Оптические линии связи

Основные характеристики оптического кабеля. Его преимущества и недостатки

Преимущество оптического кабеля перед кабелем обычным несомненно. Среди наиболее очевидных моментов хотелось бы выделить:

• Невероятно высокая пропускная способность. Оптический кабель способен передать за малый отрезок времени значительное количество информации.
• Оптоволокно не  излучает электромагнитные волны. Соответственно, оно и не способно подвергаться воздействию электромагнитного излучения. В результате сигнал защищен от искажений.
• Кабель надежно защищен от несанкционированного подключения. Попытка несанкционированного подключения  вызывает нарушение целостности кабеля и прекращение передачи данных. Скрыть ее становится невозможно.
• Очень незначительный показатель затухания сигнала.  Современное волокно оптического кабеляпри длине волны в 1500 нм обладает показателем затухания  около 0,3 дБ/км.  Это дает возможность расположить соседние повторители и усилители на расстоянии до 100 км.
• Оптический кабель обладает меньшим весом и объемом, чем обычный. Например, диаметр 900-парного  телефонного кабеля 7,5 см. Его успешно заменит оптический кабель диаметром около 1,5 см. При этом большую часть кабеля составят всевозможные защитные оболочки. Диаметр  непосредственно оптоволокна составит 0,1 см.

• При использовании оптического кабеля нет необходимости в заземлении оболочки.  Это связано с изолирующими свойствами оптоволокна.
• Возможность использования  на предприятиях с повышенным риском. Связано с такой особенностью оптоволокна, как  отсутствию искрообразования. Именно благодаря ей оптический кабель  – пожаробезопасный материал.
• Оптический кабель – весьма экономичный материал. Для изготовления оптоволокна используется кварц, элемент весьма недорогой и распространенный. В результате и стоимость самого оптического кабеля не отличается от стоимости кабеля обычного.
• Долговечность. Ничто не вечно. Со временем теряют свои свойства все материалы, в том числе и  оптический кабель. Возрастает  затухание. Однако эти процессы происходят очень медленно. Скорость потери свойств оптического кабеля значительно ниже по сравнению с иными видами кабелей. Срок  бесперебойной работы оптического кабеля составляет не менее 25 лет.

Невзирая на  большое количество положительных моментов, использование оптического кабеля имеет и ряд недостатков:

• Высокая стоимость  коммуникаций с оптическим кабелем. Правда,  это связано с  использованием дополнительного дорогого оборудования.  Стоимость самого оптического кабеля не слишком отличается от стоимости кабеля обычного.
• Сложность монтирования сетей с  оптическим кабелем. Разъемы необходимо устанавливать буквально с микронной точностью. Само соединение должно быть выполнено очень точно, ровно. Наличие зазоров недопустимо. Поверхность стыка необходимо  гладко отполировать. При несоблюдении вышеуказанных требований  не избежать потерь в скорости и качестве передаваемого сигнала.
• Соединения выполняются  сваркой или склеиванием. При склеивании используется особый гель, обладающий тем же значением коэффициента преломления, что и стекловолокно.
• В процессе работы с оптическим кабелем используются  специальные инструменты. Монтаж  оптических сетей осуществляется исключительно высококвалифицированными специалистами.
• Возможна порча оптического кабеля из-за резкого перепада температур. Стекловолокно трескается. Для решения данной проблемы  в производство запущены  оптические кабели, в процессе изготовления которых используется радиационно стойкое стекло.  К сожалению, это приводит к значительному увеличению стоимости.

Как видим, недостатки не столь существенны. Популярность оптических сетей растет с каждым днем. Одновременно снижается стоимость материала и растет число  специалистов, работающих с оптическим кабелем. При  такой тенденции в ближайшем будущем указанные недостатки себя изживут.

Монтаж

Процесс подключения Интернета через оптоволокно сложнее, чем кажется на первый взгляд. Все преимущества скорости света заключены в хрупком сердечнике, требующего бережного отношения. По сравнению с медной витой парой, обслуживание таких коммуникаций требует повышенной квалификации работников, занятых монтажными работами и подключением абонентского оборудования. Особенно это касается профессиональных бригад, обслуживающих магистрали провайдера. Будь то срочный ремонт или плановое подключение участка — сетевой инженер всегда имеет при себе целый набор инструментов для обслуживания оптоволоконного кабеля для Интернета.

