№1 2008

ТЕМА НОМЕРА:

«РАЗВИТИЕ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

ДОСТУПА»

FTTP ДЛЯ МНОГОКВАРТИРНОГО ДОМА

FTTP ДЛЯМНОГОКВАРТИРНОГО ДОМА

ТЕМА НОМЕРА:

«РАЗВИТИЕОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

ДОСТУПА»

КОРРЕКЦИЯ ОШИБОКВ СИСТЕМАХ GPON

КОРРЕКЦИЯ ОШИБОК В СИСТЕМАХ GPON

НОВЫЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ СЕТЕЙМНОГОКВАРТИРНЫХ ДОМОВ

НОВЫЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ СЕТЕЙМНОГОКВАРТИРНЫХ ДОМОВ

ДИНАМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬИ СТАБИЛИЗАЦИЯ ОПТИЧЕСКОЙМОЩНОСТИ

ДИНАМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И СТАБИЛИЗАЦИЯ ОПТИЧЕСКОЙМОЩНОСТИ

2 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Дорогие читатели!

Тема первого в этом году номера журнала Lightwave Russian Edition – разви�тие оптических сетей доступа. Именно этот сегмент рынка стал сегодня определяющим в развитии оптических сетей связи. На его долю приходитсяосновной прирост потребления оптического кабеля и активного оборудова�ния, и, кроме того, развитие сетей доступа и рост трафика таких сетей сти�мулируют развитие сетей дальней связи и городских сетей.К важнейшим вопросам, связанным с сетями доступа, относится развитиеи конвергенция услуг, предоставляемых операторами таких сетей своимабонентам. Дискуссия на эту тему состоялась «за круглым столом» в рам�ках юбилейной Десятой выставки CSTB. Выступающие отмечали, что сетьширокополосного доступа имеет смысл рассматривать как единую инфор�мационную магистраль, по которой оператор предоставляет весь спектр

услуг, а абонент выбирает те из них, которые ему интересны. Сегодня речь идет об объединениив первую очередь трех видов услуг – телефонии, Интернета и телевидения (трипл�плэй), хотя не�которые операторы говорят уже о квадро�плэй и так далее вплоть до севен�плэй. Если специа�листы пока спорят о том, пойдет ли прогресс конвергенции сетей по пути перевода телевизион�ных услуг на технологию IPTV, то нет никаких сомнений в том, что для всех видов услуг будет ис�пользоваться единая инфраструктура на основе оптических кабелей.

Как преодолеть проблемы прокладки оптического кабеля в многоквартирных домах? О новых, бо�лее стойких к изгибам, типах волокна и кабеля, которые можно прокладывать так же легко, как имедножильные кабели, рассказывается в статье Б. Дойча и Д. Веласкеса «Новая технология создаетпредпосылки для прокладки оптического кабеля в многоквартирных домах».В ряде статей рассматриваются вопросы повышения эффективности работы сетей PON. Сегодня не�обходимость подсоединения многоквартирных домов к сети FTTH осознается и операторами связи, и владельцами домов. Но для успешного внедрения всякого нового технического решения нужнотщательно изучить все его аспекты. Варианты подсоединения многоквартирных домов, их достоин�ства и недостатки рассмотрены в статье С. Рашида «Проблема выбора варианта решения FTTP длямногоквартирного дома», в которой дан сравнительный экономический анализ методов подключе�ния квартир к сети доступа.Операторы связи и специалисты отрасли не ограничивают проникновение оптики уровнем офисаили дома, они активно обсуждают проблемы проведения волокна до рабочих мест – так называе�мой технологии FTTD. Взгляд одного из крупнейших североамериканских операторов – компанииVerizon – на возможность оптимизации пассивных оптических сетей для сетей FTTD представлен в статье «Компания Verizon оптимизирует GPON для FTTD».Для введения новых услуг и упрощения инфраструктуры операторы всех уровней освоили техно�логию Ethernet. Однако на пути к повсеместному ее внедрению на операторском уровне предсто�ит преодолеть ряд проблем, анализ которых дан в статье Р. Сантиторо «Ethernet операторскогоуровня сталкивается с новыми проблемами, находит новые возможности». Обсуждение вопросовоптимизации транспортной сети на основе пакетов продолжается в статье Д.Дж. Барри «T�MPLS и PBT/PBB�TE – пакетный транспорт на основе соединений».Интерес читателей вызовет статья М.Л. Гринштейна и М.С. Зюзина «Методы анализа изменений па�раметров ВОЛС при автоматическом мониторинге», в которой рассмотрены особенности анализаданных о состоянии оптических волокон с использованием оптического рефлектометра. Статья по�может потенциальным пользователям систем мониторинга понять суть получаемых результатов иоценить реальную выгоду мониторинга для своей оптической сети.Несомненно, очень полезна с практической точки зрения статья Ф. Оде и Д. Гарьепи «Внутриполос�ная оценка отношения сигнал/шум для ROADM», которая поможет избежать ошибок при проведенииизмерений в реконфигурируемых системах DWDM.Важный вопрос об унификации маркообразования отечественных кабелей поднят в статьях В.Н. Спи�ридонова и С.Х. Мифтяхетдинова. Редакция журнала Lightwave Russian Edition ждет отзывов на этистатьи со стороны руководителей кабельных заводов и предполагает обсудить их наряду с другимиважными вопросами производства, сбыта и эксплуатации оптических кабелей в рамках координацион�ного центра «Оптические кабели».

От редактора

3www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №1 2008

Научно�технический журнал № 1/2008

Издается с 2003 года.Выходит 4 раза в год.

Учредитель: Pennwell Corp.98 Spit Brook Road, Nashua New Hampshire 03062-5737 USAТел.: +1 603 891-0123

Издатель: Издательство «Высокие технологии»по лицензии Pennwell Corp.E-mail: info@lightwave-russia.com

Главный редактор:Олег Наний,д.ф.-м.н., профессор МГУТел.: (495) 939-3194

Заместитель генерального директора(маркетинг и реклама):Елена ШевелеваТел.: 8 (962) 912-2376selena@lightwave-russia.com

Заведующий редакцией:Елена Дроздова

Ответственный секретарь:Марина КозловаТел.: (495) 971-1085mk@lightwave-russia.com

Редакторы:Михаил Гринштейн,Сергей Мифтяхетдинов,Елена Павлова,Петр Поляков,Иван Таначев,Рустам Убайдуллаев

Верстка и дизайн:Анна Лазарева,Дмитрий Дуев

Для писем:Россия, 119311 Москва, а/я 107

Подписано в печать 14.03.2007. Формат 60х90/8.Гарнитура Helios. Печать офсетная.Бумага мелованная. Печ. л. 7,0. Тираж 4000 экз. Заказ № ---

Отпечатанов ООО «Типография «БДЦ-Пресс»Москва, Остаповский проезд, д. 5, стр. 6Тел./факс: 995-15-99, 995-45-99

Издание зарегистрированов Министерстве Российской Федерациипо делам печати, телерадиовещанияи средств массовых коммуникаций.Свидетельство о регистрации ПИ №77-14327 от 10.01.2003ISSN 1727-7248© Издательство «Высокие технологии», 2008

№1 2008ССооддеерржжааннииее

Оформление подписки:• на почтовых отделениях

через агентство «Роспечать»,подписной индекс 36222;

• через агентство«Интер-Почта-2003»тел.: (495) 500-00-60, www.interpochta.ru

• через редакцию:тел.: (495) 505-57-53

Динамическаякомпенсация

хроматической дисперсии

стр. 36

Новая технологиясоздает предпосылки

для прокладки оптическогокабеля в многоквартирных домах

стр. 30

Проблемы выбораварианта расширения FTTH

для многоквартирного дома

стр. 8

№1 2008

ТЕМА НОМЕРА:

«РАЗВИТИЕ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

ДОСТУПА»

FTTP ДЛЯ МНОГОКВАРТИРНОГО ДОМАFTTP ДЛЯМНОГОКВАРТИРНОГО ДОМА

ТЕМА НОМЕРА:

«РАЗВИТИЕОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

ДОСТУПА»

КОРРЕКЦИЯ ОШИБОКВ СИСТЕМАХ GPONКОРРЕКЦИЯ ОШИБОК В СИСТЕМАХ GPON

НОВЫЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ СЕТЕЙМНОГОКВАРТИРНЫХ ДОМОВНОВЫЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ СЕТЕЙ

МНОГОКВАРТИРНЫХ ДОМОВ

ДИНАМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬИ СТАБИЛИЗАЦИЯ ОПТИЧЕСКОЙМОЩНОСТИ

ДИНАМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И СТАБИЛИЗАЦИЯ ОПТИЧЕСКОЙМОЩНОСТИ

Обложка: Дмитрий Дуев

4 Новости

8 Экономика

❑ Проблема выбора варианта расширенияFTTP для многоквартирного дома

12 WDM и оптические сети связи

❑ T-MPLS и PBT/PBB-TE – транспорт па-кетов на основе соединений

❑ Ethernet операторского уровня сталки-вается с новыми проблемами, находит но-вые возможности

19 Широкополосный доступ

❑ Проблемы прямой коррекции ошибокдля систем GPON

❑ Динамический контроль и стабилизацияоптической мощности

❑ Компания Verizon оптимизирует GPONдля FTTD

26 Кабели

❑ Предложение по унифицированнойклассификации и маркировке оптическихкабелей

❑ Маркообразование оптических кабелейроссийского производства. Основные по-ложения

❑ Новая технология создает предпосылкидля прокладки оптического кабеля вмногоквартирных домах

36 Измерительная техника

❑ Динамическая компенсация хромати-ческой дисперсии

❑ Методы анализа изменений параметровВОЛС при автоматическом мониторинге

❑ Внутриполосная оценка соотношениясигнал/шум для ROADM

49 Стандарты

❑ Усовершенствованная архитектура длятелекоммуникационных вычислений полез-на всем

51 Интернет-директории

52 Новые продукты

53 Адресная книга

55 Основы ВОЛС

❑ Форма и длительность оптическихимпульсов

4 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Новости

4–7 февраля 2008 г. в Международном

выставочном центре «Крокус Экспо» в

Москве состоялась Десятая международ-

ная выставка и конференция CSTB’2008.

За время своего существования выстав-

ка завоевала большую популярность и

фактически стала крупнейшим форумом,

посвященным такой динамично развива-

ющейся отрасли, как платное телевиде-

ние. В юбилейный год выставки свои но-

вейшие технологии и инновационные ре-

шения в области кабельного, спутниково-

го и мобильного ТВ, IPTV, HDTV, широко-

полосного доступа, спутниковой связи

и производства контента продемонстри-

ровали более 350 российских и зарубеж-

ных компаний.

Последние годы российский телевизион-

ный рынок характеризуется стремитель-

ным ростом числа как национальных, так

и зарубежных каналов, вещающих на рус-

ском языке и ориентированных на работу

в системах платного ТВ. На сегодняшний

день, по оценкам экспертов, в России ра-

ботают около ста тематических каналов,

причем инвестиции в их развитие продол-

жаются. Этим определяется быстрое раз-

витие систем кабельного телевидения,

значительные вложения в развитие ка-

бельной инфраструктуры и в активное

оборудование. Переход на оптические

технологии в кабельном телевидении –

свершившийся факт, и этим объясняется

рост популярности выставки среди произ-

водителей и поставщиков оптического

оборудования и кабеля. Как и в прежние

годы, удачным дополнением выставки яв-

ляются конференция и «круглые столы»,

немало способствующие успеху меропри-

ятия в целом.

В день открытия выставки CSTB рамках

первого «круглого стола» обсуждалась

«Концепция развития телерадиовещания

в России», принятая правительством РФ

в ноябре 2007 г. «Принятие Концепции –

это реальный шаг вперед; определены

правила игры, обозначены те государ-

ственные ресурсы, которые будут ис-

пользованы, – отметил Геннадий Скляр,

генеральный директор ФГУП «РТРС». –

Во-первых, появился официальный доку-

мент, в котором изложены все проблемы

и обозначены возможные пути их реше-

ния. Во-вторых, определены этапы внед-

рения цифрового вещания. Также важно,

что правительство утвердило план ме-

роприятий по этому вопросу. Но это лишь

первый шаг, вся работа еще впереди».

Так, одной из важных проблем по-прежне-

му остается регулирование вопросов нор-

мативно-правового харак-

тера. «Идея цифровизации

– это не просто замена

аналоговых передатчиков

на цифровые Это измене-

ние всей цепочки юриди-

ческих и финансовых взаи-

моотношений между пра-

вообладателями, рекламо-

дателями, вещателями,

операторами связи и або-

нентами, – подчеркивает

Юрий Припачкин, прези-

дент Ассоциации кабельного

телевидения России. – И по-

ка не будет проработана

цельная юридическая модель, говорить о

том, что концепция имеет сегодня оконча-

тельный вид, невозможно».

Геннадий Скляр указал также на то, что

ключевым вопросом при реализации Кон-

цепции является разработка территори-

ально-частотного плана для целей телеве-

щания в цифровом формате. Отсутствие

частотного плана как одну из самых важ-

ных проблем обозначил и Александр Ма-

линин, заместитель генерального директо-

ра ВГТРК. Еще одна не менее существен-

ная проблема, которая может стать техно-

логическим препятствием для перехода на

«цифру», – это состояние парка телевизи-

онных премников, находящегося в распо-

ряжении населения, который подлежит мо-

дернизации.

Участники дискуссии отметили, что реа-

лизация Концепции приведет и к новой

картине рынка телевещания в стране.

Количество доступных населению кана-

лов, распространяемых по эфиру, суще-

ственно вырастет. В свою очередь это

приведет к усилению конкуренции на

рынке. Свое мнение по вопросу конкурен-

ции высказал Эльдар Разроев, генераль-

ный директор ОАО «Система Масс-Ме-

диа»: «Сейчас время конвергенции техно-

логий, говорить о телевизионной среде

уже неактуально, нужно говорить о ме-

дийной. Цифровизация позволяет достиг-

нуть подобного слияния, сделать эту сре-

ду интерактивной и добиться персонали-

зации. В кабельных сетях переход на

«цифру» предполагает достижение этих

трех целей. В эфирном вещании это не-

возможно по определению. Там ключе-

вым фактором остается повышение каче-

ства сигнала и рост объема контента. Мы

идем разными путями к разным целям».

ЮБИЛЕЙНАЯ ВЫСТАВКА И КОНФЕРЕНЦИЯCSTB'2008

Рис. 2. На выставке были широко представленыоператоры связи

Рис. 1. У стендов компаний

6 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Новости

В заключение выступающие еще раз под-

черкнули, что принятая Концепция – это

всего лишь первый существенный шаг на

пути решения такого масштабного вопроса,

как цифровизация.

За «круглым столом» прозвучали интерес-

ные прогнозы распределения абонентской

базы по типам вещания после реформы те-

левещания. Мнения по этому вопросу суще-

ственно разошлись. Так, по оценке Андрея

Семерикова, генерального директора ком-

пании «ЭР-Телеком Холдинг», к 2015 г. из

45 миллионов домохозяйств услугами ка-

бельного телевидения будут пользоваться

25 миллионов, спутникового – 15, осталь-

ные 5 миллионов – услугами эфирного те-

левидения. Елена Золотникова считает, что

55–60% абонентов придется на эфирное

ТВ, 30–35 % – на кабельное и

10–15% – на спутниковое.

Второй «круглый стол» был пос-

вящен взгляду операторов на

вопросы конвергенции услуг ши-

рокополосного доступа, внедре-

нию новых сервисов и перспек-

тивам развития. В ходе дискус-

сии выступающие отмечали, что

удельный вес доходов от допол-

нительных услуг в сетях кабель-

ного телевидения пока не пре-

вышает одного процента и в

ближайшем будущем дополни-

тельные услуги не станут основ-

ным источником доходов для

операторов кабельного телеви-

дения, однако их развитие важ-

но как инструмент привлечения

или удержания абонентов.

Кроме того, отмечалось, что

сейчас для клиента становится

особенно важным получение

всех услуг от одного операто-

ра – так называемых «трипл-

плэй» и «квадро-плэй». А по

заявлению Сергея Гусева, заместителя

генерального директора «ЭР-Телеком

Холдинг», его компания уже предоставля-

ет услуги «севен-плэй». Выступающие

подчеркнули, что «трипл-плэй» стоит рас-

сматривать как единую информационную

магистраль, внутри которой оператор

предоставляет, а абонент выбирает те

услуги, которые ему интересны. «И самое

важное здесь то, что услуги должны быть

взаимоувязаны. То есть должно быть пре-

дусмотрено и управление ими с оплатой

на базе единого лицевого счета абонента,

и возможность совмещения интерактив-

ного телевидения с интернет-телефонией

и другими услугами», – отметил Виктор

Пинчук, генеральный директор ОАО «На-

циональные кабельные сети».

Подводя итоги, выступающие еще раз под-

черкнули важность развития услуг как сред-

ства поддержания привлекательности опе-

ратора связи для абонентов. Если не будут

появляться новые услуги, то произойдет эле-

ментарная потеря интереса у клиентов. Да-

лее начнется потеря привлекательности,

а затем – переход к другому оператору, ко-

торый постоянно работает с абонентом, по-

нимает его, исследует его запросы, учитыва-

ет и даже формирует его потребности. Нуж-

но создавать некую матрицу технологий, ин-

формационных потоков, которыми можно

и нужно управлять, постоянно формируя

спрос на новые услуги и предоставляя их.

Кроме двух круглых столов в рамках конфе-

ренции состоялись также четыре рабочие

секции: «Мобильное цифровое вещание,

Широкополосный спутниковый сервис.

Vsat»; «Контент – спрос и предложение»;

«Вопросы внедрения цифрового вещания,

HDTV. Технологии и реализованные проек-

ты»; «Телевидение по IP-протоколу. Новые

сервисы в широкополосных сетях».

Большой интерес вызвала секция, посвя-

щенная IPTV, участники которой согласи-

лись, что время выхода данной технологии

на массовый рынок приближается. При

этом многие склонны переоценивать крат-

косрочные перспективы IPTV и недооцени-

вать долгосрочные. Сложность и высокая

стоимость технологии пока не позволяет

сделать ее массовой, что в свою очередь

мешает масштабированию. Вместе с тем

IPTV обладает бошьшим потенциалом раз-

вития как новый продукт для операторов,

несущий клиентам новое качество инфор-

мационных услуг. С его помощью операто-

ры связи надеются сократить отток абонен-

тов к конкурентам, обеспечить рост доходов

от широкополосного доступа, сохранить и

увеличить базу пользователей услуг ка-

бельной связи в условиях прихода на рынок

беспроводных технологий. LWRE

Рис. 3. Выставка вызвала большой интерес

Электронный адрес библиотеки: www.lightwave-russia.com/e-lib.shtml

Посетите электронную библиотеку журналаLightwave Russian Edition

7www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Новости

27 и 28 ноября 2007 года в

Уфимском государственном авиа-

ционном техническом университе-

те (УГАТУ), отметившим в этом го-

ду свое 75-летие, прошли Восьмая

международная научно-техничес-

кая конференция «Проблемы тех-

ники и технологии телекоммуника-

ций» и совместно с ней Пятая

международная научно-техническая

конференции «Оптические техноло-

гии в телекоммуникациях».

Отрыл конференцию доклад члена-кор-

респондента РАН Ю.Б. Зубарева «Состоя-

ние и перспективы внедрения цифрового

телевизионного вещания в России», по-

священный проблемам перехода на циф-

ровое вещание.

Были представлены доклады, отражающие

результат работ инновационной обра-

зовательной программы университета

в области космических информацион-

ных технологий, в частности посвя-

щенные использованию микроспутни-

ка «УГАТУ-САТ», который планирует-

ся запустить летом 2008 г.

Большая часть докладов была посвя-

щена построению и модернизации те-

лекоммуникационных сетей за счет

внедрения систем коммутации с воз-

можностью предоставлять услуги на

основе IP-технологий, а также за счет

программных средств мониторинга и

биллинга сетей.

В области оптических систем связи

традиционно выступили: проректор ПГА-

ТИ (Поволжская государственная акаде-

мия телекоммуникаций и информатики)

профессор В.А. Бурдин с док-

ладом «Поляризационные оп-

тические рефлектометры и их

приложения на сетях телеком-

муникаций» и директор депар-

тамента корпорации ЮНИ,

д.ф.-м.н. Э.Н. Гордеев с док-

ладом «Оптические сети

ХХI века. Магистральные сети

на базе технологий

OTN/DWDM/SDH».

Доклады по тематике радиосвязи представи-

ли операторы мобильных сетей связи и

постоянные участники конференции из Дрез-

денского технического университета.

ПРОБЛЕМЫ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИКОММУНИКАЦИЙ. ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХ

Проректор ПГАТИ профессор В.А. Бур�дин рассказал о поляризационных оп�тических рефлектометрах и их прило�жениях для телекоммуникационныхсетей

На пленарном заседании конференций

Директор департамента корпора�ции ЮНИ, д.ф.�м.н. Э.Н. Гордееввыступил с докладом «Оптическиесети ХХI века»

LWRE

Формируется программа Всероссийскойконференции по оптической связи.

Посетите сайт конфереции: www.RCOC.ru

8 www.lightwave-russia.com

Экономика

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Сегодня массовое обустройство сетей

«волокно в дом» (FTTH) идет главным об-

разом в индивидуальных домовладениях.

В то же время значительная часть потен-

циального рынка представлена многоквар-

тирными домами, в которых, например,

в США живут около 20% потенциальных

пользователей FTTH.

Для операторов сетей связи

это солидная часть клиентской

базы со значительным потен-

циалом доходности. Для вла-

дельцев многоквартирных до-

мов сеть FTTH – это лучшая

технология широкополосной

связи, к тому же способная по-

высить стоимость недвижимос-

ти. Для пользователей доступ к

сети FTTH – это более качест-

венная широкополосная связь

по оптимальной цене и новые

услуги связи, доступные только

по FTTH. Необходимость под-

соединения многоквартирных

домов с помощью оптического

волокна (ОВ) очевидна, но для

успешного внедрения всякого

технического и экономического

решения нужно тщательно изу-

чить все его аспекты.

Варианты подсоединения

многоквартирных домов

В настоящее время существует немало

способов подсоединения многоквартирных

домов к сети FTTH. Большинство из них

основаны на установке в здании оптиче-

ского сетевого терминала (ONT), от кото-

рого тянутся медные провода к отдельным

квартирам. Однако по мере снижения цен

на ОВ, нечувствительное к изгибу, все бо-

лее удобным решением становится прок-

ладка волокна прямо до квартиры. Основ-

ные варианты подключения многоквартир-

ных домов можно разбить на группы, как

показано на рис. 1.

PON с медными ответвлениями. При ис-

пользовании технологий высокоскоростной

пассивной оптической сети (GPON) ОВ сое-

диняет большое количество многоквартир-

ных домов с одним линейным оптическим

терминалом (OLT) в центральном узле связи.

Волоконный кабель первичной сети подве-

ден близко к группе подсоединяемых строе-

ний и для разделения сигнала используется

пассивный оптический разветвитель. В каж-

дом здании установлен оптический сетевой

терминал, от которого к квартирам расходят-

ся медные провода. Основной схемой досту-

па при подсоединении квартир является

VDSL2 на основе Ethernet. Преимущество

VDSL2 – высокая скорость передачи данных

(до 100 Мбит/с) на относительно небольшие

расстояния, как раз характерные для FTTH.

PON с волоконными ответвлениями.

В ряде случаев проводка ОВ до каждой

квартиры оказывается экономически бо-

лее выгодной, чем использование сущест-

вующей инфраструктуры на основе мед-

ножильного кабеля. При этом распредели-

тельные устройства оптической сети уста-

навливаются внутри здания. Точки ветвле-

ния, от которых волокно идет непосред-

ственно в квартиры, находятся в разных

частях или на разных этажах здания.

Ethernet-соединение точка–точка (P2P).

В этом варианте каждое здание соединяет-

ся с центральным узлом свя-

зи с помощью отдельного во-

локна. коммутация Ethernet

обеспечивает в этом узле

связи агрегацию трафика

сразу для многих домов. В

здании устанавливается ком-

мутатор Ethernet, и дальше

тянутся медные провода или

в некоторых случаях много-

модовое ОВ. Медные прово-

да используются для созда-

ния асимметричной цифро-

вой абонентской линии вто-

рого поколения (ADSL2+) на

основе асинхронной переда-

чи данных (АТМ) или для

сверхвысокоскоростной циф-

ровой абонентской линии

(VDSL). Сегодня, как и в мо-

дели PON, основной схемой

доступа по технологии

Ethernet является VDSL2.

Моделирование оптимального

варианта

Для создания гарантированно успешного

многоквартирного подключения необходимо

заострить внимание на нескольких основ-

ных технических проблемах. Анализ этих

проблем позволяет выбрать оптимальный

вариант сети в доме.

Исходящие потоки, или ширина полосы

агрегации. Когда трафик от нескольких

пользователей собирается на ONT или на

коммутаторе Ethernet в многоквартирном

доме, ширина полосы исходящих потоков

данных может оказаться недостаточной не-

ПРОБЛЕМА ВЫБОРА ВАРИАНТА РАСШИРЕНИЯ

FTTP ДЛЯ МНОГОКВАРТИРНОГО ДОМА

Рис. 1. Три основных способа подключения многоквартирныхзданий к широкополосной связи. У каждого способа естьсвои плюсы и минусы

САЙЕД РАШИД (SAYEED RASHID), старший менеджер компании Alcatel�Lucent

9www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Экономика

зависимо от варианта сети. Чем больше

предоставляемая скорость соединения и ко-

личество подключенных квартир, тем боль-

ше необходимая ширина полосы.

При использовании модели P2P достаточно

минимальной ширины полосы исходящего

потока данных для гигабитного Ethernet

(GbE). GPON c шириной полосы 2,5 Гбит/с

для входящего и 1,2 Гбит/с для исходящего

трафика в большинстве случаев также

обеспечивает необходимую емкость сети,

в которой обслуживаются одним общим уст-

ройством до 24 квартир. Например, при 12

квартирах и 50%-ной загрузке каждому

пользователю предоставляется канал на

50 Мбит/с для входящего и на 20 Мбит/с для

исходящего трафика, и не возникает необ-

ходимости собирать исходящий трафик GbE

или GPON на ONT или коммутаторе

Ethernet непосредственно в здании.

Однако в GPON следует поддерживать до-

вольно низкое отношение входящего к исхо-

дящему трафику (например 1:8), а в модели

Р2Р на центральном узле связи – соответ-

ствующую ширину полосы исходящих сигна-

лов. Чем больше пользователей соединены

в один поток, тем больший достигается ста-

тистический выигрыш. Отношение выше

чем 1:8 или большее количество подсоеди-

ненных квартир приемлемо при пульсирую-

щем информационном потоке. И наоборот,

при росте ширины исходящей полосы воз-

можны непропорционально большие ско-

рости обмена данными.

Масштабируемость полосы пропускания.

Ширина полосы определяет максимально

возможную скорость связи, доступную конеч-

ному пользователю. VDSL2 отодвигает этот

максимум до 100 Мбит/с, но при подведении

волокна к квартире он может быть гораздо

больше. В случае GPON скорость может дос-

тигать 2,5 Гбит/с для входящего и 1,2 Гбит/с

для исходящего трафика. Хотя пропускная

способность волокна делится на нескольких

абонентов и ни один из них не может вос-

пользоваться максимальной пропускной спо-

собностью непрерывно в течение большого

промежутка времени, каждому потенциально

доступна полная скорость передачи инфор-

мации по волокну на короткое время.

Аналогично в P2P каждому пользователю

потенциально доступна скорость 100 Мбит/с

(т.е. скорость соединения быстрого

Ethernet), но не слишком долго, так как ем-

кость сети ограничена. Поскольку VDSL2

способна обеспечивать достаточную ско-

рость соединения, ОВ, подведенное к квар-

тире, позволит и в будущем расширять по-

лосу пропускания для новых услуг связи.

Наращивание возможностей без сущест-

венной перестройки сети и называется ее

масштабируемостью

Качество предоставления услуг связи

(QoS). Так как многоквартирный дом – это

много пользователей в одном месте, эле-

менты сети доступа (многоквартирный опти-

ческий терминал или коммутатор Ethernet,

OLT и пр.) должны поддерживать масштаби-

руемость. Это касается очередей и плани-

рования трафика для обеспечения высого

качества услуг связи, а также интерфейсов

связи. Многоквартирный ONT или коммута-

тор Ethernet с линией VDSL2 будет объеди-

нять до 24 квартир. Каждый пользователь

будет обеспечен телефонией, видеоуслуга-

ми и подключением к Интернету. Соответ-

ствующие соединения объединяются на уз-

ле доступа, и образуются десятки тысяч от-

дельных потоков трафика, которые необхо-

димо выстроить и упорядочить согласно

требуемому качеству услуг.

Кроме того, трафик необходимо снабжать

уникальными метками для идентификации

при маршрутизации и перенаправлении по

сети доступа. Поэтому для обеспечения

большого количества пользователей интег-

рированными услугами (triple play) без по-

терь качества связи отдельные элементы

сети должны масштабироваться.

Предоставление видео. Видео – непремен-

ная часть спектра услуг связи для многок-

вартирных домов. Предоставление видео

может столкнуться с особыми проблемами.

В сетях GPON видео может передаваться

на специально выделенной длине волны

(например 1550 нм) с использованием высо-

кочастотной модуляции по тому же волокну.

В вариантах GPON или Р2Р оно может пе-

редаваться также видеопакетами по IP на

той же длине волны, что и пакеты данных.

Для распределения видео, использующего

высокочастотную модуляцию, по зданию к

квартирам с использованием медных прово-

дов необходим коаксиальный кабель. Этот

кабель могут обслуживать операторы кабель-

ного телевидения по долгосрочному договору

с владельцем здания. Поэтому подключение

телекоммуникаций к коаксиальному кабелю

может оказаться проблемой, для решения ко-

торой потребуется изменение договора.

Независимо от типа предоставляемого видео

необходимо принять решение о том, как раз-

водить видео и информацию по самой квар-

тире. Так как в большинстве домов ранней

постройки в квартирах не проложен кабель

5-й категории, то его прокладка – это боль-

шая работа, и использование в квартирах

старых коаксиальных проводов в целом ока-

зывается оправданным при условии разре-

шения со стороны владельца здания.

Экономия

Из трех рассмотренных вариантов, когда

дело доходит до расчета стоимости элект-

роники и сложности обслуживания, первой

из соревнования выбывает Р2Р. Эта модель

подробно рассмотрена в многочисленных

публикациях и в настоящей статье рассмат-

риваться не будет.

Каждый из оставшихся подходов на основе

PON – и по медным и по волоконным ответ-

влениям – может оказаться предпочтитель-

ным в зависимости от конкретных условий.

Мы сравнивали стоимость обоих для под-

ключения 5760 квартир в многоэтажных

зданиях. Сеть, смоделированная по обеим

моделям, показана на рис. 2. В системе во-

локонного доступа к квартире используются

индивидуальные терминалы ONT, распреде-

ляющие сигнал по проводам внутри кварти-

ры. Многоквартирные ONT используются

для распределения сигнала по медным про-

водам к отдельным квартирам. Такие ONT

могут быть расположены в подвальном по-

мещении или в коммутационных шкафах, а

на стороне абонента в каждой квартире

должны иметься шлюзы VDSL2.

Стоимость подсоединения квартиры значи-

тельно колеблется при использовании мно-

гоквартирных ONT, преобразующих оптичес-

кий сигнал в электрический (рис. 3). Многок-

вартирные ONT – это более дорогое оборудо-

вание, предназначенное, как правило, для

обслуживания 24 квартир (в модели учитыва-

лась поддержка до 12 квартир). Низкий коэф-

фициент использования этого оборудования

может быть связан с низкой его загрузкой.

По мере добавления малоактивных пользова-

телей добавочная стоимость становится зна-

чительно выше, чем при волоконном подсое-

динении. Стоимость подсоединения квартиры

с помощью волокна не зависит от загрузки.

Конечно, в любом случае более полная заг-

рузка по мере охвата квартир в доме озна-

чает более низкую стоимость подключения

в пересчете на одну квартиру. Однако наши

специалисты подсчитали, что в целом, если

ожидается низкий охват квартир и загрузка

10 www.lightwave-russia.com

Экономика

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

многоквартирного ONT

ниже 40%, то выгоднее

к ним подводить ОВ.

Высокая начальная сто-

имость и риск низкой

загрузки и использова-

ния – это главные эко-

номические факторы

меньшей привлекатель-

ности медножильного

кабеля.

Стоимость подсоедине-

ния квартиры по волокну

для потенциального

подключения с исполь-

зованием индивидуаль-

ного ONT в целом будет

ниже, чем подсоедине-

ние индивидуальных до-

мовладений. Это связа-

но с более низкой стои-

мостью разводки волок-

на по многоквартирному

дому, чем по коттеджам.

В нашей модели однако не

учитывались такие факто-

ры, как особенности прокладки волокна внут-

ри разных зданий. Эти особенности могут

увеличивать стоимость работ в зданиях ста-

рой или оригинальной архитектуры и пост-

ройки. Кроме того, прокладка

даже нечувствительного к изги-

бам волокна современного об-

разца все еще может представ-

лять проблему на некоторых

особенно сложных участках.

Подведение волокна к квартире

гарантирует будущую масштаби-

руемость без необходимости но-

вой прокладки кабеля. Однако

кроме возможной высокой стои-

мости не исключены другие

проблемы, исходящие от вла-

дельцев зданий, работающих

там операторов кабельного теле-

видения и местных телекоммуника-

ционных компаний, заинтересован-

ных в сохранении своих клиентов и

существующих сетей. Некоторые

владельцы зданий связаны

эксклюзивными соглашениями, препятствую-

щими доступу в дом новых операторов связи.

Использование медных проводов, проложен-

ных ранее, рассматривается в основном как

легче и быстрее реализуемый подход. Он мо-

жет оказаться и дешевле по стоимости соеди-

нения для отдельного абонента при высоком

охвате квартир связью, однако ограничен в

перспективе расширения полосы пропускания

для будущих услуг связи.

Заключение

Многоквартирные дома – это крупный по-

тенциальный рынок FTTH для операторов

фиксированной связи. Для экономического

успеха существенен правильный выбор ме-

тода подключения.

Для внедрения в много-

квартирных домах были

разработаны несколько

проектов на основе

Ethernet (как Р2Р, так и

BPON). Заглядывая впе-

ред, можно сказать, что

правильным выбором

для многоквартирных

проектов будет GPON с

полной скоростью

2,4 Гбит/с, потому что

такая сеть обладает все-

ми преимуществами оп-

тической сети на основе

Ethernet, но не так слож-

на и не требует таких

затрат, как сети Р2Р.

Подведение волокна к

квартире должно про-

водиться везде, где

это возможно, потому

что оно обеспечивает

лучшую будущую

масштабируемость и

может быть выгоднее

там, где ожидается низкий охват квартир

услугами телекоммуникационной связи.

Подводка ОВ к зданию с медными ответв-

лениями на основе VDSL2 также эффек-

тивна при необходимости

быстрого внедрения и ожида-

емом высоком охвате квар-

тир. В других случаях перед

внедрением следует тщатель-

но оценить будущий исходя-

щий трафик, необходимое ка-

чество и объемы услуг видео

(основной входящий трафик).

Еще до прихода операторов

к конечным пользователям

для расширения волоконно-

оптической связи в многоквар-

тирных домах нужно также,

чтобы этой идеей прониклись

владельцы зданий. При нали-

чии стимула и понимании вы-

годы, которую FTTH принесет

их собственности, они могут

оказать эффективную подде-

ржку массовому распространению этой тех-

нологии. Но могут и серьезно затормозить

ее внедрение в случае препятствий со сто-

роны традиционных операторов связи.

Lightwave, ноябрь 2007

Перевод с английского

Рис. 2. PON в инфраструктуре для мнгоквартирных зданий, Операторы свя�зи могут использовать те же ONT, что и для индивидуальных домовладений

Рис. 3. Стоимость внедрения FTTH в многоквартирных домахсильно зависит от охвата квартир телекоммуникационнойсвязью и загруженности ONT. Использование индивидуаль�ных ONT может обеспечить менее дорогой вариант прималом охвате связью

12 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

WDM и оптические сети связи

ДЭНИЭЛ ДЖОЗЕФ БАРРИ (DANIEL JOSEPH BARRY), директор по маркетингу компании TPACK

T�MPLS И PBT/PBB�TE – ТРАНСПОРТ ПАКЕТОВ

НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ

Две новые концепции передачи данных –

транспорт по опорным сетям (PBT*) и транспо-

ртный MPLS (T-MPLS*) – возродили дискуссию

о лучшем подходе к созданию телекоммуника-

ционной сети с коммутацией пакетов. Каждая

из концепций предлагает сетевым операторам

метод транспорта пакетов «точка–точка» на

основе соединений, обеспечивающий высокий

уровень защиты, мониторинга и управления.

T-MPLS был предложен несколькими произво-

дителями, среди которых можно назвать ком-

пании Alcatel, Ericsson, Fujitsu, Huawei, Lucent

и Tellabs. Метод был стандартизован ITU-T* в

последние два года. PBT был предложен

Nortel, и его стандартизация в IEEE* предпо-

лагается в 2007 г. как PBB-TE*. Другие произ-

водители, такие как Extreme, Meriton, Siemens

и World Wide Packets, недавно заявили о под-

держке будущего стандарта.

Привлекательность этих концепций обуслов-

лена предполагаемой низкой стоимостью,

меньшей сложностью и большей простотой

управления. Связь обеспечивается по интер-

нет-протоколу (IP), при этом концепции похо-

жи на существующие, привычные технологии

передачи данных.

От SONET/SDH к транспорту пакетов

Стимулом к разработке PBT и T-MPLS стала

потребность в переходе от существующих

сетей SONET/SDH к сетям с исключительно

пакетной передачей, пропускную способ-

ность которых можно легко наращивать в со-

ответствии с ростом потребностей в буду-

щем. Предполагается, что расширению поло-

сы пропускания будет способствовать ис-

пользование технологии IP. Этот фактор по-

будил многих операторов связи, разрабаты-

вающих стратегию перехода, выбрать марш-

рутизаторы IP/MPLS.

Часть операторов уже перешла на сети, орга-

низованные целиком на базе IP/MPLS, другие

же, особенно владельцы крупных сетей

SONET/SDH, заинтересованы в скорейшем пе-

реходе. В силу того что в IP/MPLS использует-

ся подход, отличный от SONET/SDH, необхо-

дима широкая переподготовка персонала и

перестраивание сети. Подразумевается, что в

дальнейшем сложность, присущая конфигура-

ции и обслуживанию маршрутизаторов

IP/MPLS, потребует дополнительных затрат на

высококвалифицированный персонал. Эти

факторы наряду с высокой стоимостью интер-

фейсных модулей маршрутизации побудили

некоторых операторов искать альтернативы.

Недавно в качестве недорогого и несложного

метода взаимодействия маршрутизаторов по-

лучил признание Ethernet операторского уров-

ня. Такие явные преимущества Ethernet, как

повсеместная распространенность, простота,

низкая стоимость и совместимость со многи-

ми технологиями, повысили привлекатель-

ность Ethernet операторского уровня.

Однако сегодня в большинстве сетей операто-

рского уровня Ethernet применяется как

надстройка либо для SONET/SDH, либо для

MPLS (каналы псевдопроводов или виртуаль-

ных частных линий связи). Ethernet как отдель-

ный механизм передачи данных не распрост-

ранен так широко в силу его несоответствия

требованиям операторского класса.

PBT и T-MPLS – это новое, альтернативное

решение. В концепции PBT внимание акцен-

тируется на устранении недостатков Ethernet,

а в T-MPLS – на упрощении IP/MPLS. Нес-

мотря на разные отправные задачи, обе кон-

цепции поразительно схожи и призваны ре-

шить главную проблему – как плавно перей-

ти от нынешнего транспорта SONET/SDH к

сетям с исключительно пакетной передачей.

Особенности сетей транспорта данных

Для того чтобы понять и преодолеть труд-

ности перехода от сетей SONET/SDH к се-

тям другого типа, рассмотрим особенности

транспортных сетей в свете решаемых ими

задач. К важнейшим задачам транспорта

данных можно отнести следующие:

• установка соединения требуется нечасто, но

на длительное время;

• одно соединение должно обеспечивать пре-

доставление пользователю нескольких услуг,

в том числе наиболее важных;

• выполнение первых двух пунктов требует

высокого уровня защиты и доступности;

• для гарантированного соблюдения прио-

ритета наиболее важных услуг необходимы

механизмы обеспечения качества обслужи-

вания (QoS).

Для гарантированного выполнения перечис-

ленных задач требуется, чтобы транспортная

сеть была управляемой и работала законо-

мерно и предсказуемо. Желательно, чтобы

она обеспечивала сквозное управление

транспортом пакетов.

Однако эти запросы противоречат требова-

ниям динамичности, автономности, самоуп-

равляемости сетей без установления соеди-

нений, таких как IP/MPLS. Здесь протоколы

сигнализации позволяют сети самой нахо-

дить, устанавливать и реконфигурировать

пути прохождения пакетов. Управление та-

кой сетью в большей степени исправляет

ошибки, чем их предотвращает.

PBT и T-MPLS – это подходы к созданию се-

ти, основанной на коммутации пакетов дан-

ных, которые соответствуют перечисленным

выше задачам. Главными характеристиками

PBT и T-MPLS являются:

• использование двусторонних сквозных со-

единений «точка–точка» (или каналов),

13www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

WDM и оптические сети связи

обеспечивающих поддержку большого коли-

чества услуг на основе транспорта пакетов;

• защита названных каналов с возмож-

ностью восстановления связи за время, не

превышающее 50 мс;

• гарантия надежности администрирования и

управления операциями (OAM) для обеспече-

ния защитных переключений, обнаружения

ошибок и мониторинга каналов;

• использование автоматических систем мони-

торинга сети для управления конфигурацией и

обеспечения стабильности каналов.

Использование РВТ и T-MPLS позволяет

осуществить плавный переход от

SONET/SDH к пакетной сети,

при котором управление сетью

меняется постепенно, нет необ-

ходимости в переподготовке

персонала и сохраняются суще-

ствующие принципы работы.

Основы T�MPLS

T-MPLS стал первой попыткой

реализации транспортной сети с

коммутацией пакетов. MPLS со-

ответствует стандартам ITU-T

G.8110.1, G.8112 и G.8121, а T-

MPLS – стандарту транспортной

сетевой архитектуры G.805, ко-

торый упрощает MPLS (в основ-

ном за счет устранения уровня

управления IP), добавляя при

этом функции администрирова-

ния и управления операциями в

соответствии с потребностями се-

тевого транспорта данных.

Исходя из того что

MPLS и связанные

с ним стандарты

уже обеспечивают

механизмы опера-

торского уровня и

способны удовлет-

ворять требованиям

сети транспорта па-

кетов данных, един-

ственной пробле-

мой, на которой

следует сосредото-

читься, остается

поддержка надеж-

ности управления

сквозными канала-

ми путем удаления

специфики IP, не

имеющей отноше-

ния к собственно транспорту данных.

В этой связи T-MPLS устраняет следующие

препятствия для надежности и полноты уп-

равления:

• удаление метки MPLS на предпоследнем

узле при отсылке IP-пакета к последнему уз-

лу. Удаление метки упрощает обработку на

последнем узле, но также означает, что уп-

равляющие MPLS-пакеты до него не доходят;

• слияние путей коммутации по метке (LSP,

label-switched path). Для защиты быстрой

ремарштрутизации MPLS должна быть пре-

дусмотрена возможность слияния двух пу-

тей коммутации в одном узле связи. Такое

слияние может создать проблемы с надеж-

ностью управления каналом;

• многомаршрутную марштрутизацию (ECMP*)

для посылки пакетов MPLS по нескольким пу-

тям коммутации по меткам в одну и ту же точ-

ку. Такая маршрутизация затрудняет управле-

ние, идентификацию и диагностику источника.

Устранение данных препятствий позволяет

решить проблему надежности администриро-

вания управления операциями. Эти измене-

ния позволяют использовать следующие ме-

ханизмы транспорта:

• установление двустороннего сквозного пути

коммутации по меткам;

• применение механизмов ITU-T Y.1711 на ос-

нове OAM для мониторинга и защитного перек-

лючения (разрабатываются Y.17tom и Y.17.tor);

• использование линейного защитного пе-

реключения ITU-T G.8131/Y.1382 для T-MPLS

для обеспечения защитного переключения

быстрее чем за 50 мс (на основе Y.1720);

• использование кольцевого защитного пе-

реключения ITU-T G.8132/Y.1383.

На рис. 1 показана типичная конфигурация

сети T-MPLS. Сеть T-MPLS обеспечивает

первичное и дублирующее LSP, в котором

переключение происходит за время, не пре-

вышающее 50 мс. Эти каналы T-MPLS спо-

собны поддерживать потоки трафика как

третьего уровня (Layer 3) по IP/MPLS, так и

второго (Layer 2) по псевдопроводам.

Разработчики первых реализаций T-MPLS

концентрировали внимание на соединениях

«точка–точка», конфигурируемых и контро-

лируемых с помощью цент-

ральной системы, управляю-

щей сетью. Однако ведется

работа по автоматизации

конфигурирования с исполь-

зованием GMPLS* в качестве

уровня управления (по прин-

ципу, сходному с существую-

щими открытыми сетями и

сетями SONET/SDH).

Принципы работы

PBT/PBB�TE

До последнего времени про-

токол Ethernet не рассматри-

вался как жизнеспособный

самостоятельный транспорт-

ный механизм. Однако РВТ

обещает устранить основные

недостатки существующих

реализаций Ethernet, к кото-

рым относятся:

Рис. 1. Транспортный MPLS (T�MPLS) обеспечивает основ�ной и запасной пути переключения по меткам при време�ни защитного переключения не более 50 мс

Рис. 2. РВТ обеспечивает сквозной транспорт с возмож�ностью мониторинга и защиты соединения

14 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

WDM и оптические сети связи

• ограниченность адресного пространства вир-

туальных локальных сетей (VLAN);

• неэффективная работа протоколов, реализу-

ющих широковещательный режим, лавинную

маршрутизацию, и протокола связующего де-

рева (STP);

• проблемы сквозного мониторинга и защит-

ного переключения за 50 мс.

Формат IEEE 802.1ah MAC-in-MAC использует-

ся для обеспечения очень большого адресного

пространства со встроенным формированием

уровней. Формат построен на основе Q-in-Q* и

IVL*. Области пользователя, провайдера и ма-

гистральной линии разделены на собственные

пространства адресов (C-VID, S-VID, и B-VID).

В формат также включен новый идентифика-

тор связи (I-TAG) для ясной идентификации

транспортной связи. Этот подход значительно

увеличивает масштабируемость сетей

Ethernet, дополняя их прозрачностью транс-

порта и защитными путями передачи.

Традиционные механизмы Ethernet для опре-

деления неизвестных адресов подвергались

критике за несоответствие требованиям

крупных (распределенных) сетей (WAN). Ши-

рокое вещание и лавинная маршрутизация

крайне неэффективны в крупных сетях, а

протокол связующего дерева (STP) не обес-

печивает необходимой надежности защитно-

го переключения даже в усовершенствован-

ных версиях, таких как быстрый STP (RSTP).

Отключая широкое вещание, лавинную

маршрутизацию и STP, провайдерский

транспорт по опорным сетям избавляется от

этих проблем. Направляющие таблицы в пе-

реключателях расписаны и управляются че-

рез центр управления. Но это относится

только к узлам связи и только в начальной

конфигурации. Внутренние узлы сети могут

по-прежнему использовать для направления

пакетов операторские соединительные ме-

ханизмы IEEE 802.1ad, а значит, и «нор-

мальное» переключение Ethernet.

Однако самое важное требование – обеспе-

чение сквозного транспорта с возможностью

мониторинга и защиты на основе того же

протокола. Поскольку Ethernet – протокол, не

требующий соединения, эта проблема пока

не решена. С использованием ОАМ-пакетов

управления обрывами соединения IEEE

802.1ag появилась возможность обнаружи-

вать ошибки на концах РВТ-каналов и произ-

водить переключение на заранее определен-

ный путь для обхода и устранения ошибки.

На рис. 2 представлена типичная конфигу-

рация сети РВТ, где первичный путь задает-

ся комбинацией МАС-адреса магистрально-

го назначения (B-DA) и магистральным

VLAN ID (B-VID). Запасной путь имеет тот же

B-DA, но другой B-VID, что указывает на

альтернативный путь к тому же месту назна-

чения. Таким образом, теоретически данные

могут доставляться к одному и тому же

пункту назначения несколькими путями.

Со всеми этими усовершенствованиями РВТ

обретает возможности, необходимые для ис-

пользования в транспортных сетях. Как отме-

чено выше, метод еще не стандартизован, но

стандартизация планируется в IEEE* как часть

стандартизации РВВ с названием PBB-TE.

Применение PBT и T�MPLS

Из сказанного видно, что T-MPLS и PBT до-

вольно схожи как сетевые концепции. Оба

метода обеспечивают двусторонние соедине-

ния «точка–точка», защитное переключение

за 50 мс и управление из единого центра.

Сегодня возможен переход от SONET/SDH к

любой из этих концепций.

Внедрение РВТ и T-MPLS позволит сохранить

существующие транспортные ресурсы, орга-

низацию работы и архитектуру сети. При

этом будет создана сеть с коммутацией паке-

тов, пропускную способность которой можно

будет наращивать по мере необходимости.

Обе технологии означают также альтерна-

тивное использование маршрутизатора.

Маршрутизаторы необходимы только для

потоков трафика третьего уровня (Layer 3)

по каналам PBT или T-MPLS, которые обес-

печивают безопасность передачи данных

между маршрутизаторами.

Этот подход очень похож на применяемый в

сетях SONET/SDH и открытых сетях (OTN) и

упрощает переход к пакетным сетям для ор-

ганизаций, знакомых с данными транспорт-

ными технологиями. В этом отношении РВТ

и T-MPLS – скорее замена для SONET/SDH

чем конкуренты для IP/MPLS. Можно пред-

положить, что IP/MPLS, не требующий сое-

динений, и транспорт пакетов типа PBT и

T-MPLS, ориентированный на соединение,

будут сосуществовать.

Как в PBT, так и в T-MPLS остается проблем-

ной многоадресная передача. Пока трудно

сказать, насколько серьезно проявится эта

проблема, так как другиие нынешние транспо-

ртные механизмы тоже не поддерживают мно-

гоадресную передачу, несмотря на то что под-

держивают многоточечные клиентские соеди-

нения. Предположительно рост потребности в

многоадресной передаче будет задавать ин-

тернет-телевидение, хотя еще неизвестно, где

вначале появится такая передача – в транспо-

ртных сетях или ближе к «последней миле».

Однако по-настоящему оценить РВТ и T-

MPLS нам только еще предстоит. Фактиче-

ская работоспособность с документированной

экономией капитальных вложений и эксплуа-

тационных затрат станет окончательным

подтверждением успешности этих концепций.

В этом отношении еще слишком рано загады-

вать, какая из них будет более успешной, хотя

в одном они уже преуспели: поменялось наше

представление о сетях с коммутацией пакетов

и о стратегии перехода к ним. В конечном

счете это неминуемо приведет к созданию

объединенных сетей операторского класса

с коммутацией пакетов и каналов.

Lightwave, май 2007

Перевод с английского

Термины и сокращения

PBT (provider backbone transport) – ряд уси-

лений технологии Ethernet, позволяющий

использовать ее как транспортную сеть опе-

раторского уровня.

PBB (provider backbone bridging) – один из

стандартов опорной транспортной сети опе-

раторского класса.

PBB-TE (provider backbone bridge with traffic

engineering) – транспорт по опорной провай-

дерской сети – управление трафиком.

T-MPLS (transport multi-protocol label switch-

ing) – сетевая технология, использующая

подгруппу сетевых стандартов MPLS и со-

зданная специально для применения в

транспортных сетях.

ITU-T – рекомендации Международного со-

юза электросвязи (ITU) для телекоммуника-

ционного оборудования.

IEEE – Институт инженеров электротехники

и радиоэлектроники.

GMPLS (generalized multi-protocol label

switching) – обобщенная MPLS.

ECMP (equal-cost multi-path routing) – способ

маршрутизации, при котором направление

пакета на следующий сегмент может прово-

диться многочисленными «наилучшими»

способами для одного и того же конечного

пункта. Может увеличить полосу пропуска-

ния при помощи разбиения трафика по не-

скольким маршрутам.

Q-in-Q – построение VLAN внутри другого

VLAN.

IVL (independent VLAN learning) – тип перек-

лючателя, при котором на каждый VLAN

составляется своя таблица MAC-адресов.

РАЛЬФ САНТИТОРО (RALPH SANTITORO), директор по системам Ethernet операторского уровня, компания Turin Networks

16 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

WDM и оптические сети связи

Для введения новых услуг и упрощения се-

тевой инфраструктуры операторы всех ви-

дов связи освоили технологию Ethernet. Но

на пути к повсеместному внедрению на опе-

раторском уровне подобно сегодняшним Т1,

SONET и Frame Relay ей предстоит преодо-

леть ряд проблем.

Для решения этих проблем создаются и

продолжают разрабатываться новые стан-

дарты, технологии и оборудование. Однако

для внедрения связи на основе Ethernet

операторам необходимо придерживаться

эволюционной философии. Нельзя внед-

рить новую инфраструктуру и сразу пожи-

нать плоды использования Ethernet опера-

торского уровня. Нужно понимать, что эта

технология находится еще на стадии со-

вершенствования.

На Форуме по городскому Ethernet опре-

делены и зафиксированы три основных

принципа Ethernet операторского уровня.

Это пользовательский сетевой интерфейс

(UNI), виртуальные соединения (EVC) и

преемственность классификации служб

относительно их стандартной классифи-

кации. Однако еще несколько базовых

принципов требуют дальнейшей специфи-

кации, стандартизации и объединенных

действий операторов связи.

Система эксплуатации, администрирова-

ния и обслуживания (оperations, administra-

tion and maintenance, ОАМ), а также меж-

сетевой интерфейс (NNI) для Ethernet –

два главных направления дальнейшего

согласования. Они очень важны для обна-

ружения и локализации неисправностей

сети и сбоев связи, для выполнения согла-

шений по уровню связи (service level

agreement, SLA) и взаимному обмену тра-

фиком с целью повсеместного обеспече-

ния непрерывной связи по примеру ны-

нешних TDM и Frame Relay.

Система ОАМ для Ethernet

Для мониторинга работоспособности связи

на основе Ethernet операторы используют

систему ОАМ. Она состоит в мониторинге

состояния сетевых элементов или соедине-

ний для определения общего состояния се-

ти и параметров уровня работоспособности

для определения соответствия соглашениям

по уровню связи. Система ОАМ для Ethernet

должна поддерживаться по всей длине сое-

динения начиная и заканчивая пользова-

тельским интерфейсом UNI в домовладени-

ях, а также в виртуальных соединениях

EVC, часто пересекающих границы межсе-

тевых интерфейсов.

Системы ОАМ для SONET, PDH (T1/T3) и

Frame Relay хорошо разработаны и исполь-

зуются уже много лет. Стандартизация ОАМ

для этих типов транспорта данных позволи-

ла операторам благодаря общим методи-

кам и инструментарию минимизировать

эксплуатационные издержки при поиске не-

исправностей сети или сбое соединения.

Система OAM для Ethernet операторского

класса, напротив, только еще вводится. К

счастью, опыт накоплен богатый, поэтому

организации, занимающиеся стандартами,

могут сосредоточить усилия на определе-

нии условий, необходимых для осуществле-

ния ОАМ в сетях, использующих конкретно

протокол и архитектуру Ethernet.

Защита от неисправностей

Обнаружение неисправностей в сети зачас-

тую оказывается довольно сложной зада-

чей. Наслоение протоколов и различных

услуг на верхнем уровне транспортной сети

лишь осложняет локализацию сбоев.

В транспортных сетях ошибки как в соеди-

нениях сети, так и между ее сегментами ло-

кализуются путем измерения затухания

сигнала и с помощью кольцевых тестов.

Например, если в нисходящем трафике схе-

мы Т1 обнаруживается ошибка, сеть выда-

ет сигнал тревоги. Оператор сети может

проверить схему, запустив кольцевой тест

через маршрутизатор в домовладении

пользователя. Тест показывает, произошел

ли обрыв связи в сети оператора. Поиск

ошибок в Т1 хорошо проработан, доступен

и осуществляется распространенным

инструментарием. Нужна аналогичная за-

щита от неисправностей в сетях Ethernet.

Однако инструменты, технологии и протоко-

лы здесь различаются.

В сетях с Ethernet операторского уровня за-

щиту от неисправностей можно разделить

на две части: защита от неисправностей

(сбоев) связи (link fault management, LFM) и

защита от неисправностей соединения (con-

nection fault management, СFM).

Стандарт IEEE 802.3ah определяет LFM

для связей или сегментов соединений по

протоколу Ethernet через межсетевые ин-

терфейсы (NNI), либо для сетей доступа

– между пользовательским интерфейсом

(UNI) в домовладениях и центральным

офисом оператора связи или между точ-

ками доступа (рис. 1). Стандарт описыва-

ETHERNET ОПЕРАТОРСКОГО УРОВНЯ

СТАЛКИВАЕТСЯ С НОВЫМИ ПРОБЛЕМАМИ,

НАХОДИТ НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

17www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

ет принципы обнаружения ошибок и кри-

тические изменения показателей рабо-

тоспособности. Он также описывает, ка-

ким должен быть удаленный петлевой

контроль, что важно для поиска и опре-

деления неисправностей разного типа до

отправки на место специалиста, которая

обходится в несколько

сотен долларов. При

помощи петлевого

контроля определяются

такие параметры, как

задержка на кадр, про-

изводительность и по-

теря кадров, что позво-

ляет оценить общее ка-

чество связи. Цель

LFM – обеспечение

оператору возможнос-

ти слежения за всем

соединением до порта

Ethernet оконечного уст-

ройства и поддержание

работоспособности UNI или NNI.

Стандарт IEEE 802.3ah может обеспечить

LFM для Ethernet при любой транспортной

технологии, в том числе для Ethernet по

медножильным проводам (ЕоСu), активно-

му волокну (EoF), пассивному волокну

(EPON), по медным схемам PDH (EoPDH)

и SONET (EoS). Однако не всякое сетевое

оборудование поддерживает этот относи-

тельно новый стандарт. Поэтому в качест-

ве альтернативных используются такие

методы, доступные в технологии транспо-

ртных сетей, как петлевое тестирование

DS1/DS3 для связи EoPDH или для терми-

налов, а также петлевое тестирование для

схем SONET (EoS).

Между тем стандарт IEEE 802.1ag вместе с

рекомендациями ITU-T Y описывают обна-

ружение обрывов соединений (CFM), кото-

рое позволяет оператору связи управлять

всеми Ethernet-соединениями между двумя

и более адресами (интерфейсами) пользо-

вателей UNI. Работоспособность соедине-

ния логично представляется с помощью

виртуального соединения EVC. При каж-

дом определении адреса пользователя его

UNI может быть включен в одно или более

EVC. Однако CFM применяется к каждому

EVC, а если EVC поддерживает более од-

ного класса услуг (CoS), то и для каждого

CoS. CFM позволяет провайдеру опреде-

лять состояние EVC (или CoS в EVC) и спо-

собы локализации неисправностей.

CFM обеспечивает четыре основные

функции:

• проверка целостности сети Ethernet

позволяет центру управления сетью (net-

work operational center, NOC) определить

рабочее состояние всего EVC или EVC в

промежуточных точках сети, так же как

омметр позволяет электрику проверять

целостность и находить обрывы электри-

ческой цепи;

• трассировка соединения Ethernet, как и

программа контроля прохождения сигнала

для IP, позволяет NOC определять место

возникновения ошибки на каждом сете-

вом сегменте по всей длине EVC или по

его части;

• петлевой контроль Ethernet, так же как из-

вестная функция отраженных сигналов

(пинг) протокола управляющих сообщений

(ICMP), позволяет NOC определять доступ-

ность удаленного адреса, пингуя UNI (конеч-

ную управляемую точку EVC) или какую-то

промежуточную управляемую точку в сети,

такую как внутренний или внешний NNI;

• сигнал оповещеня об ошибках (AIS)

Ethernet, подобно сигналам оповещения для

схем DS1, при обнаружении ошибок соеди-

нения рассылается по другим устройствам.

Эти четыре функции составляют базовый

инструментарий для поиска и локализации

нарушений в сетях Ethernet.

Мониторинг работоспособности связи

Мониторинг работоспособности связи поз-

воляет операторам связи предложить сво-

им абонентам соглашение по уровню свя-

зи (SLA), которое может обеспечиваться

измерением нескольких важных парамет-

ров. Хотя определение и измерение этих

параметров может различаться у разных

провайдеров, основное внимание уделяют

следующим показателям:

• задержке кадра (FD);

• дисперсии задержек кадра (FDV), часто

называемой джиттером;

• доле потерянных кадров (FLR);

• доступности связи.

Эти важные параметры ра-

ботоспособности опреде-

ляются для каждого EVC

(или каждого CoS в EVC)

и могут быть вычислены

или рассчитаны статисти-

чески в пределах задан-

ного промежутка време-

ни, например за 5 минут,

15 минут или 24 часа,

в течение которых они

должны соответствовать

значениям, зафиксиро-

ванным в соглашении.

Одной из проблем при

обеспечении SLA являет-

ся необходимость использовать для сое-

динения сети других операторов. Это

усложняет измерение таких параметров,

как FD или FLR, по ряду причин, перечис-

ленных ниже.

1. Измерение параметров требует переда-

чи результатов измерений системы ОАМ

через межсетевые интерфейсы NNI, кото-

рые могут не поддерживать прохождение

такого трафика.

2. В случае установления пользователем

соединения по пиринговой сети NOC не

может получить доступ к UNI пользовате-

ля, если в домовладении не размещено

оборудование для измерений и монито-

ринга параметров работоспособности

связи и других функций UNI. Такой при-

бор, называемый интерфейсным сетевым

прибором для Ethernet (NID), до некото-

рой степени схож с устройством обслу-

живания канала T1, которым оснащается

граничная точка провайдера T1-связи

в домовладении пользователя. Отличие

состоит в том, что NID поддерживает до-

полнительные функции, необходимые для

Ethernet, на основе передачи пакетов

данных.

3. Оператор пиринговой сети не всегда

может гарантировать минимальную рабо-

тоспособность, соответствующую требо-

ваниям SLA. Например, когда оператору

требуется FLR 0,1 % и его собственная

сеть обеспечивает 0,08%, а используе-

WDM и оптические сети связи

Рис. 1. LFM между UNI и СО/РОР, а также между NNI

18 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

WDM и оптические сети связи

мая сеть другого опера-

тора – только 0,04%, то

общая доля потерянных

кадров 0,1% достигнута

не будет.

NNI для Ethernet –

следующая серьезная

проблема

Для получения доступа

к пользователю, не подк-

люченному к операторс-

кой сети напрямую,

операторам необходимо

заключать соглашения

о совместном использо-

вании сетей с одним или

несколькими другими

провайдерами. Для схем

PDH (Т1 и Т3), а также

SONET, четко опреде-

ленные стандарты, тех-

нологии и процессы поз-

воляют операторам свя-

зи быстро договаривать-

ся и применять надеж-

ные, известные инструмен-

ты системы ОАМ.

С одной стороны, Ethernet операторского

уровня страдает от недостаточной стан-

дартизации NNI. С другой – возможности

NNI на разном операторском оборудова-

нии и в разных системах могут значи-

тельно различаться, создавая проблему

функциональной совместимости, что

приводит к задержке установления сое-

динения (и снижению доходов). Из-за

этих проблем операторы вынуждены раз-

рабатывать индивидуальные соглашения

с пользователями по пирингу, что зани-

мает много времени и значительно повы-

шает эксплуатационные расходы. Поэто-

му область действия Ethernet часто огра-

ничивается границами собственных се-

тей операторов.

Для решения проблем технической спе-

цификации межсетевых интерфейсов для

Ethernet несколько нацио-

нальных и всемирных опера-

торов связи начали сотруд-

ничать на Форуме по горо-

дскому Ethernet. Началась

работа по развитию стан-

дартизованной технической

спецификации NNI и вклю-

чению в соглашения по пи-

рингу других, не техниче-

ских требований к NNI. При-

меры некоторых техниче-

ских функций и возможно-

стей, необходимых для NNI,

приведены в таблице.

Ethernet операторского уров-

ня определенно является

предпочтительной технологи-

ей для сетей следующего по-

коления и востребована опе-

раторами. Но, чтобы обеспе-

чить его широкое внедрение,

необходимо дальнейшее раз-

витие этой технологии и пре-

одоление некоторых проб-

лем. Система ОАМ и NNI для

Ethernet – две важнейшие об-

ласти, где для достижения результата ну-

жен современный подход. Чтобы решить

эту проблему, ведутся широкие разработ-

ки по оптимальной защите от сбоев сети

и межсетевым пиринговым соглашениям,

которые приведут к повсеместному расп-

ространению Ethernet с высоким уровнем

надежности услуг.

Lightwave, октябрь 2007

Перевод с английского

Техническая функциональность и возможности NNI

Функциональность Возможности Предположения

Сохранениесвязи VLAN ID(S-VLAN ID)

Способность сохранятьS-VLAN ID на NNI илиустанавливать соответ-ствие с другими S-VLAN ID на NNI

S-VLAN ID может сохраняться,если оператор-партнер не ис-пользует другую S-VLAN ID; впротивном случае необходиматаблица соответствия

Сохранение приорите-та услуг (priority codepoint, PCP)

Способность сохранятьPCP на NNI или уста-навливать соответ-ствие с другими PCPна NNI

При использовании операторамиразличных значений PCP необ-ходимо устанавливать соответ-ствие для отображения схожихклассов услуг

Максимальный размерпередающего элемен-та (MTU)

Способность прини-мать кадры объемомдо 1,526 байта

Для поддержания меток (Q-in-Q)S-VLAN по стандарту IEEE802/1ab необходимы кадры объ-емом 1,526 байта. Более круп-ные размеры MTU необходимыдля поддержки более крупныхкадров или для стандарта IEEE802.ah

Обработка протоколауправления второгоуровня (L2CP)

Способность NNI инди-видуально определять,с какими L2CP следуетработать

К примеру, оператор, поддер-живающий соединение, можетпредпочитать использовать уп-равляющий протокол агрегациисоединения (LACP) для уста-новления группы агрегации, ноне принимать протокол связую-щего дерева (STP) из-за неже-лания включаться в связующее дерево другихоператоров

Таблица 1

Главное требование к рукописям – интересный и актуальный материал.

Рукописи проходят обязательное рецензирование. К публикации принимаются статьи,

получившие положительный отзыв рецензента.

Требования к рукописям см. на сайте журнала www.lightwave-russia.com

Принимаются статьи по всем областям волоконно-оптической связи

Журнал Lightwave Russian Editionприглашает специалистов стать авторами

обзорно-аналитических статей

19www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Широкополосный доступ

Приемники на лавинных фотодиодах

(APD*) могут соответствовать требовани-

ям к чувствительности для оптических се-

тевых терминалов (ONT*) GPON*, но до-

вольно дороги. Кроме того, они

требуют охлаждения и подачи

высокого напряжения. Прямая

коррекция ошибок (FEC*) также

увеличивает стоимость и слож-

ность кодирования и декодиро-

вания, но в целом должна быть

значительно дешевле, чем

APD. Однако в процессе

конструирования возникают не-

которые трудности, и стоимость

приемника с FEC, совместимо-

го с GPON, возрастает.

В настоящей статье коротко

изложены принципы работы

FEC и описано влияние шумов

на чувствительность приемника

при использовании FEC. Приве-

дены экспериментальные дан-

ные и показана работоспособность при-

емника для двух различных схем на осно-

ве FEC. Исходя из этих данных можно

очертить проблемы, которые конструкто-

рам важно иметь в виду при выборе ком-

понентов для приемника ONT (рис. 1) на

основе FEC для систем GPON.

Основы FEC

FEC – это технология, снижающая коли-

чество ошибок при работе цифровых се-

тей связи путем специального кодирова-

ния передаваемой информации, благода-

ря которому полученные поврежденные

биты информации можно определить и

исправить. Осуществляется это путем

внесения «дополнительных битов» в по-

ток данных по заранее определенному ко-

дирующему алгоритму, который известен

приемнику. После получения дополни-

тельных битов (на принимающем конце

соединения) может быть запущен алго-

ритм восстановления исходных данных.

В качестве упрощенной иллюстрации

можно рассмотреть трехбитное «кодовое

слово» для каждого бита данных. Пусть

каждый бит «0» передан в виде трех би-

тов «010», а каждый бит «1» – в виде

«101». Если полученное кодовое слово

отлично от «010» или «101», то мы зна-

ем, что в нем ошибка, и, исходя из пред-

положения, что одна ошибка гораздо ве-

роятнее нескольких, можем ее

исправить. Например, если по-

лучены «000», «110» или «011»,

то, скорее всего, исходным ва-

риантом был «010». Недостат-

ком этой схемы является необ-

ходимость передавать втрое

больше битов, а преимущест-

вом – возможность исправлять

отдельные биты на принимаю-

щем конце соединения.

На сегодняшний день существует

много разных кодов FEC, и они

еще продолжают разрабатывать-

ся. Использование усовершен-

ствованных кодов должно повы-

шать эффективность (уменьшать

загрузку дополнительными бита-

ми) при возможности исправлять

большее количество ошибок.

Мы не будем рассматривать характеристи-

ки различных кодирующих схем, однако

обсудим основную особенность кодирова-

ния FEC. Она состоит в том, что при

всплесках ошибок коды FEC менее эф-

фективны, чем при изолированных ошиб-

ках, случайно распределенных по данным.

Допустим, в предыдущем упрощенном

примере мы передали два кодовых слова

«010» и «101» и в процессе передачи два

бита были испорчены. Если ошибки попа-

Рис. 1. Неудивительно, что выбор TIA, ограничивающе�го усилителя, а также схемы восстановления времении данных может повлиять на ценность FEC в ONT

ДЖАСТИН РЕДД (JUSTIN REDD), менеджер компании Maxim Integrated Products,

КРЕЙГ ЛИОН (CRAIG LYON), инженер компании Maxim Integrated Products

ПРОБЛЕМЫ ПРЯМОЙ КОРРЕКЦИИ ОШИБОК

ДЛЯ СИСТЕМ GPON

Что лучше для оптических сетевых терминалов – лавинный фотодиод или прямая коррекцияошибок? – вот в чем вопрос, вызывающий головную боль у многих производителей систем GPON.

ли на разные слова, то их легко исправить

при получении данных. Но если обе ошиб-

ки выпали на одно слово, то оно будет

исправлено неверно. Таким образом,

всплески ошибок могут существенно сни-

зить эффективность кодов FEC.

На это утверждение обычно приводят сле-

дующее возражение: вероятность всплес-

ков ошибок так мала, что влиянием

всплесков можно пренебречь. Довод осно-

ван на допущении, что вероятность пов-

реждения каждого бита одинакова (напри-

мер 10–9), следовательно, вероятность по-

лучения двух ошибок подряд пропорцио-

нальна квадрату вероятности одной ошиб-

ки (т.е. 10–9�10–9 = 10–18), трех – ее кубу и

так далее. Таким образом, вероятность

нескольких близко расположенных ошибок

крайне мала. Но тут возникают интересные

вопросы: насколько верно предположение

о малой вероятности всплесков ошибок и

существуют ли условия, при которых веро-

ятность всплесков повышается? Ответы на

эти вопросы имеют огромное значение для

конструкции систем, опирающихся на пре-

имущества кодирования FEC.

Амплитудный шум и неустойчивая

синхронизация

Две наиболее распространенные причины

повреждений битов – это белый гауссов

шум (AWGN), который проявляется в

флуктуациях амплитуды, и переменная

задержка между сигналом синхронизации

и информационным сигналом (джит-

тер) [1]. Амплитудный AWGM приводит к

случайным изменениям амплитуды и, как

показано в большинстве учебников по те-

лекоммуникации, ошибочные биты появ-

ляются также случайно, с вероятностью,

пропорциональной отношению сиг-

нал/шум [2]. Рассинхронизация бывает

как случайной, так и закономерной (де-

терминированной). Снижение эффектив-

ности кодирования FEC вследствие влия-

ния рассинхронизации и является основ-

ной темой статьи.

Рассинхронизацию обычно относят к двум

категориям: случайной и детерминиро-

ванной. Наиболее распространенной при-

чиной случайной рассинхронизации явля-

ется влияние амплитудного шума при пе-

ресечении сигналом границы между «0» и

«1» на входе усилителя-ограничителя (LA)

[3]. Два самых распространенных типа де-

терминированной рассинхронизации – это

флуктуации, связанные со структурой

последовательности сигналов (также на-

зываемые межсимвольной интерференци-

ей, или ISI) и искажение ширины импуль-

са (PWD). Межсимвольная интерферен-

ция возникает при несоответствии сис-

темной ширины полосы и ширины полосы

сигнала. Искажения ширины импульса

возникают, когда выходная мощность

трансимпедансного усилителя (TIA*) ста-

новится малой относительно чувствитель-

ности LA. Очень важно заметить, что рас-

синхронизация на выходе LA быстро рас-

тет по мере снижения мощности сигнала

до определенного минимального уровня

(чувствительности).

Теперь давайте сравним два вида прием-

ников, использующих LA, следующий за

TIA. В обоих случаях мы получим одинако-

вые преимущества от комбинации TIA и

LA. В первом случае эффект TIA выше, а

LA – ниже. Во втором, наоборот, эффект

TIA ниже, а LA – выше. Рассмотрим влия-

ние снижения входной мощности в TIA до

уровня, близкого к уровню чувствитель-

ности приемника для обоих случаев.

В первом случае из-за преимуществ TIA

его выходной сигнал никогда не упадет

до чувствительности LA, и, следователь-

но, чувствительность всего приемника за-

висит от шума, связанного с вводом в

TIA. Во втором случае выходной сигнал

TIA падает до уровня чувствительности

LA, следовательно, чувствительность все-

го приемника сильно зависит от шума,

связанного со вводом в LA, так же как и с

повышенной рассинхронизацией на выхо-

де LA. Важно понять, что для каждо-

го сценария можно получить одина-

ковую общую чувствительность, да-

же если амплитудный шум и расси-

нхронизация на выходе LA будут

сильно меняться.

Эффекты рассинхронизации

на CDR

В типичном цифровом коммуникаци-

онном приемнике LA управляется

схемой восстановления данных и

синхронизации (CDR). CDR использу-

ет цепь фазовой синхронизации (PLL)

для генерирования сигнала времени,

который синхронизируется с входящим

сигналом. Основная характеристика

CDR – устойчивость к рассинхрониза-

ции. Устойчивость определяется как

степень рассинхронизации на входе в

CDR, при которой повреждение информа-

ции не превышает заданной величины.

Меняя архитектуру CDR (которая обычно

коррелирует с ценой и сложностью), мож-

но менять устойчивость к рассинхрониза-

ции. Кроме того, некоторые CDR более

устойчивы к случайной рассинхронизации,

чем к детерминированной, или наоборот.

По определению, при достижении рассин-

хронизацией на входе в CDR определен-

ного порогового уровня устойчивости к

рассинхронизации число ошибочных би-

тов увеличивается. Для кодирования FEC

важно то, каким образом распределяются

ошибочные биты, появляются ли они слу-

чайным образом или всплесками. Точный

ответ зависит от ряда факторов, включая

архитектуру CDR, но в основном ошибоч-

ные биты, возникающие из-за рассинхро-

низации на CDR, вызваны краткими

ошибками синхронизации, которые выли-

ваются в многократные всплески ошибок.

Как замечено выше, соотношение ампли-

тудных шумов и рассинхронизации может

значительно изменяться из-за отношения

вкладов TIA и LA, которые в свою оче-

редь влияют на работу CDR и потенци-

ально – на распределение ошибочных би-

тов. Как мы покажем экспериментально,

это может серьезно повлиять на эффек-

тивность кодирования FEC.

Экспериментальные данные

Для иллюстрации эффектов синхрониза-

ции и всплесков ошибок в многогигабит-

ном цифровом приемнике с FEC были из-

20 www.lightwave-russia.com

Широкополосный доступ

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Рис. 2. Допущения могут ввести в заблуждение, когда дело доходит до работоспособности приемников, из�за влияния рассинхронизации

21www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Широкополосный доступ

мерены различные па-

раметры двух схем

приемника – с приме-

нением CDR и без

нее. Первый – тради-

ционный 2,5-гигабит-

ный приемник с PIN-

диодом и малоэффек-

тивным TIA. Второй

приемник использует

очень эффективный

TIA, но с сильными

шумами. Зависимость

вероятности возникно-

вения ошибки (BER) от

входной мощности, нор-

мированной на чувствительность (BER =

10–10), показана на рис. 2 для обоих при-

емников. Предполагая, что FEC может

уменьшить BER от 10–5 до 10–4, мы ожи-

даем, что в приемнике с низким коэффи-

циентом усиления (LG) выигрыш от коди-

рования FEC составит от 1,9 до 2,8 дБ, а

в приемнике с высоким коэффициентом

(HG) – приблизительно 3,3–4,3 дБ.

На рис. 2 также показана BER для систе-

мы с традиционным недорогим CDR на

каждом выходе приемника. Опираясь на

эти данные, можно сделать вывод, что

при использовании CDR получаются при-

мерно одинаковые уровни эффективнос-

ти кодирования FEC (повышение от 1,9

до 2,8 дБ и от 3,3 до 4,3 дБ для приемни-

ков LG и HG соответственно). Однако,

как будет показано ниже,

реальное увеличение

чувствительности при ис-

пользовании кодирования

FEC оказывается значитель-

но ниже из-за рассинхрони-

зации приемников.

В приемнике LG потери

синхронизации (LOL) перио-

дически возникают при BER

около 10–8, что примерно на

0,5 дБ ниже типичного уров-

ня чувствительности (см.

рис. 2). Когда CDR использу-

ется совместно с приемни-

ком HG, LOL начинают коле-

баться примерно на 2 дБ ниже уровня

чувствительности. Периодические срывы

синхронизации не обязательно свиде-

тельствуют об ошибках или всплесках

ошибок, но предупреждают, что рассинх-

ронизация на входе в CDR достигла гра-

ницы устойчивости к ней и что необходи-

мо провести подробное исследование

статистики ошибок.

Рис. 3. Применение CDR исключает всплески ошибок, что значи�тельно повышает выгоду кодирования

22 www.lightwave-russia.com

Широкополосный доступ

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

При измерении вероятности возникнове-

ния всплесков ошибок с использованием

BERT (измеритель ошибок), видно, что

длинные всплески ошибок (> 20 битов)

возникают в точках LOL, как показано на

рис. 2. На рис. 3 изображен график веро-

ятности появления всплесков ошибок для

приемника HG с CDR (зеленые столбцы) и

без нее (желтые столбцы) при вероятнос-

ти ошибок порядка 10–5. Без CDR распре-

деление всплесков ошибок имеет форму,

характерную для случайных событий. При

наличии CDR ошибки расходятся всплес-

ками более чем на 30 последовательных

битов и значительно снижают эффектив-

ность кодирования. При подобных всплес-

ках ошибок выигрыш кодирования FEC на

выходе CDR составляет порядка 0,5 дБ

для приемников LG и около 2 дБ для HG.

Мы можем получить дополнительную ин-

формацию о местах периодических сры-

вов синхронизации и потенциальных

всплесков ошибок, измеряя величину

джиттера соединения (передатчик�фото-

диод�TIA�LA) и сравнивая результаты с

измеренной устойчивостью CDR. Пример-

ные точки, в которых рассинхронизация

соединения приемников LG и HG

превысит устойчивость к расси-

нхронизации той же CDR, что на

рис. 2, показаны на рис. 4. Эти

точки соответствуют точкам пе-

риодических срывов синхрониза-

ции на рис. 2.

Из рис. 4 видно, что приемник LG

обладает меньшей рассинхрони-

зацией, чем HG, при входной

мощности ниже нормированной

чувствительности, но с прибли-

жением входной мощности к точ-

ке чувствительности рассинхро-

низация быстро растет. Это про-

исходит в основном из-за того, что

чувствительность LA намного выше

сигнала с TIA. Иными словами, эф-

фект TIA недостаточен для обеспе-

чения минимально необходимого

уровня входящего сигнала в LA.

Большой джиттер препятствует эффектив-

ному использованию FEC. При условии,

что джиттер передатчика снижен насколь-

ко это возможно, из двух приведенных

примеров видно, что для внедрения FEC в

систему GPON необходимо выбрать TIA с

высокой работоспособностью, CDR с внеш-

ней синхронизацией или и то и другое.

Выбор TIA с высокой работоспособ-

ностью. Правильный выбор TIA очень ва-

жен для успешного внедрения FEC. При

использовании традиционного многогига-

битного LA (с чувствительностью 2–4 мВ)

TIA должен иметь низкие шумы

(�250 нA), высокую эффективность

(�7 кОм) и достаточную полосу пропус-

кания (около 2 ГГц). При мощности вы-

ходного сигнала –27 дБм или ниже коэф-

фициент ошибок пары TIA/LA должен

быть 10–10. Она должна быть также доста-

точно эффективной для обеспечения

мощного по сравнению с чувствитель-

ностью LA сигнала, на 2–3 дБ ниже на

входных уровнях, чем входной уровень

BER 10–10. Если считать характерной

чувствительность пары от –27 до –28

дБм, то выигрыш кодирования FEC, кото-

рый составит от 3 до 4 дБ, обеспечит

снижение температурных и стыковочных

флуктуаций до минимума, соответствую-

щего требованиям к GPON. К сожале-

нию, TIA с этим уровнем работоспособ-

ности на многогигабитных скоростях сто-

ят дорого из-за того, что при их изготов-

лении необходимы IC-процессы.

Выбор CDR с внешней синхронизацией.

Мы также можем увеличить эффектив-

ность кодирования FEC, используя CDR с

повышенной устойчивостью к рассинхро-

низации. Хотя устойчивость к рассинхро-

низации традиционных CDR довольно ве-

лика, CDR с внешними системными часа-

ми будет в целом иметь еще большую ус-

тойчивость. Так как OLT содержит основ-

ные системные часы, CDR должен быть

выбран тщательно, чтобы системные часы

лишь подстраивались к частоте OLT,

обеспечивая при этом высокую устойчи-

вость к рассинхронизации. Основной не-

достаток такой конструкции – стоимость,

связанная с системными часами и/или вы-

бором недорогой CDR с достаточной ус-

тойчивостью к рассинхронизации.

Как мы и говорили, для работы систем

GPON требуются очень низкие уровни

чувствительности приемников для нисхо-

дящих потоков данных. Чтобы удовлетво-

рять этим требованиям, в таких системах

может быть использована коррекция оши-

бок, но для создания приемника с FEC и

необходимой чувствительностью требуют-

ся высокопроизводительные компоненты,

которые могут сильно повысить стои-

мость системы и ее сложность.

Литература

1. Maxim Integrated Products application

note HFAN�4.0.4 // Jitter in Digital

Communication Systems. Part 2. http://pdf�

serv.maxim�ic.com/en/an/6hfan404.pdf.

2. Sklar B. Digital Communications:

Fundamentals and Applications, Englewood

Cliffs. New Jersey: Prentice Hall, 1988.

P.733.

3. Redd J. Synch and clock recovery – an

analog guru looks at jitter // Electronic

Engineering Times, Planet Analog Section.

Issue 1181. Aug. 27. 2001.

Lightwave, май 2006

Перевод с английского

Термины

Джиттер (jitter, дрожание) – нежелатель-

ные фазовые и/или частотные случайные

отклонения передаваемого сигнала. Воз-

никают вследствие нестабильности зада-

ющего генератора, изменений парамет-

ров линии передачи во времени и раз-

личной скорости распространения час-

тотных составляющих одного и того

же сигнала.

ONT – оптический сетевой терминал.

APD – лавинный фотодиод.

FEC – прямая коррекция ошибок.

LA – усилитель-ограничитель.

TIA – трансимпедансный усилитель.

OLT (on-line testing) – оперативный контроль.

CDR – система синхронизации и восста-

новления данных.

Рис. 4. Приемники LG имеют меньшуюрассинхронизацию, чем HG, при входноймощности сигнала выше нормированнойчувствительности. На уровнях нижечувствительности лучше работаютприборы HG

23www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Широкополосный доступ

По мере увеличения сложности сетей тре-

буются все более высокие уровни мощ-

ности оптического излучения. Колебания

и скачки мощности при высоком среднем

уровне могут нанести непоправимый вред

оптическому оборудованию, особенно при-

емникам [1, 2]. К скачкам мощности приво-

дят изменения конфигурации соединения,

такие как обход неисправностей или перео-

риентация передачи информации в кольце,

а также релаксационные колебания мощ-

ности эрбиевых усилителей (EDFA) или

внешних источников. Поэтому для поддер-

жания длительной и надежной работы сети

крайне желательно применение защитных

устройств, контролирующих, стабилизирую-

щих и регулирующих уровень оптической

мощности. Такие устройства должны рабо-

тать в широком диапазоне мощностей.

Разработанный при поддержке фонда Bi-

national Industrial Research and Development

Foundation (Межнациональный фонд про-

мышленных исследований и развития) новый

пассивный оптический прибор, названный

динамическим ослабителем (аттенюатором),

работает по принципу, схожему с принципом

действия кремниевого стабилитрона. Он

ограничивает мощность в некотором дина-

мическом диапазоне до наперед заданного

значения независимо от входной мощности.

Ослабитель может работать и как предохра-

нитель, защищая сеть от повреждений, если

входная мощность превышает заданный уро-

вень. В пределах динамического диапазона

входной мощности прибор работает как ста-

билизатор оптической мощности с фиксиро-

ванным выходным уровнем. Для простоты

монтажа сети он может быть встроен во мно-

гие широко применяемые коннекторы.

Принципы работы

Технология динамического ослабления основа-

на на явлении нелинейного рассеяния излуче-

ния в тонкой наноструктурной пленке, распо-

ложенной на пути распространения света, при

росте мощности. При малой мощности рассея-

ние на наноструктурах не наблюдается, проис-

ходит лишь поглощение, приводящее к номи-

нальным потерям на вводе (примерно 2 дБ для

прибора, рассчитанного на 10 дБм). Таким об-

разом, при малом уровне мощности прибор ра-

ботает как фиксированный ослабитель.

По мере роста входной мощности, при превы-

шении заданного порога рассеяние возраста-

ет, снижая коэффициент пропускания устрой-

ства. При дальнейшем увеличении мощности

на входе, мощность на выходе достигает пре-

дела насыщения, называемого предельной

мощностью (Plimit), и далее остается постоян-

ной, равной Plimit, вплоть до максимальной

входной мощности, при которой начинаются

необратимые процессы. Эта входная мощ-

ность является границей «динамического диа-

пазона» ослабителя. Если входная мощность

превышает это граничное значение, то коэф-

фициент пропускания уст-

ройства растет настолько

быстро, что мощность на

выходе резко падает, и тем

самым сеть оказывается

защищенной от всплеска

мощности. Рис. 1 иллюст-

рирует работу идеального

динамического ослабителя.

На рис. 2 показаны все не-

обходимые компоненты и

схема сборки LC-коннекто-

ров с динамическим ослаби-

телем. Две керамические

муфты для одномодового волокна с пластико-

выми шпонками (штеккеры) составляют осно-

ву устройства. Передний и задний пластико-

вые корпуса коннектора снабжены направля-

ющими для фиксации необходимой ориента-

МАСУМ ЧУДУРИ (MASUM CHOUDHURY), главный инженер по оптике

ТОМ МАРРАПОД (TOM MARRAPODE), директор по маркетингу компании Fiber Optics Division of Molex

АРИЭЛА ДОНВАЛ (ARIELA DONVAL), директор по исследованиям и разработкам компании KiloLambda Technologies

Рис. 1. Зависимость мощности навыходе динамического ослабителяот мощности на входе. При ростемощности на входе мощность навыходе достигает плато Plimit и ста�

билизируется на этом уровне впределах заданного диапазонавходной мощности. За границейзаданного диапазона входноймощности выходная мощностьрезко понижается

ДИНАМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И СТАБИЛИЗАЦИЯ

ОПТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ

Рис. 2. Компоненты динамического ослабителяи процесс сборки устройства

24 www.lightwave-russia.com

Широкополосный доступ

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

ции при наклонном

(АРС) интерфейсе.

Одномодовое волокно

с отполированными

концами вставляется в

каждый штеккер и

фиксируется с по-

мощью эпоксидной

смолы, затвердеваю-

щей при нагреве. Бо-

лее короткие концы

штеккеров всегда отпо-

лированы под углом, тог-

да как более длинные

могут быть отполирова-

ны и плоско, и наклонно,

как того требует кон-

струкция конкретного коннектора. Тонкая нано-

структурированная пленка зажата в керами-

ческой выравнивающей муфте между коротки-

ми концами двух штекеров, отполированными

под углом. Другая выравнивающая муфта

вставлена с того конца штекера, через кото-

рый устанавливается сжимающая пружина.

Завершается процесс сборки помещением

этой комбинации в передний и задний корпуса

коннектора. Затем конструкция в течение при-

мерно 20 часов проходит обжиг и другие тем-

пературные процедуры для того, чтобы тонкая

пленка приобрела необходимые свойства и ос-

лабитель начал нормально функционировать.

Результаты тестирования

Основная функция динамичес-

кого ослабителя состоит в ста-

билизации выходной мощности

излучения на заданном уровне

при изменениях входной мощ-

ности в пределах рабочего ди-

апазона. Если входная мощ-

ность меньше, то динамичес-

кий аттенюатор работает как

фиксированный ослабитель.

На рис. 3 показан график экс-

периментальной зависимости

выходной мощности от входной

для нескольких длин волн при

комнатной температуре. Поте-

ри на входе при низкой мощ-

ности составляют примерно

1,7 дБ, поскольку предельная

мощность составляет около

+10 дБм. Максимальное допус-

тимое значение мощности –

около +18 дБм. Заметим, что

на графике отражены несколь-

ко циклов изменения

мощности, показывая

обратимость процесса

ее ограничения. Также

заметим, что для всех

длин волн между 1550

и 1600 нм кривые

очень похожи, а это

важно для систем с

волновым мультиплек-

сированием (WDM).

На устройстве с уров-

нем стабилизации мощ-

ности 10 дБм были из-

мерены потери на вво-

де, поляризационные и

оптические возвратные

потери в зависимости от длины волны (от

1510 до 1610 нм) и получены значения при-

мерно 1,7 дБ, <0,1дБ и <–50 дБ соответствен-

но. По этим характеристикам можно утверж-

дать, что включение устройства в оптическую

сеть для защиты и регулировки мощности не

снизит качество передаваемого сигнала.

Пассивные оптические компоненты, такие как

динамический оптический ослабитель, долж-

ны соответствовать некоторым общим требо-

ваниям для совместимости с сетью связи. Од-

но из наиболее жестких требований рекомен-

дации – Telecordia GR-1209-CORE – способ-

ность устройств работать в условиях неконт-

ролируемых циклических изменений темпера-

туры и влажности окружающей среды (в диа-

пазоне от –40� до +85�С при 85% влажности и

среднем периоде цикла 8 часов).

Для имитации экстремальных условий рабо-

ты прибора тестировались 14 образцов (с

уровнем стабилизации мощности 10 дБм)

в течение двух недель (42 цикла с указанны-

ми пределами изменения температуры и

влажности) при оптической мощности 5 дБм

на всех приборах. Измерялись потери прибо-

ров на вводе при предельных температурах

в каждом цикле. На рис. 4 показаны зависи-

мости изменения потерь на вводе для тести-

руемых образцов от числа циклов. Как видно

Рис. 3. Данные измерений зави�симости мощности на выходе ди�намического ослабителя от мощ�ности на входе. Уровень стабили�зации мощности 10 дБм соответ�ствует рабочему уровню мощно�сти в операторских сетях связи

Рис. 4. Зависимости изменения по�терь на вводе излучения в тестируе�мые образцы от числа циклов изме�нения температуры. Результаты тес�та на влияние окружающей средыпоказывают, что динамический осла�битель соответствует GR�1209�CORE

25www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Широкополосный доступ

Большинство специалистов телекоммуникаци-

онной отрасли считают, что проведение волок-

на к рабочему месту (FTTD) в ближайшем бу-

дущем останется очень узкоспециализирован-

ной технологией, но это не означает, что все

разработки в этой области будут прекращены.

Недавно компания Verizon Business и корпора-

ция Science Applications International объявили

о совместной доработке технологии пассив-

ных оптических сетей (PON) для удобства про-

кладки волокна к рабочим местам в некото-

рых правительственных и военных учреждени-

ях, которые обслуживают эти операторы.

Проще говоря, Verizon использует исключи-

тельно волоконную технологию PON для соз-

дания сети FTTP внутри здания, но волокно

проводится не до оптических сетевых терми-

налов, а непосредственно до индивидуального

рабочего места. Как и FiOS (сеть FTTH компа-

нии Verizon для частных пользователей), FTTD

на основе PON полностью пассивна. Факти-

чески, по словам операторов, для передачи

сигнала на расстояние до семи миль не требу-

ется активной электроники, промежуточных

усилителей и другого оборудования.

В некоторых случаях в организациях рабо-

тают приложения, поддерживающие очень

интенсивный обмен данными, и технология

FiOS–FTTP обладает достаточным потенци-

алом, чтобы справиться с ними, – объясняет

Билл Кайт, директор по сетевым технологи-

ям отделения Federal Network Systems. Мы

планируем провести полный гигабитный

Ethernet к каждому рабочему месту. При-

чем, если бы мы остановились на традици-

онном решении организации рабочих групп,

это обошлось бы в несколько раз дороже.

Эд Хилл, директор по эксплуатации феде-

ральных систем компании Verizon, подтве-

рждает, что компания использовала в своем

проекте архитектуры FTTD, BPON и GPON

(широкополосные и гигабитные PON). Но

теперь, по мере развития GPON, последняя

стала доступнее, и мы ориентирует все на-

ши решения на нее, – сообщил Э.Хилл.

GPON имеет дополнительное преимущество

по сравнению с другими технологиями – бо-

лее сложное кодирование данных, которое

гарантирует защиту информации от несанк-

ционированного доступа и делает ее осо-

бенно привлекательной для уникальной кли-

ентской базы Verizon в системе государ-

ственных учреждений.

В настоящее время Verizon собирается пред-

лагать архитектуру FTTD только отдельным

клиентам – в основном федеральным аген-

ствам и военным учреждениям с пятьюста-

ми и более служащими и повышенными тре-

бованиями к безопасности информации. По

многим причинам компания не планирует

выпускать свою разработку FTTD в широ-

кую продажу для других организаций. Как

отмечает Б.Кайт, им будет сложно оправ-

дать затраты. По его словам, предприятию,

которому, например, необходимо только об-

мениваться почтой и текстовыми файлами,

достаточно сети 100Base-T, использующей

медножильный кабель 5-й категории и на-

бор коммутаторов за 150 долларов.

Наше предложение становится конкурентоспо-

собным, когда речь заходит о гигабитном до-

ступе с рабочего места и о гигабитном опти-

ческом волокне для приложений, обеспечиваю-

щих безопасность информации. Тут мы далеко

впереди всех, – утверждает Б.Кайт. Оператору

следует изучить рынок, прежде чем проводить

сравнение цен. Для компаний с пятьюдесятью

работниками существуют решения попроще,

а вот когда служащих пять тысяч, FTTD выгля-

дит уже весьма привлекательно.

Б.Кайт и Э.Хилл утверждают, что способны

понизить стоимость системы, усилив базовое

оборудование, которое обеспечивает работу

сети FiOS. Кроме некоторой дополнительной

аппаратуры для обеспечения безопасности,

основное оборудование останется тем же. Они

также отмечают, что оператор извлекает выго-

ду, используя проверенные технологии прок-

ладки и обслуживания оптического волокна,

которые значительно сокращают расходы на

поддержание работоспособности сети.

Lightwave, ноябрь 2007

Перевод с английского

КОМПАНИЯ VERIZON ОПТИМИЗИРУЕТGPON ДЛЯ FTTD

МЕГАН ФУЛЛЕР (MEGHAN FULLER), главный редактор журнала Lightwave

из рисунка, максимальные изменения потерь

на вводе составляют всего около 0,5 дБ.

Этот результат хорошо укладывается в до-

пустимые пределы, установленные в реко-

мендациях Telcordia и означает, что все 14

образцов прошли тест на экстремальные из-

менения условий окружающей среды.

Динамические ослабители могут регулиро-

вать или контролировать мощность в опти-

ческих сетях, а также служить защитным

устройством. Они могут как заменить, так и

дополнить существующие контуры с обрат-

ной связью как дополнительный метод регу-

лирования мощности. Регулируя мощность,

они способны выравнивать колебания коэф-

фициента усиления усилителя или мощности

сигнала либо погасить флуктуации мощно-

сти в оптических сетях дальней связи. Так,

динамические ослабители можно использо-

вать на передающем конце системы с плот-

ным мультиплексированием (DWDM), где на-

ходятся несколько источников, излучающих

на разных длинах волн и необходимо вырав-

нивать уровни их мощности для введения из-

лучения в общее волокно.

В качестве защитного устройства динами-

ческий ослабитель может предохранять при-

емники или передатчики от воздействия за-

вышенной мощности и даже увеличивать

динамический диапазон системы; он также

может работать как предохранитель лазера.

Результаты теста Telcordia показали, что это

устройство хорошо себя проявляет даже при

исключительно сложных условиях внешней

среды. Ведется разработка таких устройств

и для других типов коннекторов.

Lightwave, сентябрь 2007

Перевод с английского

Литература, добавленная при переводе

1. Голованов А.В., Наний О.Е., Павлова Е.Г.,

Шроттер Д. Преодоление проблем при

включении распределенных рамановских

усилителей в оптические сети // Lightwave

Russian Edition. 2007. № 3. С. 6.

2. Буфетов И.А., Дианов Е.М. Оптический

разряд в волоконных световодах //

Lightwave Russian Edition. 2004. № 4. С. 50.

3. Борисов М.А. Методы стабилизации коэф�

фициента усиления оптических усилителей //

Lightwave Russian Edition. 2005. № 4. С. 34.

26 www.lightwave-russia.com

Кабели

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

В.Н. СПИРИДОНОВ, к.т.н., начальник инжинирингового центра ОАО «ССКТБ�ТОМАСС»

Большое разнообразие заводских клас-

сификаций и маркировок оптических ка-

белей (ОК) затрудняет оптимальный и

конкурентный выбор кабеля при разра-

ботке проектов волоконно-оптических

линий связи и их строительстве. Потре-

бителю важны прежде всего свойства

ОК. Исходя из этого и разработано нас-

тоящее предложение. Предполагается,

что унифицированная классификация и

маркировка будут действовать вместе с

принятыми на конкретном заводе клас-

сификацией и маркировкой ОК. То есть

обе классификации и маркировки будут

указываться в заводской документации

для каждого типа кабеля.

Принимая во внимание практику разра-

ботки рекомендаций сектора стандарти-

зации Международного союза электрос-

вязи (МСЭ-Т), можно рассматривать

данное предложение как начало разра-

ботки российских федеральных реко-

мендаций в области технических

средств волоконной оптики. Условно

этой рекомендации можно присвоить но-

мер А-101 (где «А» означает техничес-

кие средства волоконной оптики,

«100» – оптические кабели, «01» – клас-

сификация и маркировка). Рекоменда-

ция А-101 направлена на оптимизацию

выбора ОК для проектирования и строи-

тельства волоконно-оптических сетей

связи различного назначения. Она уни-

фицирует марки ОК различных произво-

дителей по областям применения.

Для практического использования настоя-

щей рекомендации на кабельных заводах

необходимо провести экспертизу и привес-

ти в соответствие с А-101 заводские клас-

сификации и маркировки.

В рекомендации исполь-

зованы основополага-

ющие принципы ГОСТ

Р 52266-2004, реко-

мендации МСЭ-Т,

стандарты Междуна-

родной электротехни-

ческой комиссии

(МЭК), опыт классифи-

кации ОК ведущими

операторами связи и

прежде всего опыт

ОАО «Ростелеком»

1990-х годов.

Рекомендация А�101

Технические средства

волоконной оптики

Кабели оптические. Классификация

и маркировка

1. Области применения

Настоящие рекомендации распространя-

ются на ранее разработанные и вновь

создаваемые оптические кабели (ОК), ис-

пользуемые в волоконно-оптических сетях

связи и передачи информации.

Классификация и маркировка ОК по реко-

мендации А-101 является дополнительной

относительно других классификаций и

маркировок согласно различным техни-

ческим условиям. Она универсальна и

определяет прежде всего назначение и

потребительские свойства ОК независимо

от того, на каком заводе они изготовлены.

2. Нормативные ссылки

В настоящих рекомендациях использованы

нормативные ссылки на следующие

стандарты:

ГОСТ Р 52266-2004. Кабельные изделия.

Кабели оптические. Общие технические

условия;

ГОСТ 26793-83. Компоненты волоконно-оп-

тических систем передачи. Система услов-

ных обозначений;

ГОСТ 26599-85. Системы передачи

волоконно-оптические. Термины и

определения;

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО УНИФИЦИРОВАННОЙ

КЛАССИФИКАЦИИ И МАРКИРОВКЕ

ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

тип 1ОК подземной и подводной прокладки

с допустимым растягивающим усилием не менее 80 кН;

тип 2ОК подземной прокладки

с допустимым растягивающим усилием не менее 20 кН

тип 3ОК подземной прокладки

с допустимым растягивающим усилием не менее 7 кН

тип 4ОК подземной прокладки

с допустимым растягивающим усилием не менее 2,7 кН

тип 5 ОКГТ для подвески на ЛЭП в грозотросе

тип 6 ОК самонесущий для подвески на опорах ВЛ

тип 7 ОК для локальных сетей связи

Таблица 1

27www.lightwave-russia.com

Кабели

ГОСТ Р МЭК 793-1-93. Волокна оптичес-

кие. Общие технические требования;

ГОСТ Р МЭК 794-1-93. Кабели оптические.

Общие технические требования.

3. Классификация и маркировка ОК

Условное обозначение марки ОК должно

содержать следующие разделенные дефи-

сами сочетания букв и цифр:

• буквы ОК, означающие «оптический

кабель»;

• слово тип и номер типа ОК, соответству-

ющее области его применения (таблица 1);

• буквы русского алфавита, обозначаю-

щие тип брони ОК:

К – круглая проволочная,

С – стальная ленточная,

Сг – стальная гофрированная,

А – алюминиевая,

АПЭ – алюмополиэтиленовая пленка;

• две цифры через знак умножения «�»:

первая – отражающая количество моду-

лей с оптическими волокнами (ОВ), вто-

рая – количество ОВ в каждом модуле;

• буквы латинского алфавита, определяю-

щие фирму-изготовителя ОВ: «С» – «Сorn-

ing», «F» – «Fujikura», «O» – «OFS»;

• буквы латинского алфавита, обозначаю-

щие тип ОВ:

ММ – многомодовое,

SM – одномодовое,

LWР – одномодовое с низким содержа-

нием гидроксильных групп,

DS – одномодовое, оптимизированные

на длину волны 1,55 мкм,

NZDS – одномодовое с ненулевой сме-

щенной дисперсией,

SR15 – одномодовое с допустимым ра-

диусом изгиба до 15 мм.

Примечание. Если в кабеле применяют-

ся разные типы ОВ, то каждый этот тип

обозначается соответствующим латин-

скими буквами с указанием количества

данных ОВ цифрами рядом в скобках

и отделяется от другого типа знаком ко-

сой дроби «/».

Пример маркировки ОК подземной

прокладки с допустимым растягиваю-

щим усилием 7 кН, с круглой проволоч-

ной броней, с ОВ фирмы «Fujikura»,

многомодульной конструкции, с четырь-

мя модулями по 8 одномодовых ОВ с

низким пиком воды и двумя модулями

по 8 одномодовых ОВ с ненулевой сме-

щенной дисперсией:

ОК - тип 3 - К-F-6�8 -

LWP(4�8)/NZDS(2�8)

������������ �����������������

���������������� ����������������� ���������������� ������ ������ � ������� ����� ��� ��������������� � �������!�����"��������� ������������#����#�!������"� �!��"#� �!���� �������������������$����� �����#� ������� �������#�������� � ����%�����&������ ���'(

��������������������������������#��� ���� ������� �����#� � ��������������%������$��������� � �!���#�!��������� ���"�#�%��������������)"����!����� (

��������������"��������$����'����%����'������� �'������������%�')��'��"�� !'����!������ ��!��� ����������������%���������(�*����#��� �!������������#����!��������� � ���� ���#�����#�!������������ ������"���!��������'��������(

�����������������#����!����� ����� �%������������ ������%����������� ������������'%�!���"#�����������(�+�����$�������#��$�)�����%� ������#�������������� ������������ � ����� �����)�������#�� ��� ���#�'��������#����!������� �$���(

��������������� ���

���������������

����������

����� �! "�!# $ %&'"(�!)�*�+ ,-./01,�%.,-.�/0-�1.23-4-�5�6�78)99:9 ;<=<>0�6�?0@(�AB:�C: DE5�B5�B5 6�F.G�AB:�C: DE5�B5�HH

&&&2�'�34*�$5 42643 LWRE

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

28 www.lightwave-russia.com

Кабели

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

С.Х. МИФТЯХЕТДИНОВ, начальник отдела ЗАО «Связьстройдеталь»

Систематизация и унификация маркообра-

зования оптических кабелей – одна из ак-

туальных проблем российского телекомму-

никационного рынка. Каждый из россий-

ских кабельных заводов применяет

собственную маркировку, зачастую не со-

ответствующую современным условиям.

Попытка унифицировать маркообразование

оптических кабелей, предпринятая ВНИ-

ИКП, который разработал ГОСТ Р 52266-

2004, не увенчалась успехом.

Наиболее важная и конкретная задача, ко-

торую необходимо решить, состоит в том,

что система маркообразования оптических

кабелей связи (ОК) российского производ-

ства должна отражать определяющие для

потребителей и изготовителей характери-

стики ОК, а именно:

1) назначение кабеля: оптический кабель

связи;

2) условия прокладки (область применения);

3) конструкция (тип сердечника, тип защит-

ных покровов, тип наружной оболочки);

4) количество и типы оптических

волокон (ОВ);

5) максимально допустимая растягивающая

нагрузка;

6) допустимая раздавливающая нагрузка;

7) эксплуатационный диапазон температур.

Унифицированная система маркообразова-

ния ОК должна быть простой, понятной и

отражать эти характеристики. Вполне воз-

можно при ее разработке взять за основу

единообразную (хотя и не полностью сов-

падающую) систему маркообразования,

применяемую де-факто четырьмя россий-

скими кабельными заводами

(ОКС-01, Севкабель, Оптен,

Эликс-кабель).

Более подробное рассмот-

рение определяющих харак-

теристик ОК позволяет

предложить следующую

маркировку.

1. Назначение кабеля: оп-

тический кабель связи

Обозначается индексом «О»

или же опускается.

2. Условия прокладки

В основном определяются

конструкцией и механически-

ми характеристиками ОК,

в связи с чем эта характе-

ристика может и не быть за-

действована, поскольку дос-

таточно однозначно опреде-

ляется характеристикой

«Конструкция», тем более что одна и та же

конструкция ОК может использоваться для

различных условий прокладки (например

для прокладки в грунт и для подвески).

3. Конструкция (тип сердечника, тип

защитных покровов, тип наружной

оболочки)

Может быть описана индексами, обознача-

ющими виды применяемых материалов

центрального силового элемента (ЦСЭ) ОК

многомодульной конструкции (или указы-

вающими на одномодульную конструкцию),

материалов бронепокровов и наружной

оболочки (табл. 1).

4. Количество и типы ОВ

Количество ОВ в составе ОК отображает-

ся численным значением, типы ОВ – ин-

дексом, соответствующим группе ОВ. Это-

го вполне достаточно, поскольку основ-

ные оптические характеристики отражены

в рекомендации МСЭ-Т и должны соответ-

ствовать требованиям потребителя. Кон-

кретные их значения и изготовитель ОВ

приводятся в паспорте на ОК. В случае,

если ОК содержит разнотипные ОВ, это

может быть отображено или индексом

(например, К – комбинация ОВ), или ука-

занием используемых типов ОВ через

МАРКООБРАЗОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА. ОСНОВНЫЕ

ПОЛОЖЕНИЯ

Конструктивный элемент ОК Индекс

Конструкция сердечника• центральный силовой элемент отсутствует (сердеч-ник типа «центральная трубка») • ЦСЭ в виде стального троса (проволоки) в поли-мерном покрытии• ЦСЭ в виде диэлектрического (стеклопластикового)стержня без покрытия или в полимерном покрытии • профильная конструкция (с пазами, в которых рас-положены ОВ)

Т

С

Д

П

Внутренняя оболочка• полиэтиленовая• алюмополиэтиленовая

ПА

Конструкция силовых элементов бронепокрова• оцинкованные стальные проволоки• стальная гофрированная лента• стеклопластиковые прутки

КЛД

Тип наружной оболочки• полиэтиленовая• полиэтиленовая трекингостойкая• поливинилхлоридная• из полимерных композиций, не распространяющихгорение• из полимерных композиций, не распространяющихгорение и не содержащих галогенов

ПТВ

Н

НГ

Таблица 1

29www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Кабели

дробь. Очевидно, последнее целесообраз-

но в случае, если ОК содержит не более

двух различных типов ОВ (табл. 2).

5. Максимально допустимая растягиваю-

щая нагрузка

Приводится конкретное значение в кН,

согласованное заказчиком и изготовите-

лем (табл. 3).

6. Допустимая раздавливающая нагрузка

Приводится конкретное значение в

кН/100 мм, обеспечиваемое конструкцией

ОК. В принципе для сокращения марки ОК

это значение может быть опущено, так как

практически определяется конструкцией ка-

беля и, кроме того, указано в его паспорте.

7. Эксплуатационный диапазон

температур (табл. 4).

Маркировка в этом случае представляет со-

бой следующую комбинацию индексов:

Х1-Х2Х3Х4Х5-Х6-Х7/X8-Х9,

Где Х1 – тип кабеля, Х2 – конструкция сердеч-

ника (материал ЦСЭ многомодульного сер-

дечника ОК), Х3 – материал внутренней обо-

лочки, Х4 – конструкция силовых элементов

бронепокрова, Х5 – тип наружной оболочки,

Х6 – количество и тип ОВ в составе ОК, Х7 –

допустимая растягивающая нагрузка, Х8 –

допустимая растягивающая нагрузка, Х9 –

эксплуатационный диапазон температур.

Таким образом, ОК с ЦСЭ из стек-

лопластикового стержня, много-

модульной конструкции, содер-

жащий 32 одномодо-

вых ОВ, соответствую-

щих рекомендации

G652С ITU-T, и 16 од-

номодовых ОВ с поло-

жительной ненулевой

смещенной дисперсией,

соответствующих рекомендации

G655 ITU-T, с внутренней алю-

мополиэтиленовой оболочкой, с

бронепокровом из оцинкованных

стальных круглых проволок,

с допустимым растягивающим

усилием 20 кН, с допустимым

раздавливающим усилием

5 кН/100 мм, с наружной поли-

этиленовой оболочкой, предназначенный

для прокладки в водонасыщенный грунт,

для эксплуатации в диапазоне температур

от минус 50 до 50 °С, маркируется следую-

щим образом:

О-ДАКП-32Е2С/16ЕНР-20/5-С, или

ДАКП-32Е2С/16У5Р-20/5С.

Разумеется, настоящее предложение по

маркообразованию ОК – это краткое изло-

жение подхода к унификации маркообра-

зования, который может претендовать на

успех только если окажется приемлемым

для всех участников телекоммуникацион-

ного рынка. В рамках унификации систе-

мы маркообразования ОК, несомненно,

следует решить и проблемы унификации

цветовой маркировки ОВ, а также опти-

ческих модулей ОК.

Представляется целесообразным на стра-

ницах или на сайте журнала LWRE органи-

зовать техническое обсуждение вопросов

унификации маркировки ОК на основе

предложений широкого круга специалистов

по кабелям связи – в первую очередь по-

требителей и изготовителей ОК, а также

независимых специалистов, с целью выбо-

ра наиболее оптимальной системы унифи-

цированного маркообразования. Затем

можно приступить к формированию проек-

та такой системы, которая будет соответ-

ствовать интересам российских изготови-

телей и потребителей ОК.

Литература

1. Техническая документация (технические

условия, каталоги) российских заводов�из�

готовителей оптических кабелей.

2. Мифтяхетдинов С.Х. Цветовое кодирова�

ние волокон и модулей в оптических кабе�

лях: особенности и проблемы // Lightwave

Russian Edition. 2007. № 3. C. 39.

3. Правила применения оптических кабелей

связи, пассивных оптических устройств и

устройств для сварки оптических волокон.

Утв. Приказом Мининформсвязи № 48 от

19.04.2006. http://www.minsvyaz.ru.

4. Оптические кабели связи российского

производства: Справочник. М.: Эко�трендз,

2003.

Тип ОВ Индекс

Одномодовое, соответствующее рекомендации• G652В ITU-T• G652С ITU-T• G652D ITU-T• G655 ITU-T, с положительной ненулевой сме-щенной дисперсией• G655 ITU-T, с отрицательной ненулевой смещен-ной дисперсиейи т.д.

Е2ВЕ2СE2D

E5P

E5Nи т.д.

Многомодовое• с диаметром сердцевины 50 мкм,соответствующее рекомендации G651 ITU-T• с диаметром сердцевины 62,5 мкми т.д.

М5

М6и т.д.

Таблица 2

Допустимая растягивающаянагрузка, не менее, кН

Индекс

12,72080

и т.д.

12,72080

и т.д.

Таблица 3

Температурный диапазонэксплуатации, °С

Индекс

от –60 до +70от –50 до +50 °Сот –40 до +50 °Сот –10 до +50 °С

не указываетсяС (средний)У (уменьшенный)В (внутриобъектовый ОК),или же не указывается

Таблица 4

По информации компании OFS одномодовое

волокно Bend-optimised AllWave FLEX ZWP –

это первое волокно без пика воды, обладаю-

щее прекрасными изгибными характеристи-

ками, требующимися для сетей FTTH, корпо-

ративных сетей и для любых применений,

в которых могут присутствовать изгибы с ма-

лым диаметром. Волокно обладает очень ма-

лыми изгибными потерями во всем рабочем

спектральном диапазоне. Его изгибные ха-

рактеристики (прирост затухания при изги-

бе волокна) примерно в 5-10 раз лучше*, чем

характеристики

стандартного

одномодового

волокна.

Это волокно

помогает также

увеличить на-

дежность опти-

ческого кабеля

в условиях воз-

действия больших

давлений и низких температур благодаря

меньшей чувствительности к микроизгибам.

ННооввооее ввооллооккнноо ккооммппааннииии OOFFSS

* Прим. редактора перевода (А.И. Микилев).

Рис. 1. волокноBend�optimisedAllWave FLEX ZWP

30 www.lightwave-russia.com

Кабели

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Интерес к возможностям оптического во-

локна (ОВ) и кабеля (ОК), предназначенных

для сетей FTTH многоквартирных зданий,

стабильно растет. И неудивительно, так как

для широкомасштабного перехода на ОК

необходимо сделать его прокладку такой же

простой, как и прокладку медножильных ка-

белей, без понижения его надежности и ра-

ботоспособности. Большая плотность поль-

зователей в многоквартирных домах может

снизить капитальные затраты на прокладку

ОК в пересчете на одного пользователя,

значительно увеличив скорость доступа к

услугам. Как следствие сети FTTH обычно

выгоднее оборудовать в крупных зданиях,

чем в частных домовладениях.

Несмотря на такую экономию при массовом

внедрении, в США многоквартирные дома,

подсоединенные к сети с помощью ОВ, сос-

тавляют всего 5% от всех подключенных до-

мов. Это свидетельствует о проблемах, с ко-

торыми сталкиваются операторы, работая с

ОК, и о необходимости рационализации спо-

собов его прокладки. Владельцам зданий

важна эстетическая составляющая проклад-

ки ОК, и они приветствуют экономию прост-

ранства, занятого оборудованием. Операто-

ров же интересует экономичность, надеж-

ность и скорость прокладки ОК.

Последние разработки в области волокон-

ной технологии обеспечивают значительное

повышение стойкости ОВ к изгибу и при-

ближают преодоление одной из проблем от-

расли телекоммуникаций, обычной для мно-

гоквартирных домов. Теперь ОК, который

можно прокладывать так же легко, как и

медножильный, не потеряет ожидаемой от

него работоспособности.

Профили изгиба

Учитывая изменения требований к проклад-

ке ОК, ITU-T в конце 2006 г. разработал ре-

комендации G.657 для определения и стан-

дартизации двух классов одномодового ОВ

с различными уровнями потерь на изгибе.

• Рекомендация G.657.А определяет ОВ

с малыми изгибными потерями. Необходима

совместимость этих ОВ со стандартным од-

номодовым волоном с пониженным водо-

родным пиком, требования к которому опре-

делены ITU-T G.652.D. Конструкция ОВ

должна обеспечивать минимальный радиус

изгиба 10 мм. ОВ с малыми изгибными по-

терями позволяет увеличить плотность раз-

мещения компонентов в кроссовом оборудо-

вании для сетей типа FTTH, а также при ис-

пользовании усовершенствованной системы

укладки и направления волокон – снизить

массу и размер устанавливаемых распреде-

лительных шкафов – примерно на 40 и 75%

соответственно.

• Рекомендация G.657.B описывает ОВ, на-

зываемое «стойким к изгибам» и необяза-

тельно совместимое со стандартным одно-

модовым волокном. Это серьезный компро-

мисс, который позволяет уменьшить мини-

мальный радиус изгиба до 7,5 мм. Однако

этого небольшого уменьшения недостаточ-

но для того, чтобы прокладка ОВ стала

сравнимой с прокладкой медных кабелей

по скорости, надежности и гибкости. Кроме

того, возможности этого волокна недоста-

точны для дальнейшего повышения плот-

ности размещения компонентов в кроссо-

вом оборудовании.

В последние два года началось производ-

ство нескольких новых видов ОВ, создан-

ных на основе разработок, повышающих

его изгибную устойчивость:

• ОВ с уменьшенным диаметром и/или по-

вышенным показателем преломления серд-

цевины;

• ОВ с пониженным показателем преломле-

ния оболочки. Зона вокруг сердцевины ле-

гируется (обычно фтором) для получения

показателя преломления ниже, чем у квар-

цевого стекла;

• ОВ с «профильной конструкцией». Прин-

цип работы аналогичен ОВ с пониженным

показателем преломления оболочки, но

кольцо легированного кварца с более низ-

ким показателем преломления расположено

дальше от сердцевины.

Поскольку эти дополнительные возмож-

ности связаны лишь с усовершенствовани-

ем существующих конструкций и техноло-

гий, то и повышение стойкости к изгибным

потерям также ограничено – это лишь не-

большое улучшение того, что уже имелось.

Одновременно шла разработка совершен-

но новых типов ОВ. В первую очередь это

микроструктурированное волокно (hole

БЕРНАРД ДОЙЧ (BERNHARD DEUTSCH), директор по маркетингу и развитию рынка, компания Corning Cable Systems

ДЭВИД Р. ВЕЛАСКЕС (DAVID R. VELASQUEZ),менеджер по глобальной линейке оптических волокон, компания Corning Optical Fiber

НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАЕТ ПРЕДПОСЫЛКИ

ДЛЯ ПРОКЛАДКИ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ

В МНОГОКВАРТИРНЫХ ДОМАХ

�����������

�� ������������������ ���� ������ ������������ ���������� ���������!����"��������!�����#$�������%�!�$������&'��

��

��

���

��

�

��

���

���

���

���

����

��

����

��

���

����

� �

���

!�"

��#

�$%

�&%

��'�

(�

�)�

�)%

(��

����

��

�

���

�

���

����

��

(�&�"���$�")�*���"���#$��")�+$�� �%� ����!��� !��)�,����-��� ���������.�/��� ��������������������� ���01�2324���!��%�������������! " ��!�������5� ��%���#�� �&'��

666'71�2324'71897����7�����

������������������ ��������������������������� �������������������������� !"�#�����$

0��" ��"!��" ���-� ���!�$����&�

32 www.lightwave-russia.com

Кабели

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

assisted fiber, HAF) и волокно с фотонной

запрещенной зоной (photonic band gap fiber,

PBGF). Хотя ОВ типа HAF и PBGF весьма

стойки к изгибным потерям, они очень до-

роги в изготовлении, их сложно соединять

и они не обеспечивают обратной совмести-

мости с традиционными ОВ. Кроме того,

для ОВ типа HAF и PBGF не вполне подхо-

дят нынешние методы эксплуатации и спо-

собы установки коннекторов.

На рис. 1 показаны ограничения по изгибу

для различных типов ОВ, соответствующих

рекомендациям ITU-T G.652.D, G.657.A и

G.657.B.

Несмотря на отличные изгибные возмож-

ности ОВ типа HAF и PBGF до недавних

пор считалось, что проблемы

совместимости и сложности

их производства слишком

серьезны. Однако недавно

появилась новая технология

производства, и было разра-

ботано наноструктурирован-

ное ОВ, которое позволяет

уменьшить минимальный ра-

диус изгиба до 5 мм и при

этом обратно совместимо с

существующими отраслевы-

ми стандартами и способами

прокладки ОВ. У такого во-

локна имеется нанострукту-

ра, которая понижает его

чувствительность к изгибу бла-

годаря уникальному механизму

удерживания, запирающему

свет в сердцевине намного эф-

фективнее, чем изменение ко-

эффициента преломления обо-

лочки с помощью легирования

фтором. Кроме того, при про-

изводстве ОВ не требуется ни-

какой механической работы с

материалом.

Потребности и возможности

Для оценки потенциального

выигрыша от новой техноло-

гии пользователь должен от-

ветить на два основных воп-

роса. Во-первых – каким тре-

бованиям должен соответ-

ствовать ОК в многоквартир-

ном здании и насколько ма-

лым должен быть допустимый

радиус его изгиба для удоб-

ства и привлекательности ра-

боты с ним при сохранении достаточного

бюджета мощности ОВ? Во-вторых – ка-

кие технические условия по надежности и

методам эксплуатации необходимо учиты-

вать при монтаже?

Ответ на первый вопрос связан с прик-

ладными возможностями ОК. Из резуль-

татов многих испытаний и на примере

эксплуатации линий, работающих во всем

мире, стало очевидно, что конкурировать

с медножильными кабелями по миними-

зации трудовых и материальных затрат

ОК способны при радиусах их изгиба ме-

нее пяти миллиметров. Огибание кабелем

углов при входе в помещение, в коридо-

рах, в распределительных и коммутаци-

онных шкафах, в обход дверей и других

препятствий – обычное дело при проклад-

ке кабеля внутри зданий.

На рис. 2 показано несколько примеров

монтажа ОК в многоквартирном здании.

Видно, что для отвода кабеля по коридору

понадобилось сделать 15 изгибов, чтобы

охватить всего четыре жилых помещения.

Вдобавок попытка собрать кабели в жгут

иногда приводит к тому, что один из них не-

сет всю нагрузку и в нем возникает боль-

шое механическое напряжение.

Кроме того, для ускорения процесса про-

кладки и в целях экономии на стоимости

самих кабель-каналов (коробов) и их про-

кладки, кабели часто крепят скрепками

к косякам, стенам и плинтусам. На рис. 3

показан эффект крепления кабеля с по-

мощью скрепок. Из рисунка видно, что та-

кое крепление приводит к изгибу кабеля

с радиусом около 5 мм.

Кажется очевидным, что потенциальное

снижение стоимости и быстрые темпы

внедрения, сохраняющие бюджет опти-

ческой мощности, эстетически приемле-

мые конструкции кабеля и оптическую ра-

ботоспособность, будут востребованы и

специфицированы. Операторы во всем

мире отмечают, что их удовлетворит и

устроит технология, отвечающая этим

требованиям. А, например, компания NTT

уже ввела в эксплуатацию кроссовое обо-

рудование, рассчитанное на радиусы из-

гиба менее 5 мм.

Естественно, что, задумываясь об изги-

бах столь малого радиуса, пользователь

может и должен изучить вопросы меха-

нических характеристик

ОВ и их изменений с тече-

нием времени – это часть

нашего второго вопроса.

Всесторонние исследова-

ния и моделирование этих

свойств ОВ проводились

в течение нескольких лет.

Тестировались два основ-

ных параметра – перемот-

ка с натяжением и дина-

мическая прочность. Важ-

но также отметить, что на-

дежность – это статисти-

ческий параметр с распре-

делением плотности веро-

ятности.

По спецификации стан-

дартного одномодового

Рис. 1. Диаграмма потерь на изгибе для ОВ раз�личных спецификаций. Также показана типич�ная работоспособность различных конструкцийОВ. Снизу слева по часовой стрелке: ОВ с фо�тонной запрещенной зоной, с «профильнойконструкцией», микроструктурированное, с по�ниженным показателем преломления оболоч�ки, с уменьшенным диаметром сердцевины истандартное ОВ

Рис. 2. Примеры прокладки ОК в многоквартирном здании.Слева сверху по часовой стрелке: подводка к зданию;распределительный кабель; кабель ответвления в кабель�каналев коридоре; кабель ответвления, проложенный через стальнуюстойку без защиты; изгиб запаса кабеля ответвления в коробе

ОВ его радиус изгиба должен обеспечи-

вать практически нулевую вероятность

обрыва в течение 20 лет эксплуатации.

Последняя рекомендация ITU-T G.657

для ОВ с повышенной устойчи-

востью к изгибам предполагает

уровень «управляемой надеж-

ности», в котором смоделирован-

ная вероятность повреждения ОВ

будет немного превышать «ноль»

за срок службы ОВ.

Внешняя поверхность изогнутого

волокна находится под механи-

ческим напряжением, аналогич-

ным растягивающей нагрузке.

Напряжение растяжения снижает-

ся вдоль радиуса по направлению

к «центру» изгиба, а внутренняя

сторона уже находится в состоя-

нии сжатия (рис. 4). Вероятность

повреждения любого ОВ зависит от

напряжения изгиба (т.е. от радиуса),

длины изгибов (т.е. от их количест-

ва) и износа (т.е. от развития трещин)

при эксплуатации ОВ. В результате ве-

роятность повреждения волокна из-за

его изгибов с радиусом менее 5 мм ос-

тается в пределах миллионных долей.

В этом смысле ОВ остается самым на-

дежным компонентом сети.

Результаты моделирования могут быть

экстраполированы на конфигурации се-

тей операторов для оценки веро-

ятности разрыва соединения на

километр проложенного в домов-

ладении ОВ либо в соотношении

с другими важными параметрами.

И наконец, какие существуют со-

ображения в пользу практического

применения наноструктурной тех-

нологии? Давайте рассмотрим три

главных шага, необходимых для

соединения волокон, и посмотрим,

что для этого требуется сделать.

1. Доступ к волокну в кабеле

и подготовка ОВ к соединению

Этот шаг аналогичен для нано-

структурированного и традицион-

ного ОВ. Монтажник использует

специальные безворсовые сал-

фетки и изопропиловый спирт для

очистки ОВ после разделки ОК,

выбирает нужное волокно и меха-

нически удаляет его защитное

покрытие. Затем монтажник ска-

лывает с помощью автоматичес-

кого скалывателя конец ОВ для получе-

ния перпендикулярного торца, что спосо-

бствует минимизации потерь на стыке. В

случае соприкосновения торца ОВ с ка-

ким-либо предметом (пыль, жидкости, ру-

ки и пр.) волокно приходится снова обре-

зать (обычно на 5–10 см) и повторять

процесс его очистки и скалывания. Если

ОВ было сколото раньше и хранилось в

коробках или стенных розетках, то перед

соединением тоже необходимо повторить

стандартную процедуру обрезки, очистки

и скалывания.

2. Сварка или соединение на месте

эксплуатации

Как было показано экспериментально,

допускается сварка наноструктурирован-

ного, устойчивого к изгибам ОВ с ис-

пользованием стандартных инструментов

при минимальной корректировке пара-

метров сварки для обоих вариантов сты-

ка: нечувствительных к изгибу ОВ между

собой и со стандартным одномодовым

волокном. Хотя на дисплее сварочного

аппарата наноструктурированное ОВ

выглядит иначе, чем стандартное, сварка

наноструктурированного волокна на со-

временном оборудовании, поддерживаю-

щем эту процедуру осуществляется так

же, как сварка обычного ОВ. Проверка

тысяч соединений, выполненных без оп-

тимизации режима сварочного аппарата,

показала, что типичные значения потерь

как для однотипных (между нанострукту-

рированными ОВ), так и для разнотип-

ных (наноструктурированного с одномо-

довым ОВ) соединений составляет около

0,1 дБ, что удовлетворяет требованиям

Telcordia GR-20-CORE. С трудностями

можно столкнуться при использовании

системы юстировки LID (локальный ввод

излучения и его обнаружение) для

оценки потерь на стыке или рас-

познавания сердцевины для вы-

равнивания. Однако практика по-

казала, что и широко используе-

мая система юстировки ОВ с V-об-

разной канавкой, и системы вы-

равнивания оболочки и распозна-

вания сердцевины отлично работа-

ют с наноструктурированными ОВ.

При концевой заделке ОВ могут

использоваться оптические соеди-

нители, монтируемые непосред-

ственно на месте последующей

эксплуатации. При правильной под-

готовке ОВ и выполнении всех не-

обходимых процедур при установке

оптического соединителя специа-

лист не заметит разницы между

обычными современными волокнами и

наноструктурированными. Оба соедине-

ния имеют схожие вносимые и возврат-

ные потери в том же диапазоне, что и

для одномодовых ОВ. Кроме того, суще-

ствуют ОК, армируемые оптическими со-

единителями в заводских условиях, кото-

рые позволяют подключать их без учас-

тия специалистов.

34 www.lightwave-russia.com

Кабели

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Рис. 4. Изгибное напряжение волокна и вероят�ность его повреждения на изгибе 360° в милли�онных долях за 20 лет

Рис. 3. Абонентский кабель для много�квартирных зданий, закрепленный на де�ревянном бруске с помощью стандартнойплоской скобки. Слева изображена соот�ветствующая рентгенограмма, иллюстри�рующая влияние давления на радиус изги�ба волокна

35www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Кабели

Тестирование тысяч оптических соедини-

телей показало, что потери оптического

сигнала на входе соединения стандартно-

го одномодового ОВ с наноструктуриро-

ванным и наноструктурированных между

собой находится в том же диапазоне зна-

чений, что и для оптических соединителей

обычного ОВ.

3. Тестирование

Все ОВ с пониженной чувствительностью

к изгибным потерям ставят одни и те же

проблемы перед производителями изме-

рительного оборудования, так как для

оценки стойкости к изгибу необходимо

измерить вполне конкретные параметры

(например диаметр модового поля, длину

волны отсечки). Даже если эти ОВ сов-

местимы со стандартными, всегда суще-

ствует некое окно работоспособности, ко-

торое должен учитывать персонал, заня-

тый проведением измерений. При исполь-

зовании OTDR (оптического рефлекто-

метра) для тестирования соединения ОВ

с различными диаметрами модового поля

не исключен эффект «чрезмерных по-

терь» или «мнимого усиления». Это из-

вестные явления, и процедура тестирова-

ния соединения с обеих сторон стыка с

последующим усреднением результатов

показывает, что на самом деле в первом

случае потери не превышают нормы, а во

втором – усиления в действительности

нет. Альтернативное, или двунаправлен-

ное, тестирование уже используется на

абонентских участках сетей FTTH в мно-

гоквартирных домах, где используются в

основном ОВ сравнительно небольшой

длины. Достоверные данные о потерях

дает измерение потерь мощности в сое-

динении в целом. Эта методика дешевле

и проще. И наконец, достаточно чувстви-

тельными для регистрации оптического

сигнала в наноструктурированных ОВ

оказываются тестеры активного волокна.

В заключение отметим, что нанострукту-

рированное ОВ можно довольно сильно

изгибать без потерь сигнала, и при этом

оно совместимо с современными стан-

дартными волокнами и методами монта-

жа. Работоспособность этого нового ОВ

при изгибе позволяет проектировщикам

сетей больше не беспокоиться о потерях

на изгибе. Отзывы первопроходцев гово-

рят о том, что с усовершенствованием су-

ществующих технологических процессов

прокладчики сетей столкнутся с мини-

мальным изменением методов стыковки и

измерений на месте эксплуатации. Теперь

можно работать с действительно нечув-

ствительным к изгибу ОВ, как с медно-

жильным кабелем, и при этом получать

полосу пропускания, необходимую не

только для сегодняшних нужд, но и для

потребностей будущего развития сети.

Lightwave, октябрь 2007

Перевод с английского

Европа

36 www.lightwave-russia.com

Наметившийся в последнее время пере-

ход к реконфигурируемым оптическим се-

тям и постоянное увеличение канальной

скорости передачи выдвигают новые тре-

бования к параметрам оптического линей-

ного тракта систем передачи [1]. Одним

из главных параметров является хромати-

ческая дисперсия. Переход на следующий

уровень STM (увеличение скорости пере-

дачи в четыре раза) ужесточает требова-

ния к хроматической дисперсии в 16 раз

[2]. Для решения этой проблемы вместе

со статической компенсацией хроматиче-

ской дисперсии начинают применять дина-

мическую компенсацию. При скорости

10 Гбит/с необходимость применения ди-

намической компенсации возникает в слу-

чае протяженных регенерационных участ-

ков, в пределах которых реализована

лишь частичная статическая компенсация.

В то же время для систем, работающих на

скорости 40 Гбит/с и выше, применение

динамической компенсации необходимо

почти во всех случаях.

Динамические компенсаторы дисперсии

нужны тогда, когда возможно изменение

длины линейного тракта во время работы

системы. Такая возможность существует

в полностью оптических сетях, в которых

коммутируются участки отдельных опти-

ческих трактов, имеющих различные зна-

чения дисперсии. Кроме того, динамиче-

ская компенсация необходима, если дис-

персионные свойства линейного тракта мо-

гут изменяться вследствие действия тем-

пературы [2] (зависимость дисперсии от

температуры может достигать 1 нм/пс/°С

для 500 км волокна со смещенной ненуле-

вой дисперсией [3]), остаточных и динами-

ческих механических напряжений, мощно-

го светового потока в WDM-системах. Тре-

бования к точности подстройки дисперсии

зависят от скорости потока, энергетическо-

го бюджета системы и пр.

Управление дисперсией становится особен-

но важным в высокоскоростных системах

передачи, линейный тракт которых построен

с использованием подвешиваемого кабеля.

В таких системах диапазон колебаний тем-

пературы может достигать 100°С [4]. Кабе-

ли подобных систем подвешиваются на ли-

ниях электропередач, контактной сети же-

лезной дороги и просто на опорах.

Необходимо обратить внимание на то, что

существуют настраиваемые (tunable) ком-

пенсаторы дисперсии, т.е.

устройства, которые позволя-

ют изменять вносимую диспер-

сию непосредственно на месте

или удаленно. Но действие это

производится вручную, а не

автоматически. Динамический

компенсатор дисперсии

(dynamic dispersion compen-

sator) подстраивает дисперсию

автоматически, на основе из-

мерения дисперсии, накоплен-

ной в линейном тракте. То

есть динамический компенса-

тор имеет цепь обратной связи

и в нем используется настраи-

ваемый элемент, который

обеспечивает внесение необ-

ходимой дисперсии со знаком,

обратным знаку дисперсии ли-

нейного тракта.

Использование брегговской решетки

как элемента с изменяемой

дисперсией

Хорошо освоенная сегодня технология

изготовления волоконных брегговских

решеток (ВБР) (рис. 1, а) с изменяемым

периодом и длиной до 10 см позволяет

использовать их в качестве элемента

управления дисперсией. Одним из прие-

мов создания регулирующего элемента

динамического компенсатора является

механическое объединение пьезоэлемен-

та с отрезком оптического волокна, в ко-

тором сформирована брегговская решет-

ка. Альтернативный подход основан на

температурной зависимости эффектив-

ного показателя преломления для основ-

Измерительная техника

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

М. А. КОТЕНКО, к.т.н., доцент Академии муниципального управления

ДИНАМИЧЕСКАЯ КОМПЕНСАЦИЯ

ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ

Рост скорости передачи и переход к реконфигурируемым оптическим сетям обусловли-вают необходимость использования систем автоподстройки дисперсии линейного трактасистемы передачи, т.е. динамической компенсации хроматической дисперсии. В статьерассмотрены основные схемы реализации динамических компенсаторов дисперсии.

Рис. 1. Конструкция (а) и принцип действия (б)компенсатора дисперсии на основе волоконнойбрегговской решетки

а

б

37www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

ной моды. В этом случае необходимо

нагревание ВБР. Второй подход имеет

преимущество перед первым, так как

позволяет прогревать решетку неравно-

мерно по длине, создавая градиент тем-

пературы (рис. 2), и использовать решет-

ку с постоянным периодом.

При обоих подходах изменяется точка от-

ражения сигнала на отдельно взятой дли-

не волны (рис. 1, б). Так как период ре-

шетки неравномерен, то устройство рабо-

тает в определенном диапазоне длин

волн, отражая различные спектральные

составляющие в различных точках по дли-

не решетки. Например, для решетки длин-

ной 10 см и с чирпом (изменением перио-

да решетки по ее длине) 0,1 нм/см полоса

пропускания составит 1 нм а вносимая

дисперсия 1000 пс/нм. Создавая управля-

ющее воздействие, можно контролировать

задержку для отдельных спектральных

составляющих. Если рабочая полоса ре-

шетки охватывает диапазон нескольких

каналов, то возможна многоканальная

компенсация дисперсии.

Изменение шага решетки может быть как

линейным, так и нелинейным [2]. Устрой-

ство управляется путем подачи постоян-

ного напряжения на пьезоэлемент или

термопленку. Управляющее напряжение

формируется схемой управления (СУ), ко-

торая содержит измеритель хроматиче-

ской дисперсии. Таким образом замыка-

ется контур системы автоматического ре-

гулирования вносимой дисперсии.

Использование брегговских решеток

для управления дисперсией наиболее

полно описано в работах [3, 5, 6], поэто-

му мы не будем останавливаться на этом

подробно.

Оптический фазовый фильтр

на эталоне Жире–Турнуа

В качестве элемента подстройки компен-

сатора дисперсии можно использовать

оптические фазовые фильтры на этало-

не конструкции Жире-Турнуа [7]. В таком

устройстве электростатически управляе-

мая мембрана является

частично пропускающим

зеркалом эталона. Заднее

зеркало целиком отражает

свет, и он выходит из час-

тично прозрачного перед-

него зеркала (рис. 3). Как

и в эталоне Фабри–Перо,

резонансы возникают,

когда полный путь света

кратен целому числу

длин волн.

Изменяя расстояние между

зеркалами, можно влиять

на условие резонанса и фа-

зовую задержку. В одном

из подходов подвижное переднее зеркало

перемещается относительно полного от-

ражателя. Как альтернативу используют

температурное регулирование показателя

преломления, которое приводит к такому

же эффекту фазового сдвига на резона-

нсных длинах волн. Резонансные фазо-

вые сдвиги рассредоточены в некотором

диапазоне длин волн. С изменением дли-

ны резонатора меняются резонансные

длины волн. В системе DWDM длины волн

каналов фиксированы. Смещая резонанс-

ные пики относительно центральных длин

волн оптических каналов системы DWDM,

можно управлять фазовыми задержками

на рабочих частотах. Конструкция этало-

на допускает возникновение нескольких

резонансов на равноотстоящих длинах

волн, которые можно сопоставить длинам

волн оптических каналов DWDM. В этом

случае происходит компенсация диспер-

сии для нескольких каналов системы пе-

редачи. В отличие от компенсатора на ре-

шетке данный метод не позволяет регули-

ровать наклон дисперсионной кривой, что

необходимо для высокоскоростных (40 и

более Гбит/с) систем.

Активная решетка на основе массива

волноводов

Авторы работы [8] предлагают также ис-

пользовать в качестве дисперсионного эле-

мента активную решетку на основе массива

волноводов с дифракцией Фурье–Френеля.

Входной сигнал, который содержит излу-

чение с разными длинами волн, попадает

во входной разветвитель. Там он расщеп-

ляется на 128 оптических лучей, каждый

из которых попадает в отдельный волно-

водный канал. Все 128 волноводных ка-

налов проходят через управляемый на-

пряжением линейный фазовый элемент,

выполненный в форме трапеции. Затем

волноводные каналы проходят через

управляемый напряжением параболиче-

ский фазовый элемент. В результате сиг-

нал претерпевает гибридную дифракцию

Фурье–Френеля. Напряжение, подавае-

мое на параболический элемент, опреде-

ляет вносимую дисперсию. Напряжение,

подаваемое на линейный фазовый эле-

мент, определяет среднюю длину волны

полосы, на которую настроена фазовая

решетка. После этого световые пучки из

отдельных волноводных каналов вновь

объединяются в выходном объединителе.

Моделирование такого устройства показа-

ло, что можно получить дисперсию

6980 пс/нм в полосе фильтра, ограничен-

ной уровнем 3 дБ. При использовании

второго фазового элемента с формой,

описываемой полиномом более высокой

степени, станет возможной компенсация

дисперсии более высокого порядка.

Схемы измерения дисперсии

Схема измерения дисперсии является од-

ной из наиболее ответственных частей

компенсатора. От ее работы зависит точ-

ность и время подстройки дисперсии. Из-

мерение дисперсии может быть реализо-

Измерительная техника

Рис. 2. Волоконная брегговская решетка с тем�пературным управлением. Из�за переменнойтолщины термопленки изменяется период решетки

Рис. 3. Оптический компенсатордисперсии на управляемом интер�ферометре Жире–Турнуа

38 www.lightwave-russia.com

вано при помощи измерения сигнала

синхронизации, выделенного из инфор-

мационного сигнала [9], или с использо-

ванием специального пилот-тона (подне-

сущей частоты) [10]. Другой предложен-

ный способ – использовать относитель-

ный фазовый сдвиг между сигналами

синхронизации в системе DWDM [9]. Та-

кая схема строится следующим образом.

На передающем конце все канальные

сигналы синхронизируются от одного ис-

точника синхронизации. Линейный тракт

содержит статические компенсаторы дис-

персии и/или наклона дисперсионной

кривой. В одноканальном случае кроме

информационного канала используется

еще один канал для передачи сигнала

синхронизации, чтобы на приемном кон-

це можно было определить разность фаз

этих двух сигналов.

Экспериментальная проверка описанного

способа на одноканальной системе со

скоростью передачи 40 Гбит/с, длиной

линейного тракта 400 км (оптимизирован-

ного по дисперсии при 20°С на длине вол-

ны 1551,3 нм), промежуточной компенса-

цией дисперсии и наклона на каждом уси-

лительном участке, без динамической

компенсации показала следующие ре-

зультаты: чувствительность приемника

(Кошибки = 10–9) –26,8 дБм при 20°С;

при 0°С энергетический штраф составил

1,8 дБ; при 40°С порог ошибок повысился

до 10–8. При включенном динамическом

компенсаторе дисперсии чувствитель-

ность приемника (Кошибки = 10–9) –27,1 дБм

при 0°С и –26,5 дБм при 40°С.

Теперь рассмотрим работу схемы дина-

мической компенсации с пилот-тоном,

изображенную на рис. 4. На электриче-

ском уровне информационный сигнал

суммируется с сигналом пилот-тона, пос-

ле чего подается на модулятор, на кото-

рый также подается сигнал от одномодо-

вого лазера. Сформированный таким об-

разом сигнал передается по линейному

тракту. В приемнике сигнал разделяется

в разветвителе, к которому через цирку-

лятор подключена нелинейная волокон-

ная брегговская решетка (НВБР). Ко вто-

рому порту разветвителя подключена

схема выделения пилот-тона. В этой схе-

ме формируется управляющее напряже-

ние для пьезоэлемента НВБР на основе

сравнения фаз сигналов пилот-тона, рас-

положенных в нижней и верхней боковых

полосах промодулированного сигнала.

Информационный сигнал снимается с

фотоприемника ФП1.

Экспериментально было показано, что

такой компенсатор при передаче сигнала

со скоростью 10 Гбит/с может измерять

дисперсию до 1200 пс/нм с точностью

10 пс/нм/дБ (относительно изменения

электрического уровня выделенного пи-

лот-тона в приемнике). Диапазон измере-

ния дисперсии, динамический диапазон

системы и энергетический штраф зави-

сят от частоты пилот-тона и глубины мо-

дуляции. Так, при скорости 10 Гбит/с, глу-

бине модуляции 15% и частоте пилот-то-

на 8 ГГц для 60-километрового тракта

был получен диапазон измерения дис-

персии до 975 пс/нм, динамический диа-

пазон 22 дБ и энергетиче-

ский штраф менее 0,5 дБ

(BER = 10-9). Без компенса-

ции энергетический штраф

составил 2 дБ.

Заключение

Безусловно, применение ди-

намических компенсаторов

дисперсии экономически не

всегда оправдано. Напри-

мер, для систем DWDM

с канальной скоростью

10 Гбит/с использование от-

дельного компенсатора для

каждого канала будет дос-

таточно дорогим решением.

Поэтому необходимо при-

нять все меры по снижению

дисперсии в линейном тракте, такие как

тщательный подбор статических воло-

конных компенсаторов дисперсии, ис-

пользование наиболее узкополосного

линейного кода и по возможности про-

кладка кабеля в грунт, где меньше ска-

зывается влияние окружающей среды.

Если же компенсация окажется недоста-

точной, то можно применить широкопо-

лосный динамический компенсатор для

всех каналов сразу. Динамическая ком-

пенсация хроматической дисперсии на

скоростях 40 Гбит/с и выше является од-

ной из ключевых технологий наравне

с компенсацией ПМД и нелинейных ис-

кажений. Выбор динамических компен-

саторов дисперсии, оптимальных с точки

зрения стоимости и технических харак-

теристик, станет одним из решающих

факторов широкого внедрения таких

систем на магистральных сегментах оп-

тических сетей.

Некоторые производители уже сегодня

выпускают на рынок коммерческие про-

дукты. В таких устройствах чаще всего

используется узкополосная перестраива-

емая брегговская решетка. Устройства

рассчитаны на работу с системами уров-

ня STM-64 или STM-256 (10 или

40 Гбит/с); ширина рабочей полосы со-

ставляет от 30 до 80 ГГц; вносимая дис-

персия от 400 до 1600 пс/нм; затухание,

вносимое устройством, как правило, не

превышает 6 дБ (без учета затухания

разъемов и циркулятора). Точность

подстройки дисперсии не превышает

10 пс/нм за время подстройки около 10 с.

Измерительная техника

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Рис. 4. Схема динамической компенсации дисперсии с использованием пилот�тона

39www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Управляются такие устройства либо че-

рез интерфейс COM-порта, либо с по-

мощью внешнего контроллера (для

устройств в корпусе «бабочка»).

Необходимо сказать и о проблемах, воз-

никающих при создании динамических

компенсаторов и при их эксплуатации.

Еще недостаточно изученным остается

вопрос деградации волноводных бреггов-

ских решеток вследствие воздействия

температуры или механического напря-

жения. Отдельно необходимо изучать

температурные зависимости дисперсии

для линейных волокон, волокон, компен-

сирующих дисперсию и использующихся

либо в виде сосредоточенных компенса-

торов либо в качестве линейного волокна

при построении дисперсионных карт. Та-

кие исследования

наиболее актуаль-

ны для стран с

большой террито-

рией, таких как

Россия и США.

Литература

1. Харди С. Возрож�

дение интереса к

новаторским техно�

логиям на

OFC/NFOEC //

Lightwave Russian

Edition. 2007. № 3.

С. 3.

2. Наний О.Е., Гла�

дышевский М.А.,

Щербаткин Д.Д.

Методы компенса�

ции хроматической

дисперсии //

Волоконная оптика.

М.: Оптиктелеком,

2002.

3. Eggleton B.J.,

Mikkelsen B.,

Raybon G. et al.

Tunable dispersion

compensation in a

160�Gb/s TDM sys�

tem by a voltage

controlled chirped

fiber Bragg grating //

IEEE Photonics

Technology Letter.

2000. Vol. 12, No. 8.

P. 1022.

4. Senzawa Y., Myoujin M., Miyazaki S.,

Kitamura K. Transmission delay variations in

OPGW and overhead fiber�optic cable links //

IEEE Transactions on Power Delivery. 1997.

Vol. 12, No. 4. P. 1415.

5. Sumetsky M., Eggleton B.J. Fiber Bragg

gratings for dispersion compensation in optical

communication systems // J. Opt. Fiber.

Commun. Rep. 2005. No. 2. P. 256.

6. Заславский К.Е., Шиянов В.А. Оптичес�

кие компенсаторы дисперсии, использую�

щие брэгговские дифракционные решет�

ки // Электросвязь. 1999. № 2. С. 18.

7. Hecht J. As fiberoptic systems performance

improves, so must dispersion compensation //

Laser Focus World. 2002. Vol. 38, No. 12

(русский перевод: http://www.c�tt.ru/

source/lib/DispersionCompensation.pdf).

8. Parker M.C., Walker S.D. Dynamic disper�

sion compensating using a Fourier–Fresnel

phase apertured active arrayed�waveguide

grating // LEOS Summer Topical Meeting.

1999. P. 41.

9. Sano A., Miyamoto Yu., Kuwahara S.,

Toba H. Adaptive dispersion equalization by

monitoring relative phase shift between spac�

ing�fixed WDM signals // J. Lightwave Technol.

2001. Vol. 13, No. 3. P. 336.

10. Petersen M.N., Pan Z., Lee S. et al. Online

chromatic dispersion monitoring and compen�

sation using a single inband subcarrier tone //

IEEE Photonics Technol. Lett. 2002. Vol. 14,

No. 4. P. 570.

11. Fibre optic communication subsystem basic

test procedures. International standard – IEC

61280�1�3.

Измерительная техника

40 www.lightwave-russia.com

Основные понятия

Автоматизированный мониторинг волокон-

но-оптических линий с помощью оптических

рефлектометров становится все более акту-

альной задачей по мере расширения сетей

ВОЛС и повышения ответственности опера-

торов за поддержание бесперебойной свя-

зи. Система мониторинга обеспечивает не-

прерывное тестирование состояния опти-

ческих волокон (ОВ), в режиме реального

времени определяет изменения

их параметров, места поврежде-

ний и т.д.

Вместе с тем на пути внедрения

систем мониторинга ОВ сущест-

вует ряд проблем экономическо-

го и технического характера.

Одной из технических порблем

может стать формирование

входных данных системы и инте-

рпретация получаемых резуль-

татов. В настоящей статье будут

рассмотрены основные методы

анализа состояния ОВ, чтобы

помочь потенциальному пользо-

вателю системы мониторинга

понять суть получаемых результа-

тов и оценить реальную полез-

ность мониторинга своей оптичес-

кой сети. При этом предполагается, что

для осуществления мониторинга в качест-

ве измерительного модуля используется

оптический рефлектометр. Особенности

анализа данных от других типов измери-

тельных модулей, таких как измеритель

мощности (оптический тестер), оптиче-

ский анализатор спектра и др., будут рас-

смотрены в другой работе.

Прежде чем начать описание применяемых

при мониторинге методов анализа, введем

несколько определений.

Базовая рефлектограмма – это рефлекто-

грамма, которая отражает реальное состоя-

ние линии и признана отвечающей требова-

ниям оптической сети на момент начала за-

пуска процесса мониторинга.

Текущая рефлектограмма – рефлектограм-

ма, которая измерена системой в автомати-

ческом режиме согласно режиму монито-

ринга, заданному пользователем.

Разметка рефлектограммы (базовой) – логи-

ческое выделение элементов базовой рефлек-

тограммы, которые затем, в процессе монито-

ринга, должны быть определены и в текущей

рефлектограмме для сравнительного анализа.

Неоднородности – элементы рефлектограм-

мы, которым приписаны значения затухания

и/или коэффициента отражения. В зависи-

мости от значений этих величин выделяют

два вида неоднородностей: с отражением и

без отражения (только затухание). Неодно-

родностям на рефлектограмме соответству-

ют разъемные или неразъемные соединения

(узлы), физически существующие на линии.

Обычно задают также коэффициент затуха-

ния на участке слева от неоднородности.

Пороговые значения (пороги) мониторинга –

допустимые отклонения значений па-

раметров текущей рефлектограммы

от соответствующих значений базо-

вой рефлектограммы. Превышение

порога рассматривается системой как

ухудшение состояния ОВ.

Уровни мониторинга – набор порого-

вых значений для данного элемента

рефлектограммы, отражающих раз-

личную степень ухудшения состояния

ОВ (например «предварительный»,

«существенный», «критический»,

«авария» и т.п.).

Событие мониторинга – изменение те-

кущей рефлектограммы, при котором

отклонение хотя бы одного параметра

хотя бы одного ее элемента превыша-

ет пороговое значение.

Общий принцип автоматизированно-

го мониторинга ОВ с помощью оптическо-

го рефлектометра состоит в сравнении

текущей рефлектограммы с базовой. Для

того чтобы программа анализа работала

корректно, параметры измерения этих

рефлектограмм (длительность импульса,

дискретность взятия отсчетов, диапазон

расстояний, время усреднения) выбирают-

ся одинаковыми.

Измерительная техника

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

М. Л. ГРИНШТЕЙН, технический директор ЗАО «Институт информационных технологий»,Республика Беларусь

М.С. ЗЮЗИН, руководитель отдела программного обеспечения ЗАО «Институтинформационных технологий», Республика Беларусь

МЕТОДЫ АНАЛИЗА ИЗМЕНЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ

ВОЛС ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ

Рис. 1. Пример задания порогов растровым мето�дом; обозначено два уровня срабатывания

41www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Измерительная техника

Методы сравнения рефлектограмм

при автоматическом мониторинге

Анализ текущей рефлектограммы прово-

дится по набору параметров, задаваемых

при разметке базовой рефлектограммы.

В зависимости от того, что представляет

собой этот набор параметров, можно клас-

сифицировать два метода контроля.

В первом варианте при сравнении опре-

деляется отклонение по вертикали (т.е.

в децибелах) текущей рефлектограммы

от базовой в каждой отдельной точке.

В этом случае элементом рефлектограм-

мы, подлежащим мониторингу, является

каждая ее точка, и пороговое значение

представляет собой только одно число.

Данную форму задания порогов можно лег-

ко представить визуально в виде линии

(границы), обрамляющей базовую рефлек-

тограмму сверху и снизу (рис. 1). При нор-

мальном состоянии текущей рефлектограм-

мы ее точки не должны выходить за эту гра-

ницу. Конечно, можно задать несколько

вложенных границ для разных по критич-

ности отклонений.

Этот метод по аналогии с графическими

редакторами, работающими с изображе-

нием на уровне пикселей без привязки к

изображению в целом, можно назвать

растровым (или методом сравнения по

точкам). В нашем случае пиксели – это

точки на рефлектограмме, а сравнивают-

ся значения «абсолютных» децибелов со-

ответствующих точек без учета того, что

эти точки составляют физически единый

объект – рефлектограмму волоконно-оп-

тической линии.

Алгоритм сравнения растровым методом

состоит в последовательном движении по

рефлектограмме от начала к концу и в поис-

ке первой точки вышедшей за пределы ус-

тановленных границ. На первой такой точке

алгоритм заканчивает работу, и на выходе

мы получаем только одно число – расстоя-

ние до места первого «повреждения».

42 www.lightwave-russia.com

Измерительная техника

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Во втором методе

базовая рефлекто-

грамма разбивает-

ся на участки и не-

однородности (ко-

торые соответству-

ют узлам, т.е. точ-

кам соединения

участков). Они ло-

гически обоснова-

ны реальным сос-

тавом линии и име-

ют собственные

физические харак-

теристики. Эти

участки и неодно-

родности и будут

элементами мони-

торинга. Подчерк-

нем, что они могут

описываться не од-

ним, а несколькими

параметрами каждый:

затуханием и коэф-

фициентом отраже-

ния в соединении, затуханием (дБ) и ко-

эффициентом затухания участка (дБ/км),

полным затуханием линии (дБ), ее дли-

ной (км) и т.д. Для выделения элементов

проводится разметка базовой рефлектог-

раммы и задаются пороги мониторинга

для каждого узла и участка (рис. 2). Пос-

ле разметки она представляет собой иде-

альную модель реальной рефлектограм-

мы, состоящей из типовых объектов. Тем

самым создается шаблон, который будет

затем применяться к текущей рефлектог-

рамме. Продолжая аналогию с графичес-

кими редакторами, можно назвать дан-

ный метод векторным (или методом

сравнения по шаблону).

Логика алгоритма сравнения векторным

методом состоит в применении шаблона

базовой рефлектограммы к текущей и

в последовательном сравнении парамет-

ров соответствующих элементов. При

отсутствии каких-либо отклонений на те-

кущей рефлектограмме параметры (за-

тухание, коэффициент отражения и ко-

эффициент затуха-

ния участка) оста-

нутся практически

неизменными вви-

ду одинакового по-

ложения маркеров,

используемых для

расчета, на срав-

ниваемых рефлек-

тограммах. При

обнаружении эле-

мента, отклонения

параметров кото-

рого превысили

допустимые (но не

превысили уста-

новленный порог

конца волокна),

алгоритм не пре-

кращает работу,

а продолжает вы-

числять отклоне-

ния для всех ос-

тавшихся элемен-

тов. На выходе ал-

горитма мы имеем массив отклонений

по каждому элементу.

Особенности методов сравнения

рефлектограмм

Основное достоинство растрового мето-

да – его наглядность и простота задания

пороговых значений. Оператор может,

рассматривая базовую рефлектограмму

в увеличенном масштабе, увидеть неод-

нородности и зашумленности «ровной»

линии и легко определяет допустимые

отклонения для всех точек. При этом да-

же для дальних участков граница может

находиться довольно близко к базовой

рефлектограмме, так как размах шума

определяется характеристиками рефлек-

тометра, а они, естественно, предполага-

ются стабильными во времени. Таким об-

разом, вероятность ложных срабатыва-

ний при этом методе мониторинга мала.

В настоящее время многие оптические

рефлектометры допускают удаленное

управление с помощью набора команд,

которыми производитель может снабдить

пользователя (или приводит в описании

прибора). Простота сравнения рефлек-

тограмм при растровом методе позволя-

ет пользователю без значительных за-

трат на разработку программного обес-

печения реализовать функцию автомати-

Растровые+ простота и наглядность задания порогов+ низкая вероятность ложных срабатываний– сложность автоматической трактовки результата (обязательное вмешательство ква-лифицированного специалиста в процессе работы системы)

Векторные + возможность слежения за изменениями в узлах и отрезках ОВ и ведение соответству-ющей статистики + привязка контролируемого элемента оптической линии к объектам местности– сложность разметки базовой рефлектограммы (необходимость в квалифицированномспециалисте на этапе настройки системы)

Быстрый мониторинг (на обрыв)+ время реакции системы существенно сокращается+ удачно комбинируется с векторным методом, заметно улучшая технические характе-ристики системы– в варианте, не комбинированном с методами 1 и 2, не позволяет вести статистикупо трассам и осуществлять контроль параметров узлов

Методы сравнения

Рис. 2. Размеченные неоднородности и участки на базовой рефлектограммес конкретными параметрами мониторинга одного из узлов

43www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Измерительная техника

ческого измерения и выявления

изменений оптической линии.

Существенный недостаток растро-

вого метода – невозможность

автоматической интерпретации

событий мониторинга. Уход како-

го-то количества точек рефлек-

тограммы за пределы заданной

границы не позволяет без допол-

нительной обработки (простота

метода как раз и предполагает

ее отсутствие) и/или вмешатель-

ства оператора сделать вывод

о том, что произошло на линии

на самом деле.

В свою очередь в векторном мето-

де используются те же понятия и

объекты исследования, что и в обыч-

ной практике рефлектометрических

измерений: неоднородности и участ-

ки ОВ, затухание, длина, расстояние и

т.п. Соответственно и результатом срав-

нения текущей рефлектограммы с базо-

вой являются изменения в этих элемен-

тах. Таким образом, в данном случае ана-

лиз при мониторинге сразу дает инфор-

мацию, которая имеет четкий физический

смысл (например наличие обрыва ОВ и

расстояние до него или изменение зату-

хания в конкретной муфте) и в принципе

может служить для принятия решения

оператором без дополнительного изуче-

ния рефлектограммы.

Однако полноценная реализация вектор-

ного метода возможна при выполнении

двух условий: при правильной разметке

базовой рефлектограммы и наличии

сложного программного обеспечения, вы-

полняющего сравнение.

Хотя разметка рефлекто-

граммы – обычная проце-

дура при работе с опти-

ческим рефлектометром,

в случае автоматического

мониторинга ОВ она тре-

бует особо ответственно-

го подхода. Неверное рас-

положение отметок, ха-

рактеризующих элементы

линии, и некорректное за-

дание пороговых значе-

ний может привести к

ошибкам анализа: нерас-

познаванию изменений

или, наоборот, ложным

срабатываниям.

Каждый пользователь та-

кого измерительного при-

бора, как оптический

рефлектометр, знает о

существовании функции

автоматического анализа

рефлектограммы (факти-

чески ставшей уже обяза-

тельной для программного обеспечения

приборов). Такой анализ может сущест-

венно помочь оператору в работе. Но при

этом следует помнить

о том, что ни один произ-

водитель рефлектометров

не включает в описание

прибора метрологические

(точностные) характерис�

тики автоматического

анализа. Тем самым не

указывается степень пол-

ноты и правильности его

работы, и, значит, необхо-

дим дополнительный

контроль со стороны опе-

ратора для определения

погрешности результатов.

В нашем случае, когда

речь идет о мониторинге

ОВ в автоматическом ре-

жиме и когда неверная

интерпретация результа-

тов измерения чревата серьезными эко-

номическими потерями, автоматический

анализ не может служить единственной

основой обработки рефлектограмм. Поэ-

тому методы, описываемые в настоящей

статье (методы сравнения), не базируют-

ся на автоматическом анализе, несмотря

на то что идея его использования кажет-

ся очевидной; они лишь применяют его

в целях подтверждения (и/или уточнения)

полученных результатов.

В приведенной классификации методов

следует выделить еще одно направление,

которое, как показывает опыт, важно на

практике. Речь идет о методе, который

можно назвать быстрым мониторингом

линии (или мониторингом на обрыв). При

использовании данного метода мы огра-

ничиваем себя в детализации параметров

линии, но взамен получаем высокую ско-

рость реакции системы на обрыв как наи-

более частый и, наверное, самый важный

тип повреждения ОВ. Достигается это за-

данием таких параметров измерения и

анализа базовой рефлектограммы, при

которых рефлектограмма хотя и непригод-

на для детального исследования линии,

но позволяет контролировать ее целост-

ность при минимальном времени измере-

ния. Данный метод может быть особенно

эффективным, если один рефлектометр

применяется для контроля нескольких

длинных линий (с помощью оптического

переключателя) и время измерения для

получения качественной рефлектограммы

может составлять несколько минут.

Рис. 4. Пример базовой рефлектограммы, разме�ченной двумя методами. Красный контур схематич�но показывает допустимые границы отклоненияточек рефлектограммы. Значки отметок показыва�ют узлы, параметры которых измерены методомпяти маркеров и подлежат контролю. Значки сек�ций ( и ) показывают участки, которые следуетпроверять на изменение коэффициента затуханияи наличие новых неоднородностей

Рис. 3. Рефлектограмма длинной линии, измереннойза непродолжительное время

44 www.lightwave-russia.com

Измерительная техника

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

На рис. 3 показана рефлектограмма линии

длиной больше 100 км, измеренная в тече-

ние двух секунд. Большая амплитуда шу-

ма на последних участках не позволят оп-

ределить их параметры. Однако специаль-

ная разметка рефлектограммы и соответ-

ствующая процедура анализа помогают

решить задачу обнаружения обрыва.

Следует отметить, что мониторинг на обрыв

может быть осуществлен и одним из выше-

перечисленных методов как частный случай.

Примеры анализа рефлектограмм

Понять особенности методов и сравнить

их помогут примеры, приведенные ниже.

На рис. 4 показана базовая рефлекто-

грамма, размеченная для применения

обоих методов. На вставке более подроб-

но изображен один из узлов и параметры

неоднородности в нем.

Рассмотрим несколько случаев измене-

ния параметров линии (несколько собы-

тий мониторинга).

Случай 1 – обрыв в размеченном узле:

длина линии (синяя рефлектограмма

на рис. 5, а) уменьшилась.

Оба метода выявят изменение в линии,

превышающее порог. В растровом мето-

де максимальное удаление точки сраба-

тывания от места истинного обрыва рав-

но длительности импульса, при помощи

которого измерялась рефлектограмма.

Причина срабатывания (физическое со-

бытие, произошедшее в линии) неизве-

стна, и оператору необходимо дополни-

тельно проанализировать ситуацию.

Векторный метод в рассматриваемом

случае позволяет точно идентифици-

ровать тип повреждения – «обрыв».

Это удается сделать, потому что узел

был размечен на

базовой рефлек-

тограмме (в соз-

данном шаблоне).

Затухание в нем

обязательно рас-

считывается по за-

ранее размечен-

ным положениям

маркеров и срав-

нивается с порогом

конца волокна, ко-

торый был задан

при постановке ли-

нии на мониторинг

(рис. 5, б). Если об-

рыв произошел на

ровном участке рефлек-

тограммы, то кроме

сравнения по шаблону используется до-

полнительная обработка данных для

уточнения места обрыва.

Стоит отметить, что в любом случае в до-

полнение к обоим

методам может при-

меняться отдельный

автоматический

анализ линии, поз-

воляющий уточнить

результаты.

Случай 2 – посте-

пенное увеличение

затухания в узле

(рис. 6).

В данном случае

растровый метод не

позволяет выявлять

постепенно проис-

ходящие изменения

параметров узла.

Он реагирует толь-

ко на превышение

дискретного порога после измерения оче-

редной текущей рефлектограммы. К тому

же в автоматическом режиме система не

даст ответа на вопрос, все ли в порядке на

отрезке линии, расположенном за точкой,

в которой первый раз превышен порог

отклонения. Из рисунка же видно, что ос-

тальная часть линии не претерпела изме-

нений, и это легко определить с помощью

векторного метода и предварительной

разметки всех узлов.

Случай 3 – появление новой неоднородно-

сти, параметры которой превышают задан-

ные пороги (рис. 7).

При возникновении новой неоднородности

и превышении при этом порога хотя бы в

одной точке применение растрового мето-

да позволит обнаружить такое событие

Рис. 6. Увеличение затухания в узле

Рис. 5. Общий вид текущей (синяя) и базовой (зеленая) рефлектограммпри обрыве линии (а);

увеличенный фрагмент места обры�ва; механизм сравнения затухания в узле, размеченном векторным методом (б)

Рис. 7. Появление новой неоднородности

а

б

46 www.lightwave-russia.com

мониторинга и приблизительно указать

место повреждения. (Здесь, однако, снова

возникает вопрос о состоянии остальной

части линии, ответ на который невозмо-

жен без вмешательства оператора.)

В то же время результаты анализа вектор-

ным методом могут быть неоднозначными.

После применении шаблона к текущей

рефлектограмме будет прежде всего обна-

ружено изменение ее наклона (коэффици-

ента затухания) на участке с новой, только

что появившейся неоднородностью. При

этом изменения наклона участков длиной

1 км и 4 км при появлении неоднородности

с затуханием, например, 0,1 дБ могут от-

личаться в несколько раз. Только если ве-

личина этого изменения превышает уста-

новленный порог мониторинга, выполняет-

ся поиск неоднородности на данном участ-

ке. В рассматриваемом случае векторный

метод предполагает применение дополни-

тельного («обычного») автоматического

анализа, но с учетом результата примене-

ния шаблона и различных значений поро-

гов мониторинга (порог для новой неодно-

родности и порог для коэффициента зату-

хания участка). Таким образом, реакция

системы на появление события монито-

ринга зависит от нескольких, в том числе

не связанных между собой, факторов, от-

носящихся к исходной разметке базовой

рефлектограммы. Здесь сложность век-

торного метода может привести к ошибке

при его применении.

Заключение

В настоящей статье рассмотрены два ос-

новных метода анализа измерений при ав-

томатическом мониторинге ОВ: растровый

(по отдельным точкам рефлектограммы)

и векторный (по физическим элементам во-

локонно-оптической линии).

Растровый метод позволяет системе реаги-

ровать на различные типы повреждений.

Результаты его работы всегда наглядны.

Метод обладает достаточно высокой на-

дежностью, которая связана, в частности,

с простотой разметки базовой рефлекто-

граммы, где риск ошибки оператора

значительно снижается по сравнению

с векторным методом. Это немаловажно,

поскольку при большой и разветвленной

сети ОВ количество базовых рефлекто-

грамм может достигать сотен штук, а с уче-

том большой ответственности процедуры

задания порогов растровый метод и вовсе

может выглядеть более предпочтительным.

Однако, коль скоро сложная и достаточно

дорогостоящая система мониторинга

установлена на некой сети, то у пользова-

теля возникает естественное желание

расширить свои возможности в ведении

статистики, выявлении небольших изме-

нений, прогнозировании аварий и т.д.

Векторный метод, при котором анализу

подвергаются физические элементы во-

локонно-оптической линии, позволяет по-

лучить данные для достижения этой цели,

но требует дополнительных издержек на

обучение персонала, запуск системы

в эксплуатацию и ее квалифицированное

обслуживание.

Измерительная техника

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

LWRE

������������� �����������������������

������������������������������� ���������������������������������������������������������������������� �����!������������� �������������������������������������������������������������������������������"������# $����������������$%����&'�

(�� ���������������������)�������� ���*��!������������������������)���� ���*����������������������������������������+���!��������� ��������������������������+�*���������'�

,� �������� ����� ���������� ������� ��'� -��!� ��*�� ��������� ���� �� !���������� ��*�� ��������� �� ������� ��*��������� ����������� ����'� ������� ��*� ���� ��� �����!�������� !�""# �� ��� +�� ���!%��� ��$� ���� ����!$� ��.����)�$��������� �������� +��� ��������� /..������� � ������������� ���������������������%��������!����� '�

$�������%�� �����""#��� �&������ ���'����� ��������

,�������������0�����������,�������!����)�� 111'����'234567889:;

$�����������������(�����)<�������=��������*'��>�����?)����@-!���)���A���.���BCD>,���.��E�FB�GHI�BBI�GJCG�

$������������������� ����&�������* �&��+�,������&���$��-����.�%�� �����K������������������(��� �L���������MCCN������������������<���������DM����DJ�<���MCCN�����'

47www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Измерительная техника

По мере проникновения реконфигурируе-

мых мультиплексоров ввода/вывода в со-

временные сети операторы получают систе-

мы повышенной гибкости. В то же время

в системы DWDM приходят более высокие

скорости передачи (40 Гбит/с). Объединение

этих двух технологий наряду с получаемыми

преимуществами предъявляет более стро-

гие требования к качеству связи (QoS),

и точность определения отношения «опти-

ческий сигнал/шум» (OSNR) играет в этом

все большую роль.

Однако из-за этих модернизаций OSNR те-

перь нельзя вычислять при помощи простой

интерполяции межканального уровня шума,

как это описано в рекомендации IEC 61280-

2-9 для процедуры тестирования подсистем.

Межканальный шум в перенастраиваемом

оптическом мультиплексоре ввода/вывода

(ROADM) может совершенно не коррелиро-

вать с уровнем шума в полосе (для пика).

Кроме того, края 40-гигабитного сигнала

могут быть обрезаны фильтрами вместе с

краями шума, так как они накладываются

друг на друга. И то и другое затрудняет из-

мерение OSNR. Для преодоления этих проб-

лем было предложено несколько подходов

(некоторые из них уже реализованы в при-

борах), позволяющих найти OSNR в слож-

ном соединении ROADM, близкое к

действительному.

В настоящей статье представлены результа-

ты исследования, проведенного в сетях круп-

нейших операторов связи. Все включенные в

рассмотрение сети работают на основе тех-

нологии ROADM. Сравниваются измерения,

проведенные с помощью спектрального ме-

тода, используемого в коммерческих опти-

ческих спектроанализаторах

(OSA), и по методике измерений,

рекомендуемой IEC. Сравнивают-

ся значения отношения сиг-

нал/шум, полученные по методам

IEC 61289-2-9, вручную вне поло-

сы и на основе определения

спектра внутри полосы.

При более подробном анализе

были рассчитаны пики, для кото-

рых оказался доступен метод аль-

тернативного подтверждения.

Проблемы ROADM

Основа ROADM – переключение

спектральных каналов, используемое для

управления направлением распространения

каналов в любой заданный момент времени.

Световые волны могут приходить из разных

сетей и оказаться различной степени за-

шумленности. Поскольку любая волна может

быть направлена на любой порт, то при вве-

дении волн в ROADM они демультиплексиру-

ются. Фильтры шире сигнала DWDM, поэто-

му часть остаточного шума проходит. Это

создает «плечи» отфильтрованной волны,

и на выходе из ROADM спектр имеет вид,

представленный на рис. 1. Серьезнейшая

проблема для ROADM – установить, как вли-

яет оборудование на отношение сигнал/шум,

и определить, что из себя представляет ос-

таточное отношение сигнал/шум на выходе.

Согласно рекомендации IEC 61280-2-9 по

процедурам тестирования оптико-волокон-

ных коммуникационных подсистем для из-

мерения отношения сигнал/шум в цифро-

вых системах для систем с частотным уп-

лотнением это отношение определяется

следующим образом. Вычисляется среднее

между левым и правым относительно пика

отношениями, измеряемыми как разность

между мощностью пика и шума на полови-

не расстояния между пиками. К сожалению,

эта методика непригодна для сетей на осно-

ве ROADM.

Пример на рис. 1 иллюстрирует ROADM

с расстоянием между каналами 100 ГГц и

скоростью передачи 10 Гбит/с. Даже если

автоматические измерения отношения сиг-

нал/шум ошибочны, опытный пользователь

сможет измерить его вручную. Но на уст-

ройстве с расстоянием между каналами

50 ГГц даже опытный глаз не сумеет точно

определить «плечи» ни с одной стороны пи-

ка, а шум в канале все же остается (шум

внутри полосы). То же самое справедливо

и для более высокой скорости передачи

40 Гбит/с (при расстоянии между каналами

100 ГГц). Таким образом, вероятность

ошибки становится еще больше, поскольку

сигнал и шум невозможно различить.

ФРАНСИС ОДЕ (FRANCIS AUDET), старший менеджер производства

ДАНИЭЛЬ ГАРЬЕПИ (DANIEL GARIEPY), старший специалист по оптическому оборудованиюкомпании EXFO Electro�Optical Engineering Inc.

ВНУТРИПОЛОСНАЯ ОЦЕНКА ОТНОШЕНИЯ

СИГНАЛ/ШУМ ДЛЯ ROADM

Рис. 1. Отношение сигнал/шум оптическогоканала: синяя стрелка указывает на действительное значение, красная – на значение, полученное согласно рекомен�дациям IEC 61280�2�9

48 www.lightwave-russia.com

Измерительная техника

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Измерение отношения сигнал/шум

Для примера на рис. 2 изображен дисплей

оптического спектроанализатора со спект-

ром системы 18 активных каналов с различ-

ными отношениями сигнал/шум. Из графика

четко видно, что отношения сигнал/шум ле-

жат в диапазоне 14–30 дБ.

В той же системе были получены другие дан-

ные в автоматическом режиме вычисления

отношения сигнал/шум по рекомендации IEC

для сравнения результатов с внутриполосной

техникой измерения. Боль-

шая спектральная чувстви-

тельность спектроанализа-

тора может обеспечить вы-

сокую точность измерений

отношения сигнал/шум вне

полосы – в отличие от ре-

комендованной процедуры.

Определить его можно, от-

мечая положения плеч или

на некоторых усовершенство-

ванных спектроанализато-

рах – выбирая расстояние от

пика, для которого вычисля-

ется отношение.

В таблице представлены результаты, полу-

ченные этими методами.

Важно еще раз от-

метить, что подход,

основанный на из-

мерении мощности

шума вне полосы

даст очень хорошие

результаты только в

случае, когда плечи

видны на обеих сто-

ронах несущей вол-

ны. При увеличении

частоты модуляции

и более тесном распо-

ложении каналов или

при использовании

других модуляционных

форматов подход мо-

жет не работать. Поэ-

тому опытный пользо-

ватель должен опреде-

лить, подходит обыч-

ный анализ или нет.

Анализ же внутри по-

лосы не требует реше-

ний специалиста.

Подробный

анализ пиков

При вычислении отношения сигнал/шум для

отдельного пика в случаях, когда метод изме-

рения мощности шума вне полосы не работает

(например для канала 20 на 1548,5 нм), анали-

зируются сохраненные данные. Так как резуль-

таты измерения внутри полосы зависят от по-

ляризации, каждый пик измеряют дважды.

Используя эти пары результатов и вручную

оценивая уровень шума, для кривой В (ниж-

няя на рис. 3) получаем значение –43,2 дБм.

Это соответствует реальному уровню шума

для этого пика, составляющему –40,2 дБм

(на 3 дБ выше из-за того, что шум разделен

на две поляризации). Мощность пика соста-

вила –25,2 дБм (верхняя кривая), и прихо-

дим к величине отношения сигнал/шум

15 дБ. По методу IEC имеем 28,1 дБ.

При сравнении этих результатов можно за-

метить, что измерения в полосе соответ-

ствуют результатам, полученным вручную

по альтернативной технологии (основанной

на частичном поляризационном занулении),

тогда как процедура, рекомендованная IEC,

приводит к неверному результату.

Выводы

Грубая проверка технологии измерения отно-

шения сигнал/шум внутри полосы на основе

рассмотрения спектра сигнала показала, что

эта технология дает хорошее значение отно-

шения сигнал/шум для ROADM, тогда как

традиционная процедура оценки межканаль-

ного шума по IEC в этом случае не работает.

Это также означает, что необходимо моди-

фицировать оптические спектроанализато-

ры, потому что автоматические измерения

с их помощью обычно основаны на

процедуре IEC.

Поляризационное разделение мо-

жет осуществляться несколькими

способами. Один из них – установ-

ка внешнего поляризатора и конт-

роллеров поляризации, которые

позволяют проводить более полное

тестирование. Нужные для этого

дополнительные детали могут быть

встроены в анализатор и обеспе-

чат верный подход, но они увели-

чат цену анализатора и превратят

его в прибор, пригодный главным

образом для ROADM.

Lightwave, ноябрь 2007

Перевод с английского

Номерканала

Длинаволны

Мощностьпика

Рекомендация IEC

Метод «внеполосы»

Метод«внутриполосы»

44 1529,546 –27,31 30,1 20,4 19,8

43 1530,337 –26,81 30,0 20,6 20,6

35 1536,605 –25,86 30,8 21,6 21,1

31 1539,776 –26,06 30,9 30,7 30,7

30 1540,558 –26,19 31,0 29,9 29,9

29 1541,349 –26,46 31,5 15,3 15,3

28 1542,146 –26,72 15,0 15,0 15,0

27 1542,936 –26,68 31,2 14,7 14,6

26 1543,734 –26,09 30,7 29,4 29,4

25 1544,529 –26,61 31,2 14,2 14,1

24 1545,321 –26,27 14,5 14,6 14,3

23 1546,130 –26,17 14,4 14,2 14,2

22 1546,918 –26,13 27,7 14,3 13,9

20 1548,524 –25,19 28,1 15,0 15,0

16 1551,714 –24,28 31,1 30,1 30,1

14 1553,337 –24,40 29,7 28,3 28,3

13 1554,134 –24,13 29,8 28,4 28,4

01 1563,870 –24,76 30,9 22,8 22,8

Таблица 1

Сравнение значений отношения сигнал/шум,

полученных разными методами

Рис. 2. Изменения отношения сиг�нал/шум в исследовании ROADM с 18активными каналами. Уровни изменя�ются от 14 до 30 дБ

Рис. 3. Поляризационные кривые А (средняя кривая), В (нижняя кривая), их сумма (верхняя кривая) и увеличен�ное изображение (справа)

49www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Стандарты

Открытые стандарты внесли огромный вклад

в развитие телекоммуникационной отрасли.

Определение Международным союзом элект-

росвязи (ITU) сетки длин волн DWDM для оп-

тических сетей позволило значительно сни-

зить затраты на многочисленные технологии

и системы DWDM. В кабельной отрасли кар-

динальное продвижение к использованию

широкой полосы было инициировано введе-

нием спецификации интерфейсов кабелей

связи для передачи информации (DOCSIS),

определяющей требования к интерфейсам

для кабельных модемов с высокоскоростным

распределением данных по сетям ТВ. Нако-

нец стандартизованы также физические

формфакторы оптических модулей. Недавно

было принято многоцелевое соглашение

(MSA) о таких формфакторах, как «бабочка»

для лазеров с 14 разъемами, встроенных

комплектов перестраиваемых лазеров, 300-

штырьковыз приемников, сменного оптичес-

кого оборудования SFP и XFP.

Отраслевой стандарт, определивший новое

многоцелевое соглашение, был принят в кон-

це 2002 г. Усовершенствованная архитектура

для телекоммуникационных вычислений (АТ-

СА) превратилась из отдельной монтажной

панели на выставке SuperComm-2004 в наи-

более удобную платформу для многих про-

дуктов в мультимедийной IP-системе (IMS),

в отраслях беспроводной передачи информа-

ции и WiMAX. Этот стандарт определяет фи-

зические свойства стоек с направляющими,

структуру управления монтажной панели,

средства соединения системной платы, вы-

ходные отводы, а также показатели энерго-

потребления и электромагнитного излучения.

В 2005 г. несколько компаний, проверяя АТСА,

обнаружили, что с небольшими ограничения-

ми эта спецификация может удовлетворять

потребностям телекоммуникационной транс-

портной отрасли. Известная сегодня как усо-

вершенствованная ТСА (или АТСА), эта специ-

фикация развивается несколькими компания-

ми, планирующими разработку и совершен-

ствование оборудования для транспортных

систем с использованием АТСА300.

ATCA300

На рис. 1 показано поперечное сечение мон-

тажной панели ATCA300. В основном монтаж-

ные панели приспособлены для 300-мм корпу-

сов ETSI, а также для 12-дюймовых стоек

NEBS. Большинство печатных плат имеют три

зоны коннекторов, которые обеспечивают на-

пряжение –48 В (зона 1); базовое соединение

между картами приложений (зона 2); дополни-

тельную базовую производительность или

связь с противолежащими монтажными пане-

лями через четвертую зону (зона 3) и связь че-

рез передний передающий модуль (FTM) с

главной монтажной панелью для обеспечения

дополнительного расширения ввода/вывода

через слот главного пульта (зона 4).

ATCA300 также поддерживает до шести ши-

роко распространенных карт расширения

АТСА (АМС) половинной высоты или до

трех – полной высоты. АМС предоставляет

достаточный уровень модульности, позволя-

ющий использовать для любого приложения

оптимальное по стоимости оборудование.

АМС привели к широкому применению мон-

тажных плат МикроТСА, у которых стойка с

направляющими для плат устроена так, что

АМС вставляются прямо в объединительную

панель монтажной платы.

Введение такого отраслевого стандарта,

как АТСА300, отразится на всем «жизнен-

ном цикле» телекоммуникационного обору-

дования – от производства компонентов до

конечного использования.

Перспективы использования

стандарта конечными

пользователями�операторами

В течение нескольких лет операторы настаива-

ли на введении стандартов для отдельного обо-

рудования. «Мультивендорная» инициатива

увеличит эффективность работы, снизит затра-

ты поставщиков и операторов, а в дальнейшем

позволит применять инновации в совместных

операторских сетях на основе общих стандар-

тов, а также задаст направление развития но-

вых стандартов и расширения возможностей.

Обычная физическая платформа, поставляе-

мая большинством производителей сетевого

оборудования, даст операторам значительные

преимущества. С точки зрения организации

дела выгоды очевидны: это возможность при-

менять лучшие в своем классе платформы

с периодическим обновлением архитектуры,

услуг и увеличением пропускной способности.

С экономической точки зрения преимущества

также велики. Использование многими произ-

водителями и во многих продуктах совмести-

мого оборудования и программного обеспече-

ния облегчает работу с сетью, приводя к сни-

жению расходов. Общие методы наладки обо-

рудования, работы с поломками и мониторин-

га, одинаковые требования к вентиляции

(охлаждению) и необходимые для обслужива-

НАЙАЛ РОБИНСОН (NIALL ROBINSON),вице�президент по маркетингу, корпорация Mintera

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ АРХИТЕКТУРА ДЛЯТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙПОЛЕЗНА ВСЕМ

50 www.lightwave-russia.com

Стандарты

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

ния ресурсы – это лишь

несколько примеров преи-

муществ. Привлекательная

цена позволяет усовершен-

ствовать сети, повышать их

работоспособность и нара-

щивать возможности пос-

ледовательно и поэтапно, а

не «глобально», когда из-за

устаревания списываются

все сетевые платформы.

Открытые платформы, та-

кие как АТСА300, позволя-

ют снизить издержки на

элемент сети за срок его

службы (табл. 1), в том

числе издержки на запас-

ные и сменные части.

Перспективы

использования стандарта

производителями

оборудования

Стандартизация типичного

оборудования позволяет про-

изводителю сосредоточить

расходы и силы разработчи-

ков на наборе опыта в конк-

ретном, узком направлении и

избежать распыления сил на

разрабоку конструкции и уп-

равления оборудованием.

Монтажная панель АТСА300

идеальна для производителей оптических

транспортных систем. Этот стандарт легко

совместим с нынешним оборудованием, в

котором передающие модули DWDM являют-

ся самодостаточными функ-

циональными объектами, не

требующими входа или вы-

хода трафика через систем-

ную плату. Производители

оригинального оборудова-

ния (ОЕМ) могут сосредото-

читься раздельно на произ-

водстве и технологии благо-

даря специализации линей-

ных модулей, температур-

ной регулировки, систем-

ных плат и устройств регу-

лировки полок, а также бла-

годаря управлению линей-

ными модулями через сис-

темные платы с устройства-

ми регулировки полок.

АТСА300 ускоряет разработ-

ку новых продуктов, позво-

ляет использовать в общее

оборудование, коммерчес-

кую серийную продукцию.

Это также поможет сни-

зить стоимость проверки

и наладки, поскольку та-

кое оборудование может

быть уже проверенным и

сертифицированным.

Дальнейшие преиму-

щества, которые при-

несет стандартизация

АТСА300, состоит в

значительном снижении расходов и вре-

мени на удовлетворение нужд разных

потребителей, которым необходимы раз-

ные конструкции монтажных плат. Стан-

дарты на раз-

меры и управ-

ление линейны-

ми модулями не

зависят от форм-

фактора полки.

Производители

оборудования мо-

гут без дополни-

тельных усилий

подстроиться к

потребностям рын-

ка, на котором

есть спрос на 19-

дюймовые полки с

теми же модулями,

что используются в

телекоммуникаци-

онном оборудова-

нии стандартов ETSI или US. Это значитель-

но снижает общую стоимость разработки.

Стандарт АТСА300 имеет потенциал снижения

стоимости телекоммуникационного оборудова-

ния, во многом схожий с потенциалом многоце-

левых соглашений (MSA), снизивших стоимость

сменной оптики SFP/XFP на уровне компо-

нентов и модулей. С избавлением от необходи-

мости конструировать обычное оборудование

снизится не только стоимость его разработки,

но и общая стоимость изготовления многими

производителями по единому стандарту.

Перспективы использования

стандарта производителями

компонентов и подсистем

Хотя для одобрения и окончательного утверж-

дения стандарта требуется время, продвиже-

ние к установлению стандарта АТСА300, осо-

бенно на последниях этапах формального при-

нятия Ассоциацией производителей промыш-

ленных компонентов (PICMG), очевидно. Оче-

видны преимущества использования АТСА

для всех компаний, вовлеченных в развитие,

внедрение и обслуживание для оборудования

сетей транспорта данных (табл. 2).

Преимущества открытого стандарта несомнен-

ны. Он обеспечивает технологическую конку-

ренцию без сложностей, связанных с ограниче-

ниями формфактора и интерфейса управле-

ния. В транспортной технологии – сегменте

рынка со значительным количеством разнооб-

разных специфических реализаций монтажных

панелей – экономия средств за счет массового

производства обеспечит долговременные вы-

годы на всех уровнях развития оборудования и

во всех элементах цепочки производства.

Lightwave, октябрь 2007

Перевод с английского

Рис. 1. Стандарту ATCA300 необходима специ�фикация монтажнойплаты, совместимой с300�мм стандартом. FTMпозволяет расширитьемкость основной пол�ки. Ширина FTM всего160 мм – меньше, чемширина основной перед�ней платы, и остаетсядостаточно много местадля прокладки кабелейвысокопроизводитель�ного ввода/вывода

Сетевыеоператорыи конечныепотребители

Меньшая стоимость эксплуатации

Упрощение обслуживания

Выгодная модернизация сети

Производителитранспортногооборудования

Меньшие время и стоимостьразработки, низкие риски

Быстрая разработка прототиповна типичной платформе

Производителикомпонентов иподсистем

Единая линейная карта или сменныедополнительные карты могут предос-тавляться различным покупателям

Разработка Внедрение Обслуживание Модернизация Списание

1) экономит вре-мя разработкибазовой плат-формы2) готовые плат-формы для раз-работки позво-ляют быстросоздавать прото-типы радикальноразличающихсятехнологий3) производите-ли компонентови подсистем мо-гут предложитьлинейную картуразличным поку-пателям

1) позволяетоператорууменьшитьвремя наподготовкуспециалистов2) типичноеоборудова-ние (охлаж-дение, про-водка кабе-ля) проще вустановке иоптимизируетресурс обо-рудования

1) однотипныеподдержкаи методы уст-ранения не-исправностейснижают из-держки наобслуживание2) меньшаястоимость за-пасных частей

1) возможнакак полная,так и посте-пенная модер-низация безсмены всейплатформы,что увеличива-ет срок служ-бы типичногооборудованияи снижает об-щую стои-мость сети

Таблица 2

Преимущества использования технологии

АТСА300 производителями и пользовате-

лями оптического коммуникационного

транспортного оборудования

Таблица 1

Преимущества использования ATCA300

на различных стадиях эксплуатации

51www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Интернет�директории

Компания«ИНСТИТУТ

ИНФОРМАЦИОННЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ»

Производитель контроль�но�измерительного обору�дования для ВОЛС, системмониторинга, приборовдля испытания оптическогокабеля при производствеэталонных приборов

www.beliit.com

Компания«DIAMOND»Производство оптоволо�конных продуктов иоборудования для тести�рования и измерений.

www.diamond-fo.com

Кабельный завод«Оптен»Производствои поставкиоптических кабелейсвязи. Проектированиеи строительствоВОЛС

www.opten.spb.ru

Компания

«ОПТИКТЕЛЕКОМ»

Материалы, технологии и решениядля строительстваи эксплуатации ВОЛС

www.optictelecom.ru

ЗАО «ОКС 01»

Производство оптическихкабелей связидля различных условийпрокладки и эксплуатации

ЗАО «Пластком»

Производство защитныхпластмассовых трубдля линейных сооруженийсвязи

www.ocs01.ru www.plastcom.spb.ru

Компания

«ТЕРАЛИНК»

Оборудованиеи материалыдля монтажа,строительстваи тестирования ВОЛС

www.teralink.ru

Компания

«PHOTONIUM»

Оборудование для производ�ства телекоммуникационногои специального оптическоговолокна, сборочные и упако�вочные линии для сотовыхтелефонов, аккумуляторов,зарядных устройств, антенн,высокочастотных фильтров,оптических компонентов и др.

www.photonium.fi

OFS

Оптические волокна,оптические кабели,соединительныеустройства и компоненты,изделия специальнойфотоники, компенсаторыдисперсии и др.

www.ofsoptics.com

52 www.lightwave-russia.com

В 2008 г. компания «Институт информаци-

онных технологий» представила на рынок

два новых оптических рефлектометра.

Многофункциональный компактный

оптический рефлектометр MTP 6000

Быстрое, мощное и легкое решение неза-

висимо от того, проводите вы измерения

сети в процессе строительства и ввода

в эксплуатацию или выполняете быстрые

эффективные измерения в процессе

эксплуатации и поиска неисправностей

ВОЛС.

Назначение. Измерение длины ОВ и рас-

стояния до места повреждения, а также

измерение оптической мощности и зату-

хания в ОВ и компонентах волоконно-оп-

тической техники, визуальное определе-

ние повреждений ОВ (VFL).

Особенности. МТР 6000 может иметь лю-

бую рефлектометрическую конфигура-

цию – одномодовую или многомодовую,

позволяющую проводить тестирование на

четырех длинах волн.

Можно выбирать из

любых конфигураций

с длинами волн: 850,

1300, 1310, 1490,

1550 и 1625 нм, пок-

рывающих все воло-

конно-оптические

применения от маги-

стральных и WDM-

сетей до городских,

FTTH и LAN. МТР

6000 может осна-

щаться встроенным

измерителем мощ-

ности (PM) и крас-

ным лазером для визу-

ализации дефектов волокна (VFL).

Характеристики. Рефлектометр выпус-

кается в модификациях

с различными длинами

волн и динамическими

диапазонами до 44 дБ.

Мертвая зона 7/2,5 м.

Диапазон измере-

ния оптической

мощности от +5

до –70 дБм.

Для связи с

компьютером

используется

USB-интер-

фейс. Через

USB-подключе-

ние возможно

также проведе-

ние измерений

с использова-

нием персо-

нального

компьютера

и специального программного

обеспечения.

Программное обеспечение

MTP 6000 позволяет проводить

анализ результатов измерения

в двух режимах: автоматичес-

ком и ручном

• В автоматическом режиме измерение

производится нажатием на кнопку AUTO.

При этом прибор установит наиболее под-

ходящие для данной линии параметры из-

мерения, произведет последовательное из-

мерение на активных для данного прибора

длинах волн и автоматический анализ по-

Новые продукты

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

НОВЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ РЕФЛЕКТОМЕТРЫКОМПАНИИ ИИТ

Технические характеристики

Общие параметры

Память до 125 рефлектограмм

Экран 4 STN монохромный

ПитаниеАккумуляторная батарея (7 часов) /сетевой блок питания

Интерфейс связи с компьютером USB

Габариты, мм 226 � 108 � 36

Вес, кг 1,0

Общие параметры оптического рефлектометра

Погрешность измерениярасстояния, м

� (0,5 + интервал дискретизации +3�10-5�L)

Погрешность измерениязатухания, дБ/дБ

� 0,05

Тип оптического разъема FC, SC, ST

Таблица 1

Таблица 2

Одномодовый

Длины волн, нм 1310 � 20 / 1550 � 20

Динамический диапазон(ОСШ=1), дБ

25 / 24 30 / 29

Мертвая зона по затуханию, м 12 7

Мертвая зона по отражению, м 3 2

Длительность импульсов, нс10, 30, 100, 300, 1000,2500, 3000, 5000, 10000

Диапазоны расстояний, км 5, 10, 20, 40, 80, 120

Интервал дискретизации,м / число отсчетов

0,32 … 7,5 / 16000

Многомодовый

Диаметр сердцевины, мкм 50 62,5

Длины волн, нм 850 � 20 / 1300 � 20

Динамический диапазон(ОСШ=1), дБ

22 / 22 23 / 23

Мертвая зона по затуханию, м 12

Мертвая зона по отражению, м 3

Длительность импульсов, нс 10, 30, 100, 300, 1000

Диапазоны расстояний, км 5, 10, 20, 40, 80

Интервал дискретизации,м/число отсчетов

0,32 … 5 / 16000

Рис. 1. Многофункциональный компактныйоптический рефлектометр MTP 6000

Материалы раздела «Новые продукты» публикуются

на правах рекламы.

53www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Адресная книга

ОФС Связьстрой�1 Волоконно�Оптическая Кабельная Компания

Aдрес: Россия, 394019, Воронеж,

ул. Жемчужная, 6

Тел.: +7 (4732) 67�27�95, 79�07�55

Факс: +7 (4732) 67�27�95, 79�07�55

E-mail: ofssvs1@ofssvs1.ru

Сайт: www.ofssvs1.ru

Производство и продажа практически

любых видов волоконно-оптических ка-

белей для магистральных, внутризоно-

вых, городских и воздушных линий свя-

зи. Все оптические кабели сертифици-

рованы для использования на Взаимо-

увязанной сети связи РФ. Сертифици-

рованы СДС «Военный регистр» и

«Оборонный регистр». Самонесущие

кабели дополнительно сертифицирова-

ны для использования в электроэнерге-

тике РФ, на воздушных линиях передач.

На предприятии внедрена система ме-

неджмента качества ISO 9001-2000

(сертификат № 092294 QM, выдан ком-

панией DQS).

ОПТИКТЕЛЕКОМ

Aдрес: Россия, 127236, Москва,

Дмитровское ш., 71

Тел.: +7 495 901�9186 (многоканальный)

+7 495 755�9088

+7 495 487�0125

Факс: +7 495 901�9186

E-mail: sale@optictelecom.ru

Сайт: www.optictelecom.ru

Aдрес: Казахстан, 050004, Алматы,

ул. Маметовой, 67, офис 204

Тел.: +7 3272 664�002, 664�003

Факс: +7 3272 507�327

Компания «ОПТИКТЕЛЕКОМ»: материа-

лы, технологии и решения для строитель-

ства и эксплуатации ВОЛС.

ООО «ОПТЕН» КАБЕЛЬНЫЙ ЗАВОДAдрес: Россия, 195253, Санкт�Петербург,

шоссе Революции, д. 58

ООО «Оптен-Кабель»Aдрес: Россия, 188689,

Ленинградская обл.,Всеволожский район, дер. Суоранда, ул. Строителей д. 19

Тел.: (812) 226�78�72, 225�02�86Факс: 226�81�00, 226�78�72E-mail: info@opten.spb.ru,

marketing@opten.spb.ruСайт: www.opten.spb.ru

Санкт-Петербургский кабельный завод«ОПТЕН», основанный в 1991 году, пер-вое в России предприятие по выпуску оп-тических кабелей связи. Основной виддеятельности – производство оптическихкабелей связи. В соответствии с утверж-денными Минсвязи России техническимиусловиями завод выпускает более 30 ма-рок кабелей, среди которых: самонесу-щие кабели для подвески на опорах, ка-бели для прокладки в грунте и кабельнойканализации; кабели для прокладки втрубах; кабели для водных переходов,

локальных сетей и т.д. Высокий уровеньподготовки персонала, применение совре-менного производственного оборудования и технологий, взаимодействие с лидерами в области производства кабельных матери-алов – слагаемые успеха, позволяющие«Оптену» обеспечивать стабильно высокоекачество продукции.

ООО «ОПТЕН»КАБЕЛЬНЫЙ ЗАВОД

лученных резуль-

татов (поиск не-

однородностей и

составление таб-

лицы отметок).

• В ручном ре-

жиме измерение

производится

после выставле-

ния соответству-

ющих данной ли-

нии параметров

измерения в со-

ответствующем

диалоге.

Основные поль-

зовательские ре-

жимы работы с

результатами из-

мерений:

• режим измере-

ния затуха-

ния/отражения

с использовани-

ем маркеров;

• режим изменения масштаба с использо-

ванием специальной «лупы»;

• режим для сравнения/наложения изме-

ренных рефлектограмм;

• режим просмотра событий (неоднород-

ностей) на рефлектограмме с использова-

нием таблицы отметок.

Программное обеспечение MTP 6000 поз-

воляет также осуществлять быстрое сох-

ранение полученных результатов во

флэш-память прибора, их последующее

открытие для работы и анализа.

Оптический рефлектометр ВЛ�7

Компактный, легкий оптический рефлек-

тометр, максимально простой и удобный

в использовании.

Назначение. Измерение длины ОВ и рас-

стояния до места повреждения, измере-

ния затухания в ОВ и их соединениях.

Особенности. Малогабаритный рефлек-

тометр с экраном; управление осущес-

твляется при помощи трех кнопок.

Возможности: полная проверка ВОЛС

по всем необходимым параметрам.Рис. 2. Оптический рефлектометр ВЛ�7

LWRE

54 www.lightwave-russia.com

Адресная книга

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

ОКС 01, Пластком

Aдрес: Россия, 198323, Санкт�Петербург,

Волхонское шоссе, 115

Тел.: +7 812 380�3901

Факс: +7 812 380�3903

E-mail: office@ocs01.ru

Сайт: www.ocs01.ru

Aдрес: Россия, 198323, Санкт�Петербург,

Волхонское шоссе, 115, литера Ж

Тел.: +7 812 746�1761

Факс: +7 812 746�1140

E-mail: plastcom@plastcom.spb.ru

Сайт: www.plastcom.spb.ru

Группа компаний ЗАО «ОКС 01»и ЗАО «Пластком» являются ведущимиотечественными производителями опти-ческих кабелей связи (ОК) и защитныхпластмассовых труб (ЗПТ), предназначен-ных для строительства ВОЛП.Выпускаемая продукция обладает широ-ким спектром преимуществ, что позволя-ет нам быть конкурентоспособными нароссийском рынке и удовлетворять все-возможным требованиям заказчиков(оптимальность конструкций изделий,современные материалы, высокотехноло-гичное производство и т.д.).Нашим потребителям предоставляютсяуслуги, связанные с консультациями, ре-комендациями при проектировании истроительстве линий связи, а также комп-лектной поставке ОК и ЗПТ с необходи-мыми аксессуарами и принадлежностями.

Diamond SA

Aдрес: Via die Patrizi 5

CH�6616 Losone

Switzerland

Тел.: +41 91 785 45 45

Факс: +41 91 785 45 00

E-mail: diamond@diamond�fo.com

Сайт: www.diamond�fo.com

Производство оптоволоконных продуктов,

в том числе: E-2000™, F-3000™ (LC), ST,

DIN, DMI, FC, SC, MU, MPO, MFS, соедини-

тельных панелей, внешних, промышлен-

ных и специальные коннекторов.

Fan-out, Break-out, активные и пассивные

компоненты FTTx, гибриды, аттенюаторы,

ограничители и отражатели. Коммутаци-

онные шнуры, инструменты подготовки и

осмотра волокна, оборудование для тести-

рования и измерений.

ИнститутИнформационных Технологий

Aдрес: Беларусь, 220088, Минск,

ул. Смоленская, 15, офис 907

Тел.: +375 17 294�5972

+375 17 294�5971

Факс: +375 17 294�4935

E-mail: sales@beliit.com

Сайт: www.beliit.com

Компания ИИТ – разработчик и произво-

дитель широкого спектра контрольно-из-

мерительного оборудования для ВОЛС:

• система мониторинга оптических воло-

кон FIBERTEST;

• измерительное оборудование, покрыва-

ющее все волоконно-оптические примене-

ния от магистральных и WDM сетей до го-

родских, FTTH и LAN сетей: оптические

рефлектометры, тестера, переговорные

устройства;

• эталонное оборудование для поверочных

лабораторий;

• приборы для кабельных заводов – конт-

роль и испытание оптических кабелей при

производстве;

• система температурного мониторинга.

OOO «ИНФОТЕЛЕКОМ»

Aдрес: 111141, г.Москва,

ул.1�я Владимирская, д.22, корп.1

Тел.: +7 495 368�41�63

+7 495 306�35�18

Факс: +7 495 368�41�63

+7 495 306�35�18

E-mail: info@kasby.ru

sales@kasby.ru

Сайт: www.kasby.ru

OOO «ИНФОТЕЛЕКОМ»

• Производство и поставка пассивных

компонентов ВОЛС (пигтейлы, патчкор-

ды, оптические адаптеры, коннекторы,

оптические разветвители, кроссовое обо-

рудование, антивандальные ящики, муф-

ты оптические)

• Сварка оптического волокна

• Прокладка волоконно-оптческих линий

связи

PHOTONIUM

Aдрес: Photonium Oy, Maksjoentie 11,

Virkkala FI�08700, FINLAND

Тел.: +358 19 357381

Факс: +358 19 3573848

E-mail: photonium@photonium.fi

Сайт: www.photonium.fi

Тел.: +358 40 5626797*

E�mail: alexei.malinin@photonium.fi*

Компания «Photonium» является веду-

щим производителем и поставщиком

оборудования для производства оптиче-

ского волокна.

Мы предлагаем новую технологию

FCVD, которая позволяет повысить

производительность и качество

процесса MCVD.

«Photonium» – ключевой партнер для

разработчиков полимерных, микрострук-

турированных и легированных волокон.

«Photonium» работает в области автома-

тизации сборки в электронике и фотони-

ке. Мы производим сборочные и упако-

вочные линии для сотовых телефонов,

аккумуляторов, зарядных устройств, ан-

тенн, высокочастотных фильтров, опти-

ческих компонентов.

«Photonium» – партнер, которому дове-

ряет финская полупроводниковая про-

мышленность

* Контактное лицо:

Малинин Алексей Андреевич

ТЕРАЛИНК

Aдрес: Россия, 117997, Москва,

ул. Профсоюзная, 84/32,

корп. Б2�2, офис 27�30

Тел.: +7 495 787�1777

Факс: +7 495 333�3300

E-mail: info@teralink.ru

Сайт: www.teralink.ru

Компания «Тералинк» образована

в 2005 г. в результате реорганизации

компании «Телеком Транспорт». Миссия

компании «Тералинк» – поиск, разработ-

ка и внедрение в России инновационных

решений и технологий:

• системы PON;

• системы передачи «видео по волокну»;

• строительство оптических распредели-

тельных сетей доступа (FTTP/FTTH) мето-

дом пневмопрокладки волокна;

• технология навивки оптического кабеля

на провода ЛЭП;

• пассивные оптические компоненты.

55www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

Е. Г. ПАВЛОВА, редактор журнала Lightwave Russian Edition

Длительность оптических импульсов

Оптические импульсы используются для пе-

редачи информации в цифровых системах

связи и характеризуются зависимостью

мгновенной мощности от времени P(t), кото-

рую удобно представить в виде произведе-

ния пиковой мощности импульса P0 на функ-

цию нормированной формы импульса F(t):

Обычно длительность оптических импульсов

характеризуют так называемой полной дли-

тельностью TFWHM по уровню половины мак-

симальной мощности (full width at half-maxi-

mum). Формальное определение звучит так:

длительность TFWHM – это время, в течение

которого мощность оптического импульса

постоянно превышает половину от макси-

мального значения. Однако это не единствен-

ная мера длительности импульса. Например,

ее можно определить как время, в течение ко-

торого мощность оптического импульса пос-

тоянно превышает некоторый другой уровень

мощности. Часто используется уровень мощ-

ности 0,1 от максимального значения. Можно

определить длительность как минимальный

интервал времени, внутри которого сосредо-

точена существенная доля энергии импульса

(обычно 0,9 от полной энергии).

В области оптической связи в качестве

меры длительности импульса часто поль-

зуются корнем из временной дисперсии

импульса �t (см. примечание).

Сама временная дисперсия �t2 определяет-

ся следующим выражением:

где – энергия импульса и

координата центра импульса (среднее зна-

чение времени), которую можно считать вре-

менем прибытия импульса, а угловые скобки

означают операцию усреднения по времени.

Импульсы стандартной формы

При теоретическом анализе работы систем

связи часто используются импульсы стан-

дартной формы, перечисленные ниже.

Гауссов импульс (рис. 1)

Импульс в форме гиперболического

секанса (рис. 2)

Супергауссов импульс (рис. 3)

При m = 1 форма этого импульса представ-

ляет собой обычный гауссовский импульс.

С увеличением m передний и задний фрон-

ты супергауссовского импульса становятся

все более крутыми.

Если определить длительность переднего

фронта TN как время, в течение которого

мощность импульса возрастает от 10 до

90% от пиковой мощности, то получим

Основы ВОЛС

ФОРМА И ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ОПТИЧЕСКИХ

ИМПУЛЬСОВ

Рис. 1. Нормированная форма гаус�сова импульса

Рис. 2. Нормированный импульс в форме гиперболического секанса

Рис. 3. Нормированная форма супергауссова импульса при m = 5.TN – длительность переднего

фронта, TS – длительность

заднего фронта

–

56 www.lightwave-russia.com

Это выражение позволяет оценить m из

измерения T0 и TN. Как видно из форму-

лы, увеличение m приводит к росту кру-

тизны фронта. При неограниченном уве-

личении m супергауссовский импульс

переходит в прямоугольный импульс.

Прямоугольный импульс

Электрическое поле оптических

импульсов

Однако зависимость мощности от времени

далеко не полностью описывает оптичес-

кий импульс, распространяющийся в одно-

модовом и тем более в многомодовом волок-

не. С точки зрения классической физики оп-

тический импульс представляет собой

всплеск электромагнитного излучения конеч-

ной длительности, распространяющийся

вдоль оси z. Для его полного описания надо

задать изменение во времени электрическо-

го поля E(t,x,y) в некотором сечении волокна.

Относительное распределение поля внутри

одномодового оптического волокна в попе-

речном сечении часто можно считать посто-

янным и для многих типов волокна извест-

ным. В этом случае оптический импульс

полностью описывается зависимостью

напряженности электрического поля во вре-

мени E(t), поскольку

где функции e(x,y), A(x,y) характеризуют мо-

ду волокна.

Электрическое поле E(t) короткого оптиче-

ского импульса колеблется с угловой часто-

той 0, соответствующей центральной све-

товой длине волны импульса 0. Для облег-

чения расчетов используется комплексное

представление поля E(t), действительная

часть которого равна электрическому полю:

Удобно отделить член, быстро осциллирую-

щий на несущей частоте, от более медлен-

но меняющейся компоненты, которая назы-

вается комплексной амплитудой поля:

Комплексная амплитуда может быть

представлена в виде произведения

действительной амплитуды на фазовый

множитель:

Отметим, что интенсивность равна квадрату

действительной амплитуды поля. Измене-

ние же фазы во времени �(t) называется

частотной модуляцией (чирпом):

Рис. 4 иллюстрирует понятия электрическо-

го поля, действительной амплитуды и ин-

тенсивности оптического импульса.

Интенсивность оптического импульса связа-

на с мощностью выражением

где Seff – эффективная площадь сечения

оптического волокна.

Спектр оптических импульсов

Спектр оптических импульсов, описывае-

мых выражением (10), можно вычислить,

используя преобразование Фурье. Введем

комплексную функцию

Энергетический спектр сигнала определяет-

ся квадратом модуля функции E():

Важно отметить, что энергетический спектр

одинаковых по форме импульсов P(t) может

оказаться разным. Это связано с тем, что

одинаковым функциям P(t) могут соответ-

ствовать разные функции U(t), отличающие-

ся временной зависимостью фазы �(t) в

формуле (14). Проиллюстрируем последнее

утверждение на примере гауссовых импуль-

сов, описываемых выражением (2). При на-

личии частотной модуляции комплексная

амплитуда поля гауссова импульса может

быть записана в виде

где С(t) – параметр модуляции.

В случае линейной частотной модуля-

ции параметр С – константа. Под-

ставляя для этого случая выражение

(16) в формулу (14), для V() получа-

ем выражение

Нормированный энергетический спектр

H() для этого случая имеет вид

где �0 – полуширина спектра по уровню

мощности (интенсивности) 1/e.

В отсутствие частотной модуляции (C = 0)

ширина спектра минимальна, при этом вы-

полняется соотношение

Импульсы, для которых выполняется соотно-

шение (19), называются спектрально ограни-

ченными. При наличии линейной частотной

модуляции ширина спектра импульса увели-

чивается в (1 + C2)1/2 раз по сравнению со

спектрально ограниченным импульсом той

же длительности. Такое уширение спектра

возможно, например, за счет фазовой само-

модуляции при распространении светового

импульса в волокне без дисперсии (т.е. на

длине волны нулевой дисперсии).

Если же световой импульс распространяет-

ся в линейном режиме в волокне с диспер-

сией, то появление частотной модуляции,

обусловленное дисперсией, ведет к увели-

чению длительности светового импульса,

и при этом его спектр не изменяется!

Примечание

Иногда параметр �t называют среднеквад-

ратичной шириной импульсов [1]. Однако,

как следует из формул (3) и (5) для импуль-

сов колоколообразной формы, он примерно

равен половине длительности (ширине) по

уровню половины мощности. Поэтому пра-

вильнее называть �t, например, средне-

квадратичной полушириной. Это название

в большей степени соответствует и опреде-

лению дисперсии �2t по формуле (1).

Литература

1. Агравал Г. Нелинейная волоконная опти�

ка. М.: Мир, 1996.

Основы ВОЛС

LIGHTWAVE Russian Edition №1 2008

�

Рис. 4. Электрическое поле, амплитуда и ин�тенсивность короткого оптического импульса

�

�

