12.2.2. Основные параметры одномодовых волокон

Основные параметры ОМ ОВ описаны и регламентированы в рекомендациях ITU-T Rec. G.650, 652-655 [141-145], которые используются, в основном, для ссылок в официальных документах на тип во­локна. Значительно более информативны фирменные спецификации компаний-производителей. Дня указанных выше трех основных производителей параметры ОМ ОВ сведены в табл. 12-2. Она дает представление о современном уровне развития технологии ОВ. Для справок в ней приведены также па­раметры ОВ, регламентируемые в рекомендациях ITU-T Rec. G.652, G.653, G.654 и G.655.

Кроме параметров, используемые в табл. 12-1, пояснение которым дано выше, дополни­тельно нуждаются в пояснениях следующие параметры табл. 12-2.

Тип волокна - стандартное ОМ волокно обозначено как SSF, ОМ волокно со смещенной дисперсией - DSF и для волокно с ненулевой смещенной дисперсией - NZDSF. Знак "+" означает, что дисперсионный параметр D (называемый также дисперсией, хотя эти понятия разные в том числе и по знаку) положителен, знак "-" - что он отрицателен (см. рис. 12-1, этот знак важен для солитонных систем связи). Для SSF параметр D_x ("дисперсия" на рабочей длине волны Л) может быть расчитан по формуле:

D_x = a-X₀⁴/X³)-Sc/4,

где Ао - длина волны нулевой дисперсии, a So - наклон зависимости D_X(A) при нулевой дисперсии -параметры, которые приводятся в табл. 12-2.

Рабочие окна (прозрачности) - кроме обозначений первых трех окон указывается и более точный интервал, например, 1530-1565 нм, если ОВ оптимизировано для работы именно в этом интервале. Первоначально под окнами понимались узкие области минимумов кривой поглоще­ния света в ОВ в окрестности - 850 нм (1), 1310 нм (2), 1550 нм (3). Сейчас 2 окно - это область от 1280 до 1325 нм, 3 окно — от 1529 до 1565 нм, 4 окно - от 1565 до 1620 нм, 5 окно - от 1325 до 1450 нм. Например, волокно AllWave (компании Lucent Technologies) может работать в четырех окнах со 2 по 5, т.е. в полосе от 1280 до 1620 нм..

Затухание дается как для фиксированных длин волн: 1310, 1383 нм (пик затухания, вы­званный наличием гидроксильных групп ОН), 1550 нм, так и внутри трех окон, что важно для

Примечания:

¹ - статистическая величина PMD измеренная, в соответствии с IEC SC 86A/WG1 н/д - нет данных

²- Значения, вычисленные на основе других параметров н/н - не нормированы

³ - Указанные значения соответствуют области ненулевой дисперсии н/_п. неприменимо

⁴ - Указаны два значения: новое и старое (для новой и старой технологии волокна TmeWave)

⁵ - Треугольный профиль представляет собой равнобедренный треугольник на прямоугольном пьедестале

⁶ - Выпускается в двух вариантах с покрытиями СРС и CPC-Ouraclad - для второго варианта диаметр поля моды на 1550 нм равен 10,35±0.8

⁷ - Большее значение соответствует волокну с покрытием CPC+Duraclad

Общее замечание: через наклонную черту приведены либо альтернативные, либо наиболее вероятные значения параметров

G.652 - Стандарт для ОМ волокна, имеющего нулевую дисперсию на 1310 нм и допустимого для работы на 1550 нм

G.653 - Стандарт для ОМ волокна со сдвигом дисперсии, имеющего нулевую дисперсию на 1550 нм и допустимого для работы на 1310 нм

G.654 - Стандарт для ОМ волокна, оптимизированного по затуханию для работы на 1550 нм и имеющего нулевую дисперсию на 1310 нм

G.655 - Стандарт для ОМ волокна со сдвигом дисперсии, имеющего малую ненулевую дисперсию на 1550 нм и допустимого для работы на 1310 нм

п рикидки возможности использования волокна в системах WDM. Как правило приводятся два значения (через разделительную черту): первое соответствует максимально возможной величи­не, второе — фактически наблюдаемой на практике - не нее можно ориентироваться с большой долей вероятности.

Прирост затухания - приводится (при необходимости использования кабеля в широком диапазоне температур) для двух диапазонов температур (от -60 до +55°С) или (от -60 до +85°С) через разделительную черту, если дано одно из них, то знак "-" означает отсутствие данных. Аналогичный прирост может произойти и от других факторов, например, при эксплуатации ВОК в водной среде или "мокрых" коллекторах, от чрезмерно малого радиуса кривизны при частых изгибах волокна и др.

Длина волны отсечки - приводятся (через разделительную черту) оба значения: для серд­цевины и кабеля в целом, или одно из них (знак "-" означает отсутствие данных). Первое -обычно выше второго, которое определяется в результате измерений и служит практическим ориентиром длины волны отсечки. Если кабель используется для передачи несущих с длинами волн ниже длины волны отсечки, то возникающие дополнительные моды могут привести к су­щественному увеличению дисперсии.

Длина волны нулевой дисперсии - приведена по каталогу, либо вычислена приблизитель­но на основании других данных. Совместно с наклоном при нулевой дисперсии она дает воз­можность оценить значение дисперсии для конкретной длины волны, используя интерполяцион­ные формулы.

Область ненулевой дисперсии приводится для ОМ волокна, оптимизированного для ра­боты с системами WDM в указанной области (см. рис. 12-1). Знание ее важно как при оценке влияния на эти системы четырехволнового смешения (см. выше), так и при использовании во­локна в солитонных системах связи, для которых средняя дисперсия волокна должна быть от­рицательна на участке передачи (т.е. среднее значение дисперсионного параметра D должно быть положительно).

Изменение дисперсионного параметра D_xe 3 окне - приводится для ОМ волокна с нену­левой дисперсией и соответствует границам указанного окна (см. рис. 12-1). Параметр Dx на длине волны Л может быть расчитан, используя линейную интерполяцию и граничные значения указанного параметра:

где D_hip и Вхпев - значения дисперсии на границах окна (правой и левой соответственно), а А_л -ширина оптимизированного окна в нанометрах. Эти величины приведены в табл. 12-2. Знание Dx важно для расчета накопленной дисперсии на длине пролета (span) - участка передачи, пере­крываемого одним ОУ. Ограничения на нее приводятся в спецификациях на системы с WDM в рамках параметра, называемого конфигурацией системы: например, 4x33, 5x30, где первая цифра - число перекрытий на одну секцию, а вторая - бюджет ОУ на одно перекрытие в дБ. Для волокон типа NZDSF характер изменения дисперсии в окне 1530-1620 нм приведен на рис. 12-1 на примере волокон компании Lucent Technologies. Наименьший наклон здесь демонстри­рует волокно True Wave RS - 0,241, наибольший - Large Area - волокно с увеличенной площа­дью светового поля (0,617 [D]/hm), где [D] - размерность параметра D.

Дисперсия поляризованной моды - этот параметр дает максимально-возможное значение PMD.

Дисперсия PMD для протяженной линии - этот параметр дает статистическое значение PMD в кабеле (среднеквадратическое значение коэффициентов PMD отдельных волокон в кабе­ле, измеренное по методике IEC SC 86A/WG1, Метод 1). Этот параметр используется для более достоверной оценки накопленной (на длине секции) дисперсии PMD для высокоскоростных сис­тем (10 Гбит/с по одному волокну и выше) связи.

Эффективная площадь светового поля - этот параметр вводится, как эквивалент площа­ди сердцевины для высокоплотных систем с разделением по длине волны (DWDM). В этих сис­темах используются источники лазерного излучения высокой интенсивности, что приводит к

возрастанию нелинейных эффектов. Для снижения плотности оптической мощности, при общем увеличении ее уровня, необходимо увеличивать эффективную площадь светового поля, что де­лается за счет оптимизации профиля показателя преломления. Например, в разработанном для этих целей волокне LEAF (компании Corning) эта площадь повышена настолько, что дает при­рост допустимой мощности источника излучения на 2 дБ (используемый профиль - трезубец).

Вид профиля показателя преломления - кроме прямоугольного профиля показателя пре­ломления, в волокнах типа NZDSF со сдвигом нулевой дисперсии в область окна 1550 нм для формирования относительно плоской дисперсионной характеристики с малой величиной дис­персии, используются специальные профили. Наиболее широко используемые из них трезубец и треугольник на пьедестале (Л-профиль), формируемые наличием нескольких оболочек с разным значением показателя преломления.

Радиус собственной кривизны волокна - параметр, влияющий на смещение центра волокна при укладке его для сварки в V-образную канавку (чем меньше радиус, тем больше смещение).

В табл. 12-1 и 12-2 помещены, в основном, оптические характеристики волокон. Ряд дру­гих механических, точностных и температурных параметров волокон отражены в меньшей степе­ни. Дополнительную информацию по ним можно найти в соответствующих каталогах и специфи­кациях компаний-производителей.

12.2.3. Рекомендации по применению волокон в системах связи PDH, SDH и WDM

Все волокна используются в той или иной мере в системах связи с технологиями PDH, SDH и WDM. Поэтому имеет смысл привести краткую сводку рекомендаций, которые накопились в про­цессе использования ОВ в этих системах.

• ММ волокна практически не используются в современных сетях SDH и WDM, но продолжа­ ют использоваться в сетях PDH, причем как правило в окне 1310 нм. а не 850 нм.

• SSF-волокна используются наиболее широко (как самые старые и массовые типы ОВ, тысячи километров которых уже проложены) и соответствуют по затуханию рекомендации ITU-T Rec. G.652. За последние годы их фактическое затухание было уменьшено (до величин по­ рядка 0,18-0,19 дБ/км, и даже ниже для отобранных образцов ВОК) и может соответствовать требованиям Rec. G.654. SSF, соответствующие Rec. G.652, могут быть использованы для любых применений. Их единственный недостаток - большая хроматическая дисперсия на длине волны 1550 нм - 17-20 пс/(нм-км), но она может быть скомпенсирована использованием модулей DCM (см. ниже). Именно такое решение применяется, например, для систем с WDM в тех случаях, когда используется "старая" оптическая кабельная сеть.

• DSF-волокна (соответствуют ITU-T Rec. G.653) широко используются для систем SDH (осо­ бенно STM-16 и выше) с одной несущей. Однако, если в перспективе предстоит переход на системы с WDM, их использование нежелательно (ввиду ярко выраженного эффекта четы- рехволнового смешения - ЧВС, так как нуль дисперсии лежит внутри используемого рабоче­ го диапазона систем WDM, что облегчает возникновение ЧВС).

• NZDSF-волокна (соответствуют ITU-T Rec. G.655) оптимизированы для работы в системах с WDM и DWDM. Выбор конкретного типа волокна при этом зависит уже от используемого диапазона длин волн, так как в этой полосе значение дисперсии не должно быть нулевым или очень малым (для исключения ЧВС). В пределах выбранного диапазона оно должно быть од­ ного знака и составлять не менее 2-4 пс/(нм-км).

• С точки зрения использования ОВ для среднескоростных систем SDH (при скоростях до 2.5 Гбит/с включительно, т.е. на уровне STM-16), можно констатировать, что при одной несущей может быть использовано любое волокно, удовлетворяющее по затуханию и накопленной дис­ персии требованиям заказчика. Если предполагается впоследствие переходить к WDM, то мож­ но применять любое волокно, кроме DSF, используя при этом два альтернативных технических

решения: либо волокно SSF + волокно DCF, либо волокно NZDSF с малым наклоном дисперси­онной кривой - конкретный выбор диктуется при этом экономическими соображениями. • С точки зрения использования ОВ для высокоскоростных систем SDH (10 Гбит/с и выше, т.е. на уровне STM-64, STM-256), также можно констатировать, что при одной несущей может быть использовано любое волокно, удовлетворяющее по затуханию, накопленной дисперсии и вели­чине дисперсии поляризованной моды - PMD (должна быть не хуже 0,1-0,2 пс/км¹'²), или до­пуску на ее накопленное значение, требованиям заказчика (см. замечание в п.1 относительно дисперсии PMD протяженной линии). Если предполагается впоследствие переходить на WDM, то превалирующим остается требование-ограничение на накопленное значение PMD, а в ос­тальном соображения те же, что и в предыдущем пункте. Если же требования по PMD не удов­летворяются даже при расчете по значению для "протяженной линии", то единственной (не счи­тая снижения скорости или уменьшения длины перекрытия и/или секции), на наш взгляд, аль­тернативой является использование солитонных генераторов совместно с системой SDH или SDH/WDM. В этом случае (как показывают не только исследования, но и практика использова­ния двух промышленных систем солитонной связи) могут быть допущены значения дисперсии PMD до 0,5 пс/км"^1/2, учитывая меньшую чувствительность солитонов к PMD.