lightwave 2005 04

№4 2005

НОВОСТИ ЕСОСНОВОСТИ ЕСОС

УСТРАНЕНИЕ

НЕИСПРАВНОСТЕЙ

В СЕТИ PON

УСТРАНЕНИЕ

НЕИСПРАВНОСТЕЙ

В СЕТИ PON

ОБНАРУЖЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В РАБОТЕ

КОМПОНЕНТОВ DWDM-СИСТЕМ СВЯЗИ

ОБНАРУЖЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В РАБОТЕ

КОМПОНЕНТОВ DWDM-СИСТЕМ СВЯЗИ

ТЕМА НОМЕРА:

«СКОРАЯ ОПТИЧЕСКАЯ

ПОМОЩЬ»

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

СВЯЗИ И ОПЕРАТИВНОЕ

УСТРАНЕНИЕ АВАРИЙ

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

СВЯЗИ И ОПЕРАТИВНОЕ

УСТРАНЕНИЕ АВАРИЙ


«СКОРАЯ ОПТИЧЕСКАЯ

ПОМОЩЬ»

2 www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №4 2005

За последние годы телекоммуникационная отрасль, и в частности волоконная оптика, шагнула далеко

вперед. Что мы видим сегодня? Идет постоянный процесс увеличения скорости передачи по отдель-

ным каналам (за последние несколько лет скорость с 2,5 Гбит/с возросла до 10 Гбит/с, и ожидается

увеличение до 40 Гбит/с), внедряются технологии спектрального мультиплексирования WDM и широ-

кополосного доступа. Интересен процесс эволюции, но еще более интересен результат – куда все это

приведет? Какие открытия ждут всех нас в XXI столетии и как они изменят нашу жизнь? Читателям

нашего журнала все это станет известно в первую очередь, поскольку всеми любимый журнал стал

не только источником информации, но и консультантом, проводником в будущее, в мир новых техно-

логий. В планах редакции на 2006 год познакомить читателя со следующими актуальными темами.

№ 1, 2006 посвящен оптическим технологиям доступа. В первую очередь PON. Авторы статей расскажут, как от городских

сетей добираться до конкретного пользователя. «Широкополосный» – синоним «высокоскоростной», а значит, конкретный

пользователь в самых удаленных регионах сможет получать качественную высокоскоростную связь. Также речь пойдет о

технологии triple-play, позволяющей по одному волокну передавать телефонию, телевидение и Интернет.

№ 2, 2006 освещает современные тенденции развития оптических сетей. Очевидно, что традиционные операторы, вла-

дельцы линий связи каждодневно задаются вопросом: как развивать свои сети дальше. Мы же, не претендуя на истину в

последней инстанции, беремся лишь проинформировать, рассказать, какие возможны варианты развития в мире глобаль-

ных сетей. Будем говорить и про глобальные, и про городские сети – анализировать зарубежный опыт, на какое оборудо-

вание стоит ориентироваться. И вот здесь интересно было бы развернуть на страницах журнала дискуссию, а значит, прив-

лечь российский практический опыт. А что же у нас? У всех на слуху проекты «Электронная Москва», «Электронная Рос-

сия», но почему-то молчат их создатели. Дорогие читатели, если вам есть что сказать, как вы видите развитие своих сетей,

звоните, пишите нам в редакцию.

№ 3, 2006. Тема номера: Какие кабели нужны России?

Этот вопрос хотелось бы задать всем производителям кабеля. Какую нишу вы занимаете, какие перспективы развития видите –

пожалуйста, высказывайтесь! Каковы потребности отечественного рынка в новых типах кабеля и каковы возможности ваших

кабельных заводов по удовлетворению этих потребностей? Мы надеемся, что заводам будет интересно высказать свое мне-

ние, и ждем ваших откликов!

№ 4, 2006. В этом номере мы поведем речь о качестве и разнообразии услуг в оптических сетях нового поколения. Задача

такая – показать, что широкополосный доступ не абстрактное понятие, а принесет пользу потребителям. Вот через призму

этой полезности мы и рассмотрим широкополосные оптические сети – телевидение высокого разрешения, телевидение по

заказу, интерактивное телевидение, телемедицина, электронное правительство. В этом же номере будут вопросы эксплуа-

тации, темы, интересующие операторов связи, – как им добиться качества услуг, чтобы не было сбоев связи, оптимизация

сетей, переход на новые технологии. Все это и многое другое вы узнаете из наших выпусков.

В заключение мне хотелось бы обратиться к уважаемым рекламодателям. Не буду говорить об очевидных истинах – что рекла-

ма повышает информированность отрасли в ваших продуктах, увеличивает объемы продаж и привлекает новых заказчиков, –

это и так всем известно. Скажу другое: дорогие рекламодатели, своим рекламным бюджетом, выделенным на публикации в

журнале Lightwave Russian Edition, вы поддерживаете телекоммуникационную отрасль, потому что в итоге отрасль имеет реаль-

но хороший журнал – информативный, беспристрастный и новационномыслящий. Мы готовы к сотрудничеству. А вы?

Коммерческий директор Марина Муслимова

Дорогие читатели!

Перед вами 10-й номер журнала Lightwave Russian Edition.

Начиная с самого первого номера мы хотели сделать журнал не только интересным,

но и полезным для специалистов отрасли. Поэтому наряду с актуальностью надежность

и достоверность публикаций были главными критериями, по которым мы отбирали статьи.

Насколько это удалось – судить вам, дорогие читатели. Конечно, не все было гладко за

прошедшие 2,5 года. Попадались в наших публикациях отдельные неточности и ошибки…

Будем стремиться избавиться от них в дальнейшем.

Дорогие друзья, ваши отклики и комментарии окажут неоценимую помощь в выборе наиболее

интересных тем и будут способствовать дальнейшему повышению качества наших публикаций.

От редактора

О планах журнала на 2006 год

3www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №4 2005

х10 каждые 4 года

ПЕТА

ТЕРА

ГИГА

МЕГА

№4 2005

№4 2005

НОВОСТИ ЕСОСНОВОСТИ ЕСОС

УСТРАНЕНИЕНЕИСПРАВНОСТЕЙ

В СЕТИ PON

УСТРАНЕНИЕНЕИСПРАВНОСТЕЙ

В СЕТИ PON

ОБНАРУЖЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В РАБОТЕКОМПОНЕНТОВ DWDM-СИСТЕМ СВЯЗИОБНАРУЖЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В РАБОТЕКОМПОНЕНТОВ DWDM-СИСТЕМ СВЯЗИ


«СКОРАЯ ОПТИЧЕСКАЯПОМОЩЬ»

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙСВЯЗИ И ОПЕРАТИВНОЕУСТРАНЕНИЕ АВАРИЙ

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙСВЯЗИ И ОПЕРАТИВНОЕУСТРАНЕНИЕ АВАРИЙ


«СКОРАЯ ОПТИЧЕСКАЯПОМОЩЬ»

Обложка: Дмитрий Дуев

Новости ЕСОС

Новые форматымодуляции

стр. 21

стр. 5

Устранение

неисправностей

в сети PON

стр. 44

ССооддеерржжааннииее

Научно�технический журнал №4/2005

Издается с 2003 года.

Выходит 4 раза в год

Учредитель:

Pennwell Corp.

98 Spit Brook Road, Nashua

New Hampshire 03062-5737 USA

Тел.: +1 603 891-0123

Издатель:

Издательство «Высокие технологии»

по лицензии Pennwell Corp.

E-mail: [email protected]

Главный редактор:

Олег Наний

Тел.: (495) 939-3194

[email protected]

Коммерческий директор:

Марина Муслимова

Тел: (495) 726-9285

[email protected]

Ответственный секретарь:

Марина Козлова

Тел.: (495) 505-5753

[email protected]

Редактор отдела оптических сетей:

Рустам Убайдуллаев

Редактор отдела переводов:

Максим Величко

[email protected]

Верстка и дизайн:

Борис Лазарев

Дмитрий Дуев

Корректура и набор:

Елена Шарикова

Для писем:

Россия, 119311 Москва, а/я 107

Подписано в печать 20.01.2006.

Формат 60х90/8.

Гарнитура Helios. Печать офсетная.

Бумага мелованная. Печ. л. 7,0.

Тираж 4000 экз. Заказ № ---

Отпечатано

в ООО «Типография «БДЦ-Пресс»

Москва, Остаповский проезд, д. 5, стр. 6

Тел./факс: 995-15-99, 995-45-99

Издание зарегистрировано

в Министерстве Российской Федерации по

делам печати, телерадиовещания

и средств массовых коммуникаций.

Свидетельство о регистрации

ПИ №77-14327 от 10.01.2003

ISSN 1727-7248

© Издательство

«Высокие технологии», 2005

5 Новости ЕСОС

9 Новости технологий

11 Новые книги

12 Экономика

❑ Успехи и неудачи международного

сотрудничества в области

строительства сетей связи в России

❑ Японский рынок FTTH

❑ Эмуляция физического соединения

в пакетных сетях улучшает качество

интегрированных услуг

21 WDM и оптические сети связи

❑ Новые форматы модуляции

в оптических системах связи

❑ Обнаружение неисправностей в работе

компонентов DWDM-систем связи

❑ Методы стабилизации коэффициента

усиления оптических усилителей

37 Кабели

❑ Надежность работы волоконно-

оптических сетей связи и оперативное

устранение аварий

44 Измерительная техника

❑ Устранение неисправностей в сети PON

❑ Фазочувствительный волоконный

рефлектометр для распределенных

датчиков внешнего воздействия

50 Интернет-директории

51 Адресная книга

53 Новые продукты

Схема формированияАй-диаграмма

Оптическийспектр

B Гбит/с

B Гбит/с

–3B 3B–B/2 B/2

20

0

–20

f

4-ary


Оптическийспектр

PSBT

–3B 3B–B B

20

0

–20

ДекодерB Гбит/с


5www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №4 2005

Новости ECOC

С 25 по 29 сентября 2005 года в Глазго, Шотландия,состоялась 31�я международная европейская конференция и выставка

по оптической связи ECOC�2005(Optical Fiber Communication conference and exposition)

Конференция ECOC�2005Конференция и выставка ECOC – крупней-

ший в области волоконно-оптической связи

европейский форум и в 2005 году подтвер-

дил свою высокую эффективность не толь-

ко для получения новейшей информации,

но также и для проведения плодотворных

встреч и дискуссий, завязывания междуна-

родных контактов.

Стало традицией, что на конференции наря-

ду с фундаментальными научными достиже-

ниями широко представлены прикладные

разработки. Демонстрации работы новейших

разработок, развернутые на выставке, часто

являлись продолжением и иллюстрацией

докладов, представленных на конференции.

Тематику конференции отражает диаграм-

ма на рис. 1, показывающая количество

докладов, принятых пятью рабочими подко-

митетами конференции.

Пленарная сессияНа пленарной сессии, по традиции открыва-

ющей конференцию, было заслушано 4 док-

лада. Ровно половина – два доклада – посвя-

щены экономическим вопросам. В

первом докладе «Широкополосный

доступ нового поколения: рынок

или государстственное регулиро-

вание?» представленном профессо-

ром Вильямом Вэббом (William Webb)

из компании OFcom, Великобрита-

ния, проанализированы экономичес-

кие аспекты внедрения широкополос-

ного доступа в европейских странах.

По оценкам компании OFcom, зани-

мающейся предоставлением новых

видов услуг, необходимость в широ-

комасштабном внедрении широкопо-

лосного доступа станет ощутимой к

концу 2007 года. В период с 2008 по

2012 год ожидается широкомасштабное

внедрение таких услуг, для которых

обязателен широкополосный доступ.

В полной мере удовлетворить всем требова-

ниям новых технологий сможет только дос-

туп по оптическому волокну.

Как в связи с этим развивается и будет разви-

ваться внедрение технологии FTTx в евро-

пейских странах? Если бурный рост волокон-

но-оптических систем

доступа в Японии и Ко-

рее связан с прямыми

государственными ин-

вестициями, то в США

развитие FTTx определя-

ется рыночными меха-

низмами и сильной кон-

куренцией на рынке тра-

диционных сетей досту-

па. В Великобритании и

в целом в Европе, по

мнению Вильяма Вэбба, также будет преобла-

дать рыночный механизм развития сетей дос-

тупа, что определит конкуренцию оптических

технологий с другими технологиями доступа.

Близкий прогноз развития технологий широ-

кополосного доступа дан во втором пленар-

ном докладе «Новая эра регулирования»,

представленном Питером МакКарти-Вад

(Peter McCarthy-Ward), региональным дирек-

тором компании «Бритиш Телеком». По его

мнению, в Великобритании эра бурного раз-

вития технологии FTTH/FTTP начнется не ра-

нее 2010 года. При этом государственное ре-

гулирование развития сетей доступа должно

быть, по мнению докладчика, направлено на

устранение узких мест и на развитие конку-

ренции в инфраструктуре сетей доступа.

В докладе «Оптическая связь в 2025 го-

Волокна и волоконные устройства

Волноводные устройства

Полупроводниковые оптоэлектронные

устройства

Системы передачи информации

Сети и сетевые приложения

Рис. 1. Тематика докладов конференции ECOC�2005

Европа

Япония

США

Весь мир

Кол

ичеств

о п

од

кл

юченны

х д

ом

ов

(ми

лл

ио

ны

)

Годы

Рис. 2. Прогноз количества домов, к

которым будет подведено волокно (FTTH)

6 www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №4 2005

ду» одного из пионеров оптических сетей

связи нового поколения – Эммануила Де-

сурвира (Emmanuel Desurvire), представите-

ля компании Alcatel, Франция, дан 20-лет-

ний прогноз развития отрасли связи. По его

мнению, быстрый рост трафика, ожидаемый

в ближайшие 20 лет, может быть обеспечен

только применением оптических технологий

как в глобальных, региональных и городс-

ких сетях, так и в сетях доступа.

Прогноз количества подключенных по тех-

нологии FTTH домов дает цифру более

70 млн. в 2010 году. Будут быстрыми темпа-

ми развиваться и другие технологии широ-

кополосного доступа. В результате этого се-

годняшняя ситуация, характеризуемая из-

бытком проложенного волокна, изменится в

ближайшие несколько лет.

Рост интернет-трафика и трафика, связан-

ного с новыми широкополосными услугами

связи, приведет к 2010 году к необходимос-

ти увеличения темпов нового строительства

ВОЛС и к необходимости более эффектив-

ного использования уже проложенных ли-

ний. Постоянное увеличение эффективнос-

ти использования оптического волокна яв-

ляется характерной чертой развития опти-

ческих систем связи на протяжении всей ее

30-летней истории, что иллюстрирует рис. 3.

Как видно из рисунка, экспоненциальный

рост эффективности (закон Мура) обеспе-

чивается постоянным внедрением новых

технологий. Сегодня действуют оптические

системы связи пятого поколения.

Возможности современных систем далеко не

безграничны. Экстраполирование темпов

роста скорости передачи по одному волокну

в соответствии с законом Мура до 2025 года

наглядно демонстрирует невозможность сов-

ременных технологий удовлетворить ожидае-

мый рост пот-

ребностей в

скорости пе-

редачи ин-

формации, в

частности по

трансатланти-

ческим лини-

ям связи.

По мнению

Десурвира,

возможности

эксплуатируе-

мых сегодня

систем связи

пятого поколе-

ния будут огра-

ничивать ско-

рость развития трансокеанских систем связи

уже начиная с 2010 года. Поэтому настало

время поиска новых физических идей для реа-

лизации систем связи следующего поколения.

Такие системы связи должны будут обеспе-

чить к 2025 году возможность использова-

ния всего доступного оптического диапазо-

на кварцевого волокна, равного 400 нм, или

примерно 55 ТГц, при спектральной эффек-

тивности 10 бит/Гц.

В последнем четвертом пленарном докладе

«Пакетная коммутация с буфером малого

размера или при его полном отсутствии»

профессора Станфордского университета,

США, Ника МакКеона (Nick McKeown) при-

веден анализ возможностей коммутации па-

кетов при радикальном сокращении разме-

ров буфера. Поскольку скорости передачи

информации по одному волокну сегодня

значительно превышают возможности

электроники справляться с ее обработкой,

на повестке дня стоит внедрение в сети свя-

зи оптической пакетной

коммутации. Одним из

самых существенных

препятствий на этом пу-

ти является отсутствие

достаточно емких опти-

ческих линий задержки

или буферов. В то же

время для работы ин-

тернет-маршрутизато-

ров требуются буферы

больших размеров

(стандартная оценка –

миллион пакетов для

системы связи со ско-

ростью 10 Гбит/с).

Для радикального снижения размеров бу-

фера необходимо использовать один из

двух возможных подходов:

1) использовать динамическую коммутацию

каналов (DCS);

2) использовать пакетную коммутацию с ма-

лым буфером.

По мнению докладчика, DCS обладает це-

лым рядом достоинств, в особенности для

магистральных сетей связи с очень плот-

ным графиком.

По прогнозам господина МакКеона, в бли-

жайшие 10 лет начнется внедрение опти-

ческих коммутаторов, осуществляющих ди-

намическую коммутацию каналов.

Второй подход сопряжен с возможностью по-

тери пакетов при переполнении буфера.

(Собственно говоря, из-за опасности потери

пакетов в современных маршрутизаторах ис-

пользуются большие буферы.) Однако про-

веденный в Станфордском университете

анализ реального трафика показал, что по-

Новости ECOC

Сегодня имеется избыток волокна, связан-

ный с переоценкой темпов роста интернет-

трафика. Так, в 2000 году рост интернет-

трафика предполагался на уровне 157% в

год, в то время как реальные темпы роста

оказались значительно меньше. Поскольку

строительство новых линий ВОЛС велось

в соответствии со слишком оптимистич-

ным прогнозом, был создан излишек про-

ложенного волокна. После кризиса ситуа-

ция изменилась из-за резкого снижения

темпов строительства новых линий связи.

Нынешние темпы роста интернет-трафика

порядка 115% в год опережают темпы

строительства ВОЛС.

Пр

ои

звед

ени

е е

мко

сти

на

да

льно

сть

(би

т �

км

/с)

х10 каждые 4 года

ПЕТА

ТЕРА

ГИГА

МЕГА

Годы

Рис. 3. Рост эффективности оптических систем связи в течение

прошедших 30 лет

Ем

ко

сть

тр

ансо

кеа

нски

х л

ини

й

(Тб

ит/

с)

Технология будущего

Годы

Оптический

закон Мура

Рис. 4. Прогноз роста скорости передачи по одному

волокну на трансокеанских линиях связи


тери пакетов могут быть очень незначитель-

ными при условии, что скорость передачи по

магистральной линии многократно превыша-

ет скорость передачи информации по подк-

люченным к ней каналам доступа. Как пока-

зали численные эксперименты, если ско-

рость передачи по магистральному каналу в

100 раз больше скорости каналов доступа,

достаточно использовать буфер, вмещаю-

щий всего лишь 20 пакетов! Конечно, расп-

латой за это является частичная, на 25–30%,

потеря емкости магистральной сети.

По мнению Ника МакКеона, в полностью оп-

тических сетях будущего, возможно, будут

использоваться оба рассмотренных метода

коммутации. По мнению докладчика, техни-

ческих препятствий к их реализации нет.

Быстрые переключателидля коммутируемых оптическихсетей связиПока сетевые архитекторы ищут оптималь-

ную сетевую технологию для коммутируе-

мых сетей связи будущего, производители

компонент заняты разработкой и организа-

цией производства ее ключевых элементов.

Центральными элементами динамически

перестраиваемых оптических сетей являют-

ся высокоскоростные переключатели. Сразу

две японские компании – Yokogava Electric

Corporation и Nozomi Photonics – продемон-

стрировали на выставке ECOC-2005 опти-

ческие переключатели с быстродействием

10 нс и меньше.

Элементарный переключатель 1х2 компании

Yokogava Electric, входящий в состав более

сложных устройств, содержит модулятор на

основе нарушенного полного внутреннего

отражения в двух пересекающихся волно-

водах. Скорость переключения удалось

снизить до 2 нс, обеспечивая контраст в

элементарном переключателе около 15 дБ.

В конфигурациях 4х4 контраст более высо-

кий за счет прохождения через два элемен-

тарных переключателя.

В отличие от переключателей на основе ин-

терферометра Маха – Цандера, переключа-

тель компании Yokogava основан на исполь-

зовании принципа нарушенного полного

внутреннего отражения, не использует ин-

терференционные эффекты и поэтому явля-

ется поляризационно не чувствительным.

Экспериментально подтверждено отсут-

ствие поляризационной чувствительности

во всем C-диапазоне. Прямые эксперимен-

ты показали совпадение параметров перек-

лючателя при ра-

боте на граничных

для C-диапазона

длинах волн 1565

нм и 1530 нм.

Переключатели

выполнены на ос-

нове традиционной

PLC-технологии

(PLC – planar light-

wave cirquit) на по-

верхности полуп-

роводника слож-

ной структуры.

Компания Nozomi для

своих быстрых перек-

лючателей разработа-

ла новый способ про-

изводства PLZT-волноводов (PLZT – акро-

ним для обозначения волновода на основе

сложного окисла (Pb, La)(Zr, Ti)O). Новая

технология, по мнению президента компа-

нии Кеичи Нашимото (Keiichi Nashimoto),

превосходит традиционную технологию на

основе ниобата лития или кремния по сте-

пени интеграции и потребляемой мощности.

Потери, вносимые переключателем 1Х4, ме-

нее 7 дБ, а переключателем 1Х8 менее

10 дБ. На переключатель подается постоян-

ное напряжение смещения 10 В, амплитуда

внешнего управляющего сигнала 3,3 В.

Время переключения менее 10 нс. Изюмин-

кой переключателя является очень малая

потребляемая мощность, составляющая

менее 1 мкВт при частоте 1 кГц.

На своем стенде на выставке компания

Yokogava Electric продемонстрировала рабо-

ту прототипа оптического пакетного комму-

татора-демультиплексора для сети связи с

канальной скоростью 40 Гбит/с. Была проде-

монстрирована возможность разделения па-

кетов, подаваемых на вход коммутатора,

между двумя выходами в зависимости от за-

головка. Использовался поток данных с дли-

тельностью пакетов, равной 3,6 нс (16 бит

при скорости 40 Гбит/с), расстояние между

пакетами 2,4 нс.

Конечно, быстрые оптические переключате-

ли – это только один необходимый элемент

устройства пакетной коммутации. Другой

важнейший элемент – оптический буфер. Хо-

тя ведутся интенсивные исследования в об-

ласти разработки оптических линий задерж-

ки или буферов, практически приемлемого

устройства до сих пор нет, что может задер-

жать создание реальных оптических уст-

ройств коммутации пакетов.

Электронные методы компенсациилинейных и нелинейных искаженийв оптических системах связиС момента кризиса 2000 года, приведшего к

резкому сокращению инвестиций в теле-

коммуникационную сферу, изменилось нап-

равление научных исследований от дости-

жения любой ценой рекордных дальности и

емкости систем связи к воспроизводству

уже достигнутых рабочих характеристик, но

при существенно более низких затратах.

Кроме того, приоритетными стали задачи

увеличения надежности и гибкости отчасти

вместо достижения наивысшей производи-

тельности.

Несмотря на внушительный прогресс опти-

ческих технологий, оптика все еще справед-

ливо считается очень дорогой технологией,

сложной в эксплуатации и масштабировании.

Проблема экономии поэтому часто приводит

к поиску возможностей замены части опти-

ческих компонентов электронными.

Новости ECOC

Ко

эф

фи

ци

ент

за

туха

ни

я

(дБ

/км

)

400 нм=54,5 ТГц

ОН-пик200 нм=23,5 ТГц

–

– –

–

–

–

Изгибные

потери

нмнм

нмнмнм

нм

Рис. 5. Системы дальней связи в ближайшее десятилетие

должны освоить всю доступную для передачи сигналов

полосу оптического волокна от 1300 нм до 1700 нм

Время включения Время выключения

2 нс

1,3 нс 1,4 нс

Рис. 6. Изменение мощности в одном

из каналов при его включении и вык�

лючении. Время включения – 1,3 нс,

время отключения – 1,4 нс.


Новости ECOC

В наибольшей степени это относится к раз-

работке компенсаторов искажений оптичес-

ких импульсов и к развитию электронных ме-

тодов управления и распределения потоков

информации в узлах оптической сети [3–7].

Возвращение электроники в оптические се-

ти стимулировалось также поразительными

успехами в развитии высокоскоростной

электроники, обеспечивающей возможность

обработки сигналов, передаваемых со ско-

ростью 10 Гбит/с.

Бурный экспоненциальный рост исследова-

ний в области электронной компенсации ис-

кажений в течение последних двух лет прив-

лек внимание к оптической связи специалис-

тов и исследователей, занимающихся тради-

ционной связью и теорией информации.

Для совместного обсуждения возможностей

и перспектив электронной компенсации ис-

кажений в рамках ЕСОС-2005 впервые сос-

тоялось рабочее совещание, посвященное

этим вопросам.

Кроме рабочего совещания состоялись еще

две регулярные сессии, целиком посвящен-

ные вопросам электронной компенса-

ции дисперсии.

Особо следует отметить работу ученых и

инженеров компании Nortel, которым

удалось в лабораторном эксперименте

осуществить передачу информации со

скоростью 10 Гбит/с на расстояние 5120

км по волокну G.652 без использования мо-

дулей для компенсации дисперсии [3]!

Этот результат достигнут при объединении

всех современных электронных методов:

1) создание электронных предыскажений

(линейная и нелинейная частотная моду-

ляция);

2) использование кодов с коррекцией

ошибок;

3) применение дифференциального фазо-

вого формата модуляции (DPSC).

Электронная предкомпенсация может наря-

ду с компенсацией хроматической диспер-

сии существенно ослабить воздействие не-

линейной самомодуляции.

С другой стороны, как показано в работе

исследователей из Bell Laboratories, Lucent

Technologies [4], при использовании элект-

ронной предкомпенсации хроматической

дисперсии существенное негативное воз-

действие оказывает фазовая кросс-модуля-

ция каналов в системах со спектральным

мультиплексированием. Как показано в [5],

штраф в величине оптического отношения

сигнала к шуму из-за нелинейной кросс-мо-

дуляции может достигать 7 дБ в линии свя-

зи длиной 5000 км.

Литература1. Desurvire E. Optical Communications in

2025. ECOC�2005, Paper Mo.2.1.3.

2. Maeda Y. Overview of Optical Broadband in

Japan. ECOC�2004, …

3. O’Sullivan M, Roberts K, Bontu C. Electronic

Dispersion Compensation Techniques for

Optical Communication Systems,

ECOC�2005, Paper Tu.3.2.1.

4. Essiambre R�J., Winzer P.J. Fibre

Nonlinearities in Electronically Pre�

Distorted Transmission, ECOC�2005,

Paper Tu.3.2.2.

5. Killey R.I., Watts P.M., Bayvel P. et al.

Electronic Precompensation Techniques

to Combat Dispersion and Nonlinearities

in Optical Transmission, ECOC�2005,

Paper Tu.4.2.1.

