|
|
|
|
|
Леонид Григорьевич Погорелый, директор НТЦ «Энергосвязь»
Родился 8 февраля 1957 г. в Житомирской области. В 1983 г. окончил с отличием электроэнергетический факультет Киевского политехнического института по специальности «Техника высоких напряжений». Был направлен в научно-исследовательскую лабораторию связи Киевского филиала Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-исследовательского института «Энергосетьпроект», где прошел путь от младшего научного сотрудника до заведующего Научно-исследовательской лабораторией связи. К.т.н., диссертацию защитил в 1990 г. по специальности «Электрические станции, сети, электроэнергетические системы и управление ими». Автор более двух десятков научных трудов, опубликованных в ведущих отечественных и зарубежных изданиях, а также 10 изобретений. С 1998 г. — директор Научно-технического центра «Энергосвязь». Центр занимается разработками перспективных схем развития и проектов средств передачи информации для энергопредприятий Украины и стран СНГ, а также новых схем ВЧ-трактов по фазным проводам и грозозащитным тросам, выполняет комплексные проекты по организации систем связи и их монтажу на базе волоконно-оптического кабеля и технологий SDH, PDH.
Юрий Борисович Никитченко, начальник отдела НТЦ «Энергосвязь»
Родился 19 марта 1963 г. в г. Киеве. В 1990 г. окончил Киевский филиал Одесского электротехнического института связи. После завершения учебы преподавал в этом же вузе, работал в Научно-инженерном центре линейно-кабельных сооружений. В 1995–2003 гг. представлял Администрацию связи Украины в заседаниях 5-й и 6-й Исследовательских комиссий Международного союза электросвязи. Принимал участие в разработке государственных, отраслевых и международных нормативных документов в области волоконно-оптической связи и линейно-кабельных сооружений. С 2006 г. — начальник отдела в Научно-техническом центре «Энергосвязь».
|
Одномодовые оптические кабели и волокна на сетях связи
Л еонид ПОГОРЕЛЫЙ, Юрий НИКИТЧЕНКО
Вот уже свыше двух десятилетий оптические кабели (ОК) активно используются на сетях связи различных типов. Основными элементами конструкции ОК, обеспечивающими передачу информации, являются оптические волокна. В настоящее время в локальных сетях чаще всего используют многомодовые волокна, более технологичные при монтаже и имеющие приемлемую широкополосность. В телекоммуникационных же сетях различных типов практически везде применяются кабели с одномодовыми оптическими волокнами (ООВ). На современном этапе развития техники они представляют собой самую широкополосную систему в мире. Поскольку ООВ находят применение в сетях с различными требованиями по дальности и объему передаваемой информации, то в соответствие с действующими стандартами они подразделяются на несколько различных типов. Но в последние годы каждый тип волокна, в свою очередь, разделился еще и на несколько видов. Это связано, прежде всего, с совершенствованием технологий и необходимостью как можно более точно соответствовать потребностям применяемых на сетях решений.
Типы одномодовых оптических волокон Все основные типы ООВ, их параметры и характеристики описаны в двух группах стандартов. Во-первых, в стандартах Международной электротехнической комиссии (IEC) серии IEC 60793-1, а также в Рекомендациях Сектора Стандартизации Телекоммуникаций Международного Союза Электросвязи (ITU-T) серии G.65х. Мы не будем рассматривать положения первой группы стандартов, поскольку ООВ рассматриваются там преимущественно как электротехнические изделия, в то время как в документах ITU-T прослеживается отношение к ООВ как к направляющей системе для передачи информации. К таким документам, в частности, относятся семь Рекомендаций ITU-T. Каждая Рекомендация описывает определенный тип ООВ, физический смысл его параметров и технические требования к ним, с учетом подразделения на отдельные виды.
