Многомодовые оптические волокна на современных

Сетях связи

На сегодняшний день применение многомодовых оптических воло­кон наиболее эффективно на локальных сетях (LANs - Local Area Net­works), характеризующихся малой протяженностью (менее 1 км) и сравнительно большими скоростями передачи данных. Для подобных приложений сочетание многомодовых оптоэлектронных приемо­передающих модулей с низким динамическим диапазоном на базе светоизлучающих диодов (СИД - LEDs - Light Emitting Diodes), значи­тельно более дешевых, по сравнению с одномодовыми источниками оптического излучения (лазерными диодами (ЛД - LD - Laser Diodes)), и, соответственно, многомодовых волокон позволяет свести к мини­муму суммарные затраты на строительство волоконно-оптических ли­ний передачи (ВОЛП). Указанные многомодовые ВОЛП ведомствен­ных LAN поддерживают известные сетевые протоколы, такие как: Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, 100VG-AnyLAN, Token Ring и др., обес­печивающие скорость передачи данных до 100 Мбит/с [48, 49].

На транспортных сетях связи многомодовые оптические волокна продолжают использоваться в основном в качестве межстанционных соединительных линий ГТС, а также на местных и внутризоновых се­тях, протяженность которых достигает несколько десятков километ­ров, в то время как требования к скорости передачи существенно ни­же, по сравнению с LAN. На территории РФ первые ВОЛП транспорт­ных сетей связи строились на основе многомодовых волокон 50/125 и оптического кабеля (ОК) отечественного производства. Данные ВОЛП обеспечивали передачу сигналов многомодовых ОСП PDH также оте­чественного производства, таких, как Сопка-2, Сопка-3, Сопка-Г, Сона­та, до уровня ЕЗ (34,368 Мбит/с) включительно. В настоящее время перечисленные ОСП промышленностью не выпускаются. Уже в нача­ле 90-х на линиях большой протяженности многомодовые оптические волокна активно вытесняются одномодовыми.

1.3. Одномодовые оптические волокна

1.3.1. Общие положения

В одномодовых оптических волокнах (SM ОВ) диаметр сердцевины соизмерим с длиной волны, и за счет этого в нем существует только одна основная направляемая мода LP0i.
В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т в настоящее время раз­личают четыре типа одномодовых оптических волокон (рис. 1.13):

- волокна с нулевой дисперсией (стандартные волокна SSF) - рек МСЭ-Т G.652;

- волокна со смещенной дисперсией (DSF) - рек. МСЭ-Т G.653;

- волокна с минимизацией потерь на длине волны 1550 нм (Low Loss) - рек. МСЭ-Т G.654;

- волокна с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF) - рек. МСЭ-Т G.655.

Рис. 1.13. Геометрические параметры одномодовых оптических волокон.

1.3.2. Стандартные одномодовые оптические волокна

Стандартные одномодовые оптические волокна также называют волокнами с нулевой дисперсией и волокнами с несмещенной диспер­сией (рек. МСЭ-Т G.652) характеризуются нулевой хроматической дисперсией на длине волны 1310 нм. Это основной тип одномодовых оптических волокон, который применяется на сетях связи для различных приложений.

В настоящее время в литературе используются следующие сокращения для обозначения одномодовых волокон данного типа:

SSF- Standard Singlemode Fibers – стандартные одномодовые оптические волокна:

SSMF- Standard Singlemode Fibers – стандартные одномодовые оптические волокна;

SF- Standard Fiber –стандартные оптические волокна;

SM- Singlemode – одномодовые оптические волокна;

USF – Usual Singlemode Fiber - ‹‹обычные›› одномодовые оптические волокна;

NDSF- Non Dispersion Shifted Fiber – оптические волокна с несмещенной дисперсией.

Здесь и далее будем использовать аббревиатуру SSF.

Около 90% наземных ВОЛП построены на основе волокон SSF, а общая протяженность ВОЛП с волокнами данного данного типа достигает сотни миллионов километров.

SSF являются наиболее ‹‹зрелым›› (выпускаются с 1983 г.) и наиболее дешевым (~25$/км) типом оптических волокон. В таблице 1.1. представлены ведущие производители оптических волокон SSF, а также их соответствующие торговые марки.

Волокна SSF характеризуются наиболее простой формой профиля показателя преломления – ступенчатой (рис 1.14) [48]

Длина волны нулевой дисперсии совпадает со вторым окном прозрачности (λ= 1310 нм) при этом коэффициент затухания α не превышает 0,35 дБ/км, а коэффициент хроматической дисперсии D составляет менее 3,5 пс/(нм.км). Таким образом, волокна SSF наиболее оптимальны для одномодовых ОСП, работающих во втором окне прозрачности.

В свою очередь, достаточно большое значение хроматической дисперсии при λ=1550 нм ( порядка D≤17 пс/(нм.км)), не смотря на минимальную величину α≤ 0,22 дБ/км, существенно ограничивает возможности использования волокон SSF на скоростях 2,5 Гбит/с и выше. В этом случае для протяженных ВОЛП требуется включение компенсаторов дисперсии.

Таблица 1.1.

Изготовитель	Марка ОВ
Corning	SMF-28™ SMF-28™
Alcatel
Fujikura	SSF
Optical Fiber Solutions ( OFS)	MC-SM 332 Allwave
Samsung Electronics	SF-SMF-x
Sumitomo Electric Industries Ltd.	SSF PureBand™
Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC)	268WY
Hitachi cable	SSF
Furukawa	SSF
Pirelli	SMR

Рис 1.14. Типовой ступенчатый профиль показателя преломления одномодовых

оптических волокон SSF

Типовые значения основных параметров передачи волокон SSF приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Длина волны λ, нм
Коэффициент затухание α, дБ/км	менее 0,35	менее 0,22
Коэффициент хроматической дисперсии D, пс/ (нм.км)	не более 3,5	не более 17
Диаметр пятна моды, W0, мкм	9,2±0,4	10,4±0,8 мкм
Длина волны нулевой дисперсии, λ0,, нм	1302…1322	1302…1322
Наклон в точке нулевой дисперсии, S0, пс/ (нм.км²)	0,092	0,092