Слепов Н.Н. Современные технологии Цифровых оптоволоконных сетей связи (ATM, PDH, SDH, SONET и WDM)

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 11

Новые технологии оптических сетей связи

375

следует использовать компенсаторы дисперсии, о которых мы уже упоминали выше (допус-

ки на накопленную дисперсию приведены в стандарте G.692).

- Канал управления - имеется ввиду оптический канал супервизорного управления ОКСУ, на-

зываемый в оригинальных документах каналом OSC (Optical Supervision Channel) [256]. Этот

канал организуется для проверки ОУ (расположенных на промежуточных узлах) на дополни-

тельной оптической несущей, которая лежит за пределами фактически используемой полосы

(внеполосная OSC), хотя может лежать и внутри полосы (внутриполосная OSC), занимаемой

стандартным частотным планом, так и соответствовать некоторым стандартным (но неис-

пользуемым для основной полосы) несущим (хотя последнее не рекомендуется стандартами)

или частотам накачки лазеров в оптических усилителях. Например, из табл. 11-5 видно, что

используется следующий ряд частот: 1310, 1480, 1510, 1532, 1625 нм (рекомендуемая стан-

дартом G.692 длина волны OSC равна 1510 нм).

- Управление - имеется ввиду управление системой в целом, включая управление мультиплек-

сорами SDH/SONET или оборудованием сети, с которой стыкуется аппаратура WDM. В этом

смысле оно разбивается на традиционное для систем SDH/SONET полноценное управление

на основе TMN с использованием интерфейсов Q и F, с одной стороны, и на супервизорное

управление с использованием агента SNMP, популярного для локальных сетей, с другой. Или

же используется специально разработанная система управления сетью WDM, включающая в

последнее время специальную систему мониторинга ВОК.

В табл. 11-5 приведены не все параметры, которые могут быть найдены в спецификациях

фирм. Одним из таких параметров является длина волны входного сигнала, для которого могут

быть указаны один или два диапазона значений длин волн, например, 1260-1625. Этот диапазон

говорит о том, что система может работать дополнительно как во втором, так и третьем окнах

прозрачности. При этом все необходимые преобразования длины волны несущей входного сигна-

ла в длину волны одного из свободных каналов системы осуществляется транспонде-

ром/конвертором системы WDM.

11.1.8. Практический пример 8-канального. мультиплексора WDM

Для того, чтобы лучше представить себе особенности работы мультиплексоров WDM, рассмотрим

блок-схему серийного 8-канального мультиплексора WL8 компании Siemens [256]. Его основные

характеристики приведены в табл. 11-5. Этот мультиплексор позволяет объединить 8 оптических

несущих, разнесенных на 200 ГГц друг от друга и расположенных в соответствии со стандартным

канальным планом [247] в полосе 192,1-193,5 ТГц (1560,61-1549,32 нм). В качестве служебного

супервизорного канала OSC используется 9-й канал на частоте 202,6 ТГц (1480,0 нм).

Каждая оптическая несущая может модулироваться в настоящее время входным сигналом

с выхода мультиплексора SDH SL16 уровня STM-16 (2,5 ГГц) компании Siemens, а в перспективе

может использовать выходной сигнал мультиплексора SL64 уровня STM-64 (10 ГГц), что позво-

лит довести канальную емкость одного волокна с 20 до 80 Гбит/с, перекрывая одной секцией рас-

стояние до 120 км без регенератора.

Система мультиплексирования WDM комплектуется тремя модулями: оптическим тер-

минальным модулем ОТМ (WLT), оптическим усилительным модулем ОУМ (WLP) и оптическим

регенераторным модулем ОРМ (WLR), см. рис. 11-7. Общая схема их взаимодействия такова:

сигналы 8 синхронных линейных терминальных мультиплексоров SLT-nn мультиплексируются и

усиливаются модулем WLT, дополнительно усиливаются модулем WLP (если есть необходи-

мость, например, перекрыть одной секцией расстояние до 120 км) и подаются в ВОК (модули

WLT и WLP формируют секцию). Затем сигналы принимаются следующей секцией или (если

нужно, например, обеспечить передачу на расстояние большее 600 км) регенерируются модулем

WLR и передаются на следующую секцию и так до последней - приемной секции, где происходит

их демодуляция.