6. Winzer P.J., Essiambre R�J. Electronic

Pre�distortion for Advanced Modulation

Formats, ECOC�2005, Paper Tu.4.2.2.

7. Xia C., Rosenkranz W. Performance

Enhancement for Duobinary Modulation

Through Nonlinear Electrical Equalisation.

ECOC�2005, Paper Tu.4.2.3.

3,0 мм R = 8 мм

127 мкм

5 мкм

Электрод

Канальный волновод

Рис. 7. Оптический PLZT�коммутатор 1 X 2 (вид сверху)

Штр

аф

отн

ош

ени

я с

игн

ал

/шум

, д

Б

Расстояние, км

Рис. 9. Накопление искажений, связанных

с фазовой кросс�модуляцией, в оптичес�

кой линии связи с электрической (1)

и оптической (2) компенсацией хромати�

ческой дисперсии

Оптический пакет

Данные Заголовок

Делитель

Линия

задержки Оптический

переключатель

Распознавание заголовка

и управление оптическим

переключателем

Рис. 8. Оптическая схема пакетного демультиплексора


Новости технологий

ДИФРАКЦИОННЫЕ МИКРОЛИНЗЫДЛЯ ВВОДА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

В ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНОСборка микрооптических элементов в еди-

ный блок является очень трудоемкой опе-

рацией и составляет существенную долю

стоимости оптических компонентов совре-

менных систем связи.

Для уменьшения затрат на производство

лазерных модулей может быть использова-

на технология поверхностного монтажа (sur-

face mount technology – SMT), в соответ-

ствии с которой полупроводниковый лазер

(LD) и одномодовое волокно (SMF) пассив-

но выравниваются с использованием специ-

альной V-образной канавки без подстройки

по уровню вводимой мощности. Для согла-

сования размеров пятен необходимо между

LD и SMT поместить согласующую линзу,

обеспечивающую эффективный ввод излу-

чения в волокно.

Однако стандарт-

ные микролинзы

не пригодны для

использования в

технологии пове-

рхностного монта-

жа, так как их раз-

меры и фокусные

расстояния не

постоянны.

Недавно предло-

жен новый тип

фокусирующего

элемента, содер-

жащий две поверх-

ностные дифракци-

онные кремниевые

линзы, которые иде-

ально подходят для технологии SMT, так

как их диаметр в точности совпадает с диа-

метром стандартного волокна (125 мкм) [1].

Принцип работы фокусирующего устрой-

ства и ход лучей в нем показан на рис. 1.

Фокусирующее устройство представляет

собой две дифракционные линзы на проти-

воположных поверхностях кремниевой

пластинки. Первая дифракционная линза

(линза 1) коллимирует

расходящийся пучок по-

лупроводникового РОС-

лазера, а линза 2 фокуси-

рует пучок на торец одно-

модового волокна.

Конструктивно фокусирую-

щее устройство состоит из

двух частей: полуцилиндра

диаметром 125 мкм, сов-

падающим с диаметром

стандартного волокна SMF

(это обеспечивает возмож-

ность пассивного выравнива-

ния устройства в кремниевой

V-образной канавке), и направляющего эле-

мента в виде параллелепипеда, обеспечи-

вающего удобство монтажа. Система ввода

излучения в волокно с использованием

дифракционного фокусирующего устрой-

ства показана на рис. 2.

Новый фокусирующий элемент имеет ряд

преимуществ перед обычными фокусиру-

ющими микролинзами, так как он изго-

тавливается с использованием высоко-

точной фотолитографической технологии,

обеспечивающей стабильное значение

фокусных расстояний дифракционных

линз и допускающей экономичное массо-

вое производство. В качестве материала

линзы вместо традиционного кварца выб-

ран кремний из-за высокого значения по-

казателя преломления (примерно 3,5).

Дело в том, что глубина дифракционных

канавок поверхностной линзы обратно

пропорциональна показателю преломле-

ния материала.

Экспериментальные исследования показа-

ли, что потери на ввод могут быть сниже-

ны до величины менее 3 дБ. Численное

моделирование методом Монте-Карло с

учетом неточности изготовления всех де-

талей, характерной для современного

уровня развития технологии, показало, что

в 89% случаев потери при пассивной сбор-

ке не превышают 5%. Таким образом, реа-

лизация сборки на основе технологии по-

верхностного монтажа позволит сущест-

венно снизить конечную стоимость опти-

ческого передатчика.

Литература1. Uekawa M., Sasaki H., Shimura D. et al.

Surface�Mountable Silicon Microlens for Low�

Cost Laser Modules // IEEE Photonics

Technology Letters, July, 2003, pp. 945–947.

Линза 1 Линза 2

Кремниевая пластина

Полупровод-никовый

лазер

Волокно

500 мкм

2000 мкм

80 мкм

y

х

z

Рис. 1. Принцип работы фокусирующего устройства

и ход лучей в нем

Направляющий элемент

ЛинзаЛазер

Кремниевая подложка

с V-образной канавкой

Волокно

Рис. 2. Система ввода излучения полупроводникового

лазера в оптическое волокно с использованием

дифракционной микролинзы


Новые книги

Ю.С. Кившарь, Г.П. Агравал.Перевод с английского. М.: Физматлит, 2005

Книга «Оптические солитоны. От волоконных световодов к фотон-

ным кристаллам» предназначена для широкого круга специалистов

по оптике: инженеров, аспирантов и студентов старших курсов. Ав-

торами данной книги являются известные специалисты по нелиней-

ной оптике Ю.С. Кившарь и Г.П. Агравал, активно работающие в

области теоретических и экспериментальных исследований опти-

ческих солитонов. Отметим, что один из авторов – Г.П. Агравал –

уже известен российским читателям по переводу на русский язык

его книги «Нелинейная волоконная оптика», выпущенной издатель-

ством «Мир» в 1996 году.

В книге «Оптические солитоны. От волоконных световодов к

фотонным кристаллам» особый интерес для читателей журнала

Lightwave Russian Edition представляют материалы, посвящен-

ные временным оптическим солитонам в волоконных светово-

дах. Такие солитоны были теоретически предсказаны В.Е. За-

харовым и А.Б. Шабат

в 1972 году, а годом

позже A. Хасегава

(Hasegawa A.) и Ф. Тап-

перт (Tappert F.) пред-

ложили использовать

их для оптической свя-

зи. Первые экспери-

ментальные исследова-

ния оптических солито-

нов были проведены в

1980 году, а сегодня

уже действуют первые

коммерческие линии

связи на их основе.

Несомненным достоин-

ством рецензируемой

книги является ее эн-

циклопедичность. Впер-

вые в одном издании

собрана весьма разно-

образная информация по

всем известным сегодня типам оптических и родственных им со-

литонов. Вместе с тем в книге содержится последовательное и

ясное изложение предмета, характерное для учебников. И, нако-

нец, следует отметить высокое качество перевода, выполненного

под редакцией профессора Н.Н. Розанова.

Название брошюры говорит само за себя. Перед вами карманный

путеводитель, дающий общие представления о технологии PON.

На 60 страницах кратко описаны процессы строительства, запус-

ка в эксплуатацию и тестирования пассивных оптических сетей.

Книга будет полезна не только для специалистов, занимающихся

измерениями, поиском и устранением неисправностей в линиях

связи, но и для всех тех, кто хочет познакомиться с быстро разви-

вающейся технологией FTTx. В брошюре удачно собраны сведе-

ния из истории развития телекоммуникационных компаний в

США, информация о структуре и компонентах сетей PON, спра-

вочные материалы, некоторые элементы техники безопасности –

многое из того, что мы пытались более подробно осветить на

страницах нашего журнала. Почти каждому описанию в книге со-

путствует красочная схема или фотография, что очень облегчает

понимание. Следует также отметить наличие большого количест-

ва таблиц с техническими данными, особенно полезными при

проведении различных измерений в линиях связи. Учитывая, что

брошюра подготовлена с участием людей, стоящих у истоков тех-

нологий FTTx и PON и участвующих в разработке новых стандар-

тов в этой области (это Др. Андре Жирар (Dr. Andre Girard), Бенуа

Масон (Mr. Benoit Masson) и др.), на представленные в путеводи-

теле материалы можно положиться.

Среди небольших недостатков отметим только наличие опечаток и

некоторые неточности перевода, но это не портит общего

хорошего впечатления.

Эту книгу, а также другие карманные путеводители от

компании EXFO можно заказать на сайте www.exfo.com

ПУТЕВОДИТЕЛЬ ПО FTTXИ PON

ОПТИЧЕСКИЕ СОЛИТОНЫ.ОТ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВК ФОТОННЫМ КРИСТАЛЛАМ

Тестирование Пассивных Оптических Сетей

12 www.lightwave-russia.com

Современные сети связи являются сложней-

шей и дорогостоящей инфраструктурой го-

сударственного масштаба. Эффективность

этих сетей зависит от многих факторов. К их

числу можно отнести такие, как правильно

выбранная топология построенной сети, на-

личие на сети систем резервирования, воз-

можность осуществления при модернизации

сети нескольких замен аппаратуры на аппа-

ратуру новых поколений, обеспечение поэ-

тапного строительства сети, использование

передового мирового опыта создания инфо-

коммуникационных сетей и т.д. Рассмотрим

один из перечисленных факторов – фактор

использования в России передового мирово-

го опыта в области строительства сетей свя-

зи на основе международного сотрудничест-

ва, которое может быть весьма многогран-

ным. В настоящей статье авторы оценивают

основные достоинства и недостатки между-

народного сотрудничества России в области

связи на примерах опыта работы в

1991–2000 годах самого крупного нацио-

нального оператора связи ОАО «Ростеле-

ком» и участия Администрации связи Рос-

сии в работе сектора стандартизации Меж-

дународного союза электросвязи – МСЭ-Т.

Как важен фактор международного сотрудни-

чества в области связи, видно на результатах

строительства Единой автоматизированной

сети связи (ЕАСС) в Советском Союзе неза-

долго до его распада. Все 80-е годы прошло-

го столетия Министерство связи СССР

предпринимало

огромные усилия,

чтобы ликвидиро-

вать отставание

СССР в создании

цифровых систем

связи и в строи-

тельстве волокон-

но-оптических сетей

связи. Для достиже-

ния этой цели министерством были организо-

ваны масштабные исследования и работы в

области волоконно-оптических систем пере-

дачи, в области производства волоконно-оп-

тических кабелей связи, заготовок для вы-

тяжки оптических волокон и самих оптичес-

ких волокон. К исследованиям и работам бы-

ли привлечены ведущие академические и на-

учно-исследовательские институты страны, а

также ряд ведущих научно-производственных

объединений и предприятий. Были предпри-

няты попытки наладить сотрудничество со

странами социалистического содружества в

рамках международного объединения в об-

ласти связи – ОСС. Однако отставание СССР

в области инфотелекоммуникаций с каждым

годом становилось все большим и большим.

Среди причин этого отставания, кроме оши-

бок концептуального и организационного по-

рядков, необходимо выделить неучастие

СССР в международном сотрудничестве со

странами Запада в области телекоммуника-

ций. Справедливости ради надо отметить, что

это неучастие было вызвано не только отсут-

ствием желания СССР сотрудничать со стра-

нами Запада, но и усилиями стран Запада

блокировать СССР от участия в программах,

которые, по мнению этих стран, позволяли

использовать результаты программ в воен-

ных целях (технологии двойного применения).

Чтобы закрыть доступ СССР к новым техно-

логиям, США инициировали создание СО-

СОМ – Комитета стран Запада по контролю

за выполнением запрета на передачу в СССР

и другие социалистические страны любых но-

вых технологических решений, которые мог-

ли бы иметь хоть какое-нибудь отношение к

военной тематике. Действие СОСОМ в об-

ласти телекоммуникаций в отношении Рос-

сии продолжалось до конца 1994 года, когда

с помощью посредничества таких компаний,

как Great Northern Telegraph, Теlеkом Denmark

(Дания), Siemens (ФРГ), российская компания

ОАО «Ростелеком» добилась отмены

действия запретов СОСОМ в области теле-

коммуникаций.

Экономика

LIGHTWAVE Russian Edition №4 2005

В.Н. СПИРИДОНОВ, к.т.н.

К.К. НИКОЛЬСКИЙ, к.т.н.

УСПЕХИ И НЕУДАЧИ МЕЖДУНАРОДНОГОСОТРУДНИЧЕСТВА В ОБЛАСТИ СТРОИТЕЛЬСТВАСЕТЕЙ СВЯЗИ В РОССИИ

Рис. 1. Штаб�квартира МСЭ в Женеве


Насколько велико было отставание СССР, а

после его распада – России первых лет са-

мостоятельного существования, стало вид-

но при разработке c участием иностранных

фирм планов строительства трансроссийс-

ких (ранее – транссоветских – ТСЛ) линий,

которые должны были пересечь Россию с

запада на восток и с юга на северо-запад.

Идея строительства транссоветских линий

родилась в Министерстве связи СССР в

1988 году и этим же министерством после-

довательно разрабатывалась вплоть до его

ликвидации в 1991 году. Работы над проек-

тами ТСЛ осуществлялись с максимально

возможным для того периода времени

иностранным участием. Именно с разработ-

кой проектов ТСЛ впервые у российских

специалистов появилась возможность поп-

робовать реализовать телекоммуникацион-

ные проекты с использованием мировых

достижений и новейших технологий и аппа-

ратуры. В полной мере этой возможностью

воспользовалась компания «Совтелеком»

(затем она стала называться АО «Интерте-

леком» и, наконец, ОАО «Ростелеком»), по-

казав другим российским телекоммуникаци-

онным компаниям пример эффективности

развития международного сотрудничества.

Огромную роль в этой работе сыграли руко-

водители ОАО «Ростелеком» – Олег Ген-

надьевич Белов, Валерий Павлович Кири-

ченко, Виктор Григорьевич Бакланов. Стоит

более подробно остановиться на опыте

международного сотрудничества ОАО «Рос-

телеком» в 1991–2000 годах. Фактически

нет других примеров международного сот-

рудничества в области телекоммуникаций,

которые оказали бы на страну такое огром-

ное влияние и дали бы такой огромный эф-

фект, как деятельность в этом направлении

ОАО «Ростелеком» в первые годы создания

компании. Это обстоятельство представляет

в настоящее время практический интерес и

потому, что темпы экономического развития

стран, предпринимающих огромные усилия

для преодоления отставания, определяются

прежде всего успехами в международном

сотрудничестве [1]. А Россия по-прежнему

остается в числе стран со слаборазвитой

телекоммуникационной сетью, по-прежнему

Россия так и не стала полноправной участ-

ницей глобального мирового телекоммуни-

кационного сообщества.

Удручающее техническое и технологическое

отставание СССР от передовых стран Запа-

да в конце 80-х – начале 90-х годов можно

было преодолеть

только на пути рас-

ширения междуна-

родного сотрудни-

чества. И руководи-

тели созданной в

1989 году компании

«Совтелеком» ре-

шительно пошли на

расширение меж-

дународных связей.

Правильно выбран-

ные ориентиры на

строительство прежде

всего международных

волоконно-оптических

линий связи позволили компании выйти на

телекоммуникационные сети передовых

стран мира и обеспечили ей наиболее важ-

ные для начального этапа развития финан-

совые поступления от успешного функциони-

рования этих линий. Ввод в действие в 1992

году первой для России международной во-

локонно-оптической линии связи (ВОЛС)

«Россия – Дания № 1» явился прекрасным

результатом отлично организованной работы

компании «Совтелеком» по взаимодействию

с датскими компаниями Great Northern

Telegraph и Telecom Denmark и компанией

STC (Великобритания). Благодаря этой

ВОЛС Россия буквально ворвалась в сооб-

щество ведущих западных телекоммуника-

ционных операторов. К главным составляю-

щим этого успеха компании следует отнести:

• правильный выбор направления основной

деятельности;

• правильную политику поиска и получения

зарубежных кредитов;

• тесную совместную работу по разработке

проектов с ведущими телекоммуникацион-

ными компаниями Запада;

• активное участие в работе Международ-

ного союза электросвязи (МСЭ) и его Сек-

тора стандартизации электросвязи (МСЭ-Т);

• проведение международных конкурсов на

поставку оборудования для строительства

ВОЛС;

• создание собственного филиала компании

(СОМЭС) по строительству ВОЛС;

• организацию строгого технического над-

зора за строительством с участием веду-

щих зарубежных специалистов;

• организацию обучения российских специ-

алистов (строителей, монтажников, эксплуа-

тационного персонала) на ведущих зару-

бежных фирмах.

Продолжение этой политики до 2000 года

позволило ОАО «Ростелеком» выйти на

уровень строительства 8 тыс. км самых сов-

ременных магистральных ВОЛС в год. Та-

ким образом, активное международное сот-

рудничество обеспечило создание такой се-

ти волоконно-оптических линий связи, кото-

рая по состоянию на тот период времени

являлась одной из лучших в мире. Однако с

2000 года дальнейшие действия новой ко-

манды руководителей ОАО «Ростелеком»

привели к изменению принципов и приори-

тетов международного сотрудничества с за-

падными партнерами. Новая команда в ос-

нову своей деятельности положила задачу

максимального увеличения доходов компа-

нии, не уделяя должного внимания дальней-

шему развитию сети, что находится в явном

противоречии с законами развития бизнеса.

В стремлении увеличить доходы компании

новая команда пошла даже на упразднение

филиала по строительству новых волокон-

но-оптических линий связи – СОМЭС.

Такая политика не могла не привести к

ухудшению эффективности работы компа-

нии и, в частности, к снижению рейтинга

ОАО «Ростелеком» в среде международно-

го телекоммуникационного сообщества.

Оценим положение ОАО «Ростелеком» в

настоящее время.

• Созданные в условиях действия ограниче-

ний COCOM три международные подводные

ВОЛС «Россия – Дания №1», «Россия – Япо-

ния – Корея» и «Италия – Турция – Украина –

Россия» (ИТУР), компании, обеспечивающие

выход на Запад, Восток и Юг, устарели мо-

рально и не подлежат модернизации.

• До настоящего времени не построена

транзитная ВОЛС для передачи телекомму-

никационного трафика «Запад – Восток» в

Экономика

Рис. 2. Совещание председателей исследовательских

комиссий МСЭ�Т


интересах международного телекоммуника-

ционного сообщества.

• В последние 6 лет практически не ведется

масштабное строительство новых ВОЛС на

магистральной сети компании.

• Неубедительны результаты реализации

широко разрекламированного проекта

«Балтийская кабельная система».

• Крайне медленно внедряются новые тех-

нологии и оборудование на действующей

сети компании.

• Как стратегическую ошибку компании

можно оценить объявленный в 2005 году

план строительства ВОЛС-ВЛ «Россия – Ки-

тай» на линии электропередачи вдоль БАМа

(для которой поставки не только аппарату-

ры, но и кабеля предполагаются из-за рубе-

жа, что лишает, в частности, российские ка-

бельные заводы больших заказов). Эта ли-

ния на сегодня не решает ни одной серьез-

ной сетевой задачи, а в будущем создаст

большие проблемы для эксплуатационного

персонала.

Для международного телекоммуникационно-

го сообщества Россия стала неинтересным

партнером со слаборазвитыми сетями, кото-

рые никак не могут способствовать разви-

тию мировых телекоммуникаций.

Известно, что техническое развитие различ-

ных отраслей народного хозяйства базиру-

ется на нормативно-технической документа-

ции (НТД) (международных, государствен-

ных и отраслевых стандартах, технических

условиях различных уровней, рабочих доку-

ментах и других материалах). В отрасли

связи эта документация разрабатывается

специализированными предприятиями и ор-

ганизациями и утверждается в установлен-

ном порядке. В последние годы наиболее

актуальными и востребованными в области

связи являются нормативно-технические до-

кументы, относящиеся к волоконно-оптичес-

кой технике связи.

В области создания НТД для телекоммуника-

ций за рубежом очень продуктивно работа-

ют: ISO – Международная организация стан-

дартизации, ANSI – Американский нацио-

нальный институт стандартов, Bellcore – Ис-

следовательский институт в области связи

компании Bell Telephone (США), EIA – Ассо-

циация электронной промышленности

(США), ETSI – Европейский институт стан-

дартов в области связи, IEC – Международ-

ная электротехническая комиссия, IEE – Инс-

титут инженеров по электротехнике и радио-

электронике (США), NIST – Национальный

институт стандартов и технологий (США), ITU

– Международный союз электросвязи (МСЭ)

(членом этого союза является Россия). Не-

посредственно разработкой Рекомендаций

(стандартов) в рамках МСЭ занимаются Сек-

тор стандартизации электросвязи (МСЭ-Т) и

Сектор радиосвязи МСЭ-Р.

В СССР официальной организацией по

стандартизации был Госстандарт СССР. В

настоящее время вопросы стандартизации

возложены на Государственный комитет по

стандартизации, метрологии и сертифика-

ции. В обязанность этого комитета входит

организация разработки и утверждение со-

ответствующих нормативно-технических до-

кументов. Непосредственно разработка НТД

осуществляется НИИ и другими уполномо-

ченными предприятиями и организациями.

По сравнению с деятельностью Госстандар-

та СССР активность Государственного ко-

митета по стандартизации РФ резко сокра-

тилась, а стандарты, выпускаемые в облас-

ти связи, в основном базируются на доку-

ментах ITU-T, ETSI, IEC/TIA (Ассоциация

промышленности средств связи).

В последние годы российские специалисты

стали активно участвовать в работе Иссле-

довательских комиссий МСЭ-Т. Так, напри-

мер, на последней Международной Ассамб-

лее по стандартизации электросвязи (Бра-

зилия, октябрь 2004 г.) несколько российс-

ких специалистов (Д. Черкесов, О. Мирон-

ников, А. Кучерявый, А. Цым, К. Трофимов,

А. Куштуев, Ю. Швадия и А. Кремер) были

избраны вице-председателями исследова-

тельских комиссий МСЭ-Т.

Положительным моментом является прове-

дение в Москве в марте – апреле 2005 года

собрания Исследовательской комиссии 17 –

«Вопросы безопасности и языки». На этом

собрании среди других были представлены

три российских вклада, один из которых в

дальнейшем решено издать как Рекоменда-

цию, а второй положить в основу проекта, в

рамках которого будет разработано нес-

колько отдельных Рекомендаций.

Несмотря на этот положительный фактор,

работу Министерства информационных тех-

нологий и связи России в МСЭ нельзя наз-

вать успешной. Чаще всего участие российс-

ких специалистов в работе ИК МСЭ-Т явля-

ется номинальным, никак не влияющим на

расширение международного сотрудничест-

ва российских операторов связи со своими

зарубежными партнерами. Неудовлетвори-

тельная оценка может быть дана работе по

использованию документов МСЭ-Т в практи-

ческой деятельности организаций и предпри-

ятий связи России. Очень многие важные до-

кументы МСЭ-Т (рекомендации, справочни-

ки) не переведены на русский язык, а суще-

ствовавшая ранее в Центральном научно-ис-

следовательском институте связи (ЦНИИС)

система обработки документов МСЭ-Т и до-

ведения их содержания до пользователей

функционирует в недостаточной степени. Ко-

личество документов, переводимых на рус-

ский язык, уменьшилось. Перевод докумен-

тов МСЭ-Т осуществляется в основном не

специалистами организаций Министерства

связи. Рабочие группы по отдельным Иссле-

довательским комиссиям, образованные в

ЦНИИС, мало эффективны и работают от

случая к случаю. Работа по закупке текстов

Рекомендаций и командированию специа-

листов на собрания Исследовательских ко-

миссий финансируется нерегулярно. Количе-

ство российских специалистов, командируе-

мых на собрания Исследовательских комис-

сий МСЭ-Т, очень ограничено. Операторы

связи России недостаточно участвуют в ра-

боте МСЭ-Т в части разработки новых и ис-

пользования действующих Рекомендаций,

что безусловно сказывается на качестве пре-

доставляемых ими услуг связи.

До сих пор не организовано представитель-

ство МСЭ в Москве с целью пропаганды его

деятельности в стране и улучшения исполь-

Экономика


Рис. 3. Результатом работы

российских представителей

в МСЭ�Т было регулярное издание

справочников


зования разрабатываемых им Рекомендаций.

В связи с тем, что МСЭ использует электрон-

ную систему издания своих документов, нап-

равленную на расширение доступа к ним

технических специалистов, для большинства

российских специалистов тексты этих доку-

ментов зачастую являются недоступными.

Работа Исследовательских комиссий МСЭ-Т

(отчеты о собраниях Исследовательских ко-

миссий и рабочих групп, содержание новых

рекомендаций, справочников и т.д.) не регу-

лярно освещается в периодической печати.

С целью устранения создавшегося явно не-

удовлетворительного состояния работы рос-

сийских специалистов в МСЭ-Т, по нашему

мнению, необходимо:

• Изменить стиль работы российских специ-

алистов (Министерства информационных

технологий и связи и крупных операторов

связи) в Исследовательских комиссиях

МСЭ-Т, имея в виду обязательное участие

этих специалистов в работе Исследова-

тельских комиссий с целью обмена опытом

и внесения технических вкладов для защи-

ты российских приоритетов по отдельным

направлениям связи.

• Пересмотреть и значительно улучшить су-

ществующую систему финансирования работ

по линии МСЭ-Т с целью обеспечения коман-

дирования российских специалистов (Минис-

терства информационных технологий и связи

и крупных операторов связи) на собрания Ис-

следовательских комиссий, периодической

закупки электронных дисков с Рекомендация-

ми МСЭ-Т, организации перевода наиболее

важных документов МСЭ-Т (рекомендаций,

справочников и т.д.) на русский язык.

• Повысить информированность техничес-

кой общественности о результатах работы

отдельных исследовательских комиссий

МСЭ-Т, о новых рекомендациях, справочни-

ках и других документах этой авторитетной

международной организации через такие

журналы, как «Вестник связи», «Электрос-

вязь», «Информ Курьер связь», Lightwave

Russian Edition и другие.

С учетом многолетнего опыта работы в

Международном союзе электросвязи и, в

частности, в его Секторе стандартизации

электросвязи (МСЭ-Т), опыта работы над

реализацией многих проектов ОАО «Росте-

леком» с участием инофирм, на наш взгляд,

целесообразно скорректировать основные

аспекты международного сотрудничества

крупных российских телекоммуникационных

компаний по следующим направлениям:

• Активизировать участие российских спе-

циалистов крупных телекоммуникационных

компаний в работе различных комиссий

МСЭ-Т. Эту работу следует координиро-

вать Администрации связи России, предс-

тавленной в этой международной органи-

зации. За последние годы участие России

в работе МСЭ-Т стало незначительным и

неэффективным. Нет обратной связи на

российские телекоммуникационные компа-

нии. Конечно, и без участия России МСЭ-Т

стремительно внедряет все новые и новые

технологии и средства связи. В комиссиях

МСЭ-Т вырабатываются новые рекоменда-

ции, учитывающие передовые мировые

достижения. Процесс согласования реко-

мендаций достаточно длительный, но

участники разработки рекомендаций име-

ют возможность заранее доводить их до

сведения телекоммуникационных компаний

своих стран, способствуя ускоренному

внедрению новых технологий. Не участвуя

в таких работах, российские специалисты

могут остаться на обочине технического

прогресса в области связи.

