![](/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
Таблица 8.4. Технические характеристики моделей EDFA EAU-200 и EAU-350 [12]
Параметры |
Минимальное |
Типичное |
Максимально |
|
значение |
значение |
е значение |
Область применения |
Аналоговые и |
цифровые оптические распре- |
|
|
деленные сети, системы DWDM |
||
Оптические характеристики |
|
|
|
Зона усиления, нм |
1530 |
|
1570 |
Мощность насыщения Pout sat при (Рin= -3дБм), |
|
23,0 |
23,5 |
дБм: EAU-200 |
|
||
EAU-350 |
|
25,5 |
26,0 |
Коэффициент усиления д при малом входном |
42 |
|
|
сигнале, дБ (λ=1545нм) |
|
|
|
Неравномерность коэффициента усиления Дд в |
|
|
|
диапазоне 1553-1567 нм (Pin= -3 дБм), дБ |
|
|
±0,3 |
Поляризационная чувствительность насыщенного |
|
|
|
входного сигнала, дБ |
|
|
0,2 |
Максимальные значения коэффициент шума nf в |
|
|
|
диапазоне 1545-1565 нм, дБ при Рin= - 4 дБм |
|
|
5,5 |
при Рin= +4 дБм |
|
|
6,0 |
Поляризационная модовая дисперсия, пс |
0,2 |
|
|
Оптическая изоляция вход/выход, дБ |
50 |
|
|
Характеристики физических интерфейсов входа/выхода |
|
|
|
Тип входного/выходного волокна |
SMF-28™ |
|
|
Тип оптических соединителей |
FC/PC, FC/SPC, FC/APC |
|
|
Длина pig-tail-a, м |
1,5 |
|
|
Параметры лазера накачки |
|
|
|
Номинальная длина волны накачки, нм |
965 |
|
|
Полоса накачки, мкм |
1х100 |
|
|
Время наработки на отказ, час |
500000 |
|
1000000 |
Электрические характеристики |
|
|
|
Рабочее напряжение, В (постоянный ток) |
5 |
|
7 |
Потребляемая мощность при 20 °С, Вт |
|
|
12 |
Общие характеристики |
|
|
|
Рабочий диапазон температур, °С |
-30 |
|
+65 |
Температура хранения, °С |
-30 |
|
+80 |
Время прогрева до полной стабилизации, мин. |
|
|
3 |
Влажность, % |
0 |
|
95 |
Размеры, мм |
115х21х165 |
|
|
Вес, кг |
0.3 |
|
|
Другие требования и характеристики |
Удовлетворяет стандарту Bellcore |
Классификация усилителей EDFA по способам применения
В зависимости от применения, различают предварительные усилители, линейные усилители и усилители мощности, (рис. 8.6).
Предварительные усилители (предусилители) устанавливаются непосредственно перед приемником регенератора и способствуют увеличению отношения сигнал/шум на выходе электронного каскада усиления в оптоэлектронном приемнике. Оптические предусилители часто используются в
![](/html/1438/356/html_6es19CS0dt.yOvW/htmlconvd-tovmfk270x1.jpg)
качестве замены сложных и обычно дорогих когерентных оптических приемников.
Линейные усилители устанавливаются в промежуточных точках протяженных линий связи между регенераторами или на выходе оптических разветвителей с целью компенсации ослабления сигнала, которое происходит изза затухания в оптическом волокне или из-за разветвления в оптических разветвителях, ответвителях, мультиплексорах WDM. Линейные усилители заменяют оптоэлектронные повторители и регенераторы в тех случаях, когда нет необходимости в точном восстановлении сигнала.
Усилители мощности (бустеры) устанавливаются непосредственно после лазерных передатчиков и предназначены для дополнительного усиления сигнала до уровня, который не может быть достигнут на основе лазерного диода. Бустеры могут также устанавливаться перед оптическим разветвителем, например, при передаче нисходящего трафика в гибридных волоконно-коаксиальных системах кабельного телевидения.
