![](/user_photo/1438_p9ksI.png)
- •Волоконно-оптические сети
- •1. Основные сведения о ВОЛС
- •1.1. Общие положения
- •Преимущества ВОЛС
- •Недостатки ВОЛС
- •Типовая схема системы волоконно-оптической связи
- •1.2. Основные компоненты ВОЛС
- •Литература к предисловию и главе 1
- •2. Оптическое волокно
- •2.1. Типы оптических волокон
- •Многомодовые градиентные волокна
- •Одномодовые волокна
- •2.2. Распространение света по волокну
- •Геометрические параметры волокна
- •Типы мод
- •Длина волны отсечки (cutoff wavelength)
- •Затухание
- •Потенциальные ресурсы волокна и волновое уплотнение
- •Дисперсия и полоса пропускания
- •Межмодовая дисперсия
- •Хроматическая дисперсия
- •Поляризационная модовая дисперсия
- •2.3. Характеристики поставляемых волокон
- •Градиентное многомодовое волокно
- •Функциональные свойства одномодовых волокон
- •Литература к главе 2
- •3. Пассивные оптические компоненты
- •3.1. Разъемные соединители
- •Типы конструкций
- •Вносимые потери
- •Надежность, механические, климатические и другие воздействия
- •Стандарты соединителей
- •Оптические шнуры
- •Адаптеры быстрого оконцевания
- •Механический сплайс (МС)
- •Производители и поставщики
- •3.2. Сварное соединение волокон
- •Непрерывное соединение
- •Допускается заводская прединсталляция
- •Количественные оценки качества сварки
- •3.3. Оптические разветвители
- •Древовидный разветвитель (tree coupler)
- •Звездообразный разветвитель (star coupler)
- •Ответвитель (tap)
- •Параметры, характеризующие разветвитель
- •3.4. Устройства волнового уплотнения WDM
- •Основные технические параметры WDM фильтров
- •Широкозонные и узкозонные WDM фильтры
- •3.5. Оптические изоляторы
- •Вращение плоскости поляризации
- •Принцип действия оптического изолятора
- •Технические параметры
- •3.6. Другие специальные пассивные компоненты ВОЛС
- •Аттенюаторы
- •Оптические переключатели
- •Соединительные герметичные муфты
- •Терминирование ВОК
- •Оптический узел
- •Оптические распределительные устройства (ОРУ)
- •Оптические кроссовые устройства (ОКУ)
- •Интерконнект и кросс-коннект
- •Принципы построения оптического кроссового устройства
- •Обслуживание ОКУ
- •Оптические кроссы высокой и сверхвысокой плотности
- •Характеристики
- •Примеры инсталляции кроссового оборудования
- •Литература к главе 3
- •4. Электронные компоненты систем оптической связи
- •4.1. Передающие оптоэлектронные модули
- •Типы и характеристики источников излучения
- •Светоизлучающие диоды
- •Лазерные диоды
- •Другие характеристики
- •Основные элементы ПОМ
- •4.2. Приемные оптоэлектронные модули
- •Основные элементы приемных оптоэлектронных модулей
- •Принципы работы фотоприемника
- •Технические характеристики фотоприемников
- •Лавинный фотодиод
- •Электронные элементы ПРОМ
- •4.3. Повторители и оптические усилители
- •Проблема расстояния
- •Типы ретрансляторов
- •Повторители для цифровых линий связи
- •Конструкция
- •Оптические усилители
- •4.4. Разновидности усилителей EDFA
- •Усилители на кремниевой основе
- •Усилители на фтор-цирконатной основе
- •Литература к главе 4
- •5. Сети передачи данных
- •5.1. Мультиплексирование
- •Частотное мультиплексирование FDM
- •Синхронное временное мультиплексирование
- •Статистическое (асинхронное) временное мультиплексирование
- •Инверсное мультиплексирование
- •5.2. Сети с коммутацией каналов и пакетов
- •Коммутация каналов
- •Коммутация пакетов