• Крупные российские телекоммуникаци-

онные компании должны поддерживать ра-

бочие контакты с зарубежными оператора-

ми для обеспечения возможности коррек-

тировать свою деятельность в соответ-

ствии с международными рекомендация-

ми, правилами и достижениями. В этой

связи целесообразно вернуться к практике

осуществления совместных международ-

ных телекоммуникационных проектов.

Очень важно участвовать в международ-

ных форумах, выставках, семинарах, пос-

вященных вопросам связи.

• Российские заказчики нового строитель-

ства объектов связи должны проводить отк-

рытые международные конкурсы на покупку

важнейших технических средств для строи-

тельства: это даст возможность отслеживать

новейшие достижения в области связи и вов-

ремя внедрять эти достижения в России.

• Ведущие российские телекоммуникацион-

ные компании должны участвовать в созда-

нии в России новых производств средств

связи с участием иностранных компаний на

правах разработчика технических требова-

ний к этим средствам. Это позволит повы-

сить эффективность и практическую нап-

равленность работы вновь создаваемых

производств.

Литература1. May В. Логика российской модернизации

// Газета-Ru, Комментарии, 5 июля 2005 г.

Экономика

Рис. 4. Дружеская атмосфера встреч специалистов

ОАО «Ростелеком» и фирмы Siemens (ФРГ) способствовала

большим успехам совместного сотрудничества, 1995 г.

Рис. 5. Совещание рабочей группы российских и

немецких специалистов в г. Нордехам (ФРГ), 1996 год,

по проблемам вечной мерзлоты


Экономика


Е.В. ЕСИНА, аналитический центр «ЭПК»

ЯПОНСКИЙ РЫНОК FTTH

2004 год стал переломным для японского

рынка широкополосных сетей. Несмотря на

то, что рост числа подписчиков на услуги

DSL-линий связи продолжался и в 2005 году,

уже с конца 2004 года он начал постепенно

замедляться. С другой стороны, количество

абонентов FTTH-сетей стремительно увели-

чивается. Ожидается, что к 2007 году число

пользователей линий DSL и FTTH сравняет-

ся и составит от 12,6 до 13,6 млн. человек.

Ежемесячно появляется около 150 тыс. но-

вых подписчиков на услуги сетей «волокно к

дому», что уже превышает соответствующий

прирост пользователей DSL-модемов.

По прогнозам токийского исследовательс-

кого института Yano, максимальный рост

числа абонентов FTTH-сетей будет наблю-

даться до 2007 года, в то время как для

DSL-линий этот показатель уже практичес-

ки достиг своего пика (рис. 1).

Такой рост популярности сетей FTTH проис-

ходит по нескольким причинам. Главная из

них заключается в том, что к настоящему

времени в Японии было построено огром-

ное количество волоконных линий доступа и

теперь телекоммуникационным компаниям

необходимо окупить проекты, в которые бы-

ли вложены большие средства. Значит,

нужно привлечь как можно больше клиен-

тов, а это в свою очередь приводит к ужес-

точению конкурентной борьбы между опе-

раторами связи.

Вторая причина роста числа абонентов FTTH-

сетей в Японии связана с большой популяр-

ностью пассивных оптических сетей (рынок

PON с 2004 года вырос примерно в 2 раза,

см. рис. 2). Ключевую роль при этом играют

сети GEPON (Gigabit Ethernet PON), позволя-

ющие эффективно использовать проложен-

ные волоконные линии

доступа. В связи с этим

многие крупные корпора-

ции предлагают различ-

ные выгодные схемы

аренды и продажи

GEPON-оборудования.

Например, компании

Softbank BB и KDDI ус-

пешно используют схему

Unbundle Menu («уста-

новление отдельных цен

на оборудование и его

обслуживание»), разра-

ботанную NTT East и

NTT West.

GEPON-системы позво-

ляют улучшить пропуск-

ную способность сетей

FTTH с нескольких десят-

ков Мбит/с до 1 Гбит/с.

Правда, в соответствии

с политикой провайде-

ров услуг, такие скорос-

ти пока не предлагают-

ся пользователям. Это

связано с тем, что сов-

ременные услуги связи

даже в Японии пока не

требуют такую пропуск-

ную способность, да и

абонентским устрой-

ствам пока трудно ее

обрабатывать. С другой

стороны, фундамент для

гигабитных скоростей

передачи уже заложен.

Нужно только дождаться

появления новых интерес-

ных услуг, достаточного

количества контента для

IP-видео и «видео по требованию», и гига-

битные скорости станут востребованы. Кро-

ме того, японцы большие поклонники инте-

рактивных видеоигр, так что скоро политика

операторов должна измениться.

0

5000

10000

15000

20000

25000

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Годы

Чи

сл

о п

од

кл

ючени

й,

тыс.

FTTH

DSL

CATV

Рис. 1. Число подключений к услугам связи с исполь�

зованием линий FTTH, DSL и CATV (кабельного телеви�

дения) в Японии в соответствии с отчетом и прогнозом

исследовательского института Yano

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Годы

Об

ъем

ры

нка

PO

N-с

исте

м,

мл

рд

. и

ен

Рис. 2. Объем рынка PON�систем в Японии в соответ�

ствии с отчетом и прогнозом исследовательского инс�

титута Yano

В соответствии с прогнозом, сделанным

японским институтом Yano на 2010 год,

расстановка сил на рынке широкополос-

ного доступа должна быть приблизитель-

но следующей:

• 55,9% абонентов будут подключены к

FTTH-линиям,

• 24,8% подписчиков будут пользоваться

DSL-модемами,

• 12,0% абонентов останутся верны ка-

бельным модемам.


Экономика

ПИТЕР МЕЙЕР (PETER MEYER),

технический специалист компании Zarlink Semiconductor (Оттава, Онтарио)

ЭМУЛЯЦИЯ ФИЗИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯВ ПАКЕТНЫХ СЕТЯХ УЛУЧШАЕТ КАЧЕСТВОИНТЕГРИРОВАННЫХ УСЛУГ

Преобразование голоса, видео, данныхСети Ethernet PON представляют собой

быстроразвивающуюся технологию, которая

обеспечивает передачу «тройной услуги» по

волокну. Стандарт EPON, основанный на

протоколе Ethernet 802.3, является мостом

между жилым или бизнес-сектором, где гос-

подствуют 10/100-мегабитные локальные се-

ти, и центральным офисом провайдера ус-

луг или точкой доступа к глобальной сети2.

Информацию, которая в деловых или до-

машних локальных сетях уже представляет

собой Ethernet-пакеты, можно эффективно

передавать по сетям EPON. Бо’льшая по

сравнению с DSL (Digital Subscriber Line –

цифровая абонентская линия, см. [1]) или

T1/E13 пропускная способность EPON ока-

зывается полезной для других услуг, напри-

мер виртуальных частных сетей4. Аналогич-

но высокая пропускная способность, а так-

же возможность многоадресной (multicast)

или широковещательной (broadcast) переда-

чи в EPON – это большое преимущество

при предоставлении различных услуг на ос-

нове цифрового IP-видео.

Но в то же время речь не удается столь же

просто передавать по пакетно-ориентиро-

ванной сети, вне зависимости от того, ис-

пользуется ли обычная аналоговая теле-

фонная сеть общего пользования (ТфОП)

или цифровая офисная АТС (PBX – Private

Branch Exchange). Дело в том, что предос-

тавление голосовых услуг в реальном вре-

мени по такой сети сопряжено с определен-

ными трудностями, которые отсутствуют у

«обычного» трафика данных.

Реализация пакетной передачи голоса

должна свести к минимуму запаздывание в

линии и четко соответствовать требовани-

ям, изложенным в спецификациях ITU-T

G.114 «One-Way Transmission Time» (Время

передачи в одном направлении) и Telcordia

GR-303-ILR. Уменьшить запаздывание рече-

вых сообщений помогает большая полоса

пропускания и механизмы поддержания ка-

чества услуг QoS в пакетной сети (см. [2]),

но при этом оно сильно зависит от задер-

жек при формировании пакетов и при обра-

ботке речи (см. ниже). Например, запазды-

вающие или потерянные пакеты приводят к

заметному снижению качества голоса. Па-

кеты могут опаздывать или теряться из-за

задержек при организации очереди, пере-

полнения буфера, недостаточных ресурсов

для организации очередей в Ethernet-комму-

таторе, изменении схемы маршрутизации

или более серьезной проблемы, такой, как

отказ в линии связи или на некотором

маршруте (подробнее об искажениях при

передаче речи см. в [2]). Чтобы ослабить

связанные с этим искажения речи, приемни-

ки, работающие с системами передачи го-

лоса, в пакетных сетях должны содержать

схемы маскировки потери пакетов.

Синхронная природа голоса также затрудня-

ет его передачу в пакетных сетях. Бо’льшая

часть доставляемых в офисную АТС сигна-

лов T1/E1 гарантированно синхронизируется

с общей сетью; иначе кадры в офисной АТС

будут подвержены периодическим ошибкам

буферизации, которые уменьшат качество

предоставляемой услуги. Аналогично, если

приемник в аналоговой сети ТфОП не синх-

ронизирован с передатчиком, появятся та-

кие же ошибки буферизации, которые при-

ведут к резкому росту потерянных пакетов.

Технология CESoP, основанная на стандар-

тах ITU (Y.1413), Metro Ethernet Forum (MEF

8) и MPLS-Frame Relay Alliance (MFA 8.0.0), а

также на проектах стандартов (черновых

стандартах) рабочей группы IETF PWE3, поз-

воляет передавать услуги сети с коммутаци-

ей каналов по сети с коммутацией пакетов.

Предыдущие стандарты PON5 были основа-

ны на технологии ATM, которая включала

поддержку протокола AAL1 (ATM Adaptation

Layer 1 – уровень адаптации ATM) для при-

быльных услуг T1/E1. Отсутствие такой под-

держки в EPON-оборудовании без техноло-

гии CESoP (или VoIP) означало бы, что

предприятиям нужно искать доступ к дроб-

ным каналам T1/E1, арендованным каналам

или выделенным линиям, использующим

стандарт T1/E16, в другом месте. Производи-

тели оборудования EPON в основном сдела-

ли ставки на VoIP (Voice over IP protocol – ин-

тернет-телефонию) для предоставления го-

лосовых услуг по пакетно-ориентированным

Операторы связи, коммунальные и строительные компании все чаще говорят

об интеграции услуг связи, используя термин «triple play»1. Передача голоса, видео

и данных по волоконным линиям доступа поможет традиционным и новым провай-

дерам услуг привлечь и удержать клиентов и получить от них бо’льшую прибыль.

По мнению многих операторов и производителей телекоммуникационного обору-

дования, развитие сетей идет по пути перехода на пакетные технологии. Но дос-

тавка речи по пакетно-ориентированным волоконным сетям может оказаться не

такой уж простой задачей.

Преодолеть трудности передачи голоса по сетям с коммутацией пакетов позволяет

CESoP (Circuit Emulation Services over Packet). Эмуляция физического соединения в

сети с коммутацией пакетов – это новая технология, которая поддерживает качество

передачи речи на высоком уровне, обеспечивая предоставление полноценных интег�

рированных услуг.


Экономика


сетям. Однако VoIP повышает сложность и

стоимость сети и плохо подходит для пре-

доставления некоторых услуг T1/E1.

Наоборот, CESoP позволяет производите-

лям оборудования поддерживать услуги,

предоставляемые по дробным каналам

T1/E1, арендованным каналам или выделен-

ным линиям, использующим стандарт T1/E1,

и качественно передавать речь по сетям

EPON. CESoP осуществляет разбивку на па-

кеты канально-коммутируемого TDM-трафи-

ка или образцов речи, включая полезную и

сигнальную информацию. В пакеты «собира-

ются» как неструктурированные данные вы-

деленной линии, так и N структурированных

голосовых каналов с полосой пропускания

64 кбит/с. Эти пакеты уже передаются по па-

кетно-ориентированной сети, такой, как

EPON. На приемном конце линии связи по-

лученные пакеты сглаживаются с помощью

компенсатора дрожания (буфера). Затем

TDM-каналы и образцы речи извлекаются из

пакетов и поступают в TDM-канал.

CESoP в сетях EPON для T1/E1Установленные на предприятиях абонен-

тские узлы (ONU – Optical Network Unit)

обычно имеют много интерфейсов 10/100

Мбит/с Ethernet, но не поддерживают услуги

T1/E1. Одновременно в офисе часто ис-

пользуется несколько телефонных трубок

(аппаратов), подключенных к офисной АТС,

которая в свою очередь соединена по T1/E1

с общей сетью.

CESoP – естественный выбор для рынка

EPON, учитывая что он специально пред-

назначен для обычной или усовершенство-

ванной службы T1/E16 в пакетных сетях.

После добавления блока CESoP, как пока-

зано на рис. 1, ONU сможет осуществлять

цифровую передачу (голоса и данных) по

дробным каналам T1/E1, арендованным ка-

налам или выделенным линиям на базе

T1/E1. CESoP удается справиться с боль-

шим количеством трудностей при предос-

тавлении голоса и услуг T1/E1 по пакетно-

ориентированной сети. При всех преимуще-

ствах сети с групповыми каналами сквоз-

ная задержка может быть очень маленькой

и не превышать 125 мкс (1 кадр), а может

быть настолько большой, что превысит

1 мс (8 кадров). В сети EPON, не сильно ог-

раниченной в полосе пропускания, задерж-

ка должна быть меньше нескольких милли-

секунд в восходящем потоке и еще меньше

в нисходящем. Запаздывание в компенса-

торе дрожания на приемнике выравнивает-

ся за время порядка пары миллисекунд в

восходящем потоке и еще быстрее в нисхо-

дящем потоке в EPON. Суммарное запаз-

дывание в одном направлении примерно

равно 5 мс (восходящий поток) и 3 мс (нис-

ходящий поток). Измеренные в лаборато-

рии значения составили 1900 мкс в восхо-

дящем и 800 мкс в нисходящем потоках,

даже при условиях загрузки данных (с од-

нокадровой пакетизацией).

Учитывая, что пакетные сети сами по себе

асинхронны и/или асинхронны по отноше-

нию к общей сети, вопрос синхронизации

службы T1/E1 возложен на стандарты

CESoP. Запись времени (временные отмет-

ки) и порядковые номера используются в

заголовках CESoP-пакетов для передачи

временной (синхронизирующей) информа-

ции из общей сети к оборудованию на зда-

нии пользователя (CPE – Customers

Premises Equipment). CESoP удовлетворяет

требованиям стандартов ITU-T и ANSI для

временного распределения при предостав-

лении услуг T1/E1 к CPE.

С помощью CESoP в плезиосинхронном

(PDH) оборудовании каждое соединение

T1/E1 может синхронизироваться независи-

мо от другого источника тактовых (синхро-)

импульсов. Кроме того, каждое направле-

ние индивидуального соединения T1/E1 мо-

жет иметь независимую синхронизацию. В

случае задержки или потери пакетов соеди-

нение CESoP заменит пропущенные пакеты

подходящей «заполняющей» информацией,

чтобы свести к минимуму влияние на каче-

ство голоса.

Лучшей работы соединения CESoP в сети

EPON можно добиться несколькими спосо-

бами:

• Выбор низкого значения отношения

кадр/пакет снизит суммарную задержку.

• Использование управляемого поддержи-

вающего QoS-коммутатора и включения

QoS в оборудование EPON гарантирует

приоритетность CESoP-трафика над други-

ми трафиками данных.

• Задание такого размера буфера для ком-

пенсации дрожания, который хорошо подхо-

CESoP значительно упрощает

программное обеспечение системы связи,

по сравнению с VoIP, за счет отсутствия

сжатия голосовой информации. При этом,

разумеется, требуется большая скорость

передачи информации, которую как раз

и обеспечивает технология EPON.

MAC – управление доступом к среде (см. сноску к статье [3])

SLIC (Subscriber Line Interface Circuit) – интерфейс абонентской телефонной линии

Кодеки – аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи

-Видео-серверы

IP-Сеть IP-данных

Сеть ТфОП CESoPEthernet –

коммутаторуровня 2/3

Качество

услуг (QoS ) /

Соглашения

об уровне

услуг (SLA) 7

Центральный узел

EPON

MAC

Оптическая

распределительная

сеть

Коммутация

или

агрегирование

Ethernet-

трафика

Абонентский узел

EPON

MAC

CESoPКодеки

и

SLICs

Физич.

уровень

Ethernet

Видео-

интер-

фейсы

Голос

Данные

Видео

Пользовательскиеинтерфейсы

T1/E1

OC-3/E3

Интер-

фейс

T1/E1

Услуги

T1/E1

Аналоговаятелефония

Рис.1. Использование технологии CESoP для предоставления услуг T1/E1 и аналоговой телефонной связи


Экономика

дит для вариации задержки пакетов (PDV –

Packet Delay Variation) в пакетной сети, так-

же очень важно – если он слишком малень-

кий, то будут наблюдаться отмены передачи

пакетов (packet discard), если же слишком

большой, то будет возникать ненужное за-

паздывание.

CESoP в сети EPON для ТфОПОбычно ONU позволяет использовать нес-

колько разных подходов для осуществления

обычной услуги передачи голоса. Во-первых,

с помощью Ethernet-интерфейса устройство

можно подключить к VoIP-телефону пользо-

вателя. Во-вторых, оно может быть подклю-

чено к одному или более ТфОП-интерфейсам

и использовать VoIP или CESoP для предос-

тавления традиционной аналоговой телефон-

ной услуги. На рис. 1 показан вариант подк-

лючения с помощью CESoP. Выбор между

VoIP и CESoP зависит от назначения, слож-

ности и цены. По сравнению с VoIP, CESoP –

это очень простой механизм прозрачного

предоставления нескольких голосовых кана-

лов от обычного пользователя в коммутируе-

мую линию общего пользования (рис. 2).

При передаче VoIP обычно используется 3

основных блока:

• обработка голоса,

• преобразование пакетов,

• контроль и сигнализация.

Функция обработки голоса состоит в подав-

лении эха, компрессии, детектировании и

генерации тона, а также в детектировании и

сжатии тишины (отсутствия голоса). Функ-

ция преобразования пакетов включает в се-

бя взаимное превращение TDM и пакетов

(пакетизацию), реализацию стека протоко-

лов пакетно-коммутируемой сети и предос-

тавление буфера для компенсации PDV и

восстановления синхронизации (по жела-

нию клиента). Контроль и сигнализация сос-

тоит в выполнении функций телефонии и

контроле звонков в пакетно-коммутируемых

сетях, это, например, H.3238 или MGCP9.

CESoP полностью избавляется от блока об�

работки голоса, значительно сокращая рас-

ходы и аппаратную и программную слож-

ность оборудования клиента. CESoP тунне-

лирует голосовой канал назад в OLT, подк-

люченному к общей сети, избавляя от необ-

ходимости передачи дополнительной локаль-

ной информации для поддержания функций

контроля звонков и сигнализации в шлюзах.

С той огромной полосой, которую предос-

тавляет EPON, соединение CESoP может

быть перманентно установлено для предос-

тавления всех голосовых каналов, которые

дает ONU. Для ONU с 32 аналоговыми

ТфОП-линиями полоса пропускания соеди-

нения CESoP может быть порядка

2,5 Мбит/с с учетом дополнительного подза-

головка в заголовке пакета.

Использование CESoP в сетях EPON пре-

доставляет надежные и недорогие голосо-

вые услуги как часть «тройной услуги»,

предлагаемой частным и корпоративным

пользователям. CESoP может быть исполь-

зована для осуществления цифровой пере-

дачи голоса и данных по дробным каналам

T1/E1, арендованным каналам или выде-

ленным линиям на базе стандарта T1/E1

для бизнес-клиентов или аналоговых голо-

совых каналов ТфОП для частных клиен-

тов. Для корпоративных клиентов возмож-

ность доставки услуг T1/E1 к офисной АТС

является решающим звеном совокупности

интегрированных услуг. CESoP-соединение

передает голос с тем же качеством, что и

обычная сеть TDM.

Перевод с английского

Lightwave, July 2005

Примечания переводчика1. Термин «triple play» означает предостав-

ление услуг телефонной связи, передачи

данных и видеоуслуг. Часто используемый

эквивалент «тройная игра» мы считаем неу-

дачным в силу его бессмысленности. Реко-

мендуем термин «интегрированные услуги»

или «тройная услуга».

2. Точка доступа (или точка присутствия,

POP – Point Of Presence) – место, где сеть

данного провайдера связывается с глобаль-

ной сетью. Если этим провайдером являет-

Межсетевое взаимодействие c использованием технологии VolP

Межсетевое взаимодействие c использованием технологии CESoP

Преобразование пакетов

Контроль и сигнализация

Сетевыепротоколы

Формированиепакетов

СинхронизацияКомпенсация

дрожания

Обработка речи

Компрессия Подавление эха

VAD/CNG DTMF

CAS, CCSоконечная схема

H.3238, MGCP9

Преобразование пакетов

Сетевые

протоколы

Формированиепакетов

СинхронизацияКомпенсация

дрожания

CAS, CCSтуннелирование

VAD (Voice Activity Detection) – опознавание активности речи

CNG (Comfort Noise Generation) – генерация полезного шума

DTMF (Dual-Tone Multifrequency) – двухтональный многочастотный набор

CAS (Channel-Associated Signaling) – сигнализация по выделенному каналу

CCS (Common Channel Signaling) – сигнализация по общему каналу

Контроль и сигнализация

Рис. 2. Механизм межсетевого взаимодействия при предоставлении голосовых

услуг с помощью технологий VoIP и CESoP


Экономика


ся, например, местная телефонная компа-

ния, то точка присутствия обычно распола-

гается в местной АТС.

3. T1 – стандарт цифровой передачи дан-

ных, принятый в Америке и Японии. Формат

передаваемых по каналу T1 данных называ-

ется DS1 (Digital Signal 1), но часто и фор-

мат, и канал называют T1. T1 в свою оче-

редь состоит из 24 каналов с пропускной

способностью 64 кбит/с, т.е. ширина полосы

T1 равна 1,544 Мбит/с. За пределами Се-

верной Америки и Японии используется

аналогичный стандарт E1. E1 содержит 32

канала по 64 кбит/с и имеет пропускную

способность 2,048 Мбит/с. Несколько кана-

лов T1/E1 с использованием побитного вре-

менного мультиплексирования (TDM) могут

объединяться в более высокоскоростные ка-

налы, например: 4 канала T1/E1 формируют

T2/E2, а 7 каналов T2 составляют T3.

4. Частная (выделенная) сеть – это сеть, сос-

тоящая из компьютеров и сетевого оборудо-

вания компании и выделенных телефонных

линий. Виртуальная частная сеть (Virtual

Private Networks, VPN) – оверлейная сеть, ра-

ботающая поверх обычных общедоступных

сетей, но обладающая свойствами частных

сетей, например высокой защищенностью.

5. Подробнее о стандартах PON можно

прочитать в статьях [3], [4].

6. По выделенной линии, использующей

стандарт T1/E1, обычно передаются высо-

коскоростные каналы, состоящие из боль-

шого количества объединенных каналов

T1/E1. Абоненту (в зависимости от его зап-

росов) предоставляется либо вся выделен-

ная линия T1/E1, либо сдаются в аренду

один или несколько каналов T1/E1, либо

предлагается так называемый дробный

(усеченный) канал T1/E1, т.е. несколько

64-килобитных каналов (до 24 для линии T1

или до 32 для линии E1). Иногда услугу

«дробной» передачи данных называют усо-

вершенствованной службой T1/E1.

7. Подробнее о QoS и SLA можно прочи-

тать в [2].

8. H.323 – стандарт ITU-T, определяющий

требования к видеоконференциям, проводи-

мым через сети с коммутацией пакетов.

9. MGCP (Media Gateway Control Protocol)

– протокол контроля шлюза среды. Он

поддерживает взаимодействие между

программой управления соединениями и

шлюзами.

Литература(добавленная при переводе)1. Есина Е.В. Телефонные компании в США:

что впереди? // Lightwave Russian Edition,

2005, № 2, с. 12.

2. Самнер С. Подготовка Ethernet�линии к

предоставлению услугVoIP // Lightwave

Russian Edition, 2005, № 2, с. 35.

3. Гладышевский М.А. Сравнение техноло�

гии EPON и GPON // Lightwave Russian

Edition, 2005, № 2, с. 16.

4. Петренко И.И., Убайдуллаев Р.Р. Пассив�

ные оптические сети PON // Lightwave

Russian Edition, 2004, № 1, с. 22; № 2, с. 25.


Зачем нужны новые форматымодуляции?Исследования в области новых форматов

модуляции стимулируются поиском путей

увеличения скорости и снижения стоимости

единицы передаваемой информации.

Экономичность DWDM-систем связи с боль-

шой суммарной скоростью передачи данных

B� в значительной степени зависит от эф-

фективности использования рабочего

спектра для передачи информации, так на-

зываемой спектральной эффективности �

(см. врезку 1). При использовании обычного

NRZ-кодирования (см. ниже) максимальная

практически достижимая � не превышает

0,4 [1], поэтому веская причина для иссле-

дования альтернативных форматов модуля-

ции – увеличение спектральной эффектив-

ности DWDM-систем связи.

Сделать это можно двумя путями: умень-

шить расстояние между каналами или уве-

личить канальную скорость B (см. врезку 1).

Второй путь экономически более перспекти-

вен, так как увеличение B приводит к сни-

жению стоимости единицы передаваемой

информации. По оценкам увеличение ка-

нальной скорости в четыре раза обеспечи-

вает снижение стоимости единицы переда-

ваемой информации примерно в 2,5 раза,

так как при фиксированном значении � уве-

личивает расстояние между каналами,

уменьшает требования к стабильности дли-

ны волны излучения лазеров и спектраль-

ных характеристик мультиплексоров.

Однако наряду с отмеченными преимущест-

вами увеличение скорости передачи инфор-

мации сопровождается ростом искажений

цифровых сигналов в линии связи. В част-

ности, искажения, вызываемые хроматичес-

кой дисперсией, растут пропорционально

квадрату канальной битовой скорости (B2),

искажения из-за воздействия поляризаци-

онной модовой дисперсии (ПМД) в первом

приближении пропорциональны первой сте-

пени канальной битовой скорости (B). Мощ-

ность шумов также пропорциональна бито-

вой скорости. Поэтому по мере увеличения

скорости передачи растет интерес к форма-

там, менее чувствительным к дисперсии и

нелинейным искажениям.

Таким образом, можно определить две

главные задачи, которые предполагается

решить с использованием новых форматов:

во-первых, обеспечить более эффективное

использование спектральных каналов в сис-

темах плотного волнового мультиплексиро-

вания (DWDM) и, во-вторых, снизить

чувствительность информационных сигна-

лов к искажениям из-за дисперсии или не-

линейности (см. врезку 2) [1–8].