Итак, указанные модули позволяют реализовать топологию "точка-точка" в следующих

трех вариантах, когда используются один, два или три модуля в связке с кабелем ВОК:

Глава 11

Новые технологии оптических сетей связи

376

Глава 11

Новые технологии оптических сетей связи

377

В режиме передачи модуль WLT мультиплексирует в блоке WDM-MX 8 потоков (кана-

лов) SDH (от 8 терминальных мультиплексоров SLT) уровня STM-16 (и до STM-64), формируя аг-

регатный поток 20 (80) Гбит/с, который усиливается бустером ОВ, после чего к нему с помощью

комбайнера (простого мультиплексора WDM на 2 входа) добавляется несущая служебного супер-

визорного канала OSC λ

, Общий поток затем либо подается в ВОК (вариант 1), либо усиливается

модулем WLP (вариант 2). В последнем случае из входного потока выделяется несущая канала

OSC λ

, анализируемая контроллером SPC, которая затем с помощью комбайнера снова объеди-

няется с усиленным основным потоком. Основной поток (8 несущих) усиливается предваритель-

ным усилителем ОР (первый каскад двухкаскадного усилителя в модуле WLP) и затем передается

или в бустер ОВ (при замкнутой перемычке в модуле OAU-M) или, используя возможность меж-

каскадного доступа через интерфейс доступа II, подается на вставляемый межкаскадный блок,.

например, в компенсирующее дисперсию волокно (при необходимости коррекции общей диспер-

сии), а затем в бустер ОВ и далее в ВОК. В варианте 2 поток из ВОК подается на вход модуля

WLP приемной стороны, а в варианте 3 - на вход регенераторного модуля WLR.

В режиме приема модуль WLT либо принимает поток из ВОК (вариант 1), либо от WLP

(вариант 2), в котором обработка осуществляется в той же последовательности, что и описана вы-

ше, но по другому каналу (блок OAU-S) с использованием того же SPC. Принятый WLT поток,

после предварительного усиления в блоке ОР, демультиплексируется блоком WDM-DX на и вы-

ходных потоков, подаваемых на входные интерфейсы терминальных мультиплексоров SLT.

Схема модуля регенератора WLR похожа на схему WLT, но симметрична - имеет два ком-

плекта блоков ОР/ОВ (т.е. как OAU-M, так и OAU-S) и два комплекта блоков WDM-MX/WDM-

DX. Последние замкнуты на стандартный SDH-регенератор SLR (уровня STM-16 или STM-64),

который собственно и осуществляет регенерацию по классической схеме: О/Е-преобразование

сигнала на входе электронная регенерация и обратное Е/О-преобразование сигнала на выходе.

Общее управление осуществляется во всех трех модулях контроллером SPC блока OAU-

М, на вход которого подаются сигналы управления и аварийной сигнализации различного типа:

внешнее управление AUX и внутреннее служебное управление EOW, подаваемое через блок дос-

тупа к заголовку ОНА; управление от NMS типа TMN через интерфейс Q и сигналы аварийной

сигнализации C-AL, подаваемые через блок TIF.

11.2. Основы солитонных линий связи

Солитоны нашли применение, по крайней мере, в трех областях:

- в области создания солитонных лазеров;

- в области сжатия оптических импульсов;

- в области создания солитонных линий связи.

Подробности использования солитонов в первой области можно найти в [168]. Использо-

вание солитонов для сжатия импульсов освещено выше. В этом разделе мы остановимся более

подробно на возможностях создания солитонных линий связи и перспективах их использования на

практике.