Рис. 8.6. Применение разных типов оптических усилителей
В табл. 8.5 указана степень значимости параметров EDFA в зависимости от типа усилителя.
Таблица 8,5, Сравнительный анализ параметров трех типов EFDA
Параметр |
Предусилитель |
Линейный усилитель |
Усилитель мощности |
Коэффициент усиления G |
высокий * |
средний |
низкий |
Коэффициент шума NF |
низкий |
средний * |
низкий |
Мощность насыщения Рout sut |
низкая |
средняя |
высокая * |
Нелинейность ** |
низкая |
низкая |
низкая |
Зона усиления |
узкая |
широкая |
широкая |
Отклонение от плато ∆G |
не указывается |
высокая линейность |
высокая линейность |
*указан наиболее значимый параметр;
**нелинейность охватывает совокупность характеристик: зависимость G от Рщ , поляризационную чувствительность, PMD усилителя, поперечные помехи между каналами
Расчет числа каскадов линейных усилителей EDFA
На рис. 8,7 показана типовая диаграмма мощности сигнала в процессе распространения, а также процесс накопления шума в линии из каскада усилителей EDFA. Каждый усилитель осуществляет усиление сигнала
(коэффициент усиления g(λ) (дБ) и вносит определенный уровень шума N0(λ) (Вт). Далее будем пренебрегать мощностью шума нулевых флуктуации.
![](/html/1438/356/html_6es19CS0dt.yOvW/htmlconvd-tovmfk273x1.jpg)
Рис. 8.7. Диаграммы мощности в межрегенерационной линии с каскадом усилителей EDFA.
Обозначим удельное затухание в волокне α(дБ/км), тогда полное затухание на длине L (км) сегмента между EDFA составляет α L . Ниже приведены основные соотношения, описывающие процессы затухания в линии и усиление на
EDFA для полезного сигнала и шума: |
|
|
|
|
α L=10lg(Pout i – 1 / Pin i) |
g=10lg(Pout i / Pin i) |
(8-8) / (8-9) |
||
α L=10lg(Nout i – 1 / Nin i) |
g =10lg( |
Nout i − N0 |
), |
(8 −10) / (8 −11) |
|
||||
|
|
Nin i |
|
где введены обозначения Рin, Рout i, .Nin i.Nout i соответственно для мощности входного и выходного сигнала, а также входного и выходного шума по отношению к усилителю i . Оптические усилители характеризуются определенной мощностью насыщения выходного сигнала Pout sat. Эффективная работа усилителя достигается при таком входном сигнале, когда выходной сигнал сравним с мощностью насыщения (обычно немного превосходит мощность насыщения) - при меньшем уровне входного сигнала возрастает удельный вес постоянной составляющей вносимого шума, а при большем уровне входного сигнала (следовательно, и входного шума) происходит усиление только шума. Таким образом, в идеально сбалансированной линии из каскада усилителей Рout i - 1
= Pout i = Pout sat. Отсюда α L = g. Тогда, приравнивая соотношения (8-10) и (8-11), получаем Nout i =Nout i - 1 +N0. Пренебрегая уровнем шума Nout 0 до в выходном
сигнале от стартового регенератора, т.е. положив Nout 0=0 отношения сигнал/шум
на выходе k-го усилителя находим: snrk=10дп(Pout sat / Nout k)=10lg(Pout sat / kN0) дБ
И окончательно, если мощность сигнала и шума указана в дБм, запишем это соотношение в виде:
snrk=pout sat-nout-10lgk (дБ) |
(8-12) |
где nout=101gNout=n out id ∆ν + nf= - 134/1 + 10lg∆ν + g + nf (дБм) значение ∆ν
нужно подставлять в Гц.
Как видно из (8-12), SNR падает с ростом числа каскадов EDFA. Допустимая величина SNR сильно зависит от сетевого/телекоммуникационного стандарта. По этой причине выбор оптических усилителей с теми или иными параметрами, равно как и расчет максимального числа усилителей в