Классификация форматов модуляцииКлассифицируя форматы модуляции, следу-

ет разделить их, прежде всего, по парамет-

ру электромагнитной волны, используемому

для модуляции. Практическое применение

нашли форматы, в которых для кодирования

информации применяется амплитудная мо-

дуляция (ASK, Amplitude Shift Keying), и фор-

маты, использующие для этой цели фазо-

вую модуляцию (PSK, Phase Shift Keying).

При этом следует иметь в виду, что ряд

форматов, использующих амплитудную мо-

дуляцию, содержит некоторую фазовую мо-

дуляцию, которая не несет никакой инфор-

мации. Аналогично оптические сигналы в

форматах, применяющих фазовую модуля-

цию, обладают также и амплитудной моду-

ляцией, не несущей самостоятельной ин-

формации. В то же время разработаны но-

вые1 многоуровневые форматы, в которых

информация кодируется как амплитудой (ин-

тенсивностью), так и фазой световой волны.

Модуляция, используемая в форматах тако-

го типа, иногда называется квадратурной

модуляцией, а для обозначения самих фор-

матов используется аббревиатура ASK-PSK.

Совсем недавно начаты исследования форма-

тов, в которых информация кодируется моду-

ляцией частоты (FSK, Frequency Shift Keying).

Среди амплитудных форматов наиболее из-

вестными являются бинарные форматы,

имеющие два информационных значения

мощности, соответствующих включенному и

выключенному состоянию передатчика. По-

этому такие форматы часто обозначают аб-

бревиатурой OOK (On/Off Keying).

Следует иметь в виду, что в оптических сис-

темах связи все фазовые форматы модуля-

ции используют дифференциальные фазо-

вые методы, так как в оптическом диапазоне

практически нецелесообразно выделять аб-

солютное значение фазы несущей световой

волны принимаемого сигнала. Поэтому ин-

формация закладывается в относительный

сдвиг фазы несущих двух последовательных

импульсов. Этот фазовый сдвиг должен быть

WDM и оптические сети связи

М. А. ВЕЛИЧКО, О. Е. НАНИЙ, А. А. СУСЬЯН,

физический факультет МГУ, кафедра оптики и спектроскопии

НОВЫЕ ФОРМАТЫ МОДУЛЯЦИИВ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ

1 Новые для оптических систем связи. Аналогич-

ные многоуровневые форматы модуляции хорошо

известны и широко применяются в системах ра-

диосвязи, кабельного телевидения и др.



преобразован в амп-

литудную модуляцию

с использованием оп-

тических линий заде-

ржки и интерферен-

ции. Поэтому пра-

вильное обозначение

для этих форматов –

DPSK (Differential

Phase Shift Keying).

Однако первая буква

в аббревиатуре DPSK

иногда опускается.

С теоретической точ-

ки зрения волоконно-

оптические системы

можно рассматривать

как классические поло-

совые системы, к кото-

рым применима хорошо

разработанная для

классической радиосвя-

зи теория модуляции.

Спектральнаяэффективность

Спектральная эффективность – это числен-

ная мера эффективности использования ра-

бочего спектра DWDM-систем связи для пе-

редачи информации. Она определяется как

отношение скорости передачи в канале B к

расстоянию между DWDM-каналами ��:

� = B / ��.

При фиксированной ширине рабочего спект-

рального диапазона ��, используемого для

передачи сигналов, максимальная суммар-

ная скорость B�, которая равна произведе-

нию канальной скорости B на число каналов

N, определяется произведением � на ��:

B� = ��.

Следовательно, для увеличения B� нужно

повышать спектральную эффективность.

Это можно сделать двумя путями: умень-

шить расстояние между каналами �� (см.

рис. 2Б) или увеличить канальную скорость

B (см. рис. 2В).

B� можно также увеличить путем расширения

спектрального интервала ��, т.е. добавления

новых каналов на новых частотах (см. рис. 2Г),

но это не всегда возможно, так как спектраль-

ная полоса DWDM систем связи может быть

ограничена типом используемых усилителей

или другими причинами.

А)

Канальная скорость B, Спектральная эффективность �, Число каналов N

BБ = B, NБ > N, ��Б < ��, �Б > �, ��Б = ��

��

��

Б)

В)

BВ > B, NВ = N, ��В = ��, �В > �, ��В = ��

BГ = B, NГ > N, ��Г = ��, �Г = �, ��Г > ��

Рис. 2. Пути увеличения суммарной скорости передачи информации по волокну

Г)

Лазер с прямой

модуляцией

Pt

T 2T 4T 6T5T 8T0

Излучение лазера

It

T 2T 4T3T 6T5T 7T 8T0

Накачка

Лазер c внешней

модуляцией

T 2T 4T3T 6T5T 7T 8T0

T 2T 4T3T 6T5T 7T 8T0

Модулированное

T 2T 4T3T 6T5T 7T 8T0

Модулятор

It

Накачка

Pt

Излучение лазера

Pt

излучение лазера

Рис. 1. Модулированное излучение лазера с

прямой (а) и внешней

модуляцией (б).

Информационная последовательность m(k):

00100110. T = 1/B

а) б)

Исходная схема

Расширение спектрального диапазона

Увеличение

скорости передачи

информации

по каждому каналу

Увеличение

плотности

расположения

каналов


Отличия между оптическими и радиомикро-

волновыми системами лежат в диапазоне

несущих частот (~200 ТГц против нескольких

МГц или ГГц) и в свойствах компонентов,

способных генерировать или модулировать

сигналы в этих диапазонах, а также в свой-

ствах среды распространения – оптического

волокна в случае оптических систем связи.

Амплитудная модуляцияПри амплитудной модуляции в системах опти-

ческой связи осуществляется изменение мощ-

ности оптического излучения передатчика. Ис-

торически бинарный амплитудный формат

был первым форматом, используемым в опти-

ческой связи, так как его можно

получить путем прямой модуля-

ции током накачки. Благодаря

простоте и экономичности тех-

нической реализации бинарный

ASK является самым распрост-

раненным форматом и в насто-

ящее время. Прямая модуляция

возможна в передатчиках как

на основе светоизлучающих ди-

одов, так и на основе полупровод-

никовых лазеров любого типа.

В передатчиках с прямой модуляцией

(рис. 1а) в соответствии с информационной

последовательностью m(k) модулируется ток

накачки. Под действием модулированного

тока накачки модулируется выходная мощ-

ность светового излучения лазера. Такой

способ реализации амплитудного формата

является доминирующим в относительно

низкоскоростных системах передачи (менее

2,5 Гбит/с), особенно в городских сетях и се-

тях доступа. Недостатком передатчиков с

прямой модуляцией является наличие пара-

зитной частотной и амплитудной модуляции,

связанных с переходными процессами в по-

лупроводниковых лазерах. Паразитная час-

тотная модуляция (чирп, от англ. chirp) при-

водит к увеличению искажений, связанных с

хроматической дисперсией. Эффективным

методом уменьшения паразитных эффектов

является использование структурированных

импульсов накачки [2], а также волокна с от-

рицательной дисперсией и полупроводнико-

вых лазеров специальной конструкции.

Современные передатчики с прямой моду-

ляцией обеспечивают максимальную ско-

рость передачи 10 Гбит/с. Однако по даль-

ности передачи информации и спектраль-

ной эффективности системы связи с такими

передатчиками далеки от оптимальных.

Существенно увеличить технические пара-


Потребностьв новых форматах

модуляцииПрименение новых форматов модуляции

особенно целесообразно, когда

•• все другие способы повышения

суммарной скорости передачи информации

B� в линии связи исчерпали себя или

оказались неэкономичными (см. врезку 1);

•• необходимо увеличить дальность

передачи или канальную скорость (см. рис. 3)

за счет снижения чувствительности

к искажениям из-за дисперсии или

нелинейности.

А)

Канальная скорость B, Спектральная эффективность �

BБ > B,

�Б > �

Б)

В)BВ > BБ > B,

�В > �Б > �


ОптическийспектрФазаМощность

NRZ

1

0,5

0

�

�/2

0

–�/2

–3B 3B–B B

20

0

–20

B Гбит/сT = 1/B

B = 1/T

Рис. 4. Временные зависимости мощности и фазы, оптический спектр, Ай�диаграмма и схема

формирования NRZ�сигнала

Увеличение скорости передачи информации по каждому каналу без использования но�

вых спектрально�эффективных форматов. При этом уменьшение времени следования

импульсов приводит к уширению спектральных интервалов, занимаемых каждым кана�

лом. Максимальная канальная скорость BБ ограничена ростом перекрестных помех со�

седних каналов из�за перекрытия их спектров

Увеличение скорости передачи информации по каждому каналу с использованием

новых спектрально�эффективных форматов. Перекрестные помехи не возрастают, так

как спектральные интервалы, занимаемые каждым каналом, не увеличиваются

Рис. 3. Увеличение канальной скорости

передачи за счет применения

спектрально эффективных форматов

модуляции

Исходная схема



метры системы связи позволяет использо-

вание передатчиков на основе полупровод-

никовых лазеров с непрерывной накачкой и

внешней модуляцией. Оптическая схема та-

кого передатчика показана на рис. 1б.

NRZ�, RZ� и улучшенный RZ�форматыНаиболее популярным среди амплитудных

форматов остается формат без возвраще-

ния к нулю (NRZ, Non Return to Zero, рис. 4).

В этом формате сигнал, соответствующий

логической единице, формируется оптичес-

ким импульсом, длительность которого �

равна периоду следования символов � = T =

1/B (где B – скорость передачи). Нулю соот-

ветствует отсутствие оптического сигнала

или сигнал меньшего уровня.

В формате с «возвращением к нулю» (RZ,

Return to Zero, рис. 5) любой символ «1»

представляет собой импульс, длительность

которого T может варьироваться, но всегда

� < T (например, � = T/2 ).

Чтобы его сформировать,

обычно из импульса NRZ с

помощью модулятора Маха –

Цандера вырезается некото-

рая его часть.

В 10 Гбит/с сетях формат RZ

получил широкое распрост-

ранение из-за его более вы-

сокой устойчивости к нели-

нейности волокна. Эту осо-

бенность можно объяснить

тем фактом, что, когда импульс изолирован

(в отличие от NRZ), каждый «1» символ не

зависит от своих соседей. В NRZ, последова-

тельности «1» порождают непрерывные па-

кеты световых сигналов, нестабильных при

нелинейном распространении в периферии.

Помимо «стойкости» к нелинейным искаже-

ниям при распространении, у сигналов RZ

есть дополнительное преимущество – они

более устойчивы к ПМД, чем NRZ-сигналы.

CRZ�, CSRZ� и APRZ�форматыЧирпированный (содер-

жащий частотную мо-

дуляцию) RZ (CRZ,

Chirped RZ, рис. 6) яв-

ляется одним из самых

успешных форматов.

Он формируется при

прохождении RZ-сигна-

ла через фазовый мо-

дулятор, на который по-

дается периодический

сигнал на частоте сле-

дования информацион-

ных сигналов B [8].

У сигнала в формате

CRZ спектр шире, чем у

RZ-сигнала, что ограни-

чивает максимально

достижимую спектраль-

ную эффективность и,

таким образом, пропу-

скную способность. Од-

нако этот формат полу-

чил широкое распрост-

ранение в 10 Гбит/с под-

водных системах, пото-

му что он значительно

более устойчив к нели-

нейным эффектам. CRZ

особенно хорошо проти-

востоит внутрисимволь-

ным нелинейным иска-



CRZ

1

0,5

0–3B 3B–B B

20

0

–20

B Гбит/с

B Гц B Гц


формирования СRZ�сигнала



CSRZ

1

0,5

0

�

�/2

0

–�/2

–3B 3B–B B

20

0

–20

B Гбит/с B/2 Гц

B/2 Гц


формирования CSRZ�сигнала



–3B 3B–B B

20

0

–20

1

0,5

0

�

�/2

0

–�/2

B Гбит/с

B Гц B/2 Гц

APRZ


формирования APRZ�сигнала

–3B 3B–B B

20

0

–20

�

�/2

0

–�/2

RZ

1

0,5

0

B Гбит/с

B Гц




формирования RZ�сигнала


жениям (т.е. искажениям, влияющим на фор-

му отдельного изолированного импульса).

Позже было установлено, что в 40 Гбит/с

системах преобладают межсимвольные не-

линейные эффекты (также относящиеся к

внутриканальным эффектам, включая кросс-

фазовую модуляцию и четырехволновое сме-

шение [8]). Это открытие побудило к деталь-

ному изучению ряда других форматов моду-

ляции, которые, как ожидается, улучшат ха-

рактеристики 40 Гбит/с систем передачи.

Формат RZ с подавленной несущей (CSRZ,

Carrier Suppressed RZ, рис. 7) первоначально

использовался в континен-

тальных линиях связи со

скоростью 40 Гбит/с по одно-

му каналу [8].

В этом формате дополни-

тельный сдвиг фазы на �

разделяет последователь-

ные битовые такты путем до-

полнительной фазовой моду-

ляции на частоте, равной по-

ловине частоты следования

импульсов. Однако формат

CSRZ не очень эффективен

против внутриканальных не-

линейных эффектов.

Применяя дополнительный

сдвиг фазы на �/2 к после-

довательным битовым тактам

вместо �, чтобы получить так

называемый «RZ с дополнительным сдви-

гом фазы на �/2» (�/2 APRZ, Alternate

Phase RZ, рис. 8) формат, можно добить-

ся более существенного снижения внут-

риканальных искажений [8].

VSB�фильтрованиеВ ряде форматов, используемых в WDM-

системах, применяется усечение опти-

ческого спектра канала путем очень уз-

кополосной фильтрации. Использование

фильтров дает возможность получить

сигналы с одной боковой полосой (SSB,

Single SideBand) или частично подавленной


Рис. 10. Временные зависимости мощности и фазы, оптические спектры, Ай�диаграммы и

схемы формирования NRZ� и RZ�сигналов с частичным подавлением боковой полосы (VSB)

Тенденции развития современных оптических систем свя-

зи иллюстрирует рис. 9. Нижний эллипс отображает состо-

яние коммерческих оптических сетей (маленький яркий

круг – наиболее продвинутые сети). Верхний эллипс

представляет собой системы передачи данных для науч-

ных целей. Развитие будущих телекоммуникационных

систем будет происходить по пути увеличения суммарной

скорости передачи преимущественно за счет повышения

спектральной эффективности �. В свою очередь ширина

полосы линии (рабочий спектральный диапазон) не будет

существенно увеличиваться. Она, скорее всего, остано-

вится на величине порядка 20 ТГц и составит, таким обра-

зом, 10% от несущей частоты (такой предел характерен,

например, для радиофизических систем передачи). В этой

эволюции оптических телекоммуникационных систем но-

вые спектрально-эффективные форматы модуляции

должны сыграть важнейшую роль.

Сум

ма

рна

я с

ко

ро

сть

пер

ед

ачи

(Т

би

т/с)

Ширина полосы линии (ТГц)

0

0

10 20

14

10

6

2Максимальная скоростьпромышленных систем

Эволюция будущих систем:многоуровневые форматы

Спектральнаяэффективность

[(Гбит/С)/Гц]

0,2

0,4

0,81,22,05,0

Рис. 9. Тенденции развитиясовременных оптических систем связи

Количество уровней (M)Спектральная ширина

сигнала

2 2 B4 B8 2/3 B

16 1/2 B32 2/5 B64 1/3 B

Таблица 1

Ширина полосы пропускания M-ary ASK



1

0,5

0

�

�/2

0

–�/2

–3B 3B–B B

20

0

–20

Декодер

B Гбит/с

VSBNRZ



B Гбит/с

B Гц

Декодер

–3B 3B–B B

20

0

–20

�

�/2

0

–�/2

VSBRZ

1

0,5

0

Тенденции развитиясовременных оптических систем связи



боковой полосой (VSB, Vestigial SideBand,

рис. 10). Спектральная эффективность

SSB- и VSB-форматов повышается за счет

устранения избыточной информации, прису-

щей NRZ и RZ-форматам.

Сигнал с частично подавленной боковой по-

лосой, полученный узким оптическим

фильтрованием вне

центра спектра, оказал-

ся эффективным для

WDM-систем [8]. Однако

максимально достижи-

мое расстояние переда-

чи ограничивается тем

фактом, что подавлен-

ная часть спектра кана-

ла имеет тенденцию вос-

станавливаться из-за не-

линейностей, особенно

в 10 Гбит/с системах.

Это предполагает ис-

пользовать VSB-фильт-

рование только на сто-

роне приемника.

Многоуровневоеамплитудное кодиро�вание (M�ary ASK,рис. 12)В этом формате N бит

сигнала преобразуются в

многоуровневый сигнал (символ) с чис-

лом уровней M, отличающихся амплиту-

дой, причем M = 2N, а полный сигнал сос-

тоит из этих символов и преобразуется в

слово, записанное бинарным кодом. Каж-

дый символ несет в себе N = log2M бит

информации.

Таким образом, вместо

передачи оптических

сигналов единичной

амплитуды с периодом T= 1/B (что характерно

для бинарных форматов)

можно передавать сиг-

налы, принимающие M

значений, с интервалом

TN = N/B = (log2M)/B,

сохраняя скорость пере-

дачи информации [1].

Так как длительность

импульса увеличилась от

T = 1/B до TN = N/B,

спектр (точнее, расстоя-

ние между первыми ну-

лями в спектре) переда-

ваемого (прямоугольно-

го) импульса уменьшил-

ся от 2B до 2B/N =

2B/log2M. В таблице 1

проиллюстрированы эти

изменения. Случай M = 2

соответствует бинарному

NRZ-формату, ширина

полосы которого составляет 2B.

Формирование многоуровневых сигналов

осуществляется при помощи линейных

схем, содержащих аттенюаторы и смеси-

тели. Для примера на рис. 11 показана

сравнительно простая реализация схемы

формирования 4-ary системы.

311

201

110

000

ZBA

Бинарный сигнал A

Аттенюатор 3 дБ

Смеситель

сигналов

Бинарный сигнал B

Многоуровневый сигнал Z

Рис. 11. Схема формирования 4�ary сигнала



B Гбит/с

B Гбит/с

–3B 3B–B/2 B/2

20

0

–20

�

�/2

0

–�/21

0

2

3

f f

f

4-ary

Рис.12. Временные зависимости мощности и фазы, оптический спектр, Ай�диаграмма и схема

формирования 4�ary сигнала

КодерB Гбит/с



DPSK()

1

0,5

0

�

�/2

0

–�/2

–3B 3B–B B

20

0

–20

Рис.13. Временные зависимости мощности и фазы, оптический спектр, Ай�диаграмма и схема

формирования двоичного DPSK�сигнала с помощью модулятора фазы



Кодер

Кодер

B Гбит/с

B Гбит/с–3B 3B–B B

20

0

–20

�

�/2

0

–�/2

1

0,5

0

DPSK (MZ)


формирования двоичного DPSK�сигнала с помощью модулятора Маха – Цандера


Четырехуровневый сигнал позволит в 2

раза увеличить спектральную эффектив-

ность �, при этом либо увеличить в 2 раза

скорость передачи, сохранив неизменной

ширину спектра сигнала, либо уменьшить

в 2 раза этот спектр, сохранив скорость

передачи. В первом случае в DWDM-систе-

ме можно сохранить число каналов, увели-

чив скорость передачи по каждому из них,

во втором случае, сохранив B неизменной,

можно увеличить число каналов и даль-

ность передачи без использования ком-

пенсации хроматической дисперсии.

Уменьшение ширины спектра сигнала поз-

воляет уменьшить мощность шумов, но из

этого не обязательно следует увеличение

дальности передачи, так как разность зна-

чений мощности между сигналами с близ-

кими значениями символов уменьшается

(появляются дополнительные возможности

закрывания «зрачков» Ай-диаграммы).

Преимущества многоуровневых форматов

наиболее заметны в локальных системах

связи (LAN) на основе многомодового во-

локна, где ограничения скорости и дальнос-

ти передачи определяются межмодовой

дисперсией.

Фазовая модуляцияDPSK�форматыВо втором классе форматов модулируемым

параметром является фаза. Поскольку мо-

дуляция абсолютного значения фазы в оп-

тических системах оказалась затруднитель-

ной, практический интерес представляют

форматы на основе дифференциальной фа-

зовой модуляции (DPSK). В отличие от рас-

смотренных выше форматов, в DPSK ин-

формация содержится в разности фаз меж-

ду двумя последовательными импульсами,

при этом мощность излучения информации

не несет. Схема

формирования сиг-

нала при помощи

фазового модулято-

ра приведена на

рис. 13. Предпочти-

тельнее, однако,

схема, использую-

щая модулятор Ма-

ха – Цандера

(рис.14), настроен-

ный таким обра-

зом, что уровни ин-

тенсивности симво-

лов «1» и «0»

идентичны.

Поскольку инфор-

мация содержится в

изменении фазы от

символа к символу

(см. таблицу 3),

то сигнал, управля-

ющий фазовым мо-

дулятором, необхо-

димо сначала пре-

образовать, исполь-

зуя процедуру, называемую дифференци-

альным кодированием. Дифференциальное

кодирование начинается с произвольного

выбора первого бита кодовой последова-

тельности c (k = 0). На втором этапе после-

довательность c (k) может кодироваться од-

ним из двух способов:




Кодер

Кодер

B Гбит/с

B Гбит/с

B Гц

RZ-DPSK

1

0,5

0

�

�/2

0

–�/2

–3B 3B–B B

20

0

–20


формирования RZ�DPSK�сигнала



Кодер

Кодер

B Гбит/с

B Гбит/с

B/2 Гц

B/2 Гц

–3B 3B–B B

20

–20

�

�/2

0

–�/2

CSRZ-DPSK

1

0,5

0

0


формирования CSRZ�DPSK�сигнала

ak bk ck = ak � bk

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Таблица 2

Результат сложения по модулю 2

1 1 символ

0 0 0

0 � 1

� 0 1

� � 0

Таблица 3

Соответствие значений фаз () двух

последовательных импульсов

передаваемому символу

Параметр дискретизации, k 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Информационный сигнал, m(k) 1 1 1 0 0 1 0 0

Сигнал в дифференциальной кодировке, c(k) 1 1 1 1 0 1 0 0 1

Соответствующий сдвиг фаз, (k) � � � � 0 � 0 0 �

Таблица 4

Дифференциальное кодирование DPSK-сигнала



c (k) = c (k – 1) � m(k)

или

c (k) = c (k – 1) � m(k),

где «�» – это сложение по модулю 2 (см.

таблицу 2), а черта над выражением означа-

ет его дополнение. В таблице 4, например,

c(0) = 1, а кодирование выполнено вторым

способом. Это значит, что текущий бит кода

c(k) равен 1, если бит сообщения m(k) совпа-

дает с предыдущим битом кода c(k–1), в про-

тивном случае c(k) = 0. На третьем этапе ко-

дирования последовательность c(k) преобра-

зуется в последовательность сдвигов фаз

(k), где единица представляется сдвигом

фаз на �, а ноль – нулевым сдвигом фазы.

На детекторе определяется корреляция при-

нятого сигнала с опорным, который предс-

тавляет собой запаздывающую на один бит

версию принятого сигнала. (Эту корреляцию

может выполнять, например, пассивный во-

локонный интерферометр Маха – Цандера,

у которого одно плечо длиннее другого на

один бит.) Таким образом, в течение каждо-

го интервала времени T фаза принятого

символа сравнивается с фазой предыдуще-

го. Если они совпадают, то детектируется

логическая «1», а если разность фаз равна

� – логический «0» (см. таблицу 3).

Применение двух

работающих па-

раллельно фото-

диодов в качестве

приемников позво-

ляет уменьшить

вероятность появ-

ления ошибки и

тем самым повы-

сит чувствитель-

ность на ~3 дБ.

В большинстве

экспериментов ис-

пользуется DPSK-

модулятор в комбинации с формирователем

RZ- или CSRZ-импульсов, т.е. RZDPSK- и

CSRZDPSK-форматы (рис. 15, 16 соотв.).

Формирование импульса может быть выпол-

нено с помощью MZ-модулятора, который уп-

равляется периодическим сигналом на часто-

те B (как в RZ-схеме, см. рис. 15), или на час-

тоте B/2 (как в CSRZ-схеме, см. рис. 16). В

RZDPSK- и CSRZDPSK-форматах амплитуд-

ная модуляция является дополнительной и не

несет никакой информации. Фаза сигнала

при модуляции RZDPSK не отличается от со-

ответствующей фазы при DPSK-кодирова-

нии. При модуляции CSRZDPSK, как и при

обычном CSRZ-кодировании, фаза в начале

каждого такта скачкообразно изменяется на

�. Получается, что фаза любого CSRZDPSK-

сигнала дополняет фазу аналогичного RZ

DPSK (или DPSK) сигнала до �.

Экспериментальные исследования показа-

ли, что при скорости передачи 40 Гбит/с

DPSK-сигналы удавалось передать на боль-

шие расстояния с меньшими потерями, чем

сигналы в других форматах. Однако в этом

случае необходимы дорогие терминалы. По-

этому до сих пор не ясно, будут ли системы

связи с DPSK-форматами экономичнее сис-

тем, использующих ASK-форматы. Чтобы

получить утвердительный ответ на этот воп-

рос, необходимо дальнейшее исследование

и улучшение DPSK-формата.

Двойной фазомодулированныйбинарный форматДвойная бинарная передача (DBT –

DuoBinary Transmission) – передача сигналов

с использованием трехуровневой схемы ко-

дирования. Одна из ее разновидностей –

двойная фазомодулированная передача

(PSBT – Phase Shaped Binary Transmission,

рис. 17, 18) – особенно интересна для

DWDM-систем. Формат PSBT был разрабо-

тан с целью уменьшения ширины спектра

сигнала (сравн. спектр сигна-

ла на рис. 18 и, например, на

рис. 4). В нем используется

схема кодирования с уровня-

ми «0» и «–1», «1», отличаю-

щимися сдвигом фазы на �.

Формат в 3 раза более устой-

чив к хроматической диспер-

сии, чем NRZ или чистый

двойной бинарный. Сдвиг фа-

зы на � в PSBT также помо-

гает снижать вредное воздей-

ствие внутриканальных нели-

нейных эффектов на скорости 40 Гбит/с. Ис-

пользование этого формата обеспечивает

улучшение чувствительности фотоприемни-

ка и одновременно не ведет к снижению

разности уровней детектируемых сигналов.

Кроме того, для детектирования PSBT-фор-

мата используются стандартные бинарные

фотоприемники. Более подробно о форма-

тах DBT и PSBT можно прочитать в [12].

Смешанные амплитудно�фазовыеформатыПрименение популярных ASK-форматов при

постоянном росте количества передаваемой

информации препятствует дальнейшему

увеличению пропускной способности линий

передачи, потому что частота модуляции

электрического сигнала ограничена величи-

ной 40 Гбит/c. Кроме того, высокоскорост-

ная бинарная модуляция характеризуется

низкой спектральной эффективностью и

меньшей устойчивостью к дисперсии.