В области создания солитонных линий связи за последнее время был достигнут опреде-

ленный прогресс и были созданы экспериментальные образцы таких линий, см. работы [168, 172,

212]. Прогресс в создании солитонных линий связи мог бы быть, видимо, более значительным, ес-

ли бы не бурное развитие систем с волновым мультиплексированием WDM.

Глава 11

Новые технологии оптических сетей связи

378

11.2.1. Экспериментальные солитонные линии связи

Уже в 1983 г. Хасегава (Hasegawa), см. [168, с. 134], предложил схему солитонной линии связи,

приведенную на рис. 11-8.

Схема линии связи основана на топологии "точка-точка" и реализует архитектуру линей-

ной последовательной цепи, состоящей из линейных сегментов световодов длиной L с ВКР-

усилителями. Усиление организовано так (см. рис. 11-8): на концах каждого сегмента установле-

ны направленные ответвители (НО), через которые в линию связи (световод) в обоих направлени-

ях вводится излучение накачки от непрерывного лазера, работающего на длине волны 1460 нм. В

схеме может быть использовано как обычное ОМ волокно (β

= -20 пс

/км), так и ОМ волокно со

сдвигом дисперсии (β

= -2 пс

/км) с параметром у = 5 Вт

-1

·км

-1

и эффективной площадью сердце-

вины 25 мкм

, работающее на длине волны 1550 нм. Реализованные значения L составляли 40-50

км, а общая длина линии - 600 км. Она была ограничена, в основном, случайным шумом коге-

рентного усиления, вызывающего флуктуацию времени прихода импульса на детектор (эффект

Гордона-Хауса (Gordon-Haus effect)).

Большим толчком в создании новых экспериментальных солитонных линий связи было

появление в 1989 г. ОУ с диодной накачкой, использующего ОВ, легированное эрбием (EDFA), в

качестве усилительной среды и работающего на длине волны 1480 нм. Эти усилители относятся к

классу усилителей с сосредоточенным (а не распределенным, как усилители на ВКР) усилением.

Уже в 1993 г. появились экспериментальные линии солитонной связи, использующие эти усили-

тели [212]. Одна из них была разработана компанией AT&T (США). Она использовала скорость

передачи 8,2 Гбит/с, эквивалентную длину линии 4200 км, длину ОВ сегмента между усилителями

28 км, сегмент ОВ включал AT&T DSF-волокно (25 км) и AT&T Б5-волокно (3 км). При этом дос-

тигнутый уровень BER был не ниже 10

-9

. Схема экспериментальной линии приведена в [212], бо-

лее подробно см. [211]. Другая линия связи была разработана компанией NTT (Япония). Она ис-

пользовала скорость 10 Гбит/с на эквивалентной длине линии 50000 км и длину ОВ сегмента ме-

жду усилителями - 50 км [212].

Усилители типа EDFA были использованы также и в экспериментальной системе связи

(1994, см. [172, 188]), рассчитанной на более высокую скорость передачи данных - 80 Гбит/с и ОМ

волокно, работающее на длине волны 1550 нм. Реализованные значения L составляли 25 км, а об-

щая длина линии - 500 км с уровнем BER=10

-10

(см. рис. 11-9). При этом расстояние между усили-

телями выбиралось так, чтобы оно было больше периода солитона или сравнимо с ним. Кроме то-

го, использование волокна со сдвигом дисперсии (DSF) позволило существенно уменьшить мощ-

ность источника, требуемую для формирования солитона.

Указанная экспериментальная линия состояла из 20 линейных сегментов длиной по 25 км

каждый. Сегмент объединял усилитель EDFA и ОМ волокно соответствующей длины. Схема

функционировала следующим образом.

- Генератор информационной последовательности (ГИП) на входе системы управлял импульсным

источником излучения частотой 10 ГГц и (через электрический усилитель ЭУ) оптическим моду-

лятором на ниобате лития (NL - LiNbO

). Эта связка или блок были эквивалентны одному каналу

данных со скоростью 10 Гбит/с. Для получения информационной последовательности импульсов

Глава 11

Новые технологии оптических сетей связи

379

со скоростью 80 Гбит/с был использован оптический мультиплексор, реализованный в виде пле-

нарной оптической ИС, объединяющий 8 таких эквивалентных канала.