- •Коммутация каналов на разных скоростях и сети ISDN
- •Протокол Х.25
- •Ретрансляция кадров Frame Relay
- •Ретрансляция ячеек Cell Relay
- •Эволюция концепций передачи информации с появлением волокна
- •5.3. Эталонная модель OSI
- •Стандарты IEEE 802
- •Литература к главе 5
- •6. Сети FDDI
- •6.1. Принцип действия
- •6.2. Составляющие стандарта FDDI
- •6.3. Типы устройств и портов
- •Топологии сетей FDDI
- •6.4. Оптический обходной переключатель
- •Подключение к сети через OBS
- •Устройство OBS
- •6.5. Кабельная система и уровень PMD
- •Стандарты MMF-PMD, SMF-PMD и TP-PMD
- •Функция регистрации сигнала уровня PMD
- •Оптические соединители
- •Сравнения оптического волокна и витой пары
- •6.6. Уровень PHY
- •Синхронизация часов
- •Кодирование и декодирование данных
- •Особенности кодирования при передаче по витой паре
- •Эластичный буфер
- •Функция сглаживания
- •Фильтр повторений
- •6.7. Уровень MAC
- •Маркеры и кадры
- •Временной анализ процессов передачи маркера и кадров
- •Мониторинг и инициализация кольца
- •6.8. Обзор уровня SMT
- •Управление соединениями СМТ
- •Управление кольцом RMT
- •Управление, основанное на передаче кадров FВМ
- •Когда рекомендуется использовать технологию FDDI
- •Поставляемое оборудование
- •Литература к главе 6
- •7. Сети Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet
- •7.1. Сети Ethernet
- •Формат кадра Ethernet
- •Основные варианты алгоритмов случайного доступа к среде
- •Протокол CSMA/CD
- •Спецификации физического уровня IEEE 802.3 и типы портов
- •7.2. Основные типы устройств Ethernet
- •AUI интерфейс и трансиверы Ethernet
- •Рабочая станция, сетевая карта
- •Повторитель (концентратор)
- •Коммутатор
- •Расчет параметров коллизионного домена Ethernet (Модель 1)
- •Расчет параметров коллизионного домена Ethernet (Модель 2)
- •7.4. Сети Fast Ethernet
- •Архитектура стандарта Fast Ethernet
- •Физические интерфейсы Fast Ethernet
- •Типы устройств Fast Ethernet
- •Устройство/кабельный сегмент
- •7.6. Дуплексный Ethernet
- •7.7. Сети Gigabit Ethernet (стандарты IEEE 802.3z и 802.3ab)
- •Архитектура стандарта Gigabit Ethernet
- •Уровень MAC
- •Расширение носителя
- •Пакетная перегруженность
- •Типы устройств
- •7.8. Миграция Ethernet к магистральным сетям
- •Литература к главе 7
- •8. Полностью оптические сети
- •8.1. Основные определения и элементы
- •8.2. Плотное волновое мультиплексирование
- •Мультиплексоры DWDM
- •Пространственное разделение каналов и стандартизация DWDM
- •8.3. Применение оптических усилителей EDFA
- •Технические параметры усилителей EDFA
- •Классификация усилителей EDFA по способам применения
- •Расчет числа каскадов линейных усилителей EDFA
- •8.4. Оптимизация WDM/TDM
- •Протяженность линии
- •Трибные интерфейсы
- •Существующие архитектуры SDH
- •Миграция к оптическому уровню
- •8.5. Оптические коммутаторы
- •Разветвитель-коммутатор 2х2 (элемент 2х2)
- •Оптические коммутаторы nхn
- •8.6. Волновые конвертеры
- •8.7. Классификация полностью оптических сетей
- •Простая многоволновая линия связи SMWL
- •Параметры многоволновых мультиплексных линий связи
- •8.8. AON с коммутацией каналов
- •Широковещательная AON
- •AON с пассивной волновой маршрутизацией
- •AON с активной волновой маршрутизацией
- •8.9. AON с коммутацией пакетов
- •Сеть с последовательной битовой коммутацией
- •Сеть с параллельной битовой коммутацией
- •8.10. Архитектура AON
- •8.11. Прототипы и коммерческие реализации AON
- •Литература к главе 8
- •9. Сети абонентского доступа
- •9.1. Концепции развития абонентских сетей
- •Традиционная информационная абонентская сеть
- •Гибридная волоконно-коаксиальная сеть
- •Концепция "волокно в монтажный шкаф"
- •Концепция "волокно в квартиру"
- •9.2. Сети HFC
- •Спецификации физического уровня стандарта 802.14
- •Частотное распределение потоков
- •Распределение восходящих потоков
- •Распределение нисходящих потоков
- •Физические особенности восходящих и нисходящих потоков
- •Параметры
- •9.3. Платформа доступа Homeworx
- •Предоставляемые услуги
- •Основные элементы архитектуры
- •Структура потоков и транспортные характеристики Homeworx
- •Система спектрального смещения
- •Сценарии развертывания платформы Homeworx
- •9.4. Межстудийный телевизионный обмен и система DV6000
- •Оптические параметры
- •Параметры аналогового видеоканала
- •Дифференциальная фаза, град
- •Параметры звукового канала
- •Литература к главе 9
Ведущие фирмы-производители волокна обеспечивают выходной параметр поляризационной модовой дисперсии не выше 0,5. Однако, следует учитывать, что после инсталляции кабельной системы значение этого параметра возрастает.
2.3. Характеристики поставляемых волокон
Среди множества мировых производителей оптического волокна выделяются три крупнейших: Corning Optical Fiber, Lucent Technologies и Alcoa Fujikura. Кроме того, существуют сотни менее крупных производителей волокна. Волокна проходят тестирование как на этапе производства, так и после изготовления. Основные индустриально принятые методы тестирования, использующиеся для определения характеристик производимых волокон, приведены в табл. 2.5.
Таблица 2.5. Основные методы тестирования волокон [12]
Параметры волокна |
Методика теста ЕIА/ТIА |
Методика теста IЕС |
Затухание |
ЕIА/ТIА-455-78 |
IEC 793-1-С1А или |
|
|
IЕС793-1-С1С |
Точка разрыва |
ЕIА/ТIА-455-59 |
IЕС793-1-С1С |
Затухание при макроизгибе |
ЕIА/ТIА-455-62 |
IEC 793-1-СП |
Кабельная длина отсечки |
ЕIА/ТIА-455-170 |
IЕС793-1-С7В |
Хроматическая дисперсия |
ЕIА/ТIА-455-175 |
IЕС793-1-С5С |
Поляризационная модовая дисперсия |
ЕIА/ТIА-455-113-122 |
* |
Диаметр модового поля |
ЕIА/ТIА-455-164или |
IЕС793-1-С9Аили |
Диаметр оболочки |
ЕIА/ТIА-455-176 |
IЕС793-1-А2 |
Нециркулярность оболочки |
ЕIА/ТIА-455-176 |
IЕС793-1-А2 |
Ошибка концентричности |
ЕIА/ТIА-455-176 |
IЕС793-1-А2 |
сердцевина/оболочка |
|
|
Геометрия покрытия волокна |
ЕIА/ТIА-455-173 |
IEC 793-1-A3 |
Сила очистки волокна от покрытия |
ЕIА/ТIА-455-178 |
IЕС793-1-В6 |
Тест проба |
ЕIА/ТIА-455-31 |
IEC 793-1-В1 |
Сила растяжения |
EIA/TIA-455-28 |
IЕС793-1-В2А, В2В |
Скрутка волокна |
ЕIА/ТIА-455-111 |
* |
Длина |
EIA/TIA-455-60 |
IEC 793-1-С1 С |
Рабочий диапазон температур |
EIA/TIA-455-89 |
* |
Цикл температуры |
EIA/TIA-455-3 |
IЕС 793-1-D1 |
Цикл температуры/влажности |
EIA/TIA-455-72-73 |
* |
Погружение в жидкость |
EIA/TIA-455-74-75 |
* |
Высокотемпературное старение |
EIA/TIA-455-67-70 |
* |
Динамическая усталость |
EIA/TIA-455-76 |
IЕС793-1-В7А |
Статическая усталость |
EIA/TIA-455-97 |
IEC793-1-B7D |
* В настоящее время нет методики теста IEC для этих параметров
Градиентное многомодовое волокно
Широко используются два стандарта многомодового градиентного волокна - 62,5/125 и 50/125, отличающиеся профилем сердцевины, рис. 2.12 а.
![](/html/1438/356/html_6es19CS0dt.yOvW/htmlconvd-tovmfk36x1.jpg)
Соответствующие спектральные потери для типичных волокон показаны на рис.
2.12б.
Втабл. 2.6 приведены основные характеристики многомодовых градиентных волокон двух основных стандартов 50/125 и 62,5/125.
Отметим, что полоса пропускания на длине волны 1300 нм превосходит соответствующее значение на длине волны 850 нм. Это объясняется следующим образом. Дисперсия, которая определяет полосу пропускания, состоит из межмодовой и хроматической составляющих.
Рис. 2.12. Многомодовые градиентные волокна:
а) профили показателей преломления волокон 50/125 и 62,5/125; б) характерные кривые спектральных потерь мощности
Таблица 2.6. Значения параметров градиентных многомодовых волокон
Параметры |
Градиентное многомодовое |
|
|
волокно |
|
|
MMF50/125 |
MMF 62,5/125 |
Номинальное затухание на длине волны 850 нм (дБ/км) |
≤ 2,4 |
≤ 2,8 |
Номинальное затухание на длине волны 1300 нм (дБ/км) |
≤ 0,5 |
≤ 0,6 |
Максимальное затухание на длине волны 850 нм (дБ/км) |
≤ 2,5 |
≤3,0 |
Максимальное затухание на длине волны 1300 нм (дБ/км) |
≤0,8 |
≤ 0,7 |
Полоса пропускания на длине волны 850 нм (МГц*км) |
≥ 400 |
≥ 200 |
Полоса пропускания на длине волны 1300 нм (МГц*км) |
≥ 800 |
≥ 400 |
Длина волны нулевой дисперсии, λ0 (нм) |
1297-1316 |
1332-1354 |
Наклон нулевой дисперсии, S0 (пс/(нм2*км)) |
≤ 0,101 |
≤0,097 |
Диаметр сердцевины, d (мкм) |
50,0 ± 3,0 |
62,5 ± 3,0 |
Числовая апертура, NA |
0,200 ± 0,015 |
0,275 ± 0,015 |
Рабочий диапазон температур |
-60°С- +850С |
-60°С - +850С |
Вносимое затухание в температурных пределах -60°С |
≤ 0,2 |
≤ 0,2 |
+85°С на длинах волн 850 нм и 1300 нм (дБ/км) |
≤ 0,2 |
|
Вносимое затухание в температурных пределах -10°С |
≤ 0,2 |
|
+85°С, влажности до 98% на длинах волн 850 нм и 1300 нм |
|
|
(дБ/км) |
1100-4400 |
|
Стандартная длина волокна, поставляемого на катушке (м) |
1100-8800 |
|
Диаметр оболочки (мкм) |
125,0 ±2,0 |
125,0± 2,0 |
Радиальное отклонение сердцевины относительно оболоч- |
≤ 3,0 |
≤ 3,0 |
ки (мкм) |
245 ± 10 |
|
Диаметр защитного покрытия (мкм) |
245 ± 10 |
|
Отклонение сердцевины от окружности |
≤ 5% |
≤ 5% |
![](/html/1438/356/html_6es19CS0dt.yOvW/htmlconvd-tovmfk37x1.jpg)
Тестовое усилие на разрыв (Гн/м2) |
≥ 0,7 |
≥ 0,7 |
Эффективный показатель преломления neff на длине волны |
1,4897 |
1,5014 |
850 нм |
1,4856 |
|
Эффективный показатель преломления neff на длине волны |
1,4966 |
|
1300 нм |
|
|