В какой-то степени эти проблемы решает

многоуровневое кодирование сигналов, нап-

ример, четырехуровневые форматы ASK и

PSK (или QPSK – Quaternary Phase Shift

Keying). Однако реализация четырехуровне-

вой схемы очень сложна. Увеличение числа

уровней значений приводит к тому, что он



PSBT

1

0,5

0

�

�/2

0

–�/2

–3B 3B–B B

20

0

–20



Рис. 18. Временные зависимости мощности и фазы, оптические спектры,

Ай�диаграммы и схемы формирования PSBT�сигнала

sin(�)

cos(�)

|E| = 1

E – амплитуда напряженности электрического поля� – фаза напряженности электрического поля

�

sin(�)

cos(�)

|E| =

�

Рис. 17. Амплитудно�фазовая диаграмма («constellation» –

созвездие) 3�символьных сигналов DBT (а) и PSBT (б)

а) б)


хуже распознается приемником из-за плохо-

го раскрытия eye-диаграммы.

Наиболее действенным способом увеличе-

ния спектральной эффективности � являет-

ся использование многоуровневой ампли-

тудно-фазовой модуляции, при которой ин-

формация кодируется как амплитудой, так и

фазой сигнала. Иногда для обозначения

амплитудно-фазовой модуляции использу-

ется термин «квадратурная модуляция».

ASK�QPSKВ работе [7] предложен новый 8-символь-

ный смешанный формат ASK-QPSK. Пред-

ложенный формат является сочетанием би-

нарного амплитудного ASK и 4-символьного

фазового QPSK-форматов.

На рис.19 показаны 8 уровней сигнала

(A~D, a~d) предложенной схемы кодирова-

ния ASK-QPSK. Один символ содержит

3 бита информации, и скорость передачи

бита получается в 3 раза выше скорости пе-

редачи закодированного символа. Сигнал

имеет 2 уровня амплитуды (E1, E2) и 4 уров-

ня фазы (0, �/2, �, 3�/2).

Устройство передатчика показано на рис. 20.

Не вносящий линейной частотной модуля-

ции (чирпа) двухтактный модулятор Маха –

Цандера модулирует фазу непрерывной

световой волны, выходящей из лазерного

диода, заставляя ее принимать значения 0

или �. Оптический фазовый модулятор до-

бавляет сдвиг фаз 0 или �/2. Таким обра-

зом, получается четырехуровневое фазовое

кодирование. Следующим этапом добавля-

ется NRZ или RZ амплитудное модулирова-

ние. Двухтактный модулятор Маха – Цанде-

ра, не вносящий чирпа, нужен для NRZ-

ASK-кодирования, аналогичный прибор

превращает NRZ- в RZ-формат.

На границах бита RZ-ASK-QPSK мощность

падает до нулевого значения, и поэтому

этот формат более устойчив к хроматичес-

кой дисперсии, чем NRZ-ASK-QPSK, что

подтверждается результатами проведенных

экспериментальных исследований. Устойчи-

вость к хроматической дисперсии 30 Гбит/c

RZ-ASK-QPSK сравним с 10 Гбит/c RZ-ASK.

Частотная модуляцияФорматы, в которых параметром модуляции

является частота световой волны, называ-

ются частотными форматами модуляции

или FSK-форматами. Такой подход, когда

используется прямая модуляция лазера с

распределенной обратной связью (DFB –

Distributed FeedBack), считается потенциаль-

но дешевым. При использовании диффе-

ренциального детектирования FSK (как и

DPSK) обладает лучшими свойствами в

плане увеличения отношения сигнал/шум по

сравнению с NRZ. Кроме того, у FSK самая

низкая восприимчивость к нелинейностям

волокна по сравнению с DPSK-, NRZ- и RZ-

форматами модуляции.

Однако в настоящее время FSK-форматы в

коммерческих сетях не используются. Это

объясняется отсутствием быстрых перест-

раиваемых и относительно недорогих лазе-

ров для промышленных сетей связи.

Еще один формат, в котором для кодирования

используется частота (длина волны), был наз-

ван авторами «символьной модуляцией» [13].

Он теоретически обладает некоторыми техни-

ческими преимуществами в системах дальней

связи, но из-за сложности реализации нет дан-

ных о его экспериментальных исследованиях

ЗаключениеНесмотря на рост количества передавае-

мой по волокну информации, основным

форматом модуляции остается бинарное

амплитудное кодирование (ASK). Попу-

лярность ASK-форматов не падает благо-

даря простоте их реализации и малой

стоимости приемопередающей аппарату-

ры. Но использование амплитудной моду-

ляции препятствует повышению спект-

ральной эффективности �, а для будущих

сетей связи увеличение � станет един-

ственным способом повысить суммарную

скорость передачи. Поэтому внедрение

новых спектрально-эффективных форма-

тов модуляции, по-видимому, начнется в

ближайшее время по мере увеличения

количества передаваемой информации.

В настоящее время активно разрабатывают-

ся фазовые форматы модуляции, но из-за

сложности и высокой стоимости передающих

и принимающих устройств они фактически

не используются в коммерческих линиях свя-

зи. Частотные форматы находятся в самом

начале исследований. Они обладают некото-

рыми преимуществами по сравнению с NRZ-,

RZ- и DPSK-форматами, обещают быть бо-

лее дешевыми, но требуют значительного

улучшения перестраиваемых лазеров-пере-

датчиков. Теоретические оценки показали

перспективность применения двойного фазо-

модулированного формата в DWDM-сетях

из-за малой ширины спектра сигнала.

Большинство свойств новых форматов полу-

чено экспериментально или в результате чис-

ленного моделирования. Часто модели не учи-

тывают влияния некоторых нелинейных эф-

фектов на распространяющийся сигнал, а экс-

периментальные данные не могут объяснить

некоторые явления. Поэтому необходимы


C c

D

da A

B

b

sin(�)

cos(�)

�

|E1| = 1

E1, E2 – амплитуды напряженностей

электрического поля

|E2| = 1

� – фаза напряженности

электрического поля

Рис. 19. Амплитудно�фазовая

диаграмма 8�символьного сигнала

ASK�QPSK

LD

LD – лазерный диод

Данные 1

Инвертированныеданные 1

Данные 3


Данные 4


Данные 2

PSK (0, �) ASK RZPSK (0, ��2)

Рис. 20. Устройство передатчика ASK�QPSK. Без блока, помещенного в скобках,

реализуется формат NRZ�QPSK, с этим блоком – RZ�QPSK



дальнейшие исследования влияния нелиней-

ных эффектов, различных видов дисперсии и

шумов на качество работы систем связи, ис-

пользующих различные форматы модуляции.

СокращенияAPRZ (Alternate Phase RZ) – RZ-формат c

дополнительным сдвигом на �/2 между со-

седними битами.

ASK (Amplitude Shift Keying) – формат, ис-

пользующий для кодирования информации

амплитудную модуляцию.

CRZ (Chirped RZ) – RZ-формат c дополни-

тельной периодической фазовой модуляци-

ей, не несущей информации; чирпирован-

ный RZ.

CSRZ (Carrier Suppressed RZ) – RZ-формат

c дополнительным сдвигом на � между со-

седними битами; чирпированный RZ.

DFB (Distributed FeedBack) – распределенная

обратная связь.

DPSK (Differential Phase Shift Keying) – формат

модуляции, в котором информация закодиро-

вана в разности фаз соседних импульсов.

DWDM (Dense Wavelength Division

Multiplexing) – плотное волновое (частотное)

мультиплексирование.

FSK (Frequency Shift Keying) – формат, ис-

пользующий для кодирования информации

частотную модуляцию.

LAN (Local Area Network) – локальная сеть

связи.

NRZ (No Return to Zero) – формат модуля-

ции без возвращения к нулю.

OOK (On/Off Keying) – бинарный формат

модуляции с двумя значениями амплитуды

сигнала, соответствующими включенному и

выключенному состоянию передатчика, то

же, что бинарный ASK.

PSBT (Phase Shaped Binary Transmission) –

двойная фазомодулированная бинарная

передача.

PSK (Phase Shift Keying) – формат, исполь-

зующий для кодирования информации фа-

зовую модуляцию.

QPSK (Quaternary Phase Shift Keying) – фор-

мат модуляции, символы в котором могут

иметь четыре различных значения фазы.

RZ (Return to Zero) – формат модуляции с

возвращением к нулю.

SSB (Single SideBand) – формат, в котором

сигнал после амплитудной модуляции под-

вергается дополнительной частотной фильт-

рации с целью подавления одной из боко-

вых полос в его спектре.

VSB (Vestigial SideBand) – формат, в кото-

ром сигнал после амплитудной модуляции

подвергается дополнительной частотной

фильтрации с целью частичного подавления

одной из боковых полос в его спектре.

WDM (Dense Wavelength Division

Multiplexing) – мультиплексирование (уплот-

нение) с разделением по длинам волн.

ПМД – поляризационная модовая дисперсия.

Литература1. Conradi Jan. Bandwidth�Efficient Modulation

Formats for Digital Fiber Transmission

Systems. Optical Fiber Telecommunications,

2002, vol. IV B, p. 862.

2. Белов К.Н., Наний О.Е. Уменьшение

ширины спектра излучения лазеров с

прямой модуляцией // Lightwave Russian

Edition, 2003, № 1, с. 9.

3. Развитие технологий оптической связи и

волокон (Технический семинар компании

Corning) // Lightwave Russian Edition, 2004,

№ 4, с. 16–17.

4. Winzer P.J. and Essiambre R.J. Advanced

optical modulation formats. ECOC�IOOC 2003

Proceedings, vol. 4, pp. 1002–1003, Rimini, 2003.

5. Ferber S. et al. Comparison of DPSK and

OOK modulation format in a 160 Gb/s transmis�

sion system // ECOC�IOOC 2003 Proceedings,

vol. 4, pp. 1004–1005, Rimini, 2003.

6. Idler W. et al. System Performance and

Tolerances of 43Gb/s ASK and DPSK modula�

tion formats // ECOC�IOOC 2003 Proceedings,

vol. 4, pp. 1006 � 1007, Rimini, 2003.

7. Hayase S. et al. Proposal of 8�State per

Symbol (Binary ASK and QPSK) 30�Gbit/s

Optical Modulation / Demodulation Scheme //

ECOC�IOOC 2003 Proceedings, vol. 4, pp.

1008–1009, Rimini, 2003.

8. Bigo S. et al. What has hybrid phase/intensity

encoding brought to 40 Gbit/s ultra long�haul sys�

tems? // ECOC�IOOC, 2004. Proceedings, Th2.5.

9. Иртегов Д.В. Введение в сетевые

технологии. СПб.: БХВ�Петербург, 2004.

10. Klekamp A. et al. Comparison of FSK by

directly modulated DBF laser with DPSK, NRZ

and RZ modulation formats at 10 Gb/s //

ECOC�IOOC, 2004.

11. Golovochenko E.A. et al. Transmission

Properties of Chirped Return�to�Zero Pulses and

Nonlinear Intersymbol Interference in 10 Gb/s WDM

Transmission. OFC'00, paper FC3, Baltimore.

12. Величко М.А., Сусьян А.А. Двойной

фазомодулированный бинарный формат //

Lightwave Russian Edition, 2004, № 4, с. 26–29.

13. Некучаев А., Юсупалиев У. Символьная

передача данных по ВОЛС. Патент –

российский, что дальше? // Электроника

НТБ, 2001, № 6.


И. Е. БЕССАЛОВ, компания «Инфонет Директ»

ОБНАРУЖЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙВ РАБОТЕ КОМПОНЕНТОВDWDM�СИСТЕМ СВЯЗИ

Критерием качества работы цифровой сис-

темы связи является коэффициент ошибок

BER (Bit Error Ratio или Bit Error Rate), т.е.

отношение количества Nош неправильно

распознанных битов к общему числу N пе-

редаваемых битов [1]:

BER = Nош/N.

К появлению ошибок приводят следующие

факторы:

• шумы любой природы,

• искажения сигнала при его распростране-

нии в ВОЛС.

Источниками шумов в DWDM-системах мо-

гут быть лазерные шумы, отражения, уси-

ленное спонтанное излучение (ASE –

Amplified Spontaneous Emission), шумы при-

емников и пр. Существует также большое

количество факторов, искажающих сигнал

при распространении. Это хроматическая и

поляризационная модовая дисперсия

(ПМД), а также различные нелинейные эф-

фекты, в том числе четырехволновое сме-

шение, вынужденное комбинационное (ра-

мановское) рассеяние и др. [2].

Поскольку коэффициент ошибок BER являет-

ся основным параметром, позволяющим оце-

нить качество работы системы связи, он тре-

бует постоянного контроля. К сожалению, ког-

да BER превышает норму, трудно точно опре-

делить процесс, «виновный» в таком всплес-

ке ошибок. Сохранить малые значения BER

становится все сложнее по мере развития

DWDM-систем связи, когда растет число опти-

ческих каналов и канальная скорость, увели-

чивается длина участков волокна между реге-

нераторами, используются компенсаторы дис-

персии и система коррекции ошибок [3].

Качество функционирования DWDM-системы

определяется работой ее оптических компо-

нентов. Деградация или выход из строя того

или иного компонента влечет за собой наб-

людаемые изменения различных параметров

сигнала. Контроль этих параметров дает воз-

можность обнаружить и затем исправить воз-

никшие неполадки в сети. Но главное, своев-

ременное принятие необходимых мер помо-

гает предотвратить крупные неприятности,

вплоть до выхода из строя системы связи.

Наблюдаемое изменение параметров сигна-

ла не всегда дает возможность выявить не-

исправность. Например, сбой в работе зер-

кал микроэлектромеханического (MEMS)

компонента может привести как к снижению

выходной мощности и, как следствие, повы-

шению BER в соответствующем канале, так

и к повышению BER в другом канале (из-за

роста перекрестных помех). Правильная ор-

ганизация тестирования DWDM-системы

позволяет быстро обнаружить и устранить

неисправность, локализовав положение де-

фектного элемента в сетевом узле.

Не так просто осуществлять контроль качест-

ва сигнала в оптической области; для этой

цели он чаще всего преобразуется в элект-


Одним из простейших кодов с обнаруже-

нием ошибок является код, в котором к

данным добавляется один бит четности.

Бит четности выбирается таким образом,

чтобы количество единиц во всем кодо-

вом слове было четным (или нечетным).

Например, при посылке числа 10110101

с добавлением бита четности в конце

оно становится равным 101101011, тогда

как 10110001 преобразуется в

101100010. Любая однократная ошибка в

любом разряде образует кодовое слово

с неверной четностью, поэтому такой код

может использоваться для обнаружения

однократных ошибок.

Потенциально опасные ситуации Возможные последствия

Дрейф длины волны накачкиУменьшение накачки на некоторых длинах волн,

возможная потеря сигнала на некоторых каналах

Нестабильная накачкаНепостоянство усиления, увеличение BER, воз-

можная потеря сигнала на всех каналах

Снижение мощности накачкиСнижение усиления, увеличение BER, возможная

потеря сигнала на конкретных каналах

Увеличение мощности накачкиНелинейные эффекты, увеличение BER и перек-

рестных помех

Снижение усиления во всех

каналах

Возможное увеличение BER, возможная потеря

сигнала во всех каналах

Неравномерное снижение усиле-

ния в конкретных каналах

Возможное увеличение BER, возможная потеря

сигнала в конкретных каналах

Сбои в работе разветвителяПотеря усиления, увеличение BER, возможная по-

теря сигнала во всех каналах

Увеличение шумов усилителя (ASE) Повышение отношения сигнал/шум и BER

Рост нелинейных эффектов

на различных длинах волнУвеличение BER (в рабочем и/или соседних каналах)

Повышение температурыУхудшение параметров волокна, работы развет-

вителя, изолятора

Таблица 1

Потенциальные дефекты в работе волоконного усилителя и их последствия



рическую форму, где можно применять стан-

дартные методы мониторинга, такие, как

построение Ай-диаграмм и измерение BER,

например, с помощью тестовых сигналов

или кодов с обнаружением ошибок (см. врез�

ку). Однако следует помнить, что качество

электрического сигнала не может в точности

соответствовать качеству оптического (из-за

дополнительных искажений, возникающих

при оптоэлектронном преобразовании).

Ниже описаны некоторые оптические

DWDM-компоненты и способы обнаружения

неполадок в их работе.

ФильтрВ DWDM-системах применяются

• фильтры Фабри – Перо,

• фильтры на основе волоконных брэгговс-

ких решеток (FBG – Fiber Bragg Grating),

• чирпированные (частотно-модулирован-

ные) FBG-фильтры (они также способны ком-

пенсировать хроматическую дисперсию),

• перестраиваемые акустооптические

фильтры и пр.

Фильтры входят в состав приемников,

транспондеров, оптических демультиплексо-

ров и мультиплексоров ввода/вывода, изо-

ляторов и др. устройств.

Измеряя следующие параметры, можно

оценить правильность работы фильтра:

• число оптических каналов на входе и выходе,

• центральная длина волны ( i) каждого вы-

ходного канала,

• расстояние между выходными каналами,

• мощность в каждом канале (на i),

• вносимые потери на каждой длине волны i),

• поляризационный сдвиг в каждом опти-

ческом канале,

• поляризационно-зависимые потери (PDL –

Polarization Dependent Loss),

• тонкость фильтрации,

• температура элемента.

Температура, давление и изменение поля

влияют на физические константы фильтра,

а также на многие из вышеперечисленных

параметров, тем самым они могут служить

источниками неполадок в работе этого

элемента. Они также могут привести к

усилению нелинейных эффектов, действие

которых можно обнаружить, например, пу-

тем измерения BER в рабочем и/или в со-

седних каналах.

Перестраиваемые акустооптические фильт-

ры обладают также и другими потенциаль-

ными источниками неполадок, к которым

относится сдвиг частоты управляющего ра-

диочастотного сигнала, приводящий к изме-

нению настройки фильтра, и пр.

Оптический волоконный усилительОптические волоконные усилители (OFA –

Optical Fiber Amplifier) представляют со-

бой волокна, легированные редкозе-

мельными элементами, например, эрби-

ем (EDFA [4]), празеодимом (PDFA –

Praseodymium Doped Fiber Amplifier) и

пр. Принцип работы OFA основан на яв-

лении усиления света при вынужденном

излучении. На функционирование воло-

конных усилителей оказывают воздей-

ствие различные факторы, в том числе

дисперсия и нелинейные эффекты. Ниже

показаны параметры, которые необходи-

мо измерять для поддержания правиль-

ной работы OFA:

• длина волны накачки,

• мощность накачки,

• спектральная ширина (на выходе),

• усиление в каждом частотном канале,

• отношение сигнал/шум,

• температура.

В таблице 1 собраны потенциально опасные

ситуации при тестировании параметров

OFA и то, как они могут отразиться на рабо-

те волоконного усилителя. Способы обнару-

жения наиболее часто встречающихся не-

исправностей в работе волоконного усили-

теля отражены в таблице 2.

Мультиплексор/демультиплексорБлок Mux/Demux (мультиплексор/демуль-

типлексор) служит для объединения раз-

личных оптических каналов в один ин-

формационный поток и, наоборот, разби-

ения этого потока на каналы. Он может

являться составной частью оптических

линейных карт, коммутаторов, мультип-

лексоров ввода/вывода (в том числе

ROADM [5]) и пр.

Для корректной работы Mux/Demux жела-

тельно периодически тестировать

• число оптических каналов,

• расстояние между соседними каналами,

• спектральную ширину каналов,

• поляризацию,

• PDL,

• вносимые потери,

• температуру.

Наиболее часто встречающийся дефект при

функционировании мультиплексора/демуль-

типлексора – это ослабление мощности сиг-

нала на выходе (на некоторых или на всех

длинах волн). В таблице 3 показаны потен-

циальные проблемы в работе этого элемен-

та и их последствия.

Дефект Метод обнаружения

Потеря мощности накачки Измерение мощности накачки

Увеличение шумов

и рост нелинейных эффектов

Измерение BER

Контроль параметров Ай-диаграммы

Снижение усиления Измерение мощности сигнала

Таблица 2

Способы обнаружения дефектов в работе волоконного усилителя


Частотная дискриминацияСмещение частотных границ каналов, перекрест-ные помехи и, как следствие, перекрытие «зрач-ка» Ай-диаграммы, увеличение BER

Уширение спектра каналаСнижение мощности на канал, перекрестные по-мехи, увеличение BER

Сбои в работе разветвителяСнижение мощности вплоть до потери сигнала на

некоторых или всех длинах волн

Вращение поляризацииИзменение мощности сигнала, увеличение вноси-мых потерь

Повышение температурыИзменение параметров устройства, сдвиг фаз,повышение вносимых потерь

Таблица 3

Потенциальные дефекты в работе мультиплексора/демультиплексора

и их последствия


Передатчик на основе лазераТестируемыми параметрами являются:

• выходная мощность,

• длина волны,

• ширина спектра,

• эффективность электрооптического пре-

образования,

• скорость перестройки (для перестраивае-

мых лазеров),

• частотный диапазон (для перестраивае-

мых лазеров),

• поляризация пучка,

• отношение выходной мощности к мощнос-

ти накачки,

• стабильность,

• глубина модуляции (для лазера с прямой

модуляцией или для случая, когда модуля-

тор интегрирован в передатчик),

• частота модуляции (для тех же случаев),


В таблице 4 указаны потенциальные дефек-

ты в работе передатчика.

Приемник на основе PIN�фотодиодаИзмеряемые параметры:

• квантовая эффективность,

• чувствительность,

• выходной ток,

• время отклика,

• быстродействие,


Потенциально опасные ситуации при функци-

онировании приемника собраны в таблице 5.

Оптическое волокноТестируемые параметры:

• длина,

• затухание,

• межмодовая дисперсия,

• хроматическая дисперсия,

• поляризационная модовая дисперсия,

• длина волны нулевой дисперсии,

• давление,

• изгиб,

• температура и пр.

Потенциальными проблемами в случае

оптоволокна является разрыв, естественно

приводящий к потере оптического сигнала

на всех длинах волн, а также повышенное

давление или сильные изгибы, результа-

том которых может быть ухудшение дис-

персионных и прочих характеристик линии

или ослабление сигнала на некото-

рых/всех длинах волн.

Сокращения• ASE (Amplified Spontaneous Emission) –

усиленное спонтанное излучение.

• BER (Bit Error Ratio или Bit Error Rate) – ко-

эффициент ошибок.

• DWDM (Dense Wavelength Division

Multiplexing) – плотное частотное мультип-

лексирование.

• EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) – эр-

биевый волоконный усилитель.

• FBG (Fiber Bragg Grating) – волоконная

брэгговская решетка.

• MEMS (MicroElectroMechanical Systems) –

микроэлектромеханические системы (фото-

литографическая технология).

• Mux/Demux – мультиплексор/демультип-

лексор.

• OFA (Optical Fiber Amplifier) – оптический

волоконный усилитель.

• PDFA (Praseodymium Doped Fiber Amplifier) –

празеодимовый волоконный усилитель.

• PDL (Polarization Dependent Loss) – поля-

ризационно-зависимые потери.

• ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop

Multiplexer) – перестраиваемый мультиплек-

сор ввода-вывода.

• ПМД – поляризационная модовая дис-

персия.

Литература1. Редд Дж. Особенности измерения коэф�

фициента ошибок // Lightwave Russian

Edition, 2005, № 1, с. 40.

2. Компоненты DWDM�систем и их характе�

ристики // Lightwave Russian Edition, 2005,

№ 2, с. 50.

3. Убайдуллаев Р.Р. Протяженные ВОЛС на

основе EDFA // Lightwave Russian Edition,

2003, № 1, с. 22.

4. Курков А.С., Наний О.Е. Эрбиевые воло�

конно�оптические усилители // Lightwave

Russian Edition, 2003, № 1, с. 14.

5. Величко М. Перестраиваемые мультип�

лексоры ввода�вывода облегчают сетевое

управление // Lightwave Russian Edition,

2005, № 2, с. 22.



Снижение выходной мощностиПотеря сигнала (на выходе передатчика или навходе приемника), повышение ASE, отношениясигнал/шум и, как следствие, увеличение BER

Дрейф длины волныИскажение или потеря сигнала на приемнике, перек-

рестные помехи и, как следствие, увеличение BER

Уширение спектраСнижение оптической мощности, увеличение пе-рекрестных помех и BER

Изменение глубины модуляцииНеэффективная демодуляция, повышение BER(трудности при распознавании битов)

Изменение параметров частотнойперестройки

Потери пакетов, потери сигнала на некото-рых/всех длинах волн

Повышение температурыИзменение параметров лазера (мощности, цент-ральной длины волны, ширины спектра)

Таблица 4

Потенциальные дефекты в работе передатчика на основе лазера



Снижение чувствительностиТрудности при распознавании сигнала, как след-ствие, увеличение BER

Снижение быстродействия Увеличение BER

Дисперсионно уширенный прини-

маемый сигнал

Снижение мощности сигнала, перекрестные поме-

хи, дрожание фазы из-за нарушения фазовой синх-

ронизации при оптоэлектрическом преобразовании,

снижение отношения сигнал/шум и пр. Следствие

вышеперечисленных проблем – увеличение BER

Повышение температурыУвеличение BER из-за снижения квантовойэффективности

Таблица 5

Потенциальные дефекты в работе приемника на основе PIN-фотодиода




МЕТОДЫ СТАБИЛИЗАЦИИКОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХУСИЛИТЕЛЕЙ

Широкое распространение технологии

спектрального мультиплексирования кана-

лов передачи данных WDM [1] и переход от

сетей с топологией «точка-точка» к сетям с

динамически перестраиваемой архитекту-

рой предъявляют новые требования к опти-

ческим усилителям [2]. В таких сетях необ-

ходимо обеспечить постоянство коэффици-

ента усиления в условиях периодического

подключения и отключения некоторой час-

ти спектральных каналов. Поскольку отклю-

чение/подключение каналов приводит к из-

менению суммарной усиливаемой мощнос-

ти, то в отсутствии стабилизации происхо-

дит изменение значения коэффициента

усиления оптического усилителя в резуль-

тате насыщения. Изменение усиления, а

следовательно, и мощности рабочих кана-

лов приводит к увеличению количества

ошибок (BER), а может привести и к выходу

системы из строя.

В данной статье приведен анализ основных

методов стабилизации коэффициента уси-

ления эрбиевых оптических усилителей

(EDFA).

Методы стабилизации коэффициентаусиленияКоэффициент усиления оптического усили-

теля пропорционален величине инверсной

населенности активного элемента, который

в свою очередь определяется балансом

между действием накачки и спонтанных и

вынужденных переходов. Поскольку управ-

лять спонтанными переходами не представ-

ляется возможным, могут быть реализова-

ны две возможности стабилизации уровня

инверсной населенности: путем управления

накачкой или насыщением.

В первом случае используются электрические

методы стабилизации, во втором – оптичес-

кие. Возможно также совмещение электри-

ческих и оптических методов стабилизации.

Электрические методы стабилизациикоэффициента усиленияЭлектрические методы стабилизации коэф-

фициента усиления заключаются в коррек-

тировке мощности лазера накачки для обес-

печения постоянства коэффициента усиле-

ния. Корректировка может быть: упреждаю-

щей, с использованием цепи обратной свя-

зи, а также их комбинацией.

