピュータ間通信用に設計されたパケット通信技術です。イーサネット通信のルールでは、1つの部屋でのグループの会議のように、全てのマシンが同じワイヤに接続されていることを前提としています。 マシンが通信(会話)したい場合はリッスンし、ネットワーク上に何もない場合は会話します。2台のマシンが同時に話している場合は、お互いの声が聞こえるので、戻ってランダムな時間待機してから、再試行します。

今日のイーサネットネットワークはスイッチを使用してネットワークを作成し、全てのデバイスはツイストペアワイヤ、光ファイバーケーブル、または無線チャネルを介して全二重接続で通信しているため、2台のマシンが同じワイヤで同時に送信することはありません。これにより、ネットワークの動作のダイナミクスが変化し、イーサネットネットワークがスイッチの開発前に移動できなかった場所に移動できるようになります。

全てのイーサネットインターフェイスデバイスには、製造時に固有のハードウェアアドレスが割り当てられます。このアドレスは、マシンを相互に接続する方法を決定するためにスイッチによって使用されます。製品の製造元を知りたい場合は、次のURLにアクセスしてMACアドレスを検索できます。

http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml

マシンがイーサネットで情報を送信する場合、送信側マシンのMACアドレスと宛先マシンのMACアドレスを含むビットのパケットを送信します。イーサネットスイッチの主な仕事は、マシンのMACアドレスとそのマシンが接続されているポートを相互参照する参照テーブルを作成することです。パケットがイーサネットスイッチに入ると、スイッチは宛先MACアドレスを調べてテーブル内で一致するものを見つけ、そのパケットをそのマシンが接続されているポートに転送します。テーブルに一致するものがない場合は、そのパケットを全てのポートに同時に転送します

スイッチング技術が向上するにつれて、イーサネットは、交通信号などのリアルタイム制御ネットワークで使用するための実行可能なネットワーク技術になりました。本質的に、交通信号は地理的に互いに分離されているため、交通キャビネットを中央の場所にネットワーク化するシステムは、距離によって分離され、通常は光ファイバーケーブルで接続されたスイッチで構成されます。これは、優れたネットワークの整合性とトラブルシューティング手法を保証する上で、新たな課題が出てきます。


チャレンジ

交通信号ネットワークや高速道路管理ネットワークなどの分散ネットワークは、イーサネットスイッチの場所が互いに数マイル離れていたり、中央制御センターから数マイル離れている場合があるため、特別な課題があります。ネットワークが光ファイバーケーブルを使用する場合、接続は通常、以下に示す概念に従います。

光ファイバケーブルプラントは、様々な原因で切断や損傷に対して脆弱です。間違ったタイプのファイバに接続したり、誤って接続したりする可能性のあるパッチパネルやパッチケーブルがあり、接続不良になる可能性のあるスプライスがあります。また、新しい掘り出し物が光ファイバーケーブルを単に切断する時に、「バックホウフェード」の可能性が常にあります。光ファイバケーブルプラントのトラブルシューティングは困難な場合があり、光の減衰を引き起こす可能性のある問題の原因を見つけるために、特殊な機器と専門知識が必要になります。


ソリューション

EtherWAN Systemsは、デジタル診断モニタリング(DDM)/デジタルオプティカルモニタリング(DOM)と呼ばれる光診断機能が組み込まれたイーサネットスイッチを開発しました。DDM/DOMを使用することで、ユーザーはイーサネットスイッチ管理機能を使用して光ファイバー接続の問題をトラブルシューティングできます。

DDM/DOMサブシステムは、スイッチ管理画面から利用できます。Webブラウザー、Telnet、またはコンソールポートのいずれを使用していても、ユーザーはネットワーク上の任意の場所からネットワーク内の任意のスイッチのこの情報にアクセスできます。

DDM/DOM画面は、ポートステータス画面の一部です。これは、SFPポートのステータスを示します。上記の画面では、このスイッチにはポート7にモジュールが接続されていませんが、ポート8にモジュールが接続されていることを示しています。DDM/DOMは、SFPモジュールの光学特性を含む動作パラメータを測定と監視し、ユーザーがレーザーの状態と光ファイバーケーブルプラントの性能を判断できるようにする一連のパラメーターを表示します。

