Материал: Направляющие системы электросвязи. Т. 2 Проектирование, строительство и техническая эксплуатация

В соответствии с РД 45.047-99 с целью повышения надежности, уменьшения эксплуатационных расходов и капитальных затрат, свя­ занных с развитием на перспективу, рекомендуется ориентироваться:

•на использование ОК только с одномодовыми ОВ;

•применение ОК с резервными ОВ;

•применение более высокоскоростной аппаратуры линейного тракта на одну или две ступени или на один или два уровня, по сравнению с исходными данными по требуемой пропускной способности [20].

До недавнего времени при разработке телекоммуникационных сетей большинство операторов ориентировались на применение стан­ дартных одномодовых ступенчатых волокон (рекомендации G.652). Однако непрерывный рост потребностей в пропускной способности, активный поиск и внедрение новых технологий привели к значитель­ ному ужесточению требований к параметрам передачи оптических волокон кабелей связи. Возник спрос на оптические волокна, наи­ лучшим образом удовлетворяющие специальным требованиям при использовании их для решения конкретных задач. Соответственно были разработаны типы оптических волокон, оптимизированные для различных приложений (рекомендации G.653-G.656). В настоящее время рынок оптических волокон весьма разнообразен. В рамках одних и тех же стандартов, рекомендаций выпускаются оптические волокна разной конструкции, имеющие свои особенности [14-17].

Выбор типа ОВ определяется в зависимости от назначения ВОЛП. Волокна сверхпротяженных оптических линий передачи (трансконтинентальной сети связи) должны решать проблему пере­ дачи большого объема информации при максимальном сокращении дорогостоящих количества линейных активных элементов — опти­ ческих усилителей и ретрансляторов. Условия оптимизации рассто­ яний между оптическими усилителями наземных и подводных ли­ ний передачи существенно отличаются. Для подводных линий важно обеспечить максимальное расстояние между ретрансляторами. При этом вынужденно сокращается длина усилительных участков до ве­ личин порядка 50 км. В наземных линиях передачи в первую очередь важно сократить число оптических усилителей. Как правило, доби­ ваются длины усилительного участка до 80...100 км.

Оптимальные характеристики оптического волокна сложно обес­ печить в широком спектральном диапазоне. Поэтому на оптических линиях передачи большой протяженности применяются либо систе­ мы DWDM с большим числом оптических каналов и относитель­ но невысокой скоростью передачи, либо высокоскоростные системы

OTDM. Увеличение длин регенерационных участков (РУ) достигает­ ся за счет применения оптических волокон с отрицательной дисперси­ ей и большим диаметром пятна моды. Волокна с большим диаметром пятна моды увеличивают допустимую в волокне плотность мощности оптического излучения. Это позволяет увеличить вводимую в опти­ ческое волокно мощность и, соответственно, расстояние, на которое сигнал может передаваться без регенерации. Отрицательная диспер­ сия волокна уменьшает эффект нестабильности модуляции.

На практике сверхпротяженные оптические линии передачи строят с применением оптимальной комбинации разных типов воло­ кон. Оптические волокна с положительной дисперсией используют­ ся для компенсации отрицательной дисперсии, тем самым уменьшая остаточную дисперсию на усилительных участках. Среднее значе­ ние дисперсии на регенерационном участке, как указывалось выше, в целях подавления нежелательных нелинейных эффектов остает­ ся отрицательным.

При использовании оптических волокон с отрицательной диспер­ сией типа TrueWave XL (OFS), SMF-LS (Corning) в качестве ком­ пенсирующих волокон с положительной дисперсией применяют стан­ дартные ступенчатые оптические волокна. В этом случае допол­ нительно к снижению отношения сигнал/помеха приводят большие максимальные абсолютные значения дисперсии на регенерационном участке.

Влияние этого фактора снижается при использовании волокон с согласованными дисперсионными характеристиками, например во­ локон типа TrueWave IDF/SLA. Волокна SLA — это волокна с несме­ щенной положительной дисперсией, у которых площадь эффективно­ го сечения на 33 % больше, чем у стандартного ступенчатого волокна, обладающие малым затуханием и малой величиной PMD. Волокно IDF имеет аналогичные характеристики, но меньшее эффективное сечение и отрицательную дисперсию. Причем наклон дисперсион­ ной кривой подобран так, что по модулю он совпадает с наклоном дисперсионной кривой волокна SLA, но противоположен ему по зна­ ку. В результате наклон результирующей дисперсионной кривой на участке с группированием волокон SLA и IDF получается предельно малым в относительно широком диапазоне длин волн. Это позволяет более чем в два раза увеличить полосу DWDM систем и существенно упростить компенсацию дисперсии.

Волокна магистральных сетей связи должны быть адаптирова­ ны для передачи большого числа оптических несущих при высокой скорости в каждом оптическом канале. Предполагается, что волок­ на должны обеспечивать до 80 и более оптических каналов в диа­

24 Г л а в а 1

пазоне С при скорости передачи в каждом канале 10...40 Гбит/с и более. В будущем планируется задействовать и диапазон L. При этом для снижения капитальных затрат стараются сократить чис­ ло линейных оптических усилителей, увеличивая расстояние между ними до 50...80 км и более.

Для удовлетворения перечисленных требований для магистраль­ ных сетей было разработано оптическое волокно с увеличенной пло­ щадью эффективного сечения LEAF (Corning). Это волокно типа NZ-DSF, оптимизированное для работы в диапазонах C+L, где оно имеет положительную ненулевую дисперсию. За счет увеличенной площадьи эффективного сечения обеспечивается более глубокое по­ давление нелинейных эффектов и, как следствие, увеличение отно­ шения сигнал/помеха. Кроме того, увеличение эффективного се­ чения при прочих равных условия позволяет передавать в волокне большую мощность и соответственно увеличить расстояние между усилителями.

При использовании оптических волокон TrueWave Reach (OFS) увеличения отношения сигнал/помеха добиваются путем более глу­ бокого подавления помех межсимвольной интерференции, причи­ на которых — дисперсия. Это обеспечивается за счет умень­ шения наклона дисперсионной кривой в волокнах (примерно до 0,045 пс/нм2км). Кроме того, малый наклон позволяет расширить рабочий диапазон длин волн в область S и упрощает компенсацию дисперсии.

Требования к оптическим волокнам региональных и городских сетей связи во многом определяются высокой стоимостью строитель­ ства транспортных сетей. Для таких сетей характерны кольцевая ар­ хитектура, достаточно плотное расположение терминалов и неболь­ шие, по меркам оптической связи, длины регенерационных участков — примерно до 50 км на городских и до 200 км на региональных. Отсюда с учетом задач динамичного конфигурирования оптических сетей, изменения пропускной способности в зависимости от требо­ ваний трафика оптические волокна для региональных и городских сетей должны обеспечивать:

•возможность добавления оптических каналов при небольших за­ тратах;

•совместную работу с дешевыми источниками оптического излу­ чения с чирпом;

•нормальную работу без применения на регенерационных участ­ ках компенсаторов дисперсии или, по крайней мере, при малых затратах на компенсацию.

Следует учитывать, что с введением оптической коммутации и маршрутизации оптических несущих протяженность оптического пу­ ти может значительно возрасти.

Если предположить, что пропускная способность отдельного оп­ тического канала не превысит 2,5 Гбит/с, то можно применить сту­ пенчатые волокна LWP, позволяющие вести работу в очень широком спектральном диапазоне. Однако использование волокон этого типа в дальнейшем может потребовать значительных затрат на компенса­ цию дисперсии. Чтобы исключить это, применяют ОК, в которых в состав резервных ОВ включают описанные ниже волокна с оптими­ зированными дисперсионными характеристиками.

Эффективное решение для региональных и городских сетей свя­ зи — использование волокон MetroCor (Corning). Это волокна типа NZ-DSF. Они оптимизированы для работы в диапазонах C+L (в ра­ бочих диапазонах EDFA). Но поскольку они имеют ненулевую отри­ цательную дисперсию в диапазоне 1250...1625 нм, то могут работать во всем спектральном диапазоне. За счет отрицательной дисперсии компенсируется уширение импульса из-за чирпа источника, что поз­ воляет работать с такими источниками без дополнительных компен­ саторов дисперсии, в частности, при скорости в оптическом канале 2,5 Гбит/с на расстояния до 300 км. Подобные же характеристики имеют волокна WideLigth (Pirelli).

По другому используется на городских и региональных сетях волокно TeraLigthTM Metro (Alcatel). Это волокно имеет отрица­ тельную дисперсию в диапазоне О, где обеспечивается компенсация чирпа лазеров с прямой модуляцией и положительную ненулевую дисперсию в диапазонах C+L.

Иначе эта задача решается при использовании волокон ТшеWaveRS (OFS). Это также волокна типа NZ-DSF, оптимизированные для работы в диапазонах C+L. Они имеют малую положительную дисперсию и малый наклон дисперсионной спектральной характери­ стики в рабочем диапазоне, что обеспечивает малое остаточное зна­ чение дисперсии на участке. Это позволяет работать на регенераци­ онных участках при скорости 2,5 Гбит/с без дополнительной компен­ сации дисперсии, а также снизить затраты по компенсации дисперсии при переходе на более высокие скорости 10 и 40 Гбит/с. Однако та­ кие волокна требуют применения в системах передачи более дорогих лазеров с внешней модуляцией.

К оптическим волокнам сетей доступа, протяженность которых обычно не превышает 20 км, особых требований не предъявляют. Да­ же при скорости передачи до 40 Гбит/с на подобных сетях могут быть использованы стандартные ступенчатые волокна. Однако с учетом

лым затуханием во всем используемом спектре частот. Это волокна S.\I!'2*e.' AllWave, E-SMF и т.п."

Целесообразность прокладки ОК с резервными ОВ имеет не­ сколько аспектов. Во-первых, это запас по пропускной способности ВОЛП на перспективу развития, так называемый пространственный способ уплотнения информации. При этом увеличение числа ОВ в ОК в 10 раз приводит к увеличению затрат на сооружение ВОЛП всего на 20 %. Во-вторых, это эффективное использование резервных ОВ для увеличения надежности функционирования ВОЛП. При этом резервные ОВ могут быть использованы для замены рабочих воло­ кон, для организации переключения на резервный линейный тракт, для мониторинга ОВ ВОЛП.

Как правило, применение при проектировании ВОЛП системы передачи с пропускной способностью, в несколько раз превышающей заданную, ведет к увеличению стоимости мультиплексорного обору­ дования на 30...40 %, что увеличивает стоимость объекта в целом всего на несколько процентов. Но это позволит в дальнейшем по запросу программно наращивать пропускную способность линии пе­ редачи. А до этого запас может быть эффективно использован для повышения надежности за счет резервирования в подсети.

При проектировании ВОЛП рекомендуется в соответствии с РД 45.047-99 ориентироваться:

•на организацию однопролетных ВОЛП на местных первичных сетях;

•организацию однопролетного участка ВОЛП между двумя со­ седними сетевыми узлами на внутризоновых и магистральной первичных сетях, применяя для этого, при необходимости, оп­ тические усилители (ОУ);

•гибкое использование в зависимости от назначения и возможно­ стей различных способов уплотнения информации: временного, спектрального и пространственного.

Весьма перспективны технологии спектрального разделения ка­ налов, применение которых на транспортных сетях и сетях доступа дает возможность построения сетей с прозрачными оптическими ка­ налами, организации мультисервисных каналов по одному ОВ. Тех­ нологии WDM могут успешно применяться как для реконструкции существующих сетей с оптическими линиями передачи в целях уве­ личения их пропускной способности при минимальных затратах на ЛКС, так и для строительства новых линий.