Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Оптические системы связи / 4_Volokonno-opticheskie_seti_Ubaydulaev_R_R__2.pdf
Скачиваний:
193
Добавлен:
23.05.2015
Размер:
9.48 Mб
Скачать

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