Способы увеличения пропускной способности оптических волокон
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
оследнее время видеообменные сети и т.п. определяют среднегодовой рост международного интернет-трафика на уровне 40 %, наблюдаемый в течение последних пяти лет. Соответственно растет и загрузка магистралей. Чтобы справиться с ней, операторы систем дальней связи наряду с традиционным стремлением увеличить длину регенерационного участка оптической линии вынуждены решать проблему нехватки пропускной способности.
Ответом на растущие требования к магистралям является непрерывное совершенствование одномодовых световодов. Рассмотрим обзор стандартных одномодовых оптических волокон и волокон со смещенной дисперсией для широкополосной передачи.
4.1 Волокна с ненулевой смещенной дисперсией
Разработка и внедрение высокоэффективных систем с DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing - системы спектрального уплотнения с высокой плотностью частотных интервалов) выдвинули новые требования к характеристикам оптических волокон. Для технологии DWDM логичней было бы использовать оптические волокна со смещенной дисперсией. Однако теоретические исследования и эксперименты показали, что за счет нелинейных процессов в волокне на длинах волн, близких к нулевой дисперсии, возникают перекрестные искажения. Они приводят к взаимным влияниям и ухудшению качества связи. Чтобы избежать влияния нелинейных процессов, были разработаны волокна с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fibre). Для них длина волны нулевой дисперсии вынесена за пределы полосы пропускания эрбиевого усилителя. А наличие малой ненулевой дисперсии в диапазоне 1550 нм у NZDSF необходимо для снижения влияния нелинейных эффектов.
Таблица 1 - Классификация одномодовых оптических волокон
Категория оптических волоконРекомендация ITU-TКатегория OBСтандарт IECСтандартное одномодовоеG.652Oдномодовое B1.1 и В1.3IEC 60793-2-50Oдномодовое со смещенной дисперсиейG.653Oдномодовое B2Oдномодовое со смещенной длиной волны отсечкиG.654Oдномодовое B1.2Oдномодовое с ненулевой смещенной дисперсиейG.655Oдномодовое B4Oдномодовое с ненулевой дисперсией для широкополосного оптического переносаG.656--Oдномодовое не чувствительное к потерям на изгибах с малыми радиусамиG.657OдномодовоеIEC 60793-2-50
Требования к характеристикам таких оптических волокон сформулированы в Рекомендации ITU-T G.655. В настоящее время действует ее третья редакция, вышедшая в 2003 г.
Волокна NZDSF оптимизированы для использования в диапазоне волн от 1530 нм до 1565 нм. В процессе исследований возникла необходимость в дополнении полосы пропускания длинноволновым диапазоном 1625 нм. В будущем планируется расширить сферу действия Рекомендации в коротковолновую область за 1530 нм.
Рекомендации разделяют волокна на три подкатегории - А, В, С, которые различаются по значениям коэффициента поляризационной модовой дисперсии, хроматической дисперсии и рабочему диапазону.
Оптические волокна категории G.655.А обладают параметрами, обеспечивающими возможность их применения в одноканальных и многоканальных системах с оптическими усилителями (Рекомендации G.691, G.692, G.693) и в оптических транспортных сетях (Рекомендация G.959.1). Что касается применения в многоканальных системах, рабочие длины волн и дисперсия в волокне ограничивают мощность входного сигнала. Типичный минимальный канальный интервал при этом может быть ограничен величиной 200 ГГц.
Таблица 2 - Дифференциальная групповая задержка
Максимум поляризационной модовой дисперсии, пс/км1/2Длина волокна, кмМаксимальная групповая задержка в волокне, псСкорость передачи сигналов в канале Гбит/c0,540025,0104019,01027,5400,2300019,010807,0400,1>400012,0104005,040
Оптические волокна категории G.655.B обладают параметрами, аналогичными G.655.А. Разница состоит в том, что в зависимости от рабочей длины волны и дисперсионных характеристик мощность входного сигнала может быть выше, чем для G.655.А. При этом типичный минимальный канальный интервал, как правило, ограничивается величиной 100 ГГц и менее. Требования в части поляризационной модовой дисперсии обеспечивают функционирование систем уровня STM-64 на расстоянии до 400 км.
Категория волокон G.655.C подобна G.655.B, однако более строгие требования в части поляризационной модовой дисперсии позволяют использовать на данных оптических волокнах системы уровня STM-256 (Рекомендация G.959.1) или же увеличивать дальность передачи систем STM-64 до 400 км.
При разработке оптических волокон, удовлетворяющих Рекомендации ITU-T G.655, для подводных кабельных линий осуществляется оптимизация параметров. Это может привести к тому, что на практике некоторые характеристики волокон будут выходить за пределы диапазонов, установленных Рекомендацией. Например, длина волны отсечки в одной из моделей световодов составляла 1500 нм.
На сегодняшний день существует два подхода к созданию волокон с ненулевой смещенной дисперсией. Основное различие между ними заключается в реализуемом диаметре модового поля. С увеличением этого параметра удобнее вводить излучение в световод, что особенно важно для DWDM-систем, использующих сложную интегральную оптику. Больший диаметр модового поля позволяет повысить уровень мощности излучения, вводимого в волокно, приблизительно на 2 дБ. Однако волокна с меньшим диаметром модового поля обладают меньшими потерями на сгибах и более пологой дисперсионной кривой. Вместе с тем оба подхода в равной мере обеспечивают подавление нелинейных эффектов.
Таблица 3 - Оптимальные варианты применения одномодовых оптических волокон
Скорость передачи, Гбит/сСети доступа