Продвинутые модели оснащены ЧПУ, который регулирует угол и наклон сварки для достижения наилучшего результата. Проблема заключается в том, что даже небольшая погрешность может оказать негативное влияние на скорость передачи данных по оптоволокну. Процесс монтажа:

1. Сначала необходимо подготовить кабель. При помощи специального инструмента срезается внешняя и внутренняя изоляция, а также зачищается сердечник.

2. Зачищенное волокно необходимо обработать спиртосодержащим веществом, а затем укоротить до нужной длины при помощи резака.

   Затем место сварки покрывается термоусадкой и нагревается до высокой температуры.

3. Для подключения готового кабеля к конечному оборудованию его нужно обжать. Процесс обжима оптоволокна различается в зависимости от его типа. Если говорить о бытовом использовании, то в продаже можно найти готовые патч-корды.

В случае домашнего использования не обязательно приобретать дорогостоящее оборудование. Зачищающий инструмент и резак всё-таки понадобятся, но стоят они недорого (в пределах 1000 рублей), а без сварочного аппарата можно обойтись. Его заменит недорогая клипса, в которую вкладываются и закрепляются подготовленные концы кабеля. Этого вполне достаточно, чтобы световой поток проходил через канал.

Стекло и фотоны превосходят медь и электроны

Волоконно-оптический кабель представляет собой сетевой кабель, который содержит жилы из стекловолокна внутри изолированного корпуса. Они предназначены для высокопроизводительных сетей передачи данных и телекоммуникаций на большие расстояния.

По сравнению с проводными кабелями оптоволоконные кабели обеспечивают более высокую пропускную способность и могут передавать данные на большие расстояния. Волоконно-оптические кабели поддерживают большую часть мировых интернет, кабельного телевидения и телефонных систем.

Как работают оптоволоконные кабели

Оптоволоконные кабели передают сигналы связи, используя световые импульсы, генерируемые небольшими лазерами или светодиодами.

Кабель состоит из одной или нескольких стеклянных прядей, каждая из которых немного толще человеческого волоса. Центр каждой нити называется сердцевиной, которая обеспечивает путь для света. Сердцевина окружена слоем стекла, называемым оболочкой, которая отражает свет внутрь, чтобы избежать потери сигнала и позволяет свету проходить через изгибы кабеля.

Два основных типа оптоволоконных кабелей называются одномодовым и многомодовым оптоволокном. В одномодовом волокне используются очень тонкие стеклянные нити и лазер для генерации света, в то время как в многомодовых волокнах используются светодиоды.

В одномодовых волоконно-оптических сетях часто используются методы Wave Division Multiplexing для увеличения объема трафика данных, который может быть отправлен через цепь. WDM позволяет объединять (мультиплексировать) и затем отделять (демультиплексировать) свет на нескольких разных длинах волн, эффективно передавая несколько потоков связи через один импульс света.

Преимущества оптоволоконных кабелей

Волоконно-оптические кабели обладают рядом преимуществ по сравнению с медными кабелями на большие расстояния.

• Волоконная оптика поддерживает большую емкость. Величина пропускной способности сети, которую может нести оптоволоконный кабель, превышает пропускную способность медного кабеля с аналогичной толщиной. Стандартными являются оптоволоконные кабели с пропускной способностью 10 Гбит/с, 40 Гбит/с и даже 100 Гбит/с.
• Поскольку свет может распространяться на гораздо большие расстояния по оптоволоконному кабелю без потери его прочности, это уменьшает потребность в усилителях сигнала.
• Волокно менее подвержено помехам. Медный сетевой кабель требует специального экранирования для защиты от электромагнитных помех. Хотя это экранирование помогает, недостаточно предотвращать помехи, когда многие кабели соединены вместе в непосредственной близости друг от друга. Физические свойства стеклянных и оптоволоконных кабелей позволяют избежать большинства этих проблем.