- Для выделения на приеме сигнала канальной синхронизации 10 ГГц указанные блоки настраи-

вались так, чтобы амплитуды генерируемых ими солитонов отличались друг от друга (см. рис.

11-9, вид сигнала перед мультиплексором)

- Сформированный мультиплексором оптический сигнал, усиленный в ОУ EDFA, подавался с

его выхода далее на первый линейный сегмент EDFA1-STF. Пройдя по цепочке из двадцати та-

ких сегментов, сигнал демультиплексировался с выделением тактового сигнала синхронизации

10 ГГц, используемого в схеме детектора ошибок.

Источником излучения служил лазер, работавший на частоте 10 ГГц (период 100 пс) в ре-

жиме с активным захватом моды (ML laser) и с кольцом ОВ, легированного эрбием (EDF), в цепи

обратной связи ОС. Лазер генерировал солитонные импульсы длительностью 2,7-3,0 пс на длине

волны 1552 нм. Сигнал на выходе мультиплексора имел битовый интервал 12,5 пс, это соответст-

вовало расстоянию между солитонами примерно в 3 ширины солитонного импульса, что создава-

ло условия для отсутствия их взаимодействия.

В качестве ОВ использовалось волокно со сдвигом дисперсии, которое имело на длине

волны 1552 нм дисперсию -0,19 пс/км/нм. Кодированные информационные импульсы усилива-

лись ОУ EDFA до солитонной пиковой мощности порядка 8,2 дБм.

При демультиплексировании информационного сигнала 80 Гбит/с использовался рефлек-

тор в виде нелинейной оптической петли, нечувствительной к поляризации (PI-NOLM). Часть пе-

реданного сигнала принималась PIN-диодом для выделения сигнала таймера 10 ГГц. Этот сигнал

использовался затем для управления лазерным диодом 1533 нм с распределенной обратной связью

(DFB), генерирующим 9 пс импульсы вместо исходных. Эта импульсная последовательность ис-

пользовалась далее для управления указанным рефлектором, сформированным в виде 6 км отрез-

ка сохраняющего поляризацию ОВ со сдвигом дисперсии.

Указанная схема линии связи позволяла работать и на скорости 160 Гбит/с (эквивалент

STM-1024). В этом случае битовый интервал уменьшался вдвое - 6,25 пс, что соответствовало

расстоянию между солитонами равному примерно ширине солитонного импульса, а это уже соз-

давало условия для их взаимодействия. Для его уменьшения использовалась ортогональная поля-

ризация соседних солитонов, при этом была достигнута максимальная длина участка передачи

225 км суровнемВЕК=10

-10

[172].

Глава 11

Новые технологии оптических сетей связи

380

11.2.2. Использование солитонных генераторов на существующих линиях

SDH

Выше было отмечено, что солитон может быть сформирован только в среде с отрицательной дисперсией на

длине волны генерации солитона. Это, однако, не означает, что для солитонных линий связи обязательно

должны использоваться волокна с небольшой ненулевой, но отрицательной дисперсией (например, типа

NZDSF).

Солитон может распространяться и на участках с положительной дисперсией, характерных для

уже существующих ВОЛС, но при этом нужно, чтобы средняя дисперсия групповых скоростей (СДГС)

на всей длине линии, или на анализируемом участке, была отрицательной. Для линии связи, составленной

из n участков длины L

с различной дисперсией d

(как нормальной, так и аномальной) СДГС может

быть подсчитан по формуле:

где суммирование ведется по всем i = 1,2,3...п. Например, на линии, составленной из двух участков 60 и 30

км с дисперсией на этих участках -1,75 и +2,0 пс/км/нм соответственно, имеем отрицательную СДГС, рав-

ную -0,5 пс/км/нм, что позволяет использовать ее для организации солитонной линии связи, если период

солитона больше суммарной длины участков (90 км). Устанавливая после каждых двух таких участков

усилитель, можно существенно увеличить общую длину линии связи (например, до 1170 км, см. описа-

ние эксперимента в [172])

Доказательством практичности такого подхода могут служить закончившиеся полевые испытания

модернизированной четырехканальной системы WDM, использующей оборудование SONET на скорости

передачи ОС-192 по волокну NDSF общей протяженностью 450 км, проведенные компаниями Pirelli и

MCI (см. рис. 11-10) [255].