В этой статье мы рассмотрим все стандартизированные типы и виды ООВ и проведем сравнительный анализ их некоторых характеристик, а также обсудим вопросы оптимального выбора волокон для конкретного применения. Отметим, что в значительной степени возможные потери и сложности при монтаже оптического кабеля обусловливают именно геометрические параметры ООВ (особенно допуски на них). Напомним главные характеристики. Коэффициент затухания определяет длину регенерационного (усилительного) участка, особенно для систем со скоростью передачи до 2,5 Гбит/с. Хроматическая дисперсия ограничивает скорость передачи либо длину регенерационного участка (для высокоскоростных систем). Длина волны отсечки характеризует электродинамический режим в волокне и, в зависимости от выбранной длины волны, потери на изгибах. Наконец, поляризационная дисперсия ограничивает максимальную дальность линии без использования регенераторов, особенно для систем со скоростью передачи до 2,5 Гбит/с. В результате анализа указанных параметров мы выработали рекомендации относительно возможности использования ООВ на телекоммуникационных сетях различных типов. А для наглядности выбора рабочего диапазона длин волн для всех типов ООВ приводим спектральные характеристики основных параметров (коэффициента затухания и коэффициента хроматической дисперсии). Но прежде в табл. 1 представим диапазоны, используемые для передачи сигналов по одномодовым оптическим волокнам в соответствии с Рекомендациями ITU-T серии G, а также их сокращенные обозначения.
Мы также считаем целесообразным привести значения большинства технических требований прямо из Рекомендаций ITU-T, поскольку получить доступ к ним в Украине довольно затруднительно.
На все случаи жизни (волокна G.652) Стандартные одномодовые волокна (SM) со ступенчатым профилем показателя преломления появились на рынке телекоммуникаций в начале 1980-х годов как реальная альтернатива многомодовым волокнам при построении волоконно-оптических линий дальней связи. Конструктивное уменьшение диаметра сердцевины с 50 мкм до 8–10 мкм при передаче на длинах волн 1310 нм и выше позволяло обеспечить одномодовый режим передачи. В этом случае в оптических волокнах полностью отсутствует наибольшая составляющая дисперсии — модовая дисперсия, что увеличивает реальную полосу пропускания более чем на порядок (коэффициент хроматической дисперсии составлял примерно 20 пс/(нм·км)*)). Таким образом, впервые по волокну заработали системы передачи со скоростями 100 Мбит/с и выше на межстанционных городских сетях и междугородных линиях. К тому же, переход на длины волн оптических несущих 1310 нм и 1550 нм позволял значительно уменьшить затухание в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) и увеличить длины регенерационных участков до 40–50 км. В 1988 г. ITU-T впервые стандартизировал этот тип OОВ — Рекомендация G.652 вошла в так называемую Синюю книгу. ______________________________________________________________ *) Единица измерения хроматической дисперсии пс/(нм·км) показывает, на сколько пикосекунд расширяется импульс при прохождении 1 км линии и ширине спектра источника излучения 1 нанометр.
Дальнейшее активное применение одномодовых волокон в 1990-х годах обусловила относительная простота технологии их производства, а, соответственно, и относительно невысокая стоимость, а также активное построение транспортных сетей связи в мире. Коэффициент затухания у большинства производителей был уменьшен до 0,2–0,25 дБ/км. В последнее время одномодовые волокна стали использовать на длине волны 1550 нм для организации систем со спектральным уплотнением (WDM) при небольшом количестве несущих (поскольку хроматическая дисперсия достаточно велика). Развитие таких систем заставило задуматься о возможности использования диапазона Е (1360–1460 нм), который был недоступен из-за пика поглощения на ионах гидроксильной группы (1383 нм). В результате, после совершенствования технологии дегидратации, появились одномодовые волокна с так называемым сглаженным водным пиком (LWP, Low Water Peak) (пунктирная линия на рис. 1). Достаточно удачным моментом является то, что для ООВ этого типа длина волны отсечки (пунктирная линия λс) находится рядом с основной рабочей длиной волны 1310 нм. В этом случае волокна менее чувствительны к потерям вследствие изгибов и других деформаций.
Потребность в интегрированной передаче пользователям голосовых сообщений, видеосигналов и данных дала толчок активному развитию оптических технологий на сетях доступа. Здесь одномодовые волокна из-за своей низкой стоимости и широкополосности нашли применение в пассивных оптических сетях (PON) и других технологиях. Большая пропускная способность систем на одномодовых волокнах обусловила их использование в локальных сетях для организации Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet. А для кампусных линий (соединяющих здания). Это наиболее удачный тип среды передачи, ведь здесь широкополосность сочетается с малым затуханием. Таким образом, стандартные одномодовые волокна (G.652) находят широкое применение на сетях связи самых различных типов из-за своей технологичности, невысокой стоимости, пригодности для работы во всех спектральных диапазонах, как с системами спектрального уплотнения, так и без них. Последняя редакция Рекомендации G.652 (2005 г.) содержит параметры и характеристики четырех типов одномодовых ОВ, несколько отличающихся по свойствам и, соответственно, по назначению (табл. 2). В частности, для волокон типов G.652C и G.652D как раз характерен «сглаженный водный пик».
