清除高速光传输的最后障碍：PMD

在有线和无线领域中的流视频和其他带宽密集型多媒体应用的推动下，公众越来越渴望获得日益增长的带宽，从而需要服务提供商提高其网络的容量。尽管目前技术的进步，使网络设备可以支持公众要求的更高数据速率，但是现有光纤网络并不一定能够很好地满足设备的要求。光纤网络异常，如色散 (CD) 和偏振模色散 (PMD)，会对高速网络造成不利影响。

虽然业界已开发出经济有效的商用解决方案来补偿 CD 并且被广泛采用，但是对于 10 Gbit/s、40 Gbit/s 或更高速度的光传输，PMD 仍然是网络运营商面临的主要问题。尤其是在过去铺设光纤时没有考虑到目前速率对 PMD的要求，那么可能存在光纤的 PMD 值较高的问题，以至于不适合升级到高速率的现代光纤网络。这一 PMD 问题有两种解决方案：要么使用"容忍高 PMD"的传输系统（例如，PMD 补偿器或高级调制方案），要么通过更换 PMD 值超过高速传输限值的链路来更新光纤基础设施。前一种解决方案相当于是绕过问题，而将解决问题的时间往后推延，后一种解决方案当然可以解决问题，但关键是：它的花费会是多少？

本文关注用于处理过高 PMD 的可行方法，并从成本效益的观点出发，分析最佳方法。

PMD：迟早要解决的问题

通常情况下，高 PMD 值在新光纤中比在旧光纤中出现的几率小。然而，当要求带宽时，所有过去可用的光纤都需要考虑 PMD 问题。在今天，这一现象比以往任何时候都更有意义，原因在于：ROADM 使得网络可以重新配置，路由将贯穿所有的光纤。

在大多数情况下，网络速率已经在低 PMD 的优质光纤得到提升。服务提供商首先要考虑的是利润，因此通常会将昂贵的升级排除在外。一旦确信可用光纤的 PMD 级别超过阈值，就可以尝试以下三种方法。

1. 尝试查找另一根适合的光纤

当目标光纤表现出出高 PMD 值时，最简单并且易于理解的方法是测试并再次测试其他光纤，直到找到合适的光纤。这一策略极为耗时，并且费用高昂。此外，如果这并不是所执行的第一次高速升级，那么 PMD 最低的光纤很可能已被使用，因此可选择的余地就非常小了。

部署低速服务后，另一种普遍发生的情景是，按顺序选择光纤，也就是在选择光纤时，不考虑基本光学测量参数（如光回损和功率级别）以外的特定鉴定测量参数。由于 PMD 和 CD 只影响 10 Gbit/s 及更高速度的传输，因此在低速部署中，测试 PMD 和 CD 是一个非关键性的问题。如果少数剩余的光纤仍表现出高 PMD，那么，想利用服务中的运行低速系统的光纤是一个棘手的问题，因为这会迫使网络运营商采取非常耗时的措施，选择路由或中断业务，这就意味着收入会减少并且要进行紧密的规划，而网络运营商当然会希望避免采取这样的措施。

在所有这些努力之后，采用这种方法可以获得的最好结果仅仅是"有希望"确定适合的光纤。尽管这样，不良光纤仍不可用于高速传输，而且无论如何，不得不使用"不良"光纤的时候都会到来。结论：没有解决问题，仅仅是将问题往后推延了。

2. 安装新光纤

尽管挖掘管井和铺设新光纤会是比较好的长期投资，但是它仍然非常昂贵，并且城市地区花费趋向于比农村地区花费更高。无论采用哪种方法，成本在每米 50 美元到 125 美元的范围内，因此在某地部署 60 km 总共需要的成本在 3,000,000 美元到 7,500,000 美元之间。此外，这种方式需要大量的时间和规划，从而会推迟服务并且导致收入减少。结论：收入降低且费用更高，通常不是服务提供商理想的解决方案。

3. 定位并修复问题

要查明光纤路径上 PMD 的原因非常困难。根据这种光学现象的统计学特性，PMD 沿光纤的分布很少是均匀的。在大多数时间，一个或两个故障段会占有总 PMD 中的大部分。因此，通过精确定位这些故障段，服务提供商就可以执行局部光纤升级或重新布线，从而优化其最具价值的资产，即光纤网络本身。为此，理想的解决方案是，整合经济有效的测试仪器，并且要求该仪器能够确定并量化 PMD 较高的局部"不良段"。

突破 PMD 障碍：EXFO 的 FTB-5600 PMD 分布测试仪

针对现场优化的 PMD 分布测试仪现已面世，专门设计用于对每个路径造成的 PMD 精确地进行稳定可靠的评估，以及定位故障段。与替换整个光纤链路相比，在仅仅几公里上进行升级或重新布线既可以解决 PMD 问题，又能提供适合以 10 Gbit/s、40 Gbit/s 和更高速度传输数据的光纤。

而独一无二的是，FTB-5600 分布式 PMD 分析仪是单端仪器，只需要一名技术员以最少的技术专业知识就能排除光纤的故障。它不仅可以从远端连接器测量 PMD，还可以使用分布式 Rayleigh 背向散射来实际测量整个光纤链路上的累积 PMD。

几分钟内就可以找到 PMD 较高的区段，并且通过在熔接点处的光纤附近进行替换或重新布线，就可以获得高速传输可接受的限值以内的 PMD 测量值。该设备可以提供每个段造成的 PMD（相对于整个 PMD 值），并且还能够模拟将故障段替换为良好段的效果，从而便于网络规划和升级。

这一突破将对服务提供商产生哪些影响？

Verizon 主干网设计总监 Glenn Wellbrock 表示："根据 EXFO 的资料，其产品能够使运营商只隔离并修复光缆上最差的段，从而延长特定通路的使用期限，或为运营商提供光纤替换决策所必需的测量信息。其根本原因是，增大光缆测量粒度对运营商来说非常有用。"

解决问题，而不用耗尽资源

尽管在低速下可忽略 PMD，但当网络升级到 10 Gbit/s 和 40 Gbit/s 传输时，PMD 会迅速成为障碍。迄今为止，网络运营商只能仔细衡量这两种方法来解决高 PMD 问题：祈祷能够找到已有的合适的光纤，或者掏空钱包替换整个链路。

早在 1996 年 EXFO 就开创了 PMD 商用测试仪，目前已开发出 PMD 分布测试仪，该技术克服了上述两种方法的缺陷，使得网络运营商能够以节约成本的方式解决实际 PMD 问题。