Способы увеличения пропускной способности оптических волокон

Волокно TeraLight Metro предназначено для широкополосной передачи сигналов высокоскоростных систем связи на скоростях 10 Гбит/с и 40 Гбит/с в диапазонах L и C, а в перспективе и в диапазоне S. Длина волны отсечки, которая обеспечивается в кабеле, - менее 1260 нм. Такие волокна наиболее пригодны для городских сетей, где применение TeraLight Metro позволяет отказаться от устройств компенсации дисперсии. Это сулит дополнительную выгоду в условиях стремительного увеличения объемов реализации таких сетей, отличающегося взрывным характером. Вместе с тем при необходимости расширения пропускной способности сети существует возможность перехода со скорости передачи 10 Гбит/с на 40 Гбит/с с применением устройств компенсации дисперсии на том же оптическом волокне.

Таблица 4 - Окна прозрачности, используемые в современных одномодовых волокнах

TeraLight Ultra ориентировано на использование в линиях дальней и сверхдальней связи с большой пропускной способностью. Волокна для таких систем должны отвечать ряду требований - обладать минимальным затуханием, низким коэффициентом поляризационной модовой дисперсии и обеспечивать малый уровень нелинейных эффектов.

На сегодняшний день это решение оптимально для работы узкополосных систем DWDM со скоростью передачи сигналов 10 Гбит/с, которые в дальнейшем легко могут быть модернизированы в 40 Гбит/с и выше. Область минимального затухания расположена в окрестности длины волны 1450 нм для обеспечения наибольшей эффективности функционирования с оптическими усилителями Рамана. Хроматическая дисперсия, составляющая величину порядка 8 пс/КМхНМ, вдвое меньше, чем у стандартных одномодовых волокон, но достаточно высока, чтобы противостоять влиянию нелинейных эффектов в высокоскоростных (10 и 40 Гбит/с) системах.

В рамках Рекомендации ITU-T G.655 были разработаны оптические волокна с отрицательным показателем дисперсии. Используя такие световоды совместно со стандартными одномодовыми волокнами, можно добиться значительного снижения влияния дисперсии. Так, применяя волокно MetroCor производства Corning с отрицательным значением коэффициента хроматической дисперсии в диапазонах C и L (1530-1625 нм) в WDM-системах с частотными промежутками 100-200 ГГц, оборудованных лазерами внутренней модуляции, можно добиться длины регенерационного участка почти в 400 км. Для стандартного одномодового волокна эта величина составляет менее 100 км. При этом выигрыш в дальности свыше 100 км достигается исключительно за счет использования взаимодействия эффектов положительного чипа сигнала передатчика и отрицательной хроматической дисперсии импульса в волокне.

Для волокон, соответствующих Рекомендации ITU-T G.655, важным параметром является дифференциальная групповая задержка, представляющая собой разницу во времени распространения групповых задержек между принципиальными состояниями поляризации.

Асимметрия и неконцентричность сердцевины и оболочки в реальных оптических волокнах носят случайный характер, как по длине оптического волокна, так и по времени, что определяет статистическую природу дифференциальной групповой задержки и поляризационной модовой дисперсии.

4.2 Волокна с ненулевой дисперсией для широкополосного оптического переноса

Оптические волокна, соответствующие Рекомендации ITU-T G.656, предназначены для передачи сигналов широкополосного оптического переноса на базе CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing - разреженное спектральное уплотнение или спектральное уплотнение с низкой плотностью) и DWDM. Первая редакция Рекомендации ITU-T была утверждена в 2004 г. и действует до настоящего времени.

Эти волокна функционируют в широком диапазоне волн - от 1460 до 1625 нм. Величина затухания нормируется для различных диапазонов. Так, для длин волн 1460-1530 нм типичное значение составляет 0,35 дБ/км, для диапазона 1530-1565 нм -0,275 дБ/км, а для диапазона 1565-1625 нм - 0,35 дБ/км.

Диаметр модового поля волокон для широкополосного оптического переноса у различных производителей варьируется от 7 до 11 мкм.

Хроматическая дисперсия оказывает существенное влияние на нелинейные эффекты в волокне. Ее значения для волокон, как для отдельного оптического, так и для помещенного в кабель, различны. Наряду с измерением индивидуальных характеристик каждого световода при изготовлении проводятся расчеты дисперсионных характеристик на основе статистических методов. Полученные значения могут использоваться для расчета дисперсии волокон в кабеле, если соотношение с величиной для самого волокна известно и устойчиво. Значение дифференциальной групповой задержки определяется после определения величины хроматической дисперсии волокна в кабеле.

Методы испытаний для определения влияния нелинейных эффектов в настоящее время находятся в стадии изучения.

При этом методы оценки хроматической дисперсии и дифференциальной групповой задержки волокна в кабеле не должны применяться к кабельным изделиям небольшой длины - оптическим шнурам, станционным кабелям, кабелям для межблочных соединений и т. д., поскольку статистические зависимости в такой продукции существенно отличаются от строительных длин кабеля длиною в километры.