Оптоволокно для дома, других развертываний и оптоволоконных сетей

В то время как большая часть оптоволокна установлена ​​для обеспечения междугородных соединений между городами и странами, некоторые провайдеры интернет-услуг в жилом секторе вложили средства в расширение своих оптоволоконных сетей в пригородных районах для прямого доступа домашних хозяйств. Поставщики и отраслевые специалисты называют эти установки «последней мили».

На сегодняшний день на рынке представлены некоторые более известные услуги «волокно на дом», такие как Verizon FIOS и Google Fiber. Эти услуги могут обеспечить гигабитную скорость интернета для каждой семьи. Однако, хотя поставщики также предлагают более низкую стоимость, они также обычно предлагают своим клиентам пакеты с меньшей емкостью. Различные подходы для домашних пользователей следуют из кабельных подходов, часто сокращаемых с помощью неясных сокращений:

• FTTP (оптоволокно в помещение) . Волокно, проложенное до самого здания.
• FTTB (оптоволокно в здание/бизнес/блок) . То же, что и FTTP.
• FTTC/N (Волокно на обочине узла) . Волокно, которое прокладывается к узлу, но затем медные провода завершают соединение внутри здания.
• Прямое волокно : волокно, которое покидает центральный офис и подключается непосредственно к одному клиенту. Это обеспечивает наибольшую пропускную способность, но дороже.
• Общее волокно : аналогично прямому волокну, за исключением того, что, поскольку волокно приближается к помещению ближайших клиентов, оно разделяется на другие волокна для этих пользователей.

Что такое темное волокно?

Термин «темное волокно» (часто пишется как «темное волокно» или «неосвещенное волокно ») чаще всего относится к установленным оптоволоконным кабелям, которые в настоящее время не используются. Иногда это также относится к частным волоконно-оптическим установкам.

Устройство линий волоконно-оптической связи

Любая система связи использует канал, по которому передается сигнал, а в качестве носителя информации выступает та или иная среда, которая передает зашифрованный сигнал.

Например, электричество в системах электросвязи, радиосигнал – в системах радиосвязи. В середине 1960х годов было обнаружено свойство света выступать в качестве носителя информационного сигнала – так началось развитие оптической связи.

Носителем информации выступает световой импульс, который передается по кабелю, состоящему из светопроводящего волокна (оптическому волноводу).

На сегодняшний день передача информации по оптическому кабелю считается самой совершенной технологией передачи данных. Она позволяет передавать сигнал на скорости до 100 Тбит/сек на огромные расстояния практически без потерь качества. При этом волоконно-оптические линии устойчивы к таким негативным факторам воздействия, как статическое электричество, блуждающие токи, химическая и электрохимическая коррозия, и позволяют обеспечивать высокую надежность и степень защиты передаваемой информации благодаря особенностям оптического сигнала.

Устройство линий волоконно-оптической связи можно описать следующим образом. Информация, зашифрованная в определенном виде (как правило, в двоичном коде), передается на источник света – мощный лазерный излучатель.

Интерпретацией двоичного кода в оптической среде является система «свет/отсутствие света».

То есть логическому «да», которое в двоичной системе шифрования представлено единицей, соответствует вспышка света, а логическому «нет» — ноль в двоичной системе – отсутствие света.

Передатчик посылает серию импульсов в двоичном коде по оптоволоконному каналу, который проложен между ним и конечной точкой (приемщиком).

Для усиления сигнала при передаче на большие расстояния в линию могут быть включены ретрансляторы и дополнительное оборудование. Принимающий порт интерпретирует и расшифровывает входящий сигнал и представляет информацию, полученную с передатчика, в необходимом для потребителя виде.

Классификация по материалу изготовления

Существует три типовых варианта конструктива сердцевины и внешнего слоя оптического волокна:

• Стекло — стекло;
• Пластик – пластик;
• Стекло – пластик.

Самым популярным видом является цельностеклянное изготовление. При производстве используют диоксид кремния и расплавленный кварц.  Для получения различных характеристик добавляются германий, фосфор или бор.

Второй тип имеет более низкие показатели по сравнению с первым – его пропускная способность существенно ниже. Однако, прокладка оптоволоконного кабеля, состоящего полностью из пластика популярна из-за существенно сниженной стоимости.

На сегодняшний день третий тип практически не используется.

