1.6 Выбор типа оптического волокна

Правильный выбор ОВ является ответственной и требующей должного анализа задачей при проектировании ВОЛС. Определяющими параметрами одномодовых волокон являются: тип волокна по дисперсионному параметру, рабочие окна прозрачности, затухание в рабочем диапазоне, прирост затухания и ряд других параметров.

Основной тип оптических волокон, используемых в современных конструкциях оптического кабеля, - одномодовые оптические волокна, характеризующиеся низкими потерями. Многомодовые оптические волокна применяются в основном только в оптическом кабеле для локальных сетей, в частности, в структурированных кабельных системах, что определяется в основном технико-экономическими причинами.

В настоящее время распространены следующие волокна:

- ступенчатое одномодовое волокно (SF) имеет наружный диаметр

оболочки 125 мкм, диаметр светонесущей сердцевины составляет 8-10 мкм, и сравним с длиной световой волны. В таком волокне при достаточной большой длине волны света распространяется только один луч (одна мода). Одномодовый режим в одномодовых волокнах реализуется в окнах прозрачности 1310 нм и 1550 нм. Распространение только одной моды устраняет межмодовую дисперсию и обеспечивает очень большую пропускную способность одномодового волокна в этих окнах прозрачности. Наилучший режим прозрачности с точки зрения дисперсии достигается в окрестности длины волны 1310 нм, когда хроматическая дисперсия обращается в ноль. С точки зрения потерь это не самое лучшее окно прозрачности. В этом окне потери составляют 0,3-0,4 дБ/км, в то время как наименьшее затухание 0,2-0,25 дБ/км достигается в окне 1550 нм.

В данном дипломном проекте выбрано оптическое волокно SMF-28e фирмы Corning.

Обычное одномодовое волокно SMF-28 фирмы Corning имеет увеличенное затухание вблизи длины волны 1383 нм. Это так называемый водяной пик, обусловленный сильным поглощением света ионами гидроксила (ОН-), остающимися в волокне после его изготовления. Волокно же SMF-28e характеризуется высокой степенью очистки от таких ионов, поэтому затухание сигнала в нем почти монотонно зависит от длины волны, т. е. данное волокно имеет низкие потери во всем диапазоне 1285—1625 нм, причем затухание на длине волны 1383 нм не превышает 0,31 дБ/км.

Устранение водяного пика обеспечивает расширение спектра передачи примерно на 30%, что позволяет, например, реализовать больше каналов по технологии разряженного спектрального уплотнения CWDM, в которой предусмотрено значительное расстояние между каналами в широком диапазоне длин волн. Для такого уплотнения можно использовать лазеры с прямой модуляцией без охлаждения. При этом экономия затрат на оборудование достигает 50—80% по сравнению с затратами на DWDM-средства.

Оптические характеристики волокна Corning SMF28e:

Оптическое волокно SMF-28e компании Corning Incorporated (США) представляет собой стандартное одномодовое оптическое волокно. Это волокно характеризуется полным отсутствием гидроксильного пика на длине волны 1383 нм и стабильностью коэффициента затухания на этой длине волны даже после испытаний на водородное старение. Применение волокна без гидроксильного пика позволяет увеличить на 100 нм рабочий диапазон длин волн по сравнению со стандартным ОВ, открыв окно прозрачности 1360-1460 нм, а также дает возможность обеспечить многоканальную передачу без компенсации дисперсии в городских и внутризоновых сетях с использованием относительно недорогого оборудования (CWDM). Это волокно соответствует рекомендациям МСЭ-Т G.652.C и G.652.D, полностью совместимо со стандартными ОВ и существующим оборудованием, может заменить стандартное ОВ в сетях связи, при этом цена его не отличается от цены стандартного ОВ.

Важнейшим достижением в разработке волокна SMF-28e стала минимизация его затухания в области водяного пика: Отличная геометрия волокна SMF-28е, надежное покрытие и лучшие в классе изгибные характеристики дают большие преимущества при его использовании, а также значительно облегчают его монтаж.

Волокно совместимо с существующими сетями, работающими на

стандартном одномодовом волокне предыдущего поколения.

Эксплуатационные характеристики:

Диаметр сердцевины, мкм	8.2
Длина волны с нулевой дисперсией, нм	1313

Зависимость затухания от длины волны:

Длина волны, нм	Максимальное значение затухания, дБ/км
1310	0.33~0.35
1550	0.19~0.20
1625	0.20~0.23

Затухание при изгибе кабеля

Радиус изгиба, мм	Витков, шт	Длина волны, нм	Вносимое затухание, дБ
32	1	1550	≤0.05
50	100	1310	≤0.05
50	100	1550	≤0.05
60	100	1625	≤0.05

Локальные неоднородности затухания

Длина волны, нм	Вносимое затухание, дБ
1310	≤0.05
1550	≤0.05
Длина волны отсечки (λccf ):	λccf ≤1260 нм
Длина волны с нулевой дисперсией λ0:	1302нм≤ λ0 ≤1322нм

Хроматическая дисперсия

Длина волны, нм	Хроматическая дисперсия, пс/нм·км
1550	≤18.0

Поляризационная модовая дисперсия

Поляризационная модовая дисперсия в линии, пс/км1/2	≤0.08*
Максимальное значение для одного волокна, пс/км1/2	≤0.2

 Геометрические размеры оболочки

Диаметр оболочки, мкм	245±5
Концентричность оболочка/волокно, мкм	≤12

Геометрические размеры волокна

Диаметр волокна, мкм	125±0.7
Концентричность сердцевина/волокно, мкм	≤0.5
Некруглость волокна, %	≤0.7

Влияние параметров окружающей среды:

Наименование параметра окружающей среды	Условия при тестировании	Вносимое затухание на 1310нм, 1550нм, 1625нм
Температурный диапазон	-60°С ~ +85°С	≤0.05
Температурное старение	85°С±2°С	≤0.05

Для определения правильности выбора волокна, системы передачи рассчитаем максимальную скорость передачи по выбранному волокну:

Мбит/с,

σ – дисперсия сигнала, определяемая как

L_РУср – среднее значение регенерационного участка мультиплексора уровня STM16 Cisco ONS–15454, составляет 60 км (интерфейс L4.2-1).

Скорость передачи цифрового сигнала в STM-16  2488 Мбит/с, значит, выполняется условие B_max > B′, и, следовательно выбор оптического волокна сделан верно.