Упреждающая коррекция накачки

Принцип действия упреждающей коррекции

накачки поясняет рис. 1а. Разветвитель от-

водит часть мощности входного сигнала на

фотодетектор, который выполняет его опто-

электронное преобразование. Усиленный

электрический сигнал, пропорциональный

мощности входного оптического сигнала,

используется для управления мощностью

лазера накачки. В первом приближении не-

обходимое для обеспечения постоянства ко-

эффициента усиления изменение мощности

накачки происходит пропорционально изме-

нению мощности усиливаемого оптического

излучения.

Коррекция накачки с использованием

цепи обратной связи

Принцип действия коррекции накачки

цепью обратной связи поясняет рис. 1б.

Два разветвителя отводят часть мощности

входного и выходного сигнала на фотоде-

текторы, выполняющие их оптоэлектрон-

ное преобразование, затем эти сигналы

подаются на специальную электрическую

схему. Эта электрическая схема сравнива-

ет реальное значение коэффициента уси-

ления, определяемое по отношению мощ-

ностей входного и выходного сигналов, с

требуемым коэффициентом усиления и со-

ответствующим образом корректирует

мощность лазера накачки.

Комбинация упреждающей коррекции

накачки и коррекции накачки цепью об-

ратной связи

Для повышения эффективности стабилиза-

ции коэффициента усиления может быть ис-

пользована комбинация рассмотренных ме-

тодов (рис. 1в).

Оптическая стабилизациякоэффициента усиленияПринцип оптической стабилизации коэф-

фициента усиления заключается в том, что

усиливающая область помещается в резо-

натор лазера, генерирующего на нерабо-

чей длине волны. Хорошо известное свой-

ство лазера заключается в том, что коэф-

фициент усиления в нем в режиме генера-

ции в точности равен потерям в резонато-

ре. Если на активный элемент лазера од-

новременно подать внешнее излучение на

негенерирующей длине волны, то выход-

ная мощность лазера изменится, а коэф-

фициент усиления останется прежним. Ла-

зерное излучение, таким образом, оказы-

вается некоторым балластным излучени-

ем, обеспечивающим постоянство коэффи-

циента усиления. Уменьшение общей мощ-

ности входящего оптического сигнала ав-

томатически компенсируется увеличением

лазерной мощности и наоборот.

Оптическая обратная связь может быть осу-

ществлена двумя путями: с помощью коль-

цевого резонатора и с помощью линейного

резонатора.

Кольцевой резонатор (рис. 1г)

Кольцевой резонатор для создания оптичес-

кой обратной связи состоит из отрезка

стандартного волокна, соединяющего вы-

ходную часть секции оптического усилителя

с входной, и узкополосного фильтра, задаю-

щего длину волны лазерного излучения.

Линейный резонатор (рис. 1д)

Линейный резонатор для создания оптичес-

кой обратной связи состоит из двух распреде-

ленных дифракционных отражателей, распо-

ложенных на входе и выходе усилителя. Мак-

М.А. БОРИСОВ, физический факультет МГУ,

кафедра оптики и спектроскопии

симумы коэффициентов отражения решеток

задают длину волны лазерного излучения. Ко-

эффициенты отражения на длинах волн сиг-

нала и накачки должны быть равны нулю.

Комбинация оптическихи электрических методов стабилизациикоэффициента усиленияСовмещение оптических и электрических

методов стабилизации коэффициента уси-

ления, с одной стороны, может привести к

улучшению характеристик усилителя, с дру-

гой – к чрезмерному усложнению схемы

стабилизации. Поэтому целесообразность

такого совмещения должна быть определе-

на в каждом конкретном случае из сравне-

ния затрат на достижение требуемой степе-

ни стабилизации.

Эффективность стабилизацииЭффективность стабилизации можно оха-

рактеризовать следующими параметрами:

Время стабилизации коэффициента уси-

ления – это время восстановления заданно-

го значения коэффициента усиления.

Максимальное отклонение коэффициен-

та усиления – это максимальное его откло-

нение от заданного значения.

Смещение коэффициента усиления –

это установившееся по прошествии време-

ни стабилизации его отклонение от задан-

ного значения.

Эффективность стабилизации тем выше,

чем меньше численные значения трех при-

веденных параметров, сущность которых

поясняет рис. 2.

Сравнительный анализразличных схем стабилизацииДля сравнительного анализа представлен-

ных схем были использованы модифициро-

ванные уравнения эрбиевого оптического

усилителя [3, 4]. На основе этих уравнений

численным методом была промоделирована

работа усилителя при отключении/подклю-



РазветвительСоединитель

Лазер

накачки

EDFA

Pin Pout

Узкополосный

фильтр

Соединитель

EDFA

Pin Pout

Разветвитель Соединитель

Лазер

накачки

Электрический

усилительФотодетектор Фотодетектор ФотодетекторЭлектрическая

схема

Разветвитель

Лазер

накачки

EDFAСоединитель Разветвитель

PoutPin

РазветвительСоединительРазветвитель

Лазер

накачкиЭлектрический

усилитель

ФотодетекторЭлектрическая

схема

Фотодетектор

PoutPin


EDFA

Лазер

накачки

Дифракционные

отражатели Дифракционные

отражатели

EDFAСоединитель

PoutPin

Оптические компоненты

Электрические компоненты Узкополосный

фильтр

EDFA

Pin Pout

Разветвитель Соединитель Разветвитель

Лазер

накачки


Электрический

усилитель

г)

д) e)

Рис. 1. Принципы стабилизации коэффициента усиления эрбиевых оптических усилителей: а) упреждающая коррекция

накачки; б) коррекция накачки цепью обратной связи; в) комбинация упреждающей коррекции накачки и коррекции накачки

с цепью обратной связи; г) оптическая обратная связь (кольцевой резонатор); д) оптическая обратная связь (линейный резонатор);

е) совмещенная оптоэлектронная стабилизация

а) б)

в)



чении некоторой части спектральных кана-

лов. Результаты моделирования для всех

описанных схем стабилизации представле-

ны в таблице 1 и графически на рис. 3.

Для эрбиевых оптических усилителей наи-

более простыми и надежными методами

стабилизации коэффициента усиления яв-

ляются электрические методы. Они отлича-

ются малыми отклонениями коэффициента

усиления в течение переходного периода и

достаточно быстрым временем его стабили-

зации. Это связанно с относительно мед-

ленным изменением коэффициента усиле-

ния в эрбиевых оптических усилителях без

стабилизации, связанным с большим вре-

менем релаксации инверсной населенности

� = 10,5 мс [5]. Наилучшими параметрами

среди этих методов обладает комбинация

упреждающей коррекции накачки с коррек-

цией накачки с использованием обратной

связи, так как они отлично дополняют друг

друга: упреждающая коррекция обладает

малым временем стабилизации, а цепь об-

ратной связи обеспечивает малое значение

смещения коэффициента усиления. Однако

быстродействие электрических методов

стабилизации может оказаться недостаточ-

ным в полупроводниковых усилителях, для

которых более оптимальным представляет-

ся использование оптических схем стабили-

зации коэффициента усиления [6, 7].

Литература1. Наний О.Е. Основы технологии спект�

рального мультеплексирования каналов пе�

редачи (WDM) // Lightwave Russian Edition,

2004, № 2, с. 47–52.

2. Ramaswami R. Optical Fiber Communication:

From Transmission to Networking // IEEE

Communications Magazine, May 2000, 50th

Anniversary Commemorative Issue.

3. Bononi A., Rusch A.L. Doped�Fiber Amplifier

Dynamics: A System Perspective // Journal of

lightwave technology, May 1998, vol. 16, №. 5.

4. Bononi A., Barbieri L. Design of Gain�

Clamped Doped�Fiber Amplifiers for Optimal

Dynamic Performance // Journal of lightwave

technology, July 1999, Vol. 17, No. 7.

5. Desuivre E. Erbium�doped Fiber Amplifier:

Principles and Applicaions, 1994.

6. Francis D.A., DiJaili S.P., Walker J.D. A sin�

gle�chip linear optical amplifier // OFC

Postdedliane Papers, Anaheim, 2001, PD13.

7. Наний О.Е. Линейный оптические усилители

– новый класс полупроводниковых усилителей

// Lightwave Russian Edition, 2003, № 2, с. 27.

Коэффиицент

усиления

Время стабилизации коэффициента усиления

Максимальное отклонение

коэффициента усиления

Смещение

коэффициента усиления

Время

Рис. 2. Параметры, характеризующие эффективность стабилизации

коэффициента усиления.

Значения этих характеристик зависят от: метода стабилизации; Входной мощности

одного канала (Pin/channel); числа отключенных/подключенных каналов (N);

заданного значения коэффициента усиления (G)

–2

–1,5

–1

–0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Время, мкс

Отк

ло

нени

е к

оэф

фи

ци

ента

уси

лени

я о

т за

да

нно

го з

на

чени

я,

дБ

1 2 3 4 5 6

Рис. 3. Переходные процессы в EDFA с автоматической стабилизацией

коэффициента усиления: 1 – оптическая обратная связь (линейный резонатор);

2 – оптическая обратная связь (кольцевой резонатор); 3 – совмещенная

оптоэлектронная стабилизация; 4 – коррекция накачки с цепью обратной связи;

5 – комбинация упреждающей коррекции накачки и коррекции накачки с цепью

обратной связи; 6 – упреждающая коррекция накачки

Метод стабилизации

Время

стабилизации

коэффициента

усиления

(мкс)

Максимальное

отклонение

коэффициента

усиления

(дБ)

Смещение

коэффици-

ента

усиления

(дБ)

1. Оптическая обратная связь (линейный резонатор) > 200 2,01 0,1

2. Оптическая обратная связь (кольцевой резонатор) > 200 1,72 0,1

3. Совмещенная оптоэлектронная стабилизация > 200 1,53 0,1

4. Коррекция накачки с цепью обратной связи < 100 0,82 0,02

5. Комбинация упреждающей коррекцией накачки и

коррекции накачки с цепью обратной связи< 35 0,4 0,02

6. Упреждающая коррекция накачки < 5 0.11 0,11

Таблица 1

Параметры стабилизации для рассмотренных методов

G=18 дБ, Pin/channel = –10 дБ, что соответствует отключению 15 из 16 каналов


Кабели

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫВОЛОКОННО�ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ СВЯЗИИ ОПЕРАТИВНОЕ УСТРАНЕНИЕ АВАРИЙЭ.И. КОМАРНИЦКИЙ, ведущий аналитик компании «ЭПК»

ВведениеНадежность работы системы связи, т.е. спо-

собность сети связи выполнять заданные

функции по передаче информации с уста-

новленной нормами достоверностью в тече-

ние длительного времени, – это то, к чему

стремится и потребитель услуг связи, и пос-

тавщик услуг связи, и оператор сети связи.

Обеспечить высокую надежность важно как

операторам связи с разветвленной сетью

большой емкости и протяженности, так и

организациям, эксплуатирующим всего од-

ну волоконно-оптическую линию связи.

По мере увеличения скорости передачи ин-

формации по ВОЛС возрастают требования

к надежности линии связи, так как потери от

ее простоя растут пропорционально скорос-

ти передачи информации. Поэтому вопро-

сам надежности волоконно-оптических сис-

тем связи (ВОСС) необходимо уделять вни-

мание как на этапах их проектирования, так

и на этапах строительства и эксплуатации.

В конечном счете задача обеспечения высо-

кой надежности функционирования сети

связи ложится на плечи службы эксплуата-

ции сети. Правильно спроектированная и

построенная сеть связи облегчает достиже-

ние высокой надежности при эксплуатации

и в конечном счете снижает эксплуатацион-

ные расходы. Следует отметить, что по ме-

ре развития сетей доля эксплуатационных

расходов в сравнении с первоначальными

капитальными затратами возрастает и поэ-

тому вопросам правильного анализа и пла-

нирования сетей связи необходимо уделять

повышенное внимание.

Количественные показателинадежностиНадежность сети связи очень сложное для од-

нозначного количественного определения по-

нятие. Это связано со сложностью самого объ-

екта, множеством функций и режимов работы,

разнообразием требований, предъявляемых к

отдельным компонентам сети связи [1].

Для относительно функционально однород-

ных объектов сети связи, к которым можно

отнести линии связи между двумя взаимо-

действующими объектами, применимо сле-

дующее определение надежности: надеж-

ность – это свойство системы связи (СС)

сохранять во времени в установленных пре-

делах значения всех параметров, характери-

зующих способность выполнять требуемые

функции в заданных режимах и условиях

применения [2]. Это определение страдает

одним недостатком – оно не дает правила

вычисления количественных показателей

надежности для объектов, выполняющих бо-

лее одной функции или работающих в нес-

кольких режимах или условиях применения.

Однако для того, чтобы можно было дать

сравнительную оценку надежности различ-

ных изделий, необходимо количественно

оценить надежность различных систем и

их элементов.

Наиболее универсальной количественной

характеристикой надежности является ко-

эффициент готовности, с которым одноз-

начно связан коэффициент вынужденного

простоя (или коэффициент неготовности).

• Коэффициент готовности KГ – это веро-

ятность того, что система будет работоспо-

собна в произвольно выбранный момент

времени

, (1)

где T0 – средняя наработка на отказ

(MTBF), т.е. среднее время между отказами,

а tВ – среднее время восстановления рабо-

тоспособного состояния.

• Коэффициент вынужденного простоя

(коэффициент неготовности) KП – это ве-

роятность того, что система не будет рабо-

тоспособна в произвольно выбранный мо-

мент времени

КП = 1 – KГ . (2)

Несмотря на простоту формулы (1), ее прак-

тическое использование связано с возмож-

ностью вычисления входящих в нее пара-

метров: средней наработки на отказ и сред-

него времени восстановления работоспо-

собного состояния. Если для отдельных

компонентов среднее время наработки на

отказ определяется фирмой-производите-

лем, то время восстановления работоспо-

собного состояния зависит от многих конк-

ретных условий эксплуатации.

Легко заметить, что коэффициент готовнос-

ти (KГ) отдельных компонентов и сети связи

в целом величины различные, но взаимос-

вязанные. Так, если надежность (коэффи-

циент готовности) компонентов системы

низка, то и надежность всей системы будет

более низкой, чем при использовании более

надежных компонентов.

Конечно, потребителя волнует в первую

очередь надежность сети связи в целом.

Ему безразлично, где может произойти ава-

рия: на линии, в системе передачи либо в

системе энергоснабжения. Поэтому опреде-

ляющими являются показатели надежности

сети связи в целом.

Международный стандарт G.602 [2] характе-

ризует готовность канала оптической линии

связи, приводя его к готовности эталонной

гипотетической системы передачи с длиной

оптического кабеля 2500 км в одном нап-

равлении (с учетом возможного резервиро-

вания). При этом коэффициент готовности


Кабели


должен быть не менее 0,996. Для российс-

ких линий связи рекомендуется пересчиты-

вать коэффициент готовности к националь-

ной гипотетической линии длиной 13 900 км

[3–5]. Коэффициент готовности такой линии

должен быть не менее 0,98 (без резервиро-

вания), что при пересчете соответствует

международной норме.

Четыре фактора, влияющих на коэффици-

ент готовности, выделены в [2]:

• отказоустойчивость оборудования;

• автоматическое защитное переключение;

• методика и технологическая дисциплина

эксплуатации;

• характер трассы и защитные мероприя-

тия.

Как показывает практика, аварии в кабель-

ной линии дают наибольший вклад в сум-

марное время неработоспособности систе-

мы связи (примерно 95% всего времени не-

работоспособности системы).

Основным способом повышения надежнос-

ти работы волоконно-оптической сети связи

в целом (то есть кабельной инфраструктуры

сети в комплексе с волоконно-оптическими

системами передачи) является резервиро-

вание как оборудования передачи данных,

так и кабельной инфраструктуры. При нали-

чии аварии (отказа) необходимо автомати-

ческое переключение на резервные линии

связи. Вопрос заключается только в точном

определении понятия «отказ».

Для аналоговой системы передачи отказ ха-

рактеризуется одной из следующих ситуа-

ций (продолжающихся более 1 с) [2]:

1) полная потеря сигнала;

2) падение контрольного уровня сигнала на

10 дБ ниже номинального значения;

3) уровень шума, измеренный в интервале

5 мс, превышает 1 млн. пВт.

Поскольку современные системы связи

предназначены для передачи цифровой

информации, то для оценки надежности ее

работы можно использовать критерий,

связанный со способностью системы вы-

полнять эту функцию с заданным качест-

вом. Универсальным методом оценки ка-

чества цифровой системы связи в соотве-

тствии с рекомендациями МККТТ является

коэффициент ошибок (BER), определяе-

мый как отношение числа Nош ошибочно

принятых битов к общему числу N пере-

данных битов:

.

Международный комитет по электросвязи

рекомендует использовать следующие кри-

терии качества работы системы связи.

Норма BER < 10–10.

Пониженное качество 10–10 < BER < 10–6.

Повреждение 10–6 < BER < 10–3.

Отказ BER > 10–3.

Поскольку в нормальных условиях система

не может функционировать при коэффици-

енте ошибки BER > 10–3 , этот критерий

можно использовать как критерий нерабо-

тоспособности системы. Как правило, при

таком уровне коэффициента ошибок систе-

ма автоматически производит отключение

аппаратуры. Разумеется, приведенные кри-

терии носят рекомендательный характер и

для каждой конкретной системы должны оп-

ределяться в соответствии с условиями ее

работы.

Повышение надежностисложных системПо мере увеличения сложности системы

связи вероятность выхода из строя какого-

либо из ее компонентов увеличивается.

Если в системе отсутствует резервирова-

ние, то соответственно уменьшается коэф-

фициент готовности системы. Современ-

ные системы связи используют большое

количество элементов, что делает совер-

шенно необходимым использование резер-

вирования и обходных маршрутов для по-

вышения коэффициента готовности систе-

мы связи в целом.

Время, необходимое для исправления пов-

реждений, может значительно меняться и

зависит от организации наблюдения за

сбоями, доступа к месту повреждения, го-

товности персонала и т.д. Показатель

среднего времени на ремонт 15 минут

можно достичь в случае, если это главная

станция, работающая 24 часа в сутки и

укомплектованная высококвалифициро-

ванными техниками. В случае же если это

необслуживаемый пункт усилителя, распо-

ложенный на вершине удаленной возвы-

шенности, отрезанный в течение зимнего

периода снежными заносами, то среднее

время на ремонт 48 часов или более

представляется более реалистичным.

Поэтому системы без резервирования мо-

гут быть применены в первом из вышеу-

казанных случаев, тогда как системы с

полным двойным или даже тройным ре-

зервированием могут потребоваться для

того, чтобы достичь желаемого коэффи-

циента готовности в том случае, когда

труднодоступный пункт становится крити-

ческим узлом связи.

Для большинства расчетов коэффициента

готовности системы при нормальном дос-

тупе среднее время на ремонт 4 часа об-

щепринято рассматривать как приемлемое

для ремонта электронных компонентов.

Восстановление волокон или кабелей

может занять значительно больше времени

(различными нормативами устанавливает-

ся время восстановления оптической ли-

нии от 5 до 48 часов).

За слишком большой коэффициент готов-

ности приходится платить увеличением ка-

питаловложений в проектирование и строи-

тельство систем. В целом коэффициент го-

товности 99,995%, соответствующий нера-

ботоспособности порядка 25 минут в год,

вполне достаточен для большинства теле-

фонных систем и может быть получен без

чрезмерного дублирования оборудования.

Надежность волоконно-оптических систем

передачи зависит от надежности составля-

ющих элементов (оптических линий, муль-

типлексоров, коммутаторов, маршрутиза-

торов и т.д.), от наличия дополнительных

источников сбоев, а также от выбранной

схемы защиты.

Ключевым методом повышения надежности

работы сети связи является резервирова-

ние. Наиболее надежное, но одновременно

самое дорогое решение дает схема полного

дублирования, когда имеется полный комп-

лект пассивного (незадействованного) обо-

рудования. В случае отказа основного комп-

лекта трафик направляется по дублирующе-

му. При этом резервирование оптического

волокна целесообразно, с точки зрения по-

вышения надежности, проводить по разне-

сенным трассам.

В целях экономии может быть использовано

решение, когда основной комплект оборудо-

вания используется для передачи высокоп-

риоритетного трафика, а дублирующий –

низкоприоритетного. В случае отказа основ-

ного оборудования высокоприоритетный

трафик переключается на дублирующий

комплект оборудования, а низкоприоритет-

ный может быть приостановлен.

Другое экономичное решение – использо-

вание резервирования по схеме 1:N – одна

линия (один комплект оборудования) мо-

жет быть использована как резервная для

N линий. В системах связи с плотным

спектральным мультиплексированием


Кабели

(DWDM) снижение затрат на запасное обо-

рудование дает использование перестраи-

ваемых лазеров [7]. К сожалению, для ре-

зервирования по схеме 1:N оптических ка-

бельных линий – наиболее уязвимого эле-

мента системы связи – необходима разви-

тая сетевая инфраструктура.

Источники сбоев и избыточностьоборудования на линии Определение потребности в избыточном

оборудовании – важнейшая задача как при

проектировании, так и при эксплуатации

систем связи. Следует помнить, что избы-

точность оборудования часто увеличивает

его количество в три раза, если принимать

в расчет дополнительное оборудование ав-

томатического тестирования и систему

включения защиты оборудования. Для опре-

деления необходимости дублирования сле-

дует проанализировать источники сбоев ра-

боты оборудования и выявить наиболее уяз-

вимые элементы. Для этого необходимо

применять критерий коэффициента готов-

ности для отдельных элементов и дополни-

тельные случайные источники ошибок.

Источниками сбоев в системе связи являют-

ся следующие:

• сбои передающей или приемной аппара-

туры (терминальное оборудование);

• сбои в удаленных регенерирующих или

усиливающих пунктах;

• сбои в электроснабжении передающей

или приемной аппаратуры;

• выход из строя волоконно-оптической линии;

• ошибки обслуживающего персонала.

Современное оборудование мультиплекси-

рования имеет показатель среднего време-

ни наработки на отказ (MTBF) порядка 30

лет на модуль. При анализе надежности не-

обходимо учитывать снижение этого пока-

зателя из-за процессов старения.

Во многих случаях блоки питания являются

самыми ненадежными системными компо-

нентами, и потому следует рассматривать

использование их полного резервирования.

Следует принимать дополнительные меры с

целью уменьшения возможной наводки

внешних радиопомех, включая размещение

терминального оборудования в непроницае-

мых для радиопомех кожухах и установку

подходящего заземления. Ошибки персона-

ла постепенно становятся менее критичес-

ким фактором по мере возрастания уровня

автоматизации. Однако организационные

вопросы, связанные с технической эксплуа-

тацией, остаются важнейшими для обеспе-

чения высокой надежности функционирова-

ния систем связи.

В зависимости от точной конфигурации

комбинация защищенного мультиплексного

и терминального оборудования оптической

линии связи может иметь коэффициент го-

товности 99,999%.

Таким образом, вероятность отказа совре-

менной аппаратуры низка, ремонтопригод-

ность гарантирована изготовителем и время

восстановления незначительно. Поэтому на-

дежность ВОЛС в наибольшей степени оп-

ределяется надежностью кабельной линии.

Коэффициент готовностикабельной линии Надежность кабельной линии определяется

характеристиками надежности кабеля и ус-

ловиями его эксплуатации. Наиболее важ-

ными из условий эксплуатации являются

воздействие окружающей среды и воздей-

ствие, связанное с хозяйственной или иной

деятельностью человека. Хозяйственная де-


Кабели


ятельность, в основном механизированные

земляные работы, часто является главным

источником повреждений подземных кабе-

лей. Воздействию неблагоприятных внеш-

них условий (молнии, налипание снега, об-

леденение, сильный ветер и проч.) в боль-

шей степени подвержены надземные (воз-

душные) кабельные линии.

Измерение и расчет реальной надежности

кабельной системы в конкретных условиях

эксплуатации являются весьма сложной за-

дачей. Практически для получения досто-

верного значения необходимо накопление

опытных данных за значительный период

времени. В этом направлении проводится

научно-исследовательская работа на основе

обработки статистических данных.

Общими как для подземного, так и для воз-

душного способа прокладки причинами пов-

реждений являются следующие:

• вандализм;

• скрытый брак при производстве

оптического кабеля (ОК);

• некачественные строительные работы или

монтаж;

• ошибки проектирования (неправильный

выбор типа кабеля, неподходящая армату-

ра, несоответствие технических требований

условиям эксплуатации).

Как показывает статистика, вандализм яв-

ляется одной из очень распространенных

причин повреждений. В наибольшей степе-

ни ему подвержены кабели с металлически-

ми элементами (обнаруживаемые с по-

мощью металлоискателей) и ОК воздушной

прокладки.

Скрытый брак при производстве ОК в нас-

тоящее время маловероятен ввиду того, что

практически все производители ОК серти-

фицированы по системе ISO 9000 и конт-

роль на стадии производства гораздо легче

организовать, чем на более поздних стади-

ях. Для сведения к минимуму этого фактора

необходимо тщательно подходить к вопросу

выбора поставщика и правильно организо-

вывать приемку оптического кабеля [9].

Некачественные строительные работы или

монтаж обычно вскрываются при введении

ВОЛС в эксплуатацию и в большинстве слу-

чаев могут быть исправлены и устранены в

относительно сжатые сроки. Более подроб-

ный анализ характерных ошибок при строи-

тельстве ВОЛС дан в работах [10, 11].

Ошибки проектирования могут иметь самые

серьезные последствия, в особенности пото-

му, что они (кроме самых грубых) трудно ди-

агностируются на этапе ввода системы свя-

зи в эксплуатацию и проявляются по проше-

ствии некоторого времени. Универсальная

рекомендация для избежания таких ошибок

заключается в использовании надежных

проектных организаций, имеющих опыт про-

ектирования аналогичных систем связи.

Основными причинами повреждений подзем-

ных кабельных линий являются следующие:

• механические повреждения ОК при прове-

дении строительно-монтажных работ сто-

ронними организациями в пределах охран-

ных зон кабельной линии;

• механические повреждения ОК от переме-

щения грунтов (обвалы, пучения, оползни,

селевые потоки и т.д.), как правило, в пре-

делах одной-двух строительных длин опти-

ческого кабеля;

• повреждения ОВ за счет старения или по-

падания в сердечник кабеля влаги;

• повреждение кабелей от грозовых воздей-

ствий (при наличии металлических элемен-

тов в конструкции оптического кабеля);

• повреждения ОК от воздействия грызу-

нов, пожаров и т.д.

Несколько иные причины вызывают аварии

оптических кабелей, проложенных на опо-

рах линий электропередачи:

• механическое повреждение ОК с обрывом

оптических волокон, не связанное с повреж-

дением элементов несущей конструкции;

• деформация элемента опоры, вызвавшая

обрыв ОК;

• падение опоры (опор), вызвавшее обрыв

ОК;

• обрыв ОК или самопроизвольный обрыв

оптического волокна;

• повреждения из-за влияния электромаг-

нитного поля.