上に示した画面は、DDM/DOMを使用したSFPモジュールの特性を示しています。示されている特定のデバイスは1310nmで送信し、最大10kmで設計されていることに注意してください。

以下のパラメーターは、DDM/DOMサブシステムによって測定されます。

  • SFPモジュール内部の温度。
  • Vcc
    • SFPへの電圧供給。
  • Txバイアス
    • レーザーダイオード送信機への電流。
  • Txパワー
    • 光ファイバケーブルに送信される光の量。これは測定値ですが、ケーブルに入る実際の電力を反映していない場合があり、実際のケーブルの状態は考慮されていません。この数値は、レーザーの状態を監視するための参考値として使用できます
  • Rxパワー
    • 光ファイバケーブルから受信する光の量
対象となる主なパラメータは、Txバイアス、Txパワー、Rxパワーです。Txバイアスを追跡することにより、ユーザーは、特にネットワーク内の他のコンポーネントと比較して、レーザーコンポーネントがどのように経年劣化しているかを知ることができます。これにより、ユーザーは予防的なメンテナンスを実行できます。ファイバーケーブルの一方の端のTxパワーがわかれば、そのファイバーが接続されているスイッチを見て、そこでのRxパワーを知り、それらの間の減衰量を測定できます。これにより、ユーザーはケーブルプラントが期待通りに動作しているか、または光路に異常があるかを判断できます。これらの測定値を把握して追跡することにより、ユーザーは、光インターフェイスが劣化しているか、光路が劣化しているかを知ることもできます。これらの測定はコントロールルームの快適さから行うことができるため、ライブネットワークでは、ユーザーはこれらのパラメーターを定期的に監視し、障害発生後の消火活動ではなく予防保守を実行する可能性が高くなります。

 


結果

2つのスイッチ間のライブネットワークの例:

EX74000/EX78000


EX25611

スイッチ間の電力レベルに注意してください。スイッチ1のTXパワーは-8.392dBmで、スイッチ2のRXパワーは-8.389dBmです。スイッチ2のTXパワー= -5.616dBm、スイッチ1のRX = -5.017dBm。短いジャンパーケーブルで接続すると、わずかな電力損失が発生します。これらは光ファイバープラントのトラブルシューティングの問題に最も役立つため、これら2つのパラメーターに焦点を当てます。

光ファイバコネクタの1つが完全に装着されていない場合の例については、以下の画面を参照してください。

コネクタが正しく取り付けられていない場合はどうなりますか?下の2つの写真は、正しく取り付けられているLCコネクタと、ロックが所定の位置にカチッとはまるまで押し込まれていないLCコネクタの物理的な違いを示しています。

コネクタが正しく取り付けられていない場合はどうなりますか?下の2つの写真は、正しく取り付けられているLCコネクタと、ロックが所定の位置にカチッとはまるまで押し込まれていないLCコネクタの物理的な違いを示しています。

-22.366 dBmのRX電力レベルが予想を遥かに下回っていることに注意してください。これにより、このスイッチに送信しているスイッチをすぐに振り返り、TX電力レベルが正常かどうかを判断できます。

Switch 1 has TX power = -8.392 dBm so it is normal. In this case we can assume there is some anomaly between Switch 1 and Switch 2. Starting with the obvious we check the connections. In this case we find a loose connector on Switch 1 that is transmitting to Switch 2, this connector is not seated correctly. It could have been a bad patch cable or bad connector termination or bad splice.

DDM/DOMのメリット:
DDM/DOMを搭載したイーサネットスイッチにより、光ファイバーケーブルを利用する分散型ネットワークのユーザーは、標準の光インターフェースよりも積極的にネットワークのメンテナンスを行うことを可能にします。その結果、トラックのロールの削減、ネットワークのダウンタイムの削減、機器やトレーニングへの投資の削減、スムーズな運用が可能になります。


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