Современные одномодовые ОВ обычно имеют коэффициент хроматической дисперсии порядка 2–3,5пс/(нм·км) на длине волны 1310 нм и 17–18 пс/(нм·км) на длине волны 1310 нм, а также коэффициент затухания — соответственно 0,32–0,38 дБ/км (1310 нм) и 0,17–0,25 дБ/км (1550 нм).
Различия в применении волокон G.652 четырех видов рассмотрены ниже. Волокна G.652A находят сейчас самое широкое применение. Они предназначены для работы в составе ОК на транспортных сетях связи для поддержки систем передачи SDH до STM-16 (2,5 Гбит/с), ограниченно STM-64 (10 Гбит/с) и STM-256 (40 Гбит/с) для внутристанционных соединений. Кроме того, благодаря невысокой стоимости, их активно используют для построения оптических сетей доступа, например PON при скорости передачи до 2,5 Гбит/с, а также в локальных сетях для поддержки Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet для внутренних и кампусных (до 40 км) линий. Волокна G.652B отличаются более низкими коэффициентами затухания и поляризационной дисперсии, что позволяет использовать их на транспортных сетях более высокоскоростных систем передачи — до STM-64 (10 Гбит/с) и STM-256 (40 Гбит/с) для внутристанционных и межсетевых интерфейсов. Также возможно использование в системах с WDM для передачи потоков до STM-64 (10 Гбит/с) при ограниченном числе несущих в диапазоне длин волн 1550 нм (диапазон C). Волокна G.652C аналогичны виду G.652A, однако имеют подавленный водный пик на 1383 нм, благодаря чему их можно использовать, кроме всех указанных применений, еще и в диапазоне Е (1360– 1460 нм). Волокна G.652D подобны виду G.652В, но также имеют подавленный водный пик на 1383 нм и могут быть использованы в диапазоне Е (1360–1460 нм), а системы WDM — в расширенном диапазоне длин волн 1360–1565 нм (диапазоны E, S, C).
Максимум дальности и широкополосности (волокна G.653) Практика использования ОК с одномодовыми волокнами в 1980-х годах показала неоптимальность работы во втором (1310 нм) и третьем (1550 нм) «окне прозрачности» (оптическом диапазоне). На длине волны 1310 нм ООВ имели минимальную дисперсию, а, следовательно, и максимальную пропускную способность, в то время как на длине волны 1550 нм — минимальный коэффициент затухания и, как результат, максимальную длину регенерационного участка ВОЛС. Поэтому были разработаны волокна с более сложными профилями показателя преломления (треугольный, трапециевидный и др.), позволяющие сместить спектральную характеристику дисперсии таким образом, чтобы ее минимальное значение находилось в диапазоне 1550 нм. Используя подобные ООВ со смещенной дисперсией (DSF), можно было обеспечить максимальную широкополосность и дальность связи в одном «окне прозрачности». Этот тип волокон был стандартизирован ITU-T впервые в 1988 г. Свое распространение они получили в основном на североамериканских магистральных сетях большой протяженности. В европейских странах, где нет особой потребности в таких масштабах, эти ООВ почти не применялись из-за явно более высокой стоимости вследствие сложности изготовления. В последнее время, в связи с внедрением систем WDM, возникла проблема их использования с волокнами типа G.653. Оказалось, что при отсутствии дисперсии в диапазоне С практически невозможно достичь спектрального уплотнения из-за сильного влияния нелинейных эффектов. В какой-то степени выход был найден: системы WDM с неравномерным шагом несущих, не соответствующим стандартной сетке частот (Рекомендация ITU-T G.694 и другие). Последняя версия Рекомендации G.653 (2006 г.) рассматривает два вида одномодовых ОВ этого типа (табл. 3). Более поздняя разработка G.653В, в частности, содержит не просто фиксированное значение коэффициента хроматической дисперсии, а еще и две ограничивающие кривые (рис. 2).
Современные одномодовые ОВ имеют обычно коэффициент хроматической дисперсии порядка 2...3,5 пс/(нм·км), а коэффициент затухания 0,19...0,25 дБ/км на длине волны 1550 нм. Несмотря на свою высокую стоимость, они продолжают оставаться хорошим средством построения участков сетей значительной протяженности для передачи больших объемов информации. Волокна G.653A обычно находят свое применение на транспортных сетях связи на участках с большой протяженностью для поддержки систем передачи SDH до STM-64 (10 Гбит/с) и STM-256 (40 Гбит/с) для внутристанционных соединений. Также возможно их использование в системах с WDM для передачи потоков до STM-64 (10 Гбит/с) с неравномерным разносом несущих для работы в диапазоне длин волн вблизи значения 1550 нм (диапазон C). Волокна G.653B аналогичны виду G.652A, однако, за счет уменьшенной поляризационной дисперсии, могут применяться и для систем STM-256 (40 Гбит/с) для ВОЛС протяженностью более 400 км. Поскольку для таких волокон коэффициент хроматической дисперсии стандартизирован в диапазоне длин волн от 1460 нм до 1625 нм, то возможно использование систем с разреженным волновым мультиплексированием (CWDM) в расширенном диапазоне S–C–L.
Через моря и океаны (волокна G.654) Появление этого типа волокон связано с прокладкой первых морских и трансокеанских ВОЛС в середине 1980-х годов. В таких линиях требовалось, в первую очередь, обеспечить очень большие длины регенерационных участков, т.е. минимизировать коэффициент затухания. Для этого в качестве сердцевины использовался не легированный оксидом германия кварц (как это делается в волокнах G.652), а чистый кварц. А необходимая разность показателей преломления сердцевины и оболочки обеспечивалась добавлением фтора в кварцевый материал оболочки ООВ. Характерно, что дисперсия при этом не минимизировалась в районе 1550 нм (как в волокнах G.653). Это связано с тем, что не было смысла применять на длинных линиях дорогостоящие волокна, да и потребности в передаче по океанским кабелям сверхскоростных потоков тоже особой не было. Впервые ITU-T подготовил Рекомендацию G.654 поэтому типу ООВ еще в 1988 г. Тогда она называлась «Характеристики одномодового оптического волокна и кабеля с затуханием, минимизированным на длине волны 1550 нм». Еще одной особенностью волокон G.654 является смещение длины волны отсечки поближе к несущей 1550 нм, а именно на значении 1530 нм (рис. 3). Это обеспечивает более благоприятный электродинамический режим, при котором наибольшая часть передаваемой энергии сосредотачивается в сверхчистой кварцевой сердцевине. Во всяком случае, с 2000 г. в названии Рекомендации G.654 вместо минимизации затухания стала фигурировать смещенная длина волны отсечки (CSF).
С началом внедрения систем со спектральным уплотнением оказалось, что волокна G.654 достаточно легко позволяют модернизировать системы с одной несущей до систем с WDM. Ведь в диапазоне 1550 нм они имеют достаточно большую дисперсию при малом наклоне кривой, и не очень опасаются нелинейных эффектов. Тем не менее, хроматическая дисперсия в ОК на таких волокнах великовата для передачи без ее компенсации потоков 10 Гбит/с и выше на отдельных несущих. Еще одним ограничением является невозможность использования в системах WDM на волокнах G.654 спектральных диапазонов O, E и S из-за слишком большой длины волны отсечки. В настоящее время рассматриваемые ООВ достаточно активно используются в океанских и морских (реже — протяженных наземных) ВОЛС, как с оптическими усилителями и регенераторами, так и без них, как с системами WDM (при небольшом количестве несущих), так и без них. Возможно, в перспективе для расширения возможностей WDM с волокнами этого типа будет задействован диапазон U. Последняя редакция Рекомендации G.654 (2006 г.) содержит параметры и характеристики трех различных типов одномодовых ОВ (табл. 4).
Современные одномодовые ОВ со смещенной длиной волны отсечки обычно имеют на длине волны 1550 нм коэффициент хроматической дисперсии порядка 18...20 пс/(нм·км) и коэффициент затухания 0,16...0,18 дБ/км. Волокна G.654A находят применение, в первую очередь, в подводных ОК для передачи по морским и трансокеанским линиям потоков до STM-16 (2,5 Гбит/с) или до STM-64 (10 Гбит/с) с ограничением длины из-за хроматической дисперсии. Также они могут применяться в системах с WDM в диапазонах С и L. Волокна G.654B имеют параметры, а, соответственно, и возможности применения, сходные с G.654A. Однако больший диаметр модового поля предполагает большие возможности использования их совместно с подводными оптическими усилителями. Кроме того, более жесткие требования к поляризационной дисперсии позволяют использовать эти волокна для передачи потоков STM-64 (10 Гбит/с) или STM-256 (40 Гбит/с) и на значительные расстояния, при условии компенсации хроматической дисперсии. Волокна G.654C аналогичны виду G.654A, однако благодаря жестким требованиям к поляризационной дисперсии расширяют возможности своего использования для передачи потоков с большей скоростью (до 40 Гбит/с) и на большие расстояния, при условии компенсации хроматической дисперсии.
Внедряем системы спектрального уплотнения (волокна G.655) Появление этого специфического типа одномодовых волокон в 1990-х годах непосредственно связано с развитием систем спектрального мультиплексирования. Использование нескольких несущих и, соответственно, увеличение плотности мощности в сердцевине волокна привело к проявлению при передаче нескольких нелинейных эффектов (четырехволновое смешение, перекрестная фазовая модуляция, рассеяние Рамана, рассеяние Бриллюэна и др.). Самое заметное их воздействие возникает в ООВ при значениях дисперсии, близких к нулю. Поэтому были разработаны оптические волокна, оптимизированные для работы в «окне прозрачности» 1550 нм в системах с WDM. На этой длине волны такие волокна имеют небольшую (для поддержки высокоскоростных приложений), но отличную от нуля хроматическую дисперсию. Причем знак коэффициента хроматической дисперсии не имеет особого значения (рис. 4).
Реализовать конструкцию такого волокна — задача достаточно непростая. Используются сложные профили показателя преломления (треугольный на «пьедестале» с депрессированной оболочкой и др.). Сейчас лишь несколько ведущих производителей в мире стабильно выпускает волокна с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF). Поэтому высокой остается и их стоимость. Однако возможность организации работы нескольких несущих по одному ООВ достаточно быстро окупает такие затраты. В 1996 г. ITU-T впервые стандартизировал этот тип ОВ. К 2000 г. в пределах Рекомендации были выделены три различных вида волокон G.655 — G.655A, G.655B, G.655C, — отличающиеся коэффициентом хроматической дисперсии (от 1 до 6 пс/(нм·км) и до 10 пс/(нм·км)) и коэффициентом поляризационной дисперсии. Последняя версия Рекомендации G.655 определяет еще два вида волокон — G.655D и G.655E, которые имеют стандартную хроматическую дисперсию также в диапазонах S и L (табл. 5).
В последнее десятилетие тип волокна с ненулевой смещенной дисперсией очень активно используется в ОК при построении транспортных сетей различных уровней с системами спектрального уплотнения. Волокна NZDSF лучше всего подходят для работы систем плотного волнового мультиплексирования (DWDM) в диапазоне C (1530–1565 нм) с оптическими усилителями. Есть потенциал для увеличения числа несущих DWDM за счет диапазонов S и L, а также для работы систем CWDM во всем диапазоне 1460–1625 нм. Практически все новые кабельные линии имеют в своем составе хотя бы несколько волокон типа G.655 для будущего развития. Современные одномодовые ОВ имеют обычно в диапазоне С положительный или отрицательный коэффициент хроматической дисперсии порядка 1...10 пс/(нм·км), а также коэффициент затухания порядка 0,2...0,25 дБ/км (на 1550 нм).
Рассмотрим отличия в применении волокон G.655 различных видов. Волокна G.655A рекомендуется применять на транспортных сетях связи в системах с WDM STM-64 (10 Гбит/с) и STM-256 (40 Гбит/с) при ограниченной вводимой мощности (небольшом числе несущих) и канальном интервале 200 ГГц в диапазоне длин волн 1530–1564 нм (С). Волокна G.655B также можно применять на транспортных сетях связи в системах с WDM. Но из-за более высокой поляризационной дисперсии предельным считается их использование для передачи потоков STM-64 (10 Гбит/с) на расстояние до 400 км. При этом допускается большая вводимая мощность, чем для G.655A, и более плотное расположение оптических несущих (канальный интервал — 100 ГГц) в диапазоне длин волн 1530–1564 нм (С). Волокна G.655С аналогичны виду G.655В, однако за счет уменьшенной поляризационной дисперсии могут применяться для передачи потоков STM-64 (10 Гбит/с) на расстояние более 400 км и для работы STM-256 (40 Гбит/с). Волокна G.655D также можно использовать на транспортных сетях связи в системах с WDM для приложений, указанных для волокон G.655С, но в расширенном диапазоне длин волн: 1460–1625 нм (S–C–L). Кроме того, возможна работа систем CWDM на несущих от 1471 нм и выше. Волокна G.655E по предназначению сходны с видом G.655D, но более высокие значения коэффициента хроматической дисперсии позволяют их использовать в системах DWDM с наименьшим разнесением каналов.
Увеличиваем широкополосность транспортных сетей (волокна G.656) В начале 2000-х годов продолжалось совершенствование систем спектрального мультиплексирования, особенно плотного DWDM. Работы по наращиванию каналов проводили в двух направлениях. С одной стороны, пытались расширить используемый спектральный диапазон (хотя этому мешала неравномерность коэффициентов затухания и хроматической дисперсии на разных длинах волн). А со второй — более плотно расположить оптические несущие (сузить канальный интервал). Препятствовало тому несовершенство активных (лазеров) и пассивных (фильтров, мультиплексоров/демультиплексоров и т. п.) компонентов. Тем не менее, постоянный прогресс технологий обусловил необходимость разработки одномодовых волокон, максимально оптимизированных именно для работ систем DWDM с самыми узкими канальными интервалами (100 ГГц и меньше). Такие ООВ были созданы и впервые стандартизированы ITU-T в 2004 г. От схожих по параметрам волокон G.655E их отличал несколько меньший диаметр модового поля, большее положительное значение коэффициента хроматической дисперсии на длине волны 1550 нм (рис. 5) и наличие спецификации не только дисперсии, но и коэффициента затухания в расширенном диапазоне длин волн 1460–1625 нм (S–C–L).
Несмотря на относительную сложность технологии и поэтому немалую стоимость, волокна с ненулевой дисперсией для широкополосных транспортных сетей (NZDSF-WTN) находят свое применение на транспортных сетях различного назначения и протяженности. Выигрыш волокон — в их, можно сказать, «масштабируемости». В значительной части спектра специфицированы основные характеристики, которые позволяют применять их как в CWDM, так и в DWDM, т.е. наращивать пропускную способность сети по необходимости. Последняя редакция Рекомендации G.656 (2006 г.) содержит всего одну модификацию этого типа ООВ (табл. 6). Вероятна его дальнейшая модификация за счет появления дополнительных видов, возможно с расширением в диапазон Е.
Современные ООВ G.656 в расширенном диапазоне S–C–L обычно имеют положительный коэффициент хроматической дисперсии порядка 1...14 пс/(нм·км), а также коэффициент затухания порядка 0,2...0,25 дБ/км (диапазон С) и 0,25...0,3 дБ/км (в диапазонах S и L).
Волокна, нечувствительные к изгибам (волокна G.657) Во второй половине 1990-х, на волне явного успеха «полной волоконизации» всех транспортных сетей, операторы связи в поисках новых рынков обратили свои взоры на сети доступа. Там началось постепенное внедрение оптических технологий. Благодаря исключительной широкополосности и протоколонезависимости стало возможно передавать пользователям сообщения различных видов (голосовые + видео + данные) посредством одной пары волокон. Были продуманы и опробованы различные архитектурные решения и различные степени внедрения волоконной оптики в сети доступа, пиком которых стали сети FTTH («волокно в квартиру»). Первоначально в сетях доступа использовали волокна типа G.652. Дополнительные технические требования не выставляли. Отчасти это было связано и с медленными темпами внедрения FTTH, недостаточно разработанным пакетом предоставляемых «по волокну» услуг. В последние годы во всем мире стремительно развиваются разнообразные технологии для сетей широкополосного доступа. Естественно, для широкополосных услуг понадобились и широкополосные направляющие системы — одномодовые волокна. Такие сети имели существенные отличия от транспортных и, соответственно, предъявляли иные технические требования к параметрам и характеристикам ООВ. Например, коэффициент затухания и коэффициент поляризационной дисперсии не имели принципиального значения из-за очень малой длины линий (2–3 км), хроматическая дисперсия практически не ограничивала дальность и скорость передачи. С другой стороны, возросла важность параметров, связанных с монтажом и прокладкой кабелей. В частности, из-за большого количества волокон в кабелях и высокой степени интеграции в кроссовом, соединительном и распределительном оборудовании весьма существенно повысились потери на изгибах (2–3 дБ и более). После появления первых разработок в 2006 г. ITU-T впервые стандартизировал ООВ, малочувствительное к потерям на макроизгибах, специально для использования в сетях доступа. Рекомендация G.657 содержит параметры и характеристики двух типов ООВ, несколько отличающихся по свойствам (табл. 7).
Вид G.657A обеспечивает минимальный радиус изгиба 10 мм. Другие его параметры в значительной степени напоминают тип G.652D со сглаженным водным пиком (рис. 6). Это дает возможность, в частности, уменьшить потери при соединении волокон типов G.657 и G.652.
Второй вид (G.657В) хоть и позволяет уменьшить минимальный радиус изгиба до 7,5 мм, но не совместим со стандартным одномодовым волокном типа G.652. Это принципиально важно для прокладки оптических кабелей с маленькими радиусами изгибов при плотном размещении их в кроссовом оборудовании (практически как для медных кабелей). Однако технология производства таких ООВ достаточно сложна. В этом случае создаются волокна с уменьшенным диаметром или повышенным показателем преломления сердцевины. Выпускаются также волокна с сильно пониженным показателем преломления оболочки за счет легирования фтором. В обоих случаях создаются условия для сосредоточения поля моды в сердцевине ООВ даже при изгибах. Сейчас продолжаются работы по созданию принципиально новых конструкций, сочетающих малые потери на изгибах и совместимость с традиционными видами одномодовых волокон. Волокна G.657А предназначены для использования с различными приложениями на сетях доступа. Они оптимизированы по потерям на макроизгибе, а значения других параметров остаются в диапазоне, рекомендованном для G.652D. Волокна G.657B имеют параметры, необходимые для установки оптимизированной сети доступа с очень малыми радиусами изгиба, применяемыми в различных кроссовых и распределительных устройствах, а также при прокладке в пределах помещений. В тоже время, значения диаметра модового пятна и коэффициента хроматической дисперсии могут превышать значения, рекомендованные для G.652D.
Проблема выбора при проектировании Линейно-кабельные сооружения зачастую являются самой дорогостоящей частью проекта. Из-за своей протяженности они в значительной степени определяют качество принимаемого сигнала. От них, в конечном счете, зависит экономическая и техническая эффективность проекта. Поэтому очень важен оптимальный подбор параметров кабельных линий, максимально точное «попадание в цель», в зависимости от дальности связи, планируемой скорости передачи, рабочей длины волны, возможности дальнейшего развития сети и т.д. Рассмотренные выше ООВ практически при любой постановке задачи смогут обеспечить технико-экономическую эффективность проекта, если правильно выбрать их тип и вид. Причем, кроме основных параметров передачи ООВ, коэффициента затухания и коэффициента хроматической дисперсии, в последнее время решающую роль стали играть коэффициент поляризационной дисперсии, потери на изгибах и геометрические параметры, определяющие потери при монтаже. Это обусловлено все более специфическими, конкретными условиями применения оптических кабелей. За последние 8 лет число типов одномодовых волокон и их модификаций, стандартизированных ITU-T, резко возросло. Это связано с новыми потребностями рынка телекоммуникаций, новыми научными разработками, совершенствованием технологий производства, а также желанием стандартизированных организаций и подразделений наиболее полно отвечать в своей работе уровню развития техники волоконно-оптической связи. Этот процесс продолжается — каждые два-три года изменяются действующие рекомендации ITU-T и стандарты IEC, появляются новые документы. Наверняка в скором времени будут стандартизированы волокна для систем WDM, работающие в расширенном диапазоне 1360–1460 нм, специфические волокна для использования в локальных сетях, микроструктурированные волокна, волокна с фотонной запрещенной зоной, волокна с устойчивой поляризацией и другие Поэтому современным проектным организациям необходимо постоянно отслеживать ситуацию со стандартами и пытаться использовать в своих проектах самые современные решения.
Леонид ПОГОРЕЛЫЙ, директор НТЦ «Энергосвязь» Юрий НИКИТЧЕНКО, начальник отдела НТЦ «Энергосвязь»
|
|