Модернизация заключалась в использовании генераторов солитонных импульсов, установленных

после существующих коммерческих передатчиков ОС-192, конвертеров RZ/NRZ, установленных перед

коммерческими приемниками ОС-192 и вставок волокна, компенсирующего дисперсию (DCF) на оконеч-

ных и 5 транзитных узловых станциях. Модернизированная система позволила не только избавиться от ис-

пользования регенераторов на относительно длинных участках (84-92 км), но и продемонстрировала устой-

чивость работы и высокое качество принимаемого сигнала на обычном волокне. На этой же линии путем

использования одноканального незащи-

Глава 11

Новые технологии оптических сетей связи

381

щенного (с одним кольцом) режима удалось продемонстрировать устойчивую работу модернизи-

рованной системы на сети с обычным волокном длиной 900 км. При этом потребовалось увели-

чить отношение сигнал/шум всего на 2 дБ.

11.2.3. Перспективы использования солитонных линий связи

Как было указано выше перспективность солитонных систем и их преимущество перед обычными

методами оптической передачи, основанными, в отличие от солитонных, на устранении или

уменьшении нелинейных эффектов и использующими ОВ со сдвигом дисперсии, оценивается как

в направлении повышения скорости передачи, так и в направлении увеличения длины регенераии-

онного участка. Основными препятствиями этому были: шум когерентного усиления (эффект

Гордона-Хауса), аккумуляция усиленного спонтанного излучения (ASE) и солитон-солитонные

взаимодействия ССВ.

11.2.3.1. Перспективы повышения скорости передачи

Основным препятствием здесь является солитон-солитонное взаимодействие.

До начала широкого внедрения систем передачи на основе мультиплексирования с разде-

лением по длинам волн МРДВ (WDM) предполагалось, что на скоростях выше 10 Гбит/с солитон-

ные системы будут иметь преимущество перед обычными методами оптической передачи. Однако

бурное развитие систем волнового мультиплексирования, начиная с 1995 г., использующих техни-

ку компенсации дисперсии - специальные кабели с ненулевой (но небольшой по величине) дис-

персией (NZDSF) и плоской дисперсионной характеристикой в области 1530-1565 нм, передвину-

ло этот рубеж сначала до 40 Гбит/с, затем до 80 Гбит/с, а сейчас и до 320-640 Гбит/с.

Из рассмотренного выше видно, что для длительностей импульсов источника порядка еди-

ниц пикосекунд скорость передачи данных 160 Гбит/с в одном канале является фактически предель-

ной (скважность импульсов примерно 2). Дальнейшее увеличение скорости возможно лишь за счет

уменьшения длительности генерируемых лазерными источниками импульсов - перехода к фемтосе-

кундному диапазону (10

-18

с). Это увеличивает скважность импульсов (при сохранении периода гене-

рации импульса, что важно при использовании тех же типов лазеров) и уменьшает взаимодействие

солитонов. Для уменьшения длительности импульса солитона можно использовать эффект многосо-

литонного сжатия, описанный выше. Например, уже выбор солитона второго порядка дает, согласно

(6-25), возможность сжать исходный 3 пс импульса лазера, используемого в качестве источника в

вышеприведенной схеме на рис.6-9, до уровня порядка 0,4 пс (400 фс). Это позволило бы (даже без

формирования солитонов с ортогональной поляризацией) получить удвоение скорости передачи

данных (320 Гбит/с, битовый интервал 3,125 пс), учитывая, что оптические мультиплексоры (опти-

ческие ИС) способны нормально работать на таких скоростях.