Виды оптоволоконных кабелей

Если ориентироваться на область использования, известны разные типы оптоволоконного кабеля:

• для применения в помещениях;
• для подземных коммуникаций;
• для подвесных конструкций;
• с жестким тросом;
• водяной.

По количеству путей известны некоторые типы оптоволоконных кабелей:

Одномодовый оптоволоконный кабель

Идентифицируется этот вид обозначением OS или Optical Single-mode Fiber. В этом виде все лучи проходят по одному пути и доходят до приемника в одно время. Это приводит к минимальному искажению сигнала. Одномодовое оптоволокно требует применения лазерного приемопередатчика, который использует свет требуемой длины волны. Основное различие между одиночными режимами в конструкции кабеля:

1. OS1 – жесткий буферный. Каждое полотно имеет свое защитное двухслойное покрытие. Вес легкий, но кабель более гибкий и устойчивый к раздавливанию. Применение внутреннее.
2. OS2 – свободный кабель. Все волокна «голые» кроме их внешнего покрытия. Трубка в которую они помещены заполнена оптическим гелем. Применение внешнее.

Такие волокна используются в таких линиях связи:

• морской;
• наземной магистрали;
• провайдерской;
• системе кабельного телевидения.

Многомодовый оптоволоконный кабель

На данный момент это самый распространенный тип провода, который является доступным. Идентифицируется он обозначением ОМ. Выпускаются классы: ОМ1, ОМ2, ОМ3, ОМ4 и ОМ5. Лучи двигаются по индивидуальному пути и достигают конца волокна в разное время, что искажает окончательный сигнал. Задержка сигнала в многомодовом оптоволокне не отличается от той, которая происходит в электрических кабелях. Такие провода используют в таких случаях:

• во внутренних магистралях зданий;
• в горизонтальных сегментах СКС;
• в центрах обработки большого количества данных.

1.2. Структура волоконно-оптической системы передачи

По существу, ВОСП содержат функциональные узлы, присущие любым радиотехническим системам связи. Более того, при формировании сигналов, в принципе, возможно использование тех же разнообразных способов кодирования и видов модуляции, которые известны в радиотехническом диапазоне. Однако ряд особенностей оптического диапазона и используемого в нем элементного базиса накладывают свои ограничения на реализационные возможности ВОСП или приводят к техническим решениям, отличным от традиционных в технике связи.

Волоконно-оптической системой передачи называется совокупность активных и пассивных устройств, предназначаемых для передачи информации на расстояние по оптическим волокнам (ОВ) с помощью оптических волн и сигналов. Другими словами, ВОСП – это совокупность оптических устройств и оптических линий передачи для создания, обработки и передачи оптических сигналов. При этом оптическим сигналом служит модулированное оптическое излучение лазера или светодиода.

Рисунок 1.2 – Структурная схема волоконно-оптической системы передач

На рисунке 1.2 представлены основные компоненты такой системы.

Передатчик преобразует электрические сигналы в световые. Данное преобразование выполняет источник, представляющий собой либо светоизлучающий, либо лазерный диод. Электронная схема управления преобразует входной сигнал в сигнал определенной формы, необходимой для управления источником.

Волоконно-оптический кабель – среда, по которой распространяется световой сигнал. Кабель состоит из  оптического волокна и защитных оболочек.

Приемник предназначен для приема светового сигнала и его обратного преобразования в электрические сигналы. Его основными частями являются оптический детектор, непосредственно выполняющий функцию преобразования сигнала.

Соединители (коннекторы) предназначены для подключения волокна к источнику, оптическому детектору и для соединения волокон между собой.

В настоящее время при организации связи по волоконно-оптическим линиям связи  предпочтение отдается цифровым системам передачи (ЦСП) с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), что обусловлено помимо общих преимуществ ЦСП по сравнению с аналоговыми системами передачи (АСП) особенностью работы и построения ВОСП. Это связано  с высоким уровнем шумов фотодиодов, которые используются в качестве приемников оптического излучения. Для получения необходимого качества передачи информации с помощью АСП требуются специальные методы приема и обработки аналоговых оптических сигналов. ЦСП обеспечивает требуемое качество передачи информации при отношении сигнал-помеха на 30…40 дБм меньше, чем АСП. Поэтому реализация ВОСП с использованием ЦСП намного проще по сравнению с АСП.

В ВОСП используется приграничный к инфракрасному диапазон длин волн от 800 до 1600 нм, при этом предпочтительными являются длины волн 850, 1300 и  1550 нм.

Ваше оборудование определяет, какой набор кабелей использовать

Коаксиальные и оптические кабели используются для создания аудиосоединений между источником, таким как видеорегистратор, проигрыватель дисков Blu-ray, игровая приставка, и другими компонентами, такими как усилитель, ресивер или динамик в домашних развлекательных установках. Оба типа кабелей передают цифровой сигнал от одного компонента другому.

Не все аудиооборудование поддерживает оба варианта, поэтому у вас может не быть выбора, но если вы это сделаете, вы захотите сделать осознанный выбор в отношении того, какой кабель будет работать лучше в вашем доме. Ответ варьируется в зависимости от источника, который вы спрашиваете, и многие специалисты сходятся во мнении, что разница в производительности, как правило, незначительна. Чтобы принимать наиболее обоснованные решения, некоторые основы о подключении коаксиальных и оптических цифровых кабелей полезно знать заранее.

Оба кабеля поддерживают системы объемного звучания 5.1 с различием в качестве звука, которое почти неразличимо.

Коаксиальные цифровые аудиокабели

Коаксиальный (коаксиальный) кабель представляет собой экранированный медный провод, который изготавливается для обеспечения прочности. Это один провод, который может передавать сигнал, в отличие от других проводных компонентов, таких как динамики. Коаксиальные кабели не требуют подключения в определенной ориентации. На каждом конце коаксиального кабеля используются знакомые гнезда RCA, которые надежны и надежно подключены.

Коаксиальные кабели могут быть подвержены радиочастотным помехам (RFI) или электромагнитным помехам (EMI). Если в системе присутствует какая-либо проблема, связанная с гудением или жужжанием, например, с заземлением, коаксиальный кабель может передавать этот шум между компонентами. Известно, что коаксиальные кабели теряют силу сигнала на больших расстояниях, что обычно не является проблемой для обычного домашнего пользователя. Однако, если расстояние является проблемой, то оптические кабели являются лучшим выбором.

Оптические цифровые аудиокабели

Оптический кабель (также известный как Toslink) передает аудиосигналы через свет, который проходит через стеклянную или пластиковую оптоволоконную среду. Сигнал, который проходит через кабель от источника, должен сначала быть преобразован из электрического сигнала в оптический. Когда сигнал достигает приемника, он снова подвергается преобразованию в электрический сигнал.

Оптические кабели не восприимчивы к помехам RFI или EMI или потере сигнала на расстоянии, потому что свет не страдает от сопротивления и затухания, которые возникают в медных кабелях.

Оптические кабели имеют тенденцию быть более хрупкими, чем их коаксиальные аналоги; оптические кабели не могут быть зажаты или изогнуты, например, плотно. Концы оптического кабеля используют разъем нечетной формы, который должен быть правильно вставлен, и соединение обычно не такое плотное или надежное, как разъем RCA коаксиального кабеля.

Твой выбор

Решение о том, какой кабель приобретать, скорее всего, зависит от типа подключений, доступных на рассматриваемой электронике. Не все аудиокомпоненты могут использовать как оптические, так и коаксиальные кабели.

Некоторые пользователи отдают предпочтение коаксиальному по сравнению с оптическим из-за предполагаемого улучшения общего качества звука. Несмотря на то, что такие субъективные различия могут существовать, эффект, скорее всего, неуловим, заметен только в системах высокого класса, если таковые имеются. Пока сами кабели хорошо сделаны, вы должны найти небольшую разницу в производительности между этими двумя типами, особенно на коротких расстояниях соединения.

Кабели HDMI передают как аудио, так и видео. Если ваше оборудование поддерживает подключения HDMI, этот расширенный параметр обеспечивает несжатый звук для восьми каналов для систем объемного звучания 7.1 и обрабатывает контент 3D и 4K. Поскольку цены на кабели HDMI снизились, они заменили оптические и коаксиальные кабели во многих домашних развлекательных системах.

Оптический кабель для подвеса

Самый распространённый метод строительства ВОЛС на сегодняшний день. Кабель должен выдерживать растягивающие нагрузки по всей своей длине. Оптические кабели для подвеса бывают по своей конструкции типа «8» (рис. 7,

Оптические кабели типа «8» имеют в своей конструкции металлический (рис. 7) либо стеклопластиковый трос (рис. 8). Кабель со стеклопластиковым тросом полностью диэлектрический (рис. 8).

Рис. 7 ОК для подвеса (с выносным силовым элементом, металлический трос)

Постепенно телеком-операторы переходят на круглый самонесущий оптический кабель (рис. 9) в виду некоторых недостатков кабеля типа «8». Более подробно про недостатки можно прочитать в статье про основные принципы подбора магистральных оптических кабелей.

Рис. 8 ОК для подвеса (с выносным силовым элементом, стеклопластиковый трос)

Подвесной самонесущий кабель или оптический кабель самонесущий неметаллический (ОКСН). Возможны исполнения данного кабеля как на арамидных нитях, так и на стеклонитях. Кабель на арамидных нитях меньше в диаметре и легче в сравнении со стеклонитями. Также у арамидных нитей двухкратный запас прочности на разрыв по отношению к максимально допустимым нагрузкам. Самонесущий кабель на арамидных нитях аттестован к применению на объектах ОАО «ФСК ЕЭС России» и ОАО «Холдинг МРСК», на стеклонитях — запрещен.

Читайте подробнее про применение и особенности монтажа кабеля ОКСН.

Рис. 9. Подвесной самонесущий ОК

Оптический кабель для задувки в трубы

Способ прокладки в трубы достаточно перспективен по причинам удобства и практичности технологии. Конструкция кабеля очень простая (рис.2), в качестве дополнительных силовых элементов на сердечник накладываются стеклонити, а поверх внешняя оболочка. Плотная труба защищает кабель от возможных механических повреждений. В последнее время, популярное направление задувка микротрубок в канализацию. Для микротрубок был разработан микрокабель, где нет дополнительной защиты, кроме внешней оболочки. Такой вариант меньше по размеру (кстати, в этом варианте возможно использование ОВ с уменьшенным диаметром, 200-микронное волокно SMF-28 Ultra 200, чтобы также уменьшить диаметр модулей в ОК).

Рис. 2 ОК для задувки в трубы

Принцип работы

В основе устройства кабеля из оптоволокна лежат стеклянные световоды. Это своеобразные трассы для транспортировки лучей света от источника до приемника. По привычному нам медному проводнику, который по сей день повсеместно используется в локальных сетях, движутся электроны. Информация кодируется единицами и нулями: если электрический импульс есть, значит он трансформируется сетевой картой в значение «1», и наоборот, если его нет — в «0».

С оптикой ситуация выглядит примерно таким же образом. В ней со скоростью света движутся его пучки — моды. Их присутствие определяет передаваемый бит информации, только со значительно большей скоростью (более 10Гбит/с).

Для отправки светового сигнала применяется лазер, луч которого направлен в сердцевину кабеля. При помощи системы зеркал он экранируется, что позволяет ему проходить изгибы и неровности канала. Концом пути светового потока является конечное оборудование, такое как медиаконвертер или роутер с поддержкой PON.

Его задача заключается в превращении оптического сигнала в электрический и наоборот. От него прокладывается стандартная витая пара и подключается к сетевому оборудованию, например, домашнему роутеру.

Избранные стандарты и рекомендации

Ниже приводится сводка избранных стандартов для волоконной оптики. Стандарты ISO / IEC: В таблице ниже представлен упрощенный обзор разновидностей многомодовых волокон, определенных стандартами IEC.

OFL * — OverFilled Launch — стандартизированный метод измерения полосы пропускания волокна, при котором источник равномерно направляет свет во все режимы многомодового волокна (светодиодный источник).

EMB ** — Effective Modal Bandwidth — эффективная модальная ширина полосы пропускания центра или смещения (лазерный источник освещает небольшую часть сердцевины волокна).

Очевидно, что развитие многомодовых волокон идет в направлении волокон, которые могут передавать все больше и больше данных. OM1 обеспечивает скорость передачи данных 10 Гбит/с на очень короткие расстояния (до 33 метров), а OM4 позволяет передавать поток данных 100 Гбит/с на расстояние до 150 метров. Однако, учитывая современное улучшение одномодового волокна, даже виды OM3 и OM4 будут редко использоваться.

Рекомендации ITU-T:

Такое большое количество документов является результатом стремительного развития оптоволоконной связи из-за высокого спроса на быстрые и дальние типы передачи данных. Сегодня одномодовое волокно обычно дешевле многомодового. Будущее за такими волокнами, и некоторые исключения могут существовать только в локальных системах, потому что устройства, работающие с одномодовыми оптическими волокнами, немного дороже.

Рекомендации ITU-T гораздо более строгие (или точные), чем категории характеристик передачи, определенные IEC (OS1 и OS2). Например, спецификации, требуемые OS2, выполняются волокном G.652.C, а это означает, что тип волокна G.652D обладает лучшими параметрами.

9.9. Компенсаторы дисперсии

Дисперсия выступает фактором ограничения скорости передачи оптических импульсных сигналов в одномодовом стекловолокне. Особенно заметно это ограничение на скоростях 10 Гбит и выше. Например, при скорости 2,5 Гбит/с сигнал может быть передан на расстояние до 1000 км без видимых искажений на длине волны 1,3 мкм в стандартном волокне G.652. Уже при скорости 10 Гбит/с дальность передачи не превысит 60 км в этом же волокне, а при скорости в 20 Гбит/с она будет только 15 км.

Управление дисперсией является важной частью проектирования линейных трактов. При этом необходимо уменьшить влияние как хроматической, так и поляризационной модовой дисперсии. При построении компенсаторов дисперсии используются методы создания волокон, компенсирующих дисперсию, и дифракционные решетки, например, интегральные и волоконные решетки Брэгга с линейно изменяющейся постоянной решетки

Пример использования волоконной решетки Брэгга в компенсаторе дисперсии приведен на рисунке 9.17

При построении компенсаторов дисперсии используются методы создания волокон, компенсирующих дисперсию, и дифракционные решетки, например, интегральные и волоконные решетки Брэгга с линейно изменяющейся постоянной решетки . Пример использования волоконной решетки Брэгга в компенсаторе дисперсии приведен на рисунке 9.17.

Рисунок 9.17. Компенсатор дисперсии на основе волоконной брэгговской решетки

Волоконные компенсаторы хроматической дисперсии выполняются из волокна с противоположной по характеру дисперсией, т.е. для волокна с дисперсией D+ на заданной волне или в диапазоне волн предлагается использовать отрезок волокна с дисперсией D-. При этом отрезок волокна с D- по длине существенно меньше линейного волокна с D+. Волокна для компенсации дисперсии укладывают в небольшие катушки, легко размещаемые в поддонах аппаратуры или в виде модулей аппаратуры ВОСП. Отрезки волокон с D- соответствуют длинам компенсации 20, 40,…..100км. Вносимые дополнительные потери могут составить до 8дБ. Пример конструкции модуля компенсации дисперсии приведен на рисунке 9.18.

Рисунок 9.18. Конструктив модуля компенсации дисперсии волокна SMF (G.652) в диапазоне волн 1525-1565нм в пределах -50….-2100пс/нм для длинных и сверхдлинных оптических линий

Кроме волоконных компенсаторов дисперсии в составе блоков применяются компенсаторы на перестраиваемых волноводных решетках, которые отличаются малыми габаритами, малыми потерями оптической мощности и большим диапазоном перестройки. К таким компенсаторам относится TODC (Tunable Optical Dispersion Compensator) компании CIVCOM. Это устройство имеет диапазон перестройки ±1700пс/нм, а в реализации для транспондера ±2500пс/нм, потери мощности не более 1дБ, рабочая полоса волн 1528-1610нм. Управление перестройкой электрическое. Прибор может использоваться для линий одноволновой и многоволновой передачи с интервалом между каналами 50ГГц и скоростью передачи в каждом канале до 10Гбит/с. Конструкция TODC приведена на рисунке 9.19. Габариты прибора 30×12.7×9.75мм.

Рисунок 9.19. Конструкция компактного компенсатора хроматической дисперсии TODC