
- •Содержание
- •Предисловие
- •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
- •Одномодовые волокна
- •2.2. Распространение света по волокну
- •Геометрические параметры волокна
- •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
- •Обратное отражение и контакты типа PC, Super PC, Ultra PC, APC
- •Надежность, механические, климатические и другие воздействия
- •Стандарты соединителей
- •Оптические шнуры
- •Механический сплайс (МС)
- •Производители и поставщики
- •3.2. Сварное соединение волокон
- •Количественные оценки качества сварки
- •3.3. Оптические разветвители
- •Ответвитель
- •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
- •3.7. Оптические распределительные и коммутационные устройства
- •Терминирование ВОК
- •Оптический узел
- •Производители оптического распределительного и кроссового оборудования
- •Принципы построения оптического кроссового устройства
- •Обслуживание ОКУ
- •Оптические кроссы высокой и сверхвысокой плотности
- •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
- •Типы ретрансляторов
- •Оптические усилители
- •4.4. Разновидности усилителей EDFA
- •Усилители на фтор-цирконатной основе
- •Литература к главе 4
- •5. Сети передачи данных
- •5.1. Мультиплексирование
- •Инверсное мультиплексирование
- •5.2. Сети с коммутацией каналов и пакетов
- •Коммутация каналов
- •Коммутация пакетов
- •Протокол X.25
- •Ретрансляция кадров Frame Relay
- •Ретрансляция ячеек Cell Relay
- •5.3. Эталонная модель OSI
- •Стандарты IEEE 802
- •Литература к главе 5
- •6.1. Принцип действия
- •6.2. Составляющие стандарта FDDI
- •6.3. Типы устройств и портов
- •6.4. Оптический обходной переключатель
- •Устройство OBS
- •6.5. Кабельная система и уровень PMD
- •Стандарты MMF-PMD, SMF-PMD и TP-PMD
- •Оптические соединители
- •6.6. Уровень PHY
- •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
- •Управление кольцом RMT
- •Управление, основанное на передаче кадров FBM
- •6.9. Построение сетей FDDI
- •Когда рекомендуется использовать технологию FDDI
- •Поставляемое оборудование
- •Литература к главе 6
- •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
- •7.3. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Ethernet
- •Архитектура стандарта Fast Ethernet
- •Физические интерфейсы Fast Ethernet
- •Типы устройств Fast Ethernet
- •7.5. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Fast Ethernet
- •Модель 1
- •Модель 2
- •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
- •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
- •Трибные интерфейсы
- •Существующие архитектуры SDH
- •Миграция к оптическому уровню
- •8.5. Оптические коммутаторы
- •Оптические коммутаторы nxn
- •Сведения из теории коммутации и общий анализ некоторых коммутаторов
- •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
- •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
- •Частотное распределение потоков
- •Распределение восходящих потоков
- •Распределение нисходящих потоков
- •Физические особенности восходящих и нисходящих потоков
- •9.3. Платформа доступа Homeworx
- •Предоставляемые услуги
- •Основные элементы архитектуры
- •Структура потоков и транспортные характеристики Homeworx
- •Сценарии развертывания платформы Homeworx
- •9.4. Межстудийный телевизионный обмен и система DV6000
- •Литература к главе 9
- •Указатель терминов и определений



СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ........................................................................................................... |
5 |
1. Основные сведения о ВОЛС .............................................................................. |
7 |
1.1. Общие положения .................................................................................................. |
7 |
1.2. Основные компоненты ВОЛС ................................................................................. |
9 |
Литература к предисловию и главе 1 ......................................................................... |
10 |
2. Оптическое волокно .......................................................................................... |
11 |
2.1. Типы оптических волокон..................................................................................... |
11 |
2.2. Распространение света по волокну ..................................................................... |
13 |
2.3. Характеристики поставляемых волокон ............................................................... |
28 |
Литература к главе 2................................................................................................... |
35 |
3. Пассивные оптические компоненты ................................................................ |
36 |
3.1. Разъемные соединители ...................................................................................... |
36 |
3.2. Сварное соединение волокон .............................................................................. |
46 |
3.3. Оптические разветвители .................................................................................... |
49 |
3.4. Устройства волнового уплотнения WDM .............................................................. |
53 |
3.5. Оптические изоляторы ......................................................................................... |
57 |
3.6. Другие специальные пассивные компоненты ВОЛС ............................................ |
59 |
3.7. Оптические распределительные и коммутационные устройства ......................... |
61 |
Литература к главе 3................................................................................................... |
72 |
4. Электронные компоненты систем оптической связи..................................... |
73 |
4.1. Передающие оптоэлектронные модули ............................................................... |
73 |
4.2. Приемные оптоэлектронные модули.................................................................... |
78 |
4.3. Повторители и оптические усилители.................................................................. |
86 |
4.4. Разновидности усилителей EDFA ......................................................................... |
92 |
Литература к главе 4................................................................................................... |
94 |
5. Сети передачи данных ...................................................................................... |
96 |
5.1. Мультиплексирование.......................................................................................... |
96 |
5.2. Сети с коммутацией каналов и пакетов ............................................................. |
104 |
5.3. Эталонная модель OSI........................................................................................ |
113 |
Литература к главе 5................................................................................................. |
115 |
6. Ñåòè FDDI.......................................................................................................... |
116 |
6.1. Принцип действия .............................................................................................. |
117 |
6.2. Составляющие стандарта FDDI .......................................................................... |
118 |
6.3. Типы устройств и портов.................................................................................... |
120 |
6.4. Оптический обходной переключатель................................................................ |
125 |
6.5. Кабельная система и уровень PMD.................................................................... |
129 |
6.6. Уровень PHY....................................................................................................... |
133 |
6.7. Уровень MAC ...................................................................................................... |
140 |
6.8. Обзор уровня SMT ............................................................................................. |
145 |
6.9. Построение сетей FDDI ...................................................................................... |
147 |
Литература к главе 6................................................................................................. |
151 |
7. Ñåòè Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet ................................................ |
153 |
7.1. Ñåòè Ethernet...................................................................................................... |
154 |
7.2. Основные типы устройств Ethernet .................................................................... |
163 |
7.3. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Ethernet.................... |
171 |
7.4. Ñåòè Fast Ethernet .............................................................................................. |
175 |
7.5. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Fast Ethernet ............ |
179 |
7.6. Дуплексный Ethernet .......................................................................................... |
182 |
7.7. Сети Gigabit Ethernet (стандарты IEEE 802.3z и 802.3ab) ................................... |
183 |
7.8. Миграция Ethernet к магистральным сетям........................................................ |
191 |
Литература к главе 7................................................................................................. |
197 |
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ |
3 |

8. Полностью оптические сети ........................................................................... |
199 |
8.1. Основные определения и элементы .................................................................. |
199 |
8.2. Плотное волновое мультиплексирование........................................................... |
200 |
8.3. Применение оптических усилителей EDFA......................................................... |
205 |
8.4. Оптимизация WDM/TDM..................................................................................... |
212 |
8.5. Оптические коммутаторы ................................................................................... |
214 |
8.6. Волновые конвертеры ........................................................................................ |
221 |
8.7. Классификация полностью оптических сетей .................................................... |
222 |
8.8. AON с коммутацией каналов .............................................................................. |
225 |
8.9. AON с коммутацией пакетов .............................................................................. |
231 |
8.10. Архитектура AON .............................................................................................. |
233 |
8.11. Прототипы и коммерческие реализации AON .................................................. |
235 |
Литература к главе 8................................................................................................. |
237 |
9. Сети абонентского доступа................................................................................. |
239 |
9.1. Концепции развития абонентских сетей ............................................................ |
239 |
9.2. Ñåòè HFC ............................................................................................................ |
244 |
9.3. Платформа доступа Homeworx........................................................................... |
247 |
9.4. Межстудийный телевизионный обмен и система DV6000 ................................... |
254 |
Литература к главе 9................................................................................................. |
256 |
Указатель терминов и определений .................................................................. |
258 |
Список сокращений ............................................................................................. |
262 |
4 |
Р.Р. УБАЙДУЛЛАЕВ |

Предисловие
Современная эпоха характеризуется стремительным процессом информатизации общества. Это сильней всего проявляется в росте пропускной способности и гибкости информационных сетей. Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увели- чивается благодаря нескольким факторам. Во-первых, растет популярность приложений World Wide Web и количество электронных банков информации, которые становятся достоянием каждого человека. Падение цен на персональные компьютеры приводит к росту числа домашних ПК, каждый из которых потенциально превращается в устройство, способное подключиться к сети Internet. Во-вторых, новые сетевые приложения становятся все более "прожорливыми" в отношении полосы пропускания – входят в практику разнообразные приложения Internet, ориентированные на мультимедиа и видеоконференцсвязь, когда одновременно открывается очень большое количество сессий передачи данных. Как результат, наблюдается резкий рост в потреблении ресурсов Internet – по оценкам средний объем потока информации в расчете на одного пользователя в мире увеличивается в 8 раз каждый год [1]. Следует дополнительно отметить, что и сама коммуникационная индустрия является поставщиком гетерогенных коммуникационных служб, способствуя мировой информационной интеграции и возрастанию нагрузки на сеть.
Противодействовать растущим объемам передаваемой информации на уровне сетевых магистралей можно только привлекая оптическое волокно. И поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Волоконная оптика, став главной рабочей лошадкой процесса информатизации общества, обеспечила себе гарантированное развитие в настоящем и будущем. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации. Стало допустимым подключение рабочих станций к информационной сети с использованием волоконно-оптического миникабеля. Однако, если на уровне настольного ПК волоконно-оптический интерфейс только начинает единоборство с проводным, то при построении магистральных сетей давно стало фактом безусловное господство оптического волокна. Коммерческие аспекты оптического волокна также говорят в его пользу – волокно изготавливается из кварца, то есть на основе песка, запасы которого очень велики.
Широкомасштабное использование волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) началось примерно 20 лет назад, когда прогресс в технологии изготовления волокна позволил строить линии большой протяженности. Сейчас объемы инсталляций ВОЛС значительно возросли. В межрегиональном масштабе следует выделить строительство волоконно-оптических сетей синхронной цифровой иерархии (SDH). Стремительно входят в нашу жизнь волоконнооптические интерфейсы в локальных и региональных сетях Ethernet, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ATM. Следует также сказать, что волоконно-оптический тракт, идущий от центрального офиса к оптическому распределительному узлу, все чаще становится неотъемлемым элементом сетей абонентского доступа. Архитектура наиболее развиваемой из этих сетей получила название гибридной волоконно-коаксиальной – HFC (Hybrid Fiber Coax).
В настоящее время по всему миру поставщики услуг связи прокладывают за год десятки тысяч километров волоконно-оптических кабелей под землей, по дну океанов, рек, на ЛЭП, в тоннелях и коллекторах. Множество компаний, в том числе крупнейшие: IBM, Lucent Technologies, Nortel, Corning, Alcoa Fujikura, Siemens, Pirelli ведут интенсивные исследования в области волоконно-оптических технологий. К числу наиболее прогрессивных можно отнести технологию плотного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), позволяющую значительно увеличить пропускную способность существующих волоконно-оптических магистралей, и крупномасштабные инсталляции волокна с ненулевой смещенной дисперсией TrueWave (Lucent Technologies), а также SMF-LS и LEAF (Corning), специально предназначенного для передачи DWDM сигнала. Терабитный барьер передачи данных по одному волокну был преодолен в 1996 году, когда компании AT&T, Fujitsu и NTT успешно продемонстрировали рекордную пропускную способность, мультиплексировав в одно волокно 55 DWDM каналов, при скорости передачи на канал 20 Гбит/с, что обеспечило суммарную скорость 1,1 Тбит/c [2].
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ |
5 |

Настоящее издание ставит своей целью показать спектр современного оборудования в области волоконно-оптических линий связи, технологические особенности планирования, построения и эксплуатации оптических сетей. Материал поможет потребителю разобраться в существующих стандартах оптических сетей, правильно сориентироваться в выборе техниче- ских средств для построения и эксплуатации сети.
Большое количество ссылок на сайты в сети Internet помогут читателю легко получить дополнительный материал по нужной теме.
При написании книги использовались материалы, любезно предоставленные компаниями: ADC Telecommunication, Corning, DiCon Fiberoptics, Ericsson, FOCAS, FOCI, Lucent Technologies, Molex, NBase Communication, Packet Engines, Scientific Atlanta, Seiko Instruments (Optical Fiber Componets Devision), SVEC. Автор благодарит сотрудников фирмы Вимком-Оптик А.А. Спирина и В.А. Спирина, а также Н.В. Гущу за помощь, оказанную в процессе написания книги. Полезными были консультации с представителем фирмы Corning С.Г. Акоповым, которому автор весьма признателен. Особая благодарность жене Марине за помощь при наборе рукописи и поддержку.
6 |
Р.Р. УБАЙДУЛЛАЕВ |