Вместе с тем, нужно отметить, что современный уровень развития обычных оптических

систем мультиплексирования типа МРДВ позволяет даже при умеренных скоростях мультиплек-

сируемых потоков (например, 2,5 Гбит/с - STM-16, или 5 Гбит/с - ОС-96) формировать агрегатные

потоки 80 (или 160) Гбит/с при коэффициенте мультиплексирования k=32, 160 (или 320) Гбит/с

при k=64 и, наконец, 320 (640) Гбит/с при k=128. Это говорит о том, что в этом направлении ис-

пользование чисто солитонных линий связи не дает выигрыша (уже при k=32) по сравнению с

обычными оптическими системами на основе SDH/SONET - WDM/DWDM. Учитывая же необхо-

димость обеспечить и поддерживать в системе определенную пороговую мощность, требуемую

для генерации и сохранения солитона, можно констатировать, что эра солитонных линий связи

может кончится, так и не начавшись.

Конечно, солитонные линии связи могут также использовать технику мультиплексирова-

ния WDM, однако учитывая высокий уровень мощности генерации солитонов, требуемый в соли-

тонных системах, и высокий уровень нелинейных эффектов, создать волокно с плоской в широ-

ком диапазоне длин волн дисперсионной характеристикой (а значит и гарантировать приемлемо

Глава 11

Новые технологии оптических сетей связи

382

большой коэффициент мультиплексирования) будет, видимо, достаточно сложно, хотя и можно

фантазировать о создании солитонных WDM систем с коэффициентом мультиплексирования к=32

и скоростью солитонного сигнала в одном канале 80 Гбит/с.

11.2.3.2. Перспективы увеличения длины регенерационного участка

Что касается перспектив увеличения длины регенерационного участка, то они значительно лучше

для солитонных систем, чем для обычных оптических, даже учитывая несомненный прогресс по-

следних усовершенствований, позволивший довести длину регенерационного участка обычных

систем до 250-500 км при использовании ОУ типа EDFA.

Для синхронных солитонных систем, которые могут работать на сверхдальние расстояния

без регенераторов, а используют только усилители типа EDFA в 1991-1992 гг. была предложена

технология одновременного управления солитоном во временной и частотной областях[189,

172].

Эта технология использует два механизма управления:

- периодическую синхронную модуляцию (ПСМ) - для управления позицией солитона во вре-

менной области;

- узкополосный перестраиваемый полосовой фильтр (УППФ) - для управления в частотной

области.

ПСМ позволяет не только устранить дрожание фазы солитона, вызванное эффектом Гордона-

Хауса, но и значительно уменьшить уровень шума, вызванного спонтанным излучением (ASE).

УППФ, который представляет собой узкополосный следящий фильтр с полосой 0,3-0,4 нм,

центральная длина волны которого перестраивается, управляет, в частотной области, контуром

стабилизации энергии солитона.

Используя эту технологию управления солитоном удалось на кольце солитонной линии

связи длиной 500 км с усилителями типа EDFA, расставленными через каждые 50 км, добиться

прохождения 180 млн. км полностью без ошибок [189, 172]. Этот поразительный результат позво-

лил авторам заявить уже в названии статьи, что не существует предела длины регенерационного

участка при использовании солитонов.

11.3. Перспективы использования полностью оптических сетей связи

Разработка в последнее время рассмотренных выше элементов оптических сетей, исполь-

зующих чисто оптические принципы работы: усилители, кросс-коммутаторы, волновые конвер-

торы, внешние модуляторы источников оптического излучения и оптические мультиплексоры

ввода/вывода (наряду с широко используемыми оптическими передатчиками и приемниками и

оптической средой передачи - ОВ) создали предпосылки для разработки полностью оптических

сетей - ПОС (AON - All Optical Networks), базирующихся на технологии WDM как на транспорт-

ной технологии.

Однако несмотря на очевидные успехи в этой области связи, говорить об практическом

использовании чисто оптических сетей пока еще рано, так как не решен целый ряд вопросов и

проблем. Одними из основных являются проблемы регенерации (не усиления) оптического сигна-

ла и проблема логической обработки потоков ячеек, пакетов и фреймов.

Некоторое представление о полностью оптических сетях, модельные разработки которых

испытываются на стендах или полигонах ведущих компаний мира можно получить из обзора та-

ких разработок, приведенного в работах [260, 299], а представление о методах маршрутизации

оптических несущих в таких сетях можно получить из книги [404].

Глава 12

Характеристики промышленных оптических волокон и кабелей

383

Глава 12

Характеристики промышленных оптических волокон и

кабелей

Оптическое волокно (ОВ), уложенное в волоконно-оптический кабель (ВОК) для защиты

его от внешних воздействий, уже более десяти лет используется в качестве среды передачи как в

плезиохронных (PDH), так и в синхронных цифровых системах связи (SONET/SDH). В России его

широкому распространению способствовало (особенно интенсивное за последние 5 лет) развитие

сети цифровых АТС в рамках создания ВСС РФ. Вполне понятно, что в ряде ведущих по тематике

связи журналах и издательствах за последние годы был опубликован ряд статей и книг, посвя-

щенных различным аспектам использования ОВ и ВОК и их характеристикам [267, 269-271, 297-

299]. Учитывая практическую важность выбора надлежащего волокна и кабеля для ВОСП ниже

изложен материал о характеристиках промышленно выпускаемых оптических волокон и кабелей.

Учитывая справочный характер материала и его большой объем, сделано это максимально обоб-

щенно (с привлечением большого количества таблиц и ссылок, при необходимости, на статьи,

опубликованные другими авторами).

Знание параметров волокон и кабелей нужно не только инженерам-проектировщикам сис-

тем связи, но и менеджерам, принимающим решения по закупке ВОК, а также всем, кто, наряду со

знанием технологии цифровых сетей и общим теоретическим представлением об оптической сре-

де передачи сигнала, почерпнутым из гл. 9, хочет получить более подробную информацию о во-

локне и кабеле, стандартном наборе их параметров, их сравнительной оценке и факторах, которые

могут быть решающими при выборе кабеля для конкретных применений. Дополнительные сведе-

ния, кроме указанных выше специализированных публикаций, можно также получить в каталогах

упомянутых ниже фирм-производителей.

Кабели выпускаются многими компаниями, как зарубежными, например, Alcatel, AMP,

BICC Cables Company/BICC KWO Kabel GmbH, Focas, Fujikura, Hellukabel, Lucent Technologies,

Mohawk/CDT, NK Cables, Philips, Pirelli, Samsung, Siemens, Sumitomo, так и отечественными, на-

пример, "Москабельмет" (Москва, теперь "Москабель-Фуджикура"), "Оптен" (С.-Петербург), "Оп-

тика-кабель" (Москва, теперь "Москабель-Фуджикура"), "Самарская оптическая кабельная компа-

ния (СОКК)" (Самара), "Завод "Сарансккабель" (Саранск), "Севкабель-оптик" (С.-Петербург),

"Трансвок" (Боровск, Калининская обл.), "Электропровод" (Москва), и др.. Российские компании,

как правило, используют импортное оборудование и волокно, их продукция соответствует миро-

вому уровню качества и подтверждена соответствующими сертификатами, что позволяет исполь-

зовать ее с выгодой для отечественного потребителя.

Более полную информацию можно получить: по оптическим волокнам - в каталогах фирм-

производителей [180-185], по оптическим кабелям - в каталогах фирм-производителей [274-283,285-

289], а также в специализированных обзорных публикациях, например, [183-184,246,267-271,297-299].

Оптическое волокно для промышленных целей выпускается как кабельными (преимуще-

ственно для изготовления собственных кабелей), так и специализированными зарубежными ком-

паниями: Alcatel, Corning, Fujikura, Furukawa, Lucent Technologies.

Основной упор при изложении будет сделан на следующие темы:

- характеристики промышленно выпускаемых одномодовых оптических волокон;

- характеристики промышленно выпускаемых оптических кабелей;

- типы и методы маркировки оптических кабелей;

Ниже кратко рассмотрена классификация основные типов оптических волокон, выпускае-

мых компаниями-производителями.

Глава 12

Характеристики промышленных оптических волокон и кабелей

384

12.1. Классификация типов промышленных оптических волокон

Оптическое волокно, или световод, - гибкий и прозрачный (стеклянный или пластмассовый) ци-

линдрический стержень, имеющий в поперечном сечении форму круга, состоит, как было указано

выше в гл. 9, из трех концентрических слоев: сердцевины (с), оболочки (об) и покрытия (п) - пока-

затели преломления которых соотносятся как: п

>п

> п

об

В системах связи ОВ является средой для передачи сигнала. Сигнал - модулированная по

интенсивности световая волна - распространяется, в основном, внутри сердцевины, диаметром от

7 до 200 мкм (в зависимости от типа волокна), точнее по цилиндрическому волноводу, образован-

ному сердцевиной и оболочкой, используя явление полного внутреннего отражения света от

поверхности оболочки (как указано в гл. 9).

Существуют три основных физических параметра, по которым проводят обычно класси-

фикацию типов ОВ:

во-первых, по числу распространяющихся в них типов волн, или мод, ОВ делятся на два

больших класса: многомодовые и одномодовые;

во-вторых, ОВ делят по профилю показателя преломления;

в-третьих, ОМ волокно делят по характеристике дисперсии.

12.1.1. Классификация многомодовых волокон

По профилю показателя преломления:

ММ волокна делятся на:

- волокна со ступенчатым (прямоугольным) профилем показателя преломления;

- волокна со сглаженным (типа квадратичной параболы) профилем показателя преломления (на-

зываемым также градиентным).

Многомодовые (ММ) волокна в свою очередь делятся (условно) на 4 класса (А1 - А4) в соответст-

вии с материалом (стекло/пластмасса) и толщиной слоев (сердцевина/оболочка) [268]:

- класс А1: стекло/стекло, диаметры сердцевины/оболочки: 50/125, 62,5/125, 85/125 и 100/140 мкм;

- класс А2: стекло/стекло, диаметры сердцевины/оболочки: 200/240 мкм;

- класс A3: стекло/пластмасса, диаметры сердцевины/оболочки: 200/280 мкм;

- класс А4: пластмасса/пластмасса, диаметры сердцевины/оболочки: 980/1000 мкм.

В системах связи используются почти исключительно волокна класса А1 (практически только

первые два типоразмера), а остальные используются в локальных вычислительных сетях - ЛВС.

Учитывая относительно большое затухание многомодового волокна, оно используется при

прокладке внутри объектов или на небольшие расстояния до 1-2 км. В этой связи его основным

(если не сказать единственно массовым) потребителем являются ЛВС, а не городские или магист-

ральные сети связи (практически целиком ориентированные на ОМ волокно). Поэтому ниже в си-

лу специфики книги этот тип волокон рассматривается исключительно кратко, интересующихся

отсылаем к работам [33, 246, 268], заметим, при этом, что данные в [33], на наш взгляд, сущест-

венно устарели.

12.1.2. Классификация одномодовых волокон

Одномодовые (ОМ) волокна изготавливаются из кварцевого стекла, имеют постоянный диаметр

оболочки - 125 мкм, а диаметр сердцевины составляет 7-9 мкм, однако нормируемым параметром

является диаметр поля моды (8-11 мкм), который характеризует потери при вводе света в волок-

но и зависит от длины волны (фактически он на 10-12% больше диаметра сердцевины). Методы

измерения этого параметра определены европейскими (IEC 793-1-C9) и американскими (EIA/TIA-

455-164/-165/167А) стандартами (см. ниже).