Для всех перечисленных причин вероят-

ность отказа прямо пропорциональна длине

оптической кабельной линии, поэтому для

характеристики ее надежности используют

нормированные на некоторую длину показа-

тели. К таким показателям для кабельных

линий связи относятся:

• плотность отказов гипотетической корот-

кой линии m, которая определяет среднее

количество отказов в год на линии длиной

100 км;

• средняя наработка между отказами на ко-

роткой линии l длиной 100 км с однородны-

ми условиями эксплуатации Tl [час];

Поскольку величина Tl трудно определима в

силу разнообразия причин выхода из строя

кабельной линии, то коэффициент готовнос-

ти короткой оптической кабельной линии KГl

вычисляют по значению плотности отказов mв соответствии со следующим выражением:

.

Для нахождения величины Tl можно исполь-

зовать полученное значение KГl:

,

либо использовать связь с плотностью от-

казов:

.

Часто используются также показатели на-

дежности гипотетической длинной линии

(длиной L = 13 900 км): средняя наработка

между отказами TL [час] и коэффициент го-

товности длинной линии, KГL , которые вы-

числяются по следующим формулам:

.

В начальный период использования ВОЛС

на воздушных линиях электропередач, ко-

торый определен до 2010 года, пока не по-

лучены надежные эксплуатационные пока-

затели надежности ОК, рекомендуется

приравнивать экстраполированные пока-

затели надежности ОК соответствующим

эксплуатационным показателям надежнос-

ти подвески стальных грозозащитных тро-

сов. Плотность отказов грозозащитных

тросов в результате обрывов и падения

опор, нормированная на 100 км ВЛ в год,

приведена [5].

Следует подчеркнуть, что достоверность

любых расчетных показателей надежности

зависит от достоверности параметров,

включенных в соответствующие уравнения.

Достоверность может быть повышена по

мере накопления информации по эксплуата-

ционным данным. Наиболее эффективно

для этой цели использование автоматизиро-

ванных систем контроля состояния (RFTS),

содержащих встроенные базы данных, за-

полняемые в автоматическом режиме.


Кабели

Время восстановления оптическойкабельной линии Уровень надежности оптической линии за-

висит от многих факторов, среди которых и

своевременность устранения текущих пов-

реждений для предотвращения аварий.

Если авария на линии все же произошла, то

ее необходимо устранять, и как можно

быстрее. При этом основными составляю-

щими времени восстановления связи tBможно считать:

• время на определение места повреждения;

• время на сбор аварийной бригады и дос-

тавку ее к месту аварии;

• время на прокладку и монтаж аварийной

вставки;

• время на проведение комплекса необхо-

димых измерений.

Важнейшее влияние на скорость проведения

аварийно-восстановительных работ (АВР)

оказывает их организация. К общим требо-

ваниям, предъявляемым к организации АВР

на линиях связи, относятся следующие:

• максимальное использование средств ме-

ханизации;

• максимально возможное совмещение во

времени разнородных работ и операций;

• максимально быстрая и одновременная

(по возможности) доставка ремонтных бри-

гад и средств механизации к месту произ-

водства работ.

Кроме этого на скорость восстановления

ОК при аварийных повреждениях влияет це-

лый ряд факторов. Основными можно счи-

тать следующие:

• техническая оснащенность аварийно-вос-

становительной бригады (АВБ);

• состав и квалификация персонала АВБ;

• состав аварийного запаса и материалов

для ремонта оптического кабеля;

• актуальность и полнота базы данных сети

ВОЛС.

Техническая оснащенность АВБ может из-

меняться от необходимого минимума до же-

лательного максимума и зависит от объе-

мов обслуживаемой сети ВОЛС и экономи-

ческой состоятельности организации.

Максимальная скорость достигается при ис-

пользовании двух специальных автомоби-

лей, каждый из которых оборудован для

монтажа оптического кабеля и укомплекто-

ван измерительной приборной базой, при-

борами и инструментами для монтажа кабе-

ля, принадлежностями для его прокладки,

средствами связи и электропитающим обо-

рудованием.

Минимальный состав АВБ определяется

требованиями правил техники безопасности

и технологии монтажа ВОЛС (два инженера,

один кабельщик, один водитель). Состав

АВБ зависит от размеров обслуживаемой

сети ВОЛС.

Аварийный запас кабеля должен включать

как минимум аварийные вставки (250 м)

всех типов обслуживаемых кабелей макси-

мальной емкости.

При больших объемах сети ВОЛС целесооб-

разно иметь аварийные вставки различной

емкости для каждого типа оптического кабе-

ля. Аварийный запас оптического кабеля и

материалов восполняется по мере расходова-

ния на аварийные и текущие ремонты ВОЛС.

База данных должна содержать информа-

цию о состоянии каждого метра всех обслу-

живаемых оптических волокон (оптические

и механические характеристики) с привяз-

кой трасс оптического кабеля и муфт на них

к местности при помощи компьютерной кар-

ты. База данных должна предоставлять ин-

формацию о возможностях как сети ВОЛС в

целом, так и любого из ее фрагментов с

учетом состояния кабельной канализации.

Требования по надежностидля российских волоконно�оптическихлиний связиТребования по коэффициенту готовности

для российских ВОЛС приведены в [3–5].

Надежность перспективной государственной

цифровой сети определена в руководящем

документе «Основные положения развития

первичной сети РФ», принятом в 1994 году.

Для основного цифрового канала (ОЦК)

протяженностью 13 900 км (без резервиро-

вания) заданы следующие показатели на-

дежности по отказам [3]:

• коэффициент готовности – не менее 0,98;

• среднее время между отказами – не ме-

нее 255 ч;

• среднее время восстановления – не бо-

лее 5,2 ч.

Учитывая высокую надежность современ-

ной аппаратуры ЦСП, принятое значение

коэффициента готовности кабельной линии

равно 0,985, а аппаратуры – 0,995.

Для обеспечения заданного коэффициен-

та готовности на подземной кабельной ли-

нии должны обеспечиваться следующие

показатели:

• среднее время между отказами – не ме-

нее 340,5 ч;


Кабели


• среднее время восстановления –

не более 5,2 ч;

• плотность повреждений – не более 0,1823.

Для обеспечения такого же коэффициента

готовности (0,985) гипотетического канала

связи протяженностью 13 900 км показате-

ли надежности ОК, проложенного по воз-

душным линиям электропередачи, должны

иметь следующие значения:

• среднее время восстановления –

не более 10 ч;

• наработка между отказами –

не менее 670 ч.

Соответствующие показатели надежности

ОКГТ, пересчитанные для линии длиной

100 км, должны быть:

• коэффициент готовности – не менее

0,99989;

• плотность отказов – не более 0,094.

Коэффициенты готовности каналов связи

служебных сетей определяются норматив-

ными документами соответствующих орга-

низаций. В РАО «ЕЭС России» приняты сле-

дующие значения для коэффициентов го-

товности каналов передачи служебной

электроэнергетической информации:

а) для системы передачи сигналов опера-

тивно-диспетчерского контроля и управле-

ния текущим режимом, в том числе АСДУ –

не менее 0,98;

б) для системы автоматического регулиро-

вания частоты, мощности и напряжения –

не менее 0,997;

в) для системы противоаварийной автома-

тики – не менее 0,998;

г) для систем релейной защиты и автомати-

ки ВЛ – не менее 0,998.

Аппаратура ВОЛС-ВЛ должна соответство-

вать следующим параметрам по надежности:

а) среднее расчетное время наработки на от-

каз одного комплекта – не менее 20 лет (с

возможным использованием резервирования);

б) среднее время восстановления аппара-

туры обслуживаемых пунктов заменой не-

исправного оборудования устройствами

из ЗИП – не более 10 мин (на одну неисп-

равность);

в) среднее время восстановления аппарату-

ры необслуживаемых пунктов заменой не-

исправного оборудования устройствами из

ЗИП – не более 30 мин (на одну неисправ-

ность, без учета времени доставки персона-

ла к месту аварии);

г) срок службы аппаратуры, т.е. время

от начала эксплуатации аппаратуры

до момента невозможности восстановле-

ния ее работоспособности путем ремонта

основных элементов, должен быть не ме-

нее 20 лет.

Заключение Аварию легче предотвратить…Всем известна истина, что аварию легче

предотвратить, чем устранить, однако прак-

тика строительства ВОЛС показывает, что

зачастую этой истиной пренебрегают.

Надежность будущей системы закладывает-

ся на самых первых стадиях проекта. Прак-

тическая рекомендация заключается в том,

что не следует чрезмерно экономить на

подготовительных этапах реализации про-

екта, к которым относятся:

• предпроектное обследование;

• составление технических условий (ТУ) и тех-

нических требований (ТТ) к будущей системе;

• составление требований к проектной ор-

ганизации;

• проведение тендера по выбору проектной

организации.

Зарубежная практика показывает целесооб-

разность привлечения для проведения этих

работ независимых консалтинговых компа-

ний. К сожалению, российская практика по-

казывает почти полное пренебрежение к

предпроектному обследованию, а составле-

ние ТУ и ТТ, как правило, возлагается на

саму проектную организацию.

О важности выбора проектной и строитель-

ной организаций достаточно подробно гово-

рится в статьях [9–11, 14]. При проведении

строительных работ нельзя пренебрегать

техническим надзором, который может су-


Кабели

щественно повысить надежность строящей-

ся системы связи [12].

И наконец правильная организация

эксплуатации – это залог успешного

функционирования сети связи [13]. Здесь

еще раз уместно вспомнить истину о том,

что аварию легче предотвратить, чем

устранить. Эксплуатация сети связи

должна предусматривать своевремен-

ность технического ремонта. Однако пре-

дотвратить аварию можно только в том

случае, если своевременно обнаружить

повреждения. Из этого вытекает необхо-

димость периодических эксплуатацион-

ных измерений. Наиболее оптимальный

вариант – использовать автоматизиро-

ванные системы контроля качества (сис-

темы RFTS) [15]. Правда, такие системы

достаточно дороги и их могут позволить

себе только крупные организации с раз-

ветвленными сетями связи. В отсутствии

RFTS измерения следует проводить вруч-

ную и тщательно документировать ре-

зультаты измерений.

Крайне желательно измерения проводить

не реже двух раз в год. Однако в настоящее

время еще многие организации, располага-

ющие ВОЛС, вообще не проводят эксплуа-

тационные измерения и технический ре-

монт. Этот подход к техническому обслужи-

ванию ВОЛС можно считать неквалифици-

рованным и не имеющим будущего. В ко-

нечном счете он будет отвергнут по эконо-

мическим причинам.

И последнее, руководители предприятий,

эксплуатирующих оптические сети связи,

должны ясно осознавать необходимость пе-

риодического повышения квалификации

всех специалистов, участвующих в обслу-

живании сети.

Литература1. Parameters and calculation methodologies

for reliability and availability of fibre optic sys�

tems // ITU�T Recommendation G.911, 1997.

2. Reliability and availability of analogue cable

transmission systems // ITU�T

Recommendation G.602, 1993.

3. Правила технической эксплуатации пер�

вичных сетей взаимоувязанной сети связи

РФ. Книга третья: Правила технической

эксплуатации линейно�кабельных сооруже�

ний междугородных линий передачи // Гос�

комсвязи России, М., 1998.

4. Руководство по проведению планово�про�

филактических и аварийно�восстановитель�

ных работ на линейно�кабельных сооруже�

ниях связи волоконно�оптической линии пе�

редач// Минсвязи России, М., 2001.

5. Правила проектирования, строительства

и эксплуатации волоконно�оптических ли�

ний связи на воздушных линиях электропе�

редачи напряжением 110 кВ и выше // Ми�

нистерство топлива и энергетики РФ, РАО

«ЕЭС России», 1998.

6. Правила проектирования, строительства

и эксплуатации волоконно�оптических ли�

ний связи на воздушных линиях электропе�

редачи напряжением 0,4–35 кВ // Министер�

ство топлива и энергетики РФ, РАО «ЕЭС

России», 2002.

7. Павлова Е.Г. Внедрение перестраивае�

мых лазеров и мультиплексоров в телеком�

муникационные сети / /Lightwave Russian

Еdition, 2004, № 4, с. 20.

8. Кабыш С. Надежность прежде всего //

Сети и телекоммуникации, 2004, № 3,

с. 74–79.

9. Спиридонов В.Н. Приемка оптических ка�

белей на заводах�изготовителях // Lightwave

Russian Еdition, 2003, № 2, с. 35–37.

10. Спиридонов В.Н. Оптические волокна и

кабели для протяженных линий связи //

Lightwave Russian Еdition, 2003, № 1, с. 31–35.

11. Спиридонов В.Н. Двенадцать характер�

ных ошибок при строительстве ВОЛС //

Lightwave Russian Еdition, 2004, № 3,

с. 34–37.

12. Спиридонов В.Н. Цели и задачи техни�

ческого надзора при строительстве ВОЛС //

Lightwave Russian Еdition, 2004, № 2,

с. 33–37.

13. Развитие магистральной цифровой сети

связи российских железных дорог. Ин�

тервью с А.В. Павловым // Lightwave Russian

Еdition, 2004, № 4, с. 21–25.

14. Шмалько А.В., Сабинин Н.К. ВОЛС на

воздушных линиях электропередачи //

ВКСС. Connect! 2000, № 3, с. 50–62.

15. Гаскевич Е.Б., Убайдуллаев Р.Р.,

Шмалько А.В. RFTS – системы мониторинга

ВОЛС // ВКСС. Connect! 2001, № 1.

для специалистов в области волоконно-оптической связи

Продолжается

бесплатная квалифицированная подписка

на журнал Lightwave Russian Edition

Подписку можно оформить

на сайте журнала www.lightwave-russia.com

в разделе «Бесплатная подписка»


Измерительная техника


Предлагаемая вашему вниманию статья представляет собой главу 6 из книги «Путеводитель по FTTx PON»

компании EXFO. Путеводитель можно заказать на сайте www.exfo.com

Устранение неисправностей в

пассивной оптической сети

(PON – Passive Optical Network)

включает в себя обнаружение и

идентификацию источника

проблем в оптической сети, ко-

торая может иметь сложную то-

пологию, включающую несколь-

ко разветвителей, волокон и

абонентских узлов (ONT –

Optical Network Terminal). На

рис. 1 показана топология сети

с несколькими разветвителями.

Цифрами обозначены различ-

ные зоны, в которых может раз-

мещаться источник проблемы.

В таблице 1 показано, как проб-

лемный ONT может помочь обна-

ружить проблему. Если происходит

обрыв в кабеле между централь-

ным узлом (OLT – Optical Line Terminal) и раз-

ветвителем, находящимся в прямом направ-

лении, все ONT могут не работать. Однако

если возникает проблема типа макроизгиба

или загрязненного коннектора, являющаяся

причиной потерь оптической мощности где-

то в сети, то только некоторые ONT могут ис-

пытывать проблемы. Так как затухание в во-

локне пропорционально его длине, удален-

ные ONT будут получать более ослабленный

сигнал, чем те, которые расположены ближе.

Оптические сигналы в обратном направле-

нии, получаемые в центральном офисе (CO –

Central Office) от наиболее удаленных ONT,

также будут слабее, и OLT обнаружит такое

ухудшение производительности.

Проблемы, которые могут возникнуть в

FTTx-сети, включают:

• Уровень оптической мощности от одного

или нескольких ONT не соответствует оп-

ределенному минимальному значению

мощности.

• Потеря сигнала (нет мощности).

• Увеличение количества ошибок (BER) или

ухудшение сигнала (может произойти из-за

недостаточного уровня мощности).

• Проблемы с аппаратным обеспечением

активных компонентов (ONT или в СО).

Так как большинство компонентов в сети

являются пассивными, в основном пробле-

мы в сети возникают из-за загрязнений,

повреждений или плохого подключения кон-

некторов, а также из-за обрывов или макро-

изгибов волоконно-оптического кабеля. В

зависимости от своего расположения эти

причины влияют на некоторых или всех або-

нентов сети. Большинство проблем может

быть обнаружено с использованием следую-

щего оборудования:

• Разделяющий длины волн измеритель

мощности для PON. Этот прибор подклю-

чается как сквозное устройство, обеспечи-

вая беспрепятственное прохождение прямо-

го и обратного потоков. Прибор одновре-

менно измеряет мощность каждой длины

волны. Прибор также обнаруживает всплес-

ки мощности ATM-трафика. Этот измери-

тель также может применяться для поиска

неисправностей в любой точке сети.

• Измеритель оптической мощности

(ОРМ) и фильтры. Использование фильт-

ров позволяет измерять мощность одной

определенной длины волны за одно измере-

ние. Так как измеритель мощности измеря-

УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В СЕТИ PON

Рис. 1. Зоны для поиска неисправностей в типичной FTTx�сети

Проблемные ONT Возможное расположение проблемы

Все ONT или несколькоONT (наиболее удален-ные) в сети

В СО (зона 1) В районе основного волокна (зона 2) На главном FDH (зона 3)

Все ONT или несколькоONT (наиболее удален-ные) в одной ветви

На главном FDH (зона 3) Вдоль промежуточного распределительного кабеля (зона 4)На втором FDH (зона 5)

Один ОNТ

На последнем FDH (зона 5)Вдоль распределительного волокна (зона 6) На оконечном терминале, в абонентской проводке или наONT (зона 7)

Таблица 1

Расположение проблемы в типичной FTTх-сети




ет непрерывный сигнал, он не может быть

использован для измерения всплесков мощ-

ности трафика ATM от ONT. Измеритель

мощности невозможно подключить как

сквозное устройство.

• Визуальный дефектоскоп (VFL, может

быть встроен в оптический рефлекто-

метр). Для поиска неисправностей VFL вво-

дит яркое излучение красного лазера в во-

локно, что позволяет видеть невооружен-

ным глазом некоторые дефекты, такие, как

плохие сварки, обрывы и макроизгибы.

• Оптический рефлектометр (OTDR).

OTDR обеспечивает графическое представ-

ление трассы, что позволяет обнаруживать

и оценивать каждый элемент линии, вклю-

чая коннекторы, сварки, разветвители,

мультиплексоры и дефекты.

• Детектор «активного волокна» (LFD)

со сменными головками. LFD позволяет

вам обнаруживать трафик и измерять ин-

тенсивность сигнала в любом месте одно-

модовых или многомодовых волокон, без

необходимости отключать их. Сменные го-

ловки позволяют тестировать различные

типы волокон.

Таблица 2 содержит список наиболее общих

возможных проблем и шаги по их устранению.

СокращенияATM (Asynchronous Transfer Mode) – асинх-

ронный режим передачи данных.

BER (Bit Error Ratio) – коэффициент ошибок.

CO (Central Office) – центральный офис.

FDH (Fiber Distribution Hub) – волоконно-

распределительный концентратор (хаб).

FTTx (Fiber To The x) – волокно к объекту

(x = дом, офис, узел и пр.).

LFD (Live Fiber Detector) – детектор «актив-

ного волокна».

OLT (Optical Line Terminal) – центральный

узел PON.

ONT (Optical Network Terminal) – абонен-

тский узел PON.

OPM (Optical Power Meter) – измеритель оп-

тической мощности.

OTDR (Оptical Time Domain Reflectometer) –

оптический импульсный рефлектометр.

PON (Passive Optical Network) – пассивная

оптическая сеть.

VFL (Visual Fault Locator) – визуальный де-

фектоскоп.

WDM (Wavelength Division Multiplexing) – час-

тотное уплотнение (мультиплексирование).

Проблема Возможная причина Меры по устранению

Неверная работа одного изONТ. Низкая оптическаямощность на ОNT

Загрязненные/поврежден-ные коннекторы или чрез-мерные макроизгибы послепоследнего разветвителя

На конце абонентской части:• Измерьте оптическую мощность, • Проверьте коннекторы На оконечном терминале:• Измерьте оптическую мощность, • Проверьте коннекторы На выходе разветвителя:• Измерьте оптическую мощность, • Проверьте коннекторы

Один из ONT не работает.Нет оптической мощности

Обрыв волокна после пос-леднего разветвителя(в распределительном кабе-ле или абонентском кабеле)

• Измерьте оптическую мощность на ONT для того, чтобы убедиться,что нет сигнала• Измерьте оптическую мощность на оконечном терминале. Если сигналесть, проблема в абонентском кабеле• Протестируйте кабель от ONT или оконечного терминала, используяVFL или OTDR. Если сигнала нет, проблема в распределительном кабеле• Протестируйте распределительный кабель от оконечного терминала,используя OTDR

Один ONT неверно работает.Уровень мощности на ONT внорме

Проблемы в аппаратнойчасти ONT

• Обратитесь к производителю за помощью в устранении неисправностей

Некоторые или все ONT,подключенные к одному раз-ветвителю, имеют проблемыв работе. Уровень мощностина ONT низок

Загрязненные/поврежден-ные коннекторы или мак-роизгибы перед разветви-телем

На выходе разветвителя: • Измерьте оптическую мощность, • Проверьте коннекторы• Проверьте наличие макроизгибов (внутри и за пределами FDH)• На входе разветвителя: Измерьте оптическую мощность, • Проверьте коннекторы

Все ONT, подключенные кодному разветвителю, не ра-ботают. Нет оптическоймощности

Обрыв волокна перед пос-ледним разветвителем

• Протестируйте основное волокно (или волокна между разветвителямив случае линии с несколькими разветвителями). Для этого используйтеOTDR. Тестирование производится с ONT оконечного терминала илиразветвителя.

Все ONT не работают. Нетоптической мощности

Обрыв основного волокнаили проблемы на СО

• Протестируйте основное волокно с помощью OTDR из FDH или СО• Измерьте выходную мощность OLT• Измерьте мощность видеосигнала перед WDM мультиплексором• Измерьте выходную мощность WDM мультиплексора• Проверьте оборудование в СО

Увеличение BER Недостаточный уровень мощ-ности на ONT или проблемыв аппаратной части ONT

• Выполните необходимые шаги, описанные выше• Обратитесь к производителю ONT за помощью в устранении неисп-равностей

Периодически возникающаяпроблема

Проблемы в аппаратнойчасти ONT

• Обратитесь к производителю ONT за помощью в устранении неисп-равностей

Таблица 2

Поиск и устранение неисправностей в сети FTTx



Б.Г. ГОРШКОВ, В.М. ПАРАМОНОВ, А.С. КУРКОВ, А.Т. КУЛАКОВ,

научный центр волоконной оптики им. А.М. Прохорова РАН

ФАЗОВОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ВОЛОКОННЫЙРЕФЛЕКТОМЕТР ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХДАТЧИКОВ ВНЕШНЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Волоконные рефлектометры, или OTDR-

устройства, являются одними из самых

распространенных типов приборов для

измерения параметров волоконного свето-

вода. Принцип действия их достаточно

прост, его иллюстрирует рис. 1. В волокон-

ный световод через ответвитель вводится

световой импульс. При его распростране-

нии вследствие рэлеевского рассеяния

часть излучения рассеивается в обратном

направлении. Измеряя через ответвитель

временную зависимость относительной

мощности излучения, распространяющего-

ся назад PR (t), можно легко определить

зависимость изменения этой мощности

по длине световода PR (L), зная скорость

света в материале световода. Далее, пос-

кольку мощность рассеянного излучения

прямо пропорциональна мощности излуче-

ния, распространяющего в прямом направ-

лении, появляется возможность определить

характер изменения мощности распростра-

няющегося излучения по длине световода.

На рис. 2 представлена типичная рефлек-

тограмма излучения, распространяющегося

по световоду. Таким образом, производится

измерение оптических потерь в волоконном

световоде на длине волны излучателя, а

также появляется возможность определить

места дефектов и обрывов световода.

Следует отметить, что в качестве источника

излучения в рефлектометрии используются

полупроводниковые лазеры, излучающие на

многих продольных модах. При этом ширина

спектра излучения может составлять несколь-

ко нм или несколько сот ГГц. В силу этого дли-

на когерентности составляет порядка 1 мм,

что исключает появление интерференционных

эффектов при распространении излучения по

световоду. Современные технологии позволя-

ют получать одночастотный режим генерации,

при этом ширина линии излучения составляет

104 – 106 Гц, что соответствует длине когере-

нтности в десятки и сотни метров. В этом слу-

чае следует ожидать проявления интерферен-

ции излучения, рассеянного разными участка-

ми световода и излучения накачки. Это делает

невозможным использование рефлектометра

для тестирования световода традиционным

способом, но в то же время открывает новые

возможности для его применения. Так, в рабо-

тах [1, 2] предлагается использовать такие

рефлектометры в качестве датчика внешних

воздействий. К несомненным достоинствам

устройства относится высокая чувствитель-

ность, обусловленная интерференционным

механизмом отклика, и возможность

пространственной локализации воздействия

за счет рефлектометрического принципа из-

мерения.

Импульсный узкополосный источникОдним из ключевых элементов фазовочув-

ствительного рефлектометра является им-

пульсный источник с высокой степенью ко-

герентности. В цитируемых выше работах в

качестве такого источника использовался

одночастотный эрбиевый волоконный лазер

с внешним модулятором. Одночастотный

волоконный лазер позволяет получать гене-

Тестируемый

световод

Мультиплексор

Осциллограф

Фотоприемник

Лазерный

диод

Рис. 1. Принципиальная схема

рефлектометра

Главное требование к рукописям — интересный и актуальный материал.

Рукописи проходят обязательное рецензирование, к публикации принимаются статьи, получившие положительный отзыв рецензента.

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

Принимаются статьи по всем областям волоконно-оптической связи

Журнал Lightwave Russian Edition

приглашает специалистов стать авторами

обзорно-аналитических статей

рацию с шириной линии порядка 10 кГц. Од-

нако интегральный электрооптический мо-

дулятор, использованный в схеме для полу-

чения импульсного сигнала, характеризует-

ся невысоким контрастом (20 дБ). Это при-

водит к появлению значительной фоновой

засветки, накапливающейся в промежутке

между импульсами. В результате видность

интерференционной картины в рефлекто-

метре оказывается невысокой.

В нашей схеме применялся кольцевой воло-

конный лазер с использованием эрбиевого

волоконного световода в качестве активной

среды лазера. Упрощенная схема лазера

представлена на рис. 3. Использованная кон-

фигурация является классической. Для полу-

чения импульсного режима интегральный

электрооптический модулятор устанавливал-

ся внутрь резонатора, что позволило увели-

чить контраст до 50 дБ. В результате была

получена одночастотная генерация с длитель-

ностью импульса порядка

100 нс. Период следования

импульсов варьировался в за-

висимости от частоты управ-

ляющего сигнала, поданного

на модулятор. Длина волны

излучения задавалась брэгго-

вской решеткой и составила

1,55 мкм. Выходная импульс-

ная мощность — 1 Вт.

Исследованиекогерентного рассеянияВ качестве тестируемой во-

локонно-оптической линии

использовался отрезок стан-

дартного одномодового во-

локонного световода SMF-28. Регистрация

сигнала рассеяния проводилась с использо-

ванием осциллографа. На рис. 4 представле-

на рефлектог-

рамма импульс-

ного сигнала

для отрезка

длиной 17 км.

Сильная ампли-

тудная модуля-

ция в наблюдае-

мой рефлектог-

рамме одноз-

начно свиде-

тельствует о на-

личии интерфе-

ренции излуче-

ния, рассеянно-

го разными

участками свето-

вода и излучения

накачки. Следует отметить, что наблюдаемая

картина не является стабильной во времени.

За время порядка одной секунды происходит

чередование «темных» и «светлых» полос,

обусловленное влиянием медленного изме-

нения температур, слабых акустических воз-

действий и пр. В то же время локальные

акустические, механические, тепловые и про-

чие воздействия приводят к существенно бо-

лее быстрой модуляции интенсивности излу-

чения, рассеянного с данного отрезка свето-

вода. Это делает возможным, используя со-

ответствующую математическую обработку,

определять координаты области воздействия.

Датчик внешнего воздействияДля разделения излучения накачки и рассе-

янного оптического сигнала в схеме датчика

использовался оптический циркулятор. В

качестве фотоприемного модуля использо-




Модулятор

Контроллер

поляризации

Брэгговская

решетка

Выход

Ответвитель

Изолятор

Мультиплексор

Er-световод

Накачка

Рис. 3. Схема узкополосного импульсного источника

0 5 10 15 20–1,0

–0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Си

гна

л, о

.е.

Дистанция, км

Рис. 4. Рефлектограмма импульсного сигнала

для отрезка световода длиной 17 км

0 2 4 6 8 10

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

Си

гна

л, о

.е.

Расстояние, км

Рис. 2. Типичная рефлектограмма излучения,

распространяющегося по световоду, при

использовании низкокогерентного источника

Координата максимального воздействия

Си

гна

л, о

.е.

Дистанция, км

Рис. 5. Принцип определения координаты воздействия



вался ПРОМ-364 производства АО ТЕЛАЗ.

Сигнал с фотоприемника оцифровывался

быстродействующим АЦП, работающим на

шину PCI персонального компьютера.

Для определения координаты внешнего воз-

действия (механического или термического)

весь волоконный тракт разбивался на неза-

висимые каналы (до 6000 каналов), в каж-

дом из которых проводился отсчет амплиту-

ды сигнала с заданной дискретизацией в

миллисекундном диапазоне и цифровая об-

работка полученной информации. На рис. 5

показана в увеличенном виде зона воздей-

ствия на волокно для двух последователь-

ных импульсов зондирования. Из рисунка

видно, что воздействие на световод приво-

дит к быстрому изменению амплитуды сиг-

нала в точке воздействия.

Испытания датчикаДля испытания работоспособности разрабо-

танного датчика в качестве чувствительного

элемента использовался оптический кабель

ОКЛ-0,22. Отрезок кабеля закапывался на

глубину 0,5 м. На рис. 6 показаны исходный

сигнал с фотоприемника (длина волокна

около 3 км, отсчеты идут через 5 м), сигнал

в одном из каналов (вибрация от работаю-

щего двигателя бульдозера, находящегося

на расстоянии 10 м от закопанного на глу-

бине 0,5 м кабеля ОКЛ-0,22) с дискретиза-

цией 2 мс, а также результат выделения

этого воздействия одним из простейших ал-

горитмов по всей длине кабеля.

На рис. 7 с дискретизацией 1 мс показан сиг-

нал в одном из каналов в тех же условиях

при ударах лопатой на расстоянии 2 м от за-

копанного кабеля. Система позволяет также

детектировать шаги человека по поверхнос-

ти земли над кабелем. Интересный резуль-

тат показало размещение кабеля на опору

линии электропередачи. Было обнаружено,

что легко определяется не только попытка

попадания человека на опору, но и собствен-

ные ее колебания. Это позволяет предпола-

гать использование рефлектометра не толь-

ко в охранных системах, но и для определе-

ния колебаний зданий и сооружений.

ЗаключениеРазработан макет системы обнаружения де-

формаций волоконного световода с пара-

метрами:

• • пространственное разрешение – 5 м,

• • дальность без усилителя – 35 км,

• • число каналов измерения – до 6000,

• • временное разрешение в каждом кана-

ле – 1 мс,

• • чувствительность – интерференционная,

на уровне 0,1 радиана,

• • взаимное влияние каналов – не хуже 10 дБ

для соседних пространственных каналов.

По своим информационным характеристи-

кам разработанная система не имеет ана-

логов среди систем охранной сигнализации

для охраны периметров.

Литература1. Choi K.N., Juarez J.C. and Taylor H.F.

Distributed fiber-optic pressure/ seismic sensor

for low-cost monitoring of long perimeters //

Proc. SPIE 5090, 134–141 (2003).

2. Juarez J.C. and Taylor H.F. Distributed

fiber-optic intrusion sensor system // Proc.

OFC-2005, p. OThX 5.

4000

0

0

80 120 160 200

200

240 280 320 360 400

400

400

–400

440 480 520 560

400 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560

400 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480

600

800

800

–800

1000

1200

–1200

–1600

–2000

–2000

2000

4000

–1000

1000

Си

гна

л, о

.е.

Си

гна

л, о

.е.

Си

гна

л, о

.е.

Время, мс

Рис. 6. Проявление вибрации от работающего двигателя бульдозера, сверху

вниз: исходный сигнал по длине кабеля, временная развертка в одном из

пространственных каналов, результат выделения сигнала воздействия

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900–100

0

100

200

300

400

500

600

700

Время, мс

Си

гна

л, о

.е.

Рис. 7. Временная развертка сигнала в пространственном канале при ударах

лопатой на расстоянии 2 м от закопанного кабеля


Интернет�директории


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

SYRUS SYSTEMS

Контрольно$измерительноеоборудование, системымониторинга, системныерешения с подробнымтехническим описанием

www.syrus.ru

ЗАО «ПТ Плюс»

Производство пассивныхволоконно$оптическихкомпонентов, кроссовогооборудования,конструктивов, поставкаоптического кабеля,измерительных приборов иинструментов для работыс оптикой

www.ptfiber.ru

Компания

«ОПТИКТЕЛЕКОМ»

Материалы, технологии и решениядля строительстваи эксплуатации ВОЛС

www.optictelecom.ru

Компания

EXFO

Комплексные решениядля диагностики, контроляи мониторингапри строительстве,пусконаладкеи техническойэксплуатации ВОЛС

www.exfo.com

Компания

«КОНЦЕПТ

ТЕХНОЛОГИИ»

Оптические транспортныесистемыи оборудованиедля тестирования ВОЛС

www.c-tt.ru

OFS

Оптические волокна,оптические кабели,соединительныеустройстваи компоненты, изделияспециальной фотоники,компенсаторы дисперсиии др.

www.ofsoptics.com


Адресная книга

OFSOPTICS

Aдрес: Россия, 103104 Москва,

Спиридоньевский пер., 9

Бизнес�центр «Марко Поло»,

офис 315

Тел.: +7 495 202�7659


Сайт: www.ofsoptics.com

www.ofssvs1.ru

Компания OFS (Optical Fiber

Solutions – Оптико-Волоконные Решения)

– разработчик, производитель и постав-

щик оптических волокон, оптических ка-

белей, компонентов и специальных фо-

тонных устройств для широкого диапазо-

на применений в телекоммуникационной

индустрии. OFS, бывшее оптико-волокон-

ное подразделение Lucent Technologies.

OFS имеет головной офис и головной за-

вод в г. Норкроссе, шт. Джорджия, США, а

также предприятия и офисы в ряде стран,

включая Россию. В Москве с 2001 г. рабо-

тает представительство OFS. В Воронеже

в 1998 г. было создано совместное предп-

риятие по производству волоконно-опти-

ческих кабелей «ОФС-Связьстрой-1 Воло-

конно-Оптическая Кабельная Компания».

PHOTONIUM

Aдрес: Photonium Oy, Maksjoentie 11,

Virkkala FI�08700, FINLAND

Тел.: +358 19 357381

Факс: +358 19 3573848


Сайт: www.photonium.fi

Компания «Photonium» является ведущим

производителем и поставщиком оборудова-

ния для производства оптического волокна.

Мы предлагаем новую технологию FCVD,

которая позволяет улучшить производи-

тельность и качество процесса MCVD.

«Photonium» – ключевой партнер для раз-

работчиков полимерных, микроструктури-

рованных и легированных волокон.

«Photonium» работает в области автомати-

зации сборки в электронике и фотонике. Мы

производим сборочные и упаковочные ли-

нии для сотовых телефонов, аккумуляторов,

зарядных устройств, антенн, высокочастот-

ных фильтров, оптических компонентов.

«Photonium» – партнер, которому доверя-

ет финская полупроводниковая промыш-

ленность.

ОКС 01, Пластком

Aдрес: Россия, 198323 Санкт�Петербург,

Волхонское шоссе, 115

Тел.: +7 812 380�3901

Факс: +7 812 380�3903


Сайт: www.ocs01.ru


Волхонское шоссе, 115, литера Ж

Тел.: +7 812 746�1761

Факс: +7 812 746�1140


Сайт: www.plastcom.spb.ru

Группа компаний ЗАО «ОКС 01»

и ЗАО «Пластком» являются ведущими

отечественными производителями опти-

ческих кабелей связи (ОК) и защитных

пластмассовых труб (ЗПТ), предназначен-

ных для строительства ВОЛП.

Выпускаемая продукция обладает широким

спектром преимуществ, что позволяет быть

конкурентоспособными на российском рын-

ке и удовлетворять всевозможным требова-

ниям заказчиков (оптимальность конструк-

ций изделий, современные материалы, вы-

сокотехнологичное производство и т.д.).

Нашим потребителям предоставляются ус-

луги, связанные с консультациями, реко-

мендациями при проектировании и строи-

тельстве линий связи, а также комплект-

ной поставке ОК и ЗПТ с необходимыми

аксессуарами и принадлежностями.

SYRUS SYSTEMS


3�й Новый пер., 5

Тел.: +7 495 937�5959, 262�7744

Факс: +7 495 262�7744, 262�7764


Сайт: www.syrus.ru

SYRUS SYSTEMS – ведущий системный

интегратор на рынке инфокоммуникацион-

ных технологий России.

SYRUS SYSTEMS работает во всех основ-

ных секторах рынка телекоммуникаций и

является одним из лидеров в области

контрольно-измерительного оборудования,

систем мониторинга телекоммуникацион-

ных сетей, спутниковых систем связи и

цифрового телерадиовещания.

В числе выполняемых работ:

• Разработка проектов

• Создание мультисервисных сетей, сис-

тем управления и мониторинга различных

сетей связи

• Поставка, инсталляция и сопровождение

оборудования

• Отладка и ввод в эксплуатацию

оборудования

• Консультации персонала заказчика

• Гарантийное и послегарантийное

обслуживание

• Техническая поддержка.

КОНЦЕПТ ТЕХНОЛОГИИ


ул. Вавилова, 79, корп. 1, блок 4.

Тел.: +7 495 775�3175 (многоканальный),

Факс: +7 495 775�3175

E-mail: info@c�tt.ru

Сайт: www.c�tt.ru

Компания «Концепт Технологии»

входит в группу компаний «Телеком

Транспорт», основанную в 1996 году.

Наша миссия – повышать эффективность

строительства телекоммуникационной

инфраструктуры России путем внедрения

лучших новых зарубежных технологий

на отечественных сетях связи.

Компания предлагает решения, оборудо-

вание, программное обеспечение и услу-

ги для операторов связи и корпоративных

заказчиков.

ПТ ПЛЮС


ул. Курская, 21

Тел.: +7 812 320�2471

Факс: +7 812 320�2470


ЗАО «ПТ Плюс» разрабатывает и произ-

водит пассивные волоконно-оптические

компоненты: соединительные изделия из

комплектующих Corning Cable Systems

(оптические шнуры, коннекторы, розетки,

адаптеры, аттенюаторы), кабельные сбор-

ки, корпусные изделия (телекоммуникаци-

онные шкафы и стойки), кроссовое обору-

дование. Помимо выпускаемой продукции

компания поставляет: контрольно-измери-

тельные приборы, инструменты и монтаж-

ное оборудование, сварочные аппараты

Corning для волокна, волоконно-оптичес-

кие кабели и муфты.


Адресная книга


ТЕРАЛИНК


ул. Профсоюзная, 84/32,

корп. Б2�2, офис 27–30

Тел.: +7 495 787�1777

Факс: +7 495 333�3300


Сайт: www.teralink.ru

Компания Тералинк образована в 2005 го-

ду в результате реорганизации компании Те-

леком Транспорт. Миссия компании Тера-

линк – поиск, разработка и внедрение в Рос-

сии 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.

ЭЛИКС�КАБЕЛЬ

Aдрес: Россия, 143952 Моск. обл.,

г. Реутов, ул. Транспортная, влад. 7г

Тел.: +7 495 980�7860 (многокан.),

528�4507, 528�8078

Факс: +7 495 528�8078


Сайт: www.elixcable.ru

Фирма «Эликс-Кабель» выпускает весь

спектр кабелей связи – от магистраль-

ных волоконно-оптических до медных ка-

белей на основе «витой пары» – для ло-

кальных сетей и кабельные аксессуары.

ОПТИКТЕЛЕКОМ


Дмитровское ш., 71

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

+7 495 755�9088

+7 495 487�0125

Факс: +7 495 901�9186


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.

ОФС Связьстрой�1 Волоконно�Оптическая Кабельная Компания

Aдрес: Россия, 394019 Воронеж,

ул. Жемчужная, 6

Тел.: 7 (4732) 14�27�95, 79�07�55

Факс: 7 (4732) 14�27�95, 79�07�55


Сайт: http://www.ofssvs1.ru

Производство и продажа практически лю-

бых видов волоконно-оптических кабелей

для магистральных, внутризоновых, горо-

дских и воздушных линий связи. Все опти-

ческие кабели сертифицированы для ис-

пользования на Взаимоувязанной сети

связи РФ. Сертифицированы СДС «Воен-

ный регистр» и «Оборонный регистр». Са-

монесущие кабели дополнительно серти-

фицированы для использования в элект-

роэнергетике РФ, на воздушных линиях

передач. На предприятии внедрена систе-

ма менеджмента качества ISO 9001-2000

(Сертификат № 092294 QM, выданный

компанией DQS).


Новые продукты

При тестировании современных сетей свя-

зи требуется проводить измерения множе-

ства функциональных характеристик эле-

ментов, подсистем и систем, а также их

взаимодействие при использовании раз-

личных технологий.

Учитывая эти соображения, компания EXFO

создала компактную платформу FTB-200

(рис. 1), предназначенную для комплексного

тестирования сложных, в том числе гибрид-

ных, сетей. Технические специалисты, не-

сомненно, оценят широкий перечень тесто-

вых возможностей прибора, включающий

рефлектометрию (OTDR), измерение потерь

и отражений (OLTS), а также анализ функ-

ционирования сетей SONET/SDH, Ethernet.

При этом прибор имеет два слота для уста-

новки сменных модулей, что позволяет соз-

давать на одной компактной платформе

множество тестовых комбинаций для реше-

ния различных измерительных задач.

Модули FTB-200 оптимизированы для тести-

рования на нескольких уровнях: физическом,

транспортном и передачи данных. Платфор-

ма рассчитана на работу с новейшими стан-

дартами Ethernet и SONET/SDH с использо-

ванием таких технологий, как: обобщенная

процедура формирования кадров (GFP), вир-

туальные соединения (VCAT), схема

подстройки пропускной способности линии

(LCAS), а также Ethernet-over-SONET/SDH

(EoS). FTB-200 также способен проводить

тестирование 10GB Ethernet для контроля за

качеством сервиса (QoS). Серии рефлекто-

метрических модулей FTB-7000 OTDR B/C/D

обладают очень короткой мертвой зоной

(1 м) и позволяют проводить измерения на

нескольких длинах волн: 1310, 1490, 1550 и

1625 нм. Эта серия модулей также имеет на-

илучшую в отрасли линейность ± 0,03 дБ/дБ,

позволяющую проводить точные количест-

венные измерения по рефлектограммам как

одномодовых, так и многомодовых волокон.

Реализованы два варианта трехволновых

конфигураций 1310/1490/1550 нм или

1310/1550/1625 нм. Ниже для примера приве-

дены возможности трех сменных модулей

для платформы FTB-200:

• Модуль универсального тестера FTB-

3930 MultiTest (OLTS)

Данный модуль обеспечивает полностью

автоматические измерения потерь на

трех длинах волн за несколько секунд;

автоматические измерения обратных по-

терь на отражение (ORL) и измерения

длины волокна.

• Модуль анализатора SONET/SDH FTB-

8120/8130

В одном блоке сочетаются функции по

тестированию DSn/PDH, SONET/SDH и

Next-Gen SONET/SDH

• Модуль тестирования Ethernet FTB-

8510 Packet Blazer (10/100/1000 МБ/с)

Модуль оснащен всеми необходимыми

функциями для тестирования и монито-

ринга, которые позволяют осуществлять

контроль за соблюдением качества пре-

доставляемых услуг, согласно заключен-

ному с заказчиком соглашению об уровне

сервиса (SLA).

При тестировании сложных современных

сетей скорость измерений является ключом

к повышению эффективности тестовых и

регламентных работ. Используемая в FTB-

200 операционная система Windows CE для

мобильных устройств обеспечивает подго-

товку прибора к работе всего за 4 секунды,

быстрое накопление данных, обработку и

подготовку отчетов. «Дружественная» для

разработчиков среда программирования

позволяет EXFO быстро модифицировать,

улучшать и внедрять новые версии тестово-

го программного обеспечения по мере из-

менения требований пользователей. Удоб-

ство работе с FTB-200 придает широкий вы-

бор способов подключения, среди которых

USB A/A-B, RJ-45 и Bluetooth. Технические

специалисты также могут увеличить объем

памяти с помощью Flash-карт и осущес-

твлять связь с периферийными устройства-

ми с использованием технологии Wi-Fi.

Поскольку прибор оснащен водонепроница-

емым корпусом, герметизированными разъ-

емами и крышками, можно без опасений

использовать FTB-200 в неблагоприятных

условиях. Даже прямой солнечный свет не

будет мешать работе пользователей, так

как прибор оснащен TFT-экраном, который

позволяет работать практически при любом

освещении. Платформа FTB-200 соответ-

ствует стандартам GR-196-CORE и имеет

увеличенную до восьми часов продолжи-

тельность автономной работы, что идеально

подходит для проведения рефлектометри-

ческих измерений.

Инженеры EXFO создали платформу FTB-

200 с таким расчетом, чтобы ее приобрете-

ние было выгодным долгосрочным вложени-

ем средств. Обратная совместимость дан-

ной платформы с такими модулями, как

FTB-7000B/C и FTB-3930 MultiTest OLTS,

гарантирует сохранение отдачи от предыду-

щих инвестиций. Платформа совместима и

с будущими вариантами модулей, обеспечи-

вая передачу информации и получение об-

новлений различными способами.

Платформа FTB-200, являясь наиболее ком-

пактной на рынке, обеспечивает широкие

возможности универсальной измерительной

системы FTB-400. Технические специалис-

ты, оснащенные такой системой, которая

позволяет тестировать как волоконно-опти-

ческие, так и медные сети, обнаружат, что

для выполнения наиболее важных задач по

тестированию и поиску неисправностей в

полевых условиях им нужен всего лишь

один инструмент– платформа FTB-200.

FTB�200 — НОВАЯ КОМПАКТНАЯПЛАТФОРМА ОТ EXFO

Рис. 1. Измерительная платформа

FTB�200 компании EXFO




Компания Albis Optoelectronics (Швейцария) разра-

ботала новый миниатюрный (300 x 350 мкм) фотоди-

од для применения в сетях FTTx и 10-гигабитных ли-

ниях связи. Он обладает высокой чувствитель-

ностью и небольшой электрической емкостью. Нап-

ряжение смещения составляет всего около 1,5 В.

Благодаря малой поверхности микросхемы она за-

нимает меньше места в корпусе транзисторного ти-

па. Фотодиоды имеют сертификат Telcordia GR-468

и выпускаются в трех корпусах:

• PDCS80T-XS с полосой пропускания 5 ГГц для

цифровых и аналоговых FTTx-приемников и 4-гига-

битных модулей Fibre Channel;

• PDCS60T-XS, обладающем большой (60 мкм) ак-

тивной областью, 200-фФ электрической емкостью и

10-гигагерцевой полосой пропускания для стандарта

10GBase-LRM (10-Gigabit Ethernet over Long Reach

Multimode);

• PDCS32T-XS, имеющем полосу пропускания

12 Ггц для использования со стандартами 10-Gigabit

Ethernet, 10G Fibre Channel и OC-192/STM-64.

Компромисс между размером области детектирова-

ния и маленькой электрической емкостью может

обеспечить оптимальные чувствительность и полосу

пропускания для задач, где выгодно применение

длинноволновых источников и многомодовых воло-

кон (например, в стандарте 10GBase-LRM).

НОВЫЕВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ

ФОТОДИОДЫ

Компания Arrayed Fiberoptics Corporation, США, представила новую

разработку – решетку коллиматоров для одномодовых волокон.

Такие устройства обеспечивают соединение оптических волокон с

планарными волноводными устройствами, такими, как, мультиплек-

соры/демультиплексоры DWDM, волоконно-оптические переключа-

тели, аттенюаторы, оптические изоляторы и др.

Разработанная компанией технология обеспечивает высокую точ-

ность позиционирования волокон, компактность, температурную

стабильность, гибкость в выборе типа оптического волокна и кон-

фигурации решетки, включая одномерные линейные и двумерные

конфигурации размером до 64х64 волокон. Наряду с одномодовы-

ми могут использоваться многомодовые и специальные волокна.

Решетка коллиматоров изготавливается на одной подложке (рис.1)

и не требует ручной сборки, что снижает стоимость изделия.

РЕШЕТКА КОЛЛИМАТОРОВДЛЯ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН

Рис. 1. Оптическая схема решетки коллиматоров компании

Arrayed Fiberoptics Corporation



Американская компания Azna выпустила новый передатчик на базе

1550-нанометрового лазера с прямой модуляцией и управляемым

чирпом (CML) DM200 (рис. 1). Он доступен в двух корпусах: в 13-

контактном модуле butterfly («бабочка») с выходом типа GPO

(General Purpose Output – универсальный выход), а также в смен-

ном передающем оптическом мини-блоке (TOSA – Transmission

Optical Subassembly) типа XFP (X-tra small Form-factor Pluggable –

миниатюрный сменный). Прибор разработан для усовершенствова-

ния муниципальных сетей без использования компенсации диспер-

сии. Это единственный XFP-передатчик, который может приме-

няться также и в сетях дальней связи. Устройство объединяет в се-

бе стандартный лазер с распределенной обратной связью (DFB –

Distributed FeedBack) и созданный компанией формирователь опти-

ческого спектра (OSR – Optical Spectrum Reshaper). Потребляемая

модулем мощность составляет всего 1 Вт.

Увеличение даль-

ности передачи

обеспечивается уст-

ранением переход-

ного чирпа [1,2] и

выбором оптималь-

ного значения адиа-

батического чирпа

[2]. CML-лазер из-

бавляет от необхо-

димости установки в

муниципальной линии

связи компенсирующе-

го дисперсию волокна (DCF – Dispersion Compensation Fiber) или

применения сложных схем модуляции [3]. При этом дальность

передачи при скорости 10 Гбит/с достигает 250 км. DM200 лучше

противостоит дисперсии, чем другие типы лазеров с прямой мо-

дуляцией.

Литература1. Белов К.Н. Уменьшение ширины спектра излучения лазеров с

прямой модуляцией // Lightwave Russian Edition, 2003, № 1, с. 9.

2. Mahgerefteh D., Fan F. Chirp�managed�laser technology

delivers>250�km reach // Lightwave Online, August 09, 2005.

3. Величко М. А., Наний О. Е., Сусьян А. А. Новые форматы

модуляции в оптических системах связи // Lightwave Russian Edition,

2005, № 4, с. 21.

ПЕРЕДАТЧИК НА ОСНОВЕ ЛАЗЕРАС ПРЯМОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ,

ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ РЕКОРДНУЮДАЛЬНОСТЬ ПЕРЕДАЧИ

ПРИ СКОРОСТИ 10 ГБИТ/С Рис. 1. Передатчик DM200 компании

Azna в двух корпусах

Компания OptoComb сообщила о начале поставок нового типа оп-

тических измерительных приборов – автоматизированных опти-

ческих частотомеров MF-0581A (Optical Frequency Counter). Кроме

основной функции – измерения абсолютного значения оптических

частот с наивысшей на сегодняшний день точностью – прибор вы-

полняет функции лазерного источника, генератора сверхшироко-

полосного оптического излучения «комб-генератора» (optical comb

generator) и другие.

Практическая работа с оптическим частотомером MF-0581A

действительно аналогична работе с привычными цифровыми часто-

томерами радиодиапазона: достаточно подключить выход тестируе-

мого источника излучения ко входу прибора и нажать кнопку

«Старт». После этого на дисплее появится значение частоты с точ-

ностью до 1 МГц (девять знаков), что в 100 раз выше точности из-

мерений стандартными методами. Диапазон измерений совпадает

с С-диапазоном (1530–1565 нм)

В приборе сочетается технология высокоточной лазерной спектрос-

копии с источником опорного излучения нового типа – оптическим

комб-генератором. Лазерная спектроскопия, основанная на измере-

нии разности частот

между тестируемым

излучением и излу-

чением перестраива-

емого лазера, уже в

течение ряда лет ис-

пользуется для высо-

коточных спектраль-

ных измерений. Раз-

ностная частота ле-

жит в радиодиапазо-

не и может быть из-

мерена с очень вы-

сокой точностью. По-

этому лазерная

спектроскопия позво-

ляет проводить высокоточные относительные измерения, но абсолют-

ная точность измерений оптической частоты не превышала 100 МГц.

Для измерения абсолютной частоты с высокой точностью в оптичес-

ком частотомере, созданном в Optical Comb Institute Ltd., использует-

ся специальный тип источника – оптический комб-генератор, выпол-

няющий роль оптической опорной шкалы частот для проведения из-

мерений. Использование комб-генератора обеспечило увеличение

точности измерений на два порядка, доведя ее до 1 МГц.

Разработанный прибор имеет большие перспективы использования

не только в телекоммуникационной отрасли, но и в других приложе-

ниях, использующих высокоточные оптические измерения.

ПРИБОР НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ —АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ

ОПТИЧЕСКИЙ ЧАСТОТОМЕР

Рис. 1. Внешний вид автоматизиро�

ванного оптического частотомера

MF�0581A компании OptoComb

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ ЛАЗЕР




В данной работе представлена конструкция

и приведены основные характеристики по-

лупроводниковых кольцевых лазеров, раз-

работанных компанией НОЛАТЕХ.

Общий вид полупроводникового кольцевого

лазера приведен на рис. 1.

В основу полупроводникового кольцевого

лазера положен полупроводниковый опти-

ческий усилитель (ПОУ) [1], основные харак-

теристики которого изложены в работе [2].

Конