Проектирование магистральной волоконно-оптической системы передачи с повышенной пропускной способностью (стр. 20 из 31)
Выбор типа оптического кабеля. В настоящее время требования к ОК регламентированы действующими "Правилами применения оптических кабелей связи, пассивных оптических устройств и устройств для сварки оптических волокон". Они разработаны в развитие ФЗ "О связи", распространяются на типы ОК согласно рис. 3.12 и устанавливают требования к характеристикам ОК.
Рис. 3.12. Типы оптических кабелей связи
Предприятия-изготовители ОК.
Таблица 3.6 Номенклатура ОК, производимых российскими кабельными заводами
В странах СНГ насчитывается 17 предприятий-изготовителей ОК (13 в России и по два на Украине и в Белоруссии). Основные инвестиции в производство ОК были осуществлены в конце 1990-х гг. Это позволило модернизировать имеющиеся и ввести в строй пять новых производств: ООО "Сарансккабель-оптика"; цех ОК на заводе "Воронежтелекабель", ныне ЗАО "ОФС Связьстрой-1 ВОКК"; цех ОК на заводе "Москабель", ныне ЗАО "Москабель-Фуджикура"; ЗАО "Трансвок" и ЗАО "Самарская оптическая кабельная компания". В 2002 г. в Санкт-Петербурге приступило к работе предприятие по производству ОК – ЗАО "ОКС 01", одно из самых мощных производств в России. В 2003 г. в г. Щелково введено в строй еще одно предприятие по производству ОК – ООО "Еврокабель 1". На рубеже 2005/2006 гг. в ООО "Сарансккабель-Оптика" было введено в эксплуатацию оборудование по производству ОК, встроенного в грозозащитный трос. Выросли мощности по производству ОК и в странах СНГ: в значительной степени модернизирован оптический цех ОАО "Одескабель" (Украина, г. Одесса), с 2005 г. начали производство ОК специализированный цех ОАО "Южкабель" (Украина, г. Харьков), специализированный цех СП ЗАО "Белтелекабель" и специализированный завод "Союзкабель" (Белоруссия, г. Витебск). К основным из указанного списка можно отнести, пожалуй, первые десять предприятий, на долю которых в 2006 г. пришлось 97% всего объема производства ОК. Лидерами, несомненно, являются ЗАО "ОКС 01" и ООО "Еврокабель 1".
Оптические волокна (ОВ) в конструкциях ОК российского производства размещаются преимущественно в трубчатых оптических модулях (ОМ). Выпускаются ОК как с одномодульным сердечником (содержащим до 48 ОВ), так и с многомодульным (до 144 или 288 ОВ). В отечественных ОК одномодульной конструкции ОВ собираются в пучки до 12–16 волокон в каждом; в многомодульных ОК каждый ОМ содержит до 12 или до 24 ОВ.
Таблица 3.7Передаточные параметры одномодовых оптических волокон
Таблица 3.8 Принципов маркообразования ОК с многомодульным сердечником и бронепокровом
Таблица 8 Механические параметры
Таблица 3.9 Системы кодового обозначения типов оптических волокон, используемых в ОК
Регенератор (повторитель). Оптический усилитель производит одно "восстанавливающее действие" (1R6) (рис. 3.13) по отношению к сигналу – усиление, в процессе которого усиливается также и шум. На каждом участке линии после усилителя усиленный шум суммируется, что приводит к ухудшению отношения сигнал/шум и, соответственно, к ухудшению качества сигнала.
После того как сигнал прошел через несколько усилителей (их количество определяется при проектировании конкретной линии связи), требуется регенератор для восстановления первоначальной формы сигнала. Регенератор производит тройное "восстанавливающее действие" (3R) (см. рис. 6) по отношению к сигналу: восстановление формы, восстановление
синхронизации и усиление. При использовании современных технологий это тройное действие осуществляется оптоэлектрооптическим преобразованием. Возможно, в будущем это можно будет сделать полностью оптическим путем.
Рис. 3.13. Усиление и регенерация импульсов
R – от англ. Regeneration – восстановление: 1R – Re-amplification – усиление; 2R – Re-amplification & Re-shaping (восстановление формы), 3R – Re-amplification, Re-shaping & Re-timing (восстановление синхронизации).
Блоккомпенсациидисперсии (DCU – dispersion compensation unit). DCU компенсирует дисперсию передающего ОВ. Чтобы компенсировать уширение импульса под действием положительной дисперсии передающего ОВ, используется DCU с отрицательной дисперсией.
Рис. 3.14. Компенсация дисперсии в DCU
Передающее (телекоммуникационное) волокно
• Стандартное одномодовое волокно (SSMF) обладает положительной дисперсией.
• Значение дисперсии на длине волны 1550 нм для SSMF равно 17 пc/нм*км.
Блок компенсации дисперсии (DCU)
• Обычно применяется компенсирующее дисперсию волокно.
• Действие отрицательной дисперсии нейтрализует действие положительной дисперсии в ОВ, т.е. позволяет отставшим компонентам частотного спектра догнать опередившие.
• Волокна, используемые в DCU, имеют большое значение коэффициента хроматической дисперсии на единицу длины, что позволяет делать их значительно короче, чем передающее волокно.
Оптическое усиление. Затухание света в волокне ограничивает дальность передачи расстоянием, на котором уровень сигнала падает ниже уровня чувствительности приемника. Усиление позволяет увеличить дальность передачи (рис. 3.15).
Рис.3.15. Усиление сигнала в DWDM-линии связи
К сожалению, усилители при этом увеличивают шум и различные искажения импульса. Усилитель мощности (бустер, postamplifier) Устанавливается сразу после передатчика (например, лазерного диода) и предназначен для дополнительного усиления передаваемого сигнала.
Линейный усилитель (ILA). Устанавливается в промежуточных точках линии связи, примерно через каждые 80–100 км, нужен для усиления сигнала, ослабленного из-за затухания в оптоволокне или других компонентах линии. ILA работает с сигналом только в оптическом диапазоне и выполняет только одно "восстанавливающее действие" (1R) – усиление.
Предусилитель (preamplifier). Устанавливается непосредственно перед приемником для усиления сигнала до уровня, входящего в диапазон чувствительности приемника
Стандартные типы усилителей:
• эрбиевые волоконные усилители (EDFA – erbium doped fiber
amplifiers);
• рамановские (ВКР) волоконные усилители (ВКР – вынужденное
комбинационное рассеяние);
• п/поптическиеусилители (SOA – semiconductor optical amplifiers).
Эрбиевыйволоконныйусилитель (EDFA – Erbium doped fiber amplifier)
Преимущества эрбиевых волоконных усилителей
• эффективная накачка;
• минимальная зависимость от поляризации; • высокая выходная мощность;
• низкий уровень шума;
• минимальные вносимые искажения и перекрестные помехи.
Недостатки эрбиевых волоконных усилителей
• работают только в C- и L-областях; • менее эффективны, чем рамановские усилители, при большой мощности накачки (при использовании большого числа каналов).
Лазер накачки. Источником накачки обычно служит лазер, излучающий на длине волны 980 или 1480 нм (рис. 3.16).
Волокно, легированное эрбием. Одномодовое волокно, легированное ионами эрбия, служит активной средой, преобразующей излучение накачки в излучение на частоте сигнальной волны (см. рис. 9).
Рис. 3.16. Схема волоконного эрбиевого усилителя
Селективный волновой соединитель (coupler). Вводит излучение лазера накачки с длиной волны 980 или 1480 нм в активное волокно, при этом вносит минимальное затухание сигнала (см. рис. 3.16).
Изолятор. Пропускает излучение, распространяющееся в прямом направлении и препятствует распространению света во встречном направлении. В частности, выходной изолятор препятствует попаданию в усилитель излучения, отраженного от внешних элементов линии связи.
Рамановский оптический усилитель (рис. 3.17). Рамановские усилители построены на эффекте вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), при котором мощность накачки преобразуется в излучение на частоте сигнальной волны.
Рис. 3.17. Схемы рамановских усилителей (а – дискретного, б – распределенного)
Преимущества рамановских усилителей
• Широкий спектр усиления, позволяющий применять рамановские усилители в C-, L- и S-областях.
• Рамановское усиление можно получить в стандартных волокнах.
• Большая, чем у EDFA, эффективность при больших мощностях накачки (возможность применения при большем числе каналов).
Недостатки рамановских усилителей
• Меньшая, чем у EDFA, эффективность при меньших мощностях накачки (неудобство применения при небольшом числе каналов).
П/п оптический усилитель (SOA). Как и в п/п лазере, в SOA накачка активной среды создается инжекцией носителей заряда в рабочую область. Для предотвращения возникновения паразитной генерации на торцы активного элемента наносят антиотражающие покрытия.