Особенности использования ВОЛС
Потенциальная широкополосность (f0 ≈ 1014 Гц). По оптической жиле можно передать тысячи TV каналов, 10 миллионов телефонных разговоров или цифровую информацию со скоростью до Терабит/с.
(Окно́ прозра́чности — диапазон длин волн оптического излучения, в котором имеет место меньшее, по сравнению с другими диапазонами, затухание излучения в среде, в частности — в оптическом волокне)
- Как правило, ВОЛС работают в двух окнах прозрачности: 1310 нм и 1550 нм, на которых наблюдаются минимальные потери на распространение мощности.
- Низкая стоимость ВОК. Цены на оптические и коаксиальные кабели почти сравнялись (волокно изготавливается из дешевого кварца).
- ВОЛС не чувствительны к электромагнитным помехам, безопасны в электрическом отношении, долговечны, обладают высокой температурной стабильностью.
- Для передачи TV сигналов используются исключительно одномодовые волокна, обладающие в сравнении с многомодовыми волокнами лучшими характеристиками по затуханию, частотной дисперсии и полосе пропускания.
- Число оптических жил в ВОК колеблется в больших пределах и обычно составляет 16-32 для средних и крупных СКТ.
- Типовые значения затухания в ВОК составляют 0,36 dB на 1310 нм и 0,22 dB на 1550 нм.
- Оптическое оборудование на 1550 нм дороже, чем на 1310 нм. Однако на 1550 нм возможно усиление сигнала и построение мультиплексированных систем с волновым уплотнением каналов (DWDM). Шаг частотной сетки (ITU) составляет 100 ГГц.
| ITU канал | Частота, ТГц | Длина волны, нм | ITU канал | Частота, ТГц | Длина волны, нм |
| 1561,42 | 192,5 | 1557,36 | |||
| 192,1 | 1560,61 | 192,6 | 1556,56 | ||
| 192,2 | 1559,79 | 192,7 | 1555,75 | ||
| 192,3 | 1558,98 | 192,8 | 1554,94 | ||
| 192,4 | 1558,17 | 192,9 | 1552,52 | ||
| 1551,72 | 194,5 | 1541,35 | |||
| 193,1 | 1554,13 | 194,6 | 1540,56 | ||
| 193,2 | 1553,33 | 194,7 | 1539,77 | ||
| 193,3 | 1550,92 | 194,8 | 1538,98 | ||
| 193,4 | 1550,12 | 194,9 | 1537,4 | ||
| 193,5 | 1549,32 | 1536,61 | |||
| 193,6 | 1548,51 | 195,1 | 1536,19 | ||
| 193,7 | 1547,72 | 195,2 | 1535,82 | ||
| 193,8 | 1546,92 | 195,3 | 1535,04 | ||
| 193,9 | 1546,12 | 195,4 | 1534,25 | ||
| 1545,32 | 195,5 | 1533,47 | |||
| 194,1 | 1544,53 | 195,6 | 1532,68 | ||
| 194,2 | 1543,73 | 195,7 | 1531,89 | ||
| 194,3 | 1542,94 | 195,8 | 1531,11 | ||
| 194,4 | 1542,14 | 195,9 | 1530,33 |
- Максимальная протяженность ВОЛС ограничивается не только накапливаемыми искажениями, но и волновой дисперсией в ВОК.
- Если на 1550 нм планируется использование двух и более каналов передачи по одному волокну, то необходимо использовать оптические передатчики только с внешней модуляцией (стабильность несущей волны при меньшей ширине спектра излучения).
- Оптические приемники являются широкополосными и могут работать на 1310/1550 нм. Но на 1550 нм они обладают более высокой чувствительностью (~1 dB) в сравнении с 1310 нм, что позволяет реализовать более высокие отношения несущая/шум (C/N).
| Тип лазера | Стоимость | Оптическое волокно | Шумовая невосприимчивость | Температурная стабильность | DWDM |
| Аналоговый FP | Низкая | Плохая | Плохая | Нет | |
| Аналоговый неохлаждаемый DFB | Средняя | 1310/1550 | Средняя | Средняя | Нет |
| Аналоговый охлаждаемый DFB | Высокая | 1310/1550 | Хорошая | Отличная | Да |
| Цифровой охлаждаемый DFB | Высокая | Идеальная | Отличная | Да |
| Длина волны\Параметр | 1310 нм | 1550 нм |
| Погонные потери | 0,35…0,4 dB | 0,19…0,24 dB |
| Протяженность магистрали | < 30…35 км | < 65…85 км |
| Хроматическая дисперсия: - SMF (стандартное волокно) - DSF (со смещенной дисперсией) - NZDS (со смещенной ненулевой дисперсией) | ~1,7 пс/нм·км ~ -20 пс/нм·км ~ -13…22 пс/нм·км | ~17 пс/нм·км ~ 1,7 пс/нм·км ~ ±6 пс/нм·км |
| Ширина окна прозрачности | узкая | широкая |
| Возможность использования оптических усилителей | нет | есть |
| Применение в CWDM/DWDM | нет | да |
| Чувствительность оптического приемника | стандартная (~0,85 мА/мВт) | повышенная (~0,95 мА/мВт) |
С увеличением индекса оптической модуляции (m), улучшается C/N и ухудшаются СТВ и CSO.
- При наличии мониторинга или при внедрении услуг интерактивного сервиса обязательно наличие отдельных оптических жил, выделяемых под реверсный канал.
- При использовании в прямом направлении 1550 нм, а в реверсном направлении 1310 нм возможно применение единственной оптической жилы за счет простейшего WDM диплексера 1310/1550 нм (см. рисунок).
- Распределение оптической мощности в прямом направлении может осуществляться по звездообразной схеме (а-в) или по последовательной лестничной структуре (г) (см. рисунок ниже).
С точки зрения экономии оптической мощности, более энергетически выгодным оказывается звездообразное распределение. При этом повышается и надежность связи, т.к. обрывы одной из жил не приводит к отказу ВОЛС в целом. Кроме того, исключается накопление шумов в реверсных каналах при их сплошной частотной расстановке. Тем не менее, лестничная структура требует наличия только одной оптической жилы и может быть рекомендована даже для интерактивных СКТ с числом абонентов до 30 000.
Потери в пигтейлах обычно лежат в пределах 0,1…0,25 dB (пара). Наименьшими потерями при максимальной надежности обладают оптические коннекторы класса Е2000. Они также обладают наилучшим коэффициентом возвратных потерь (не менее 46 dB).
- При построении крупных СКТ, средние СКТ интегрируются в единое оптическое кольцо.
Принцип кольцевого резервирования по направлениям (а не по оптическим жилам) понятен из рисунков.
При этом со стороны передающей системы возможно автоматическое резервирование (устанавли- вается два передатчика с оптическим коммутатором – дорогое, но эффективное решение за счет двойного резервирования передаю- щего оборудования) или ручное резервирование (один передатчик с ручной коммутацией пигтейлами по направлениям – экономич- ное решение). Возможен вариант установки на выходе передатчика оптического разветвителя на оба направления (в случае достаточности оптической мощности на 1310 нм).
- По основному оптическому кольцу, с точки зрения поддержания качества сигналов, выгоднее транслировать только цифровые сигналы. Так, по одной оптической жиле в SDH (2,4 Гбит/с) возможна трансляция не менее 10 A/V каналов некомпрессированного видео студийного качества.
При этом оптический бюджет линии составляет не менее 25 dB. Такое решение позволяет на 1550 нм в дальнейшем внедрить системы DWDM и использовать двойное оптическое преобразование без существенного снижения качества сигналов.