В случае, когда на оптические волокна устанавливаются оптические усилительные системы на основе Рамановских усилителей, параметры волокон должны обеспечивать одновременное прохождение линейных сигналов и энергии накачки. Длина волны накачки, как правило, находится за пределами специфицированного диапазона передачи.

4.3 Требования к оптическим волокнам для высокоскоростных магистралей

Современные тенденции развития средств телекоммуникационной связи свидетельствуют в пользу перспективности систем передачи по волокну, где совмещаются временное мультиплексирование - TDM (STM-16 на 2,4 Гбит/с и STM-64 на 10 Гбит/с) в пределах одной длины волны и волновое мультиплексирование - WDM.

При выборе волокна следует учитывать такие факторы, как общая стоимость проекта, требуемые емкости каналов, надежность системы и др. Одними из ключевых при этом являются методики, используемые для коррекции дисперсии в волоконно-оптических системах. Кроме увеличения дальности передачи волоконно-оптических систем, коррекция дисперсии позволяет избежать влияния такого нелинейного эффекта, как четырехволновое смешивание.

Существуют следующие методики коррекции дисперсии:

- Использование волокон с компенсацией дисперсии DCF (dispersion-compensating fibers). Положительная дисперсия, накопленная на одном участке с применением стандартного одномодового волокна, может компенсироваться последующим примыкающим сегментом на основе волокна DCF с заранее подобранным значением отрицательной дисперсии, в результате чего итоговая хроматическая дисперсия может быть приближена к нулю. Компенсация хроматической дисперсии допустима в силу систематического характера накопления дисперсии с ростом длины.

- Использование оптических лазерных передатчиков с очень узкой спектральной шириной (0,1 нм и менее), способных модулировать излучение на частотах в несколько ГГц.

Применение волокон с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF, в которых длина волны нулевой дисперсии смещается за пределы диапазона передачи оптических сигналов, в результате чего дисперсия становится достаточно большой, чтобы подавить эффект четырехволнового смешивания, но в то же время достаточно малой, чтобы поддерживать распространение сигнала высокой емкости (высокой частоты модуляции) на большие расстояния.

Сегменты на основе стандартного одномодового волокна без использования механизмов коррекции дисперсии допускают максимальную протяженность порядка 90 км (при скорости передачи 2,4 Гбит/с). Первые две методики коррекции дисперсии, применяясь отдельно или в комбинации, позволяют увеличить протяженность сегментов до 140 км при сохранении прежней скорости передачи.

Наиболее полное удовлетворение рабочим требованиям сети не может быть достигнуто без тщательно выработанной стратегии ее развития и наращивания. При этом необходимо оценивать соответствующие топологии сетей с учетом возможности их работы на скоростях 2,4 и 10 Гбит/с. Ближайшая цель - построение протяженных участков (до 120-140 км) при передаче сигналов со скоростью 2,4 Гбит/с с использованием любых типов волокон - должна рассматриваться совместно с планами более далекой перспективы: строительства линий со скоростью передачи 10 Гбит/с с использованием последовательно установленных линейных усилителей. Высокая скорость передачи может быть достигнута путем оптимизации длины сегментов между линейными усилителями.

На современном этапе развития средств передачи оптических сигналов одномодовые волокна и волокна со смещенной дисперсией вполне приемлемы для осуществления наращивания сегментов существующих сетей. Волокно с ненулевой смещенной дисперсией более перспективно. При сравнении возможностей применения стандартных одномодовых волокон и волокон со смещенной дисперсией следует отметить, что первые наиболее пригодны для сетей, использующих волновое мультиплексирование. Их недостатком является большое значение дисперсии в окне 1550 нм. Негативное влияние данного фактора может быть снижено либо путем использования участков на основе волокна с компенсацией дисперсии, либо уменьшением ширины спектра излучаемого сигнала (например, используя передатчики на основе узкополосных DFB-лазеров).

Заключение

Основные результаты курсовой работы состоят в следующем:

1. Рассмотрен принцип передачи сигналов по оптическому волокну.

2. Рассмотрены свойства оптических волокон, их преимущества и особенности для передачи информации на расстояние.

3. Описаны различные виды дисперсии, ее влияние на пропускную способность оптических волокон.

4. Из различных способов увеличения пропускной способности оптических волокон наибольшее внимание уделено системам WDM.

5. Представлены возможности современных волокон по рекомендации. G.655 - G.656

Список использованных источников

1. Власов И.И., Птичников М.М. - Измерения в цифровых сетях связи.

«Постмаркет», Москва, 2004. - 431 с.

2. Дмитриев С.А., Слепов Н.Н. - Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы.

3. Материал с сайта http://www.osp.ru/

4. Материал с сайта http://www.dlink.ru/

5. Материал с сайта http://www.teralink/

6. Материал с сайта http://www.fot.ru/

7. Материал с сайта http://www.fotonexpress.ru/

Размещено на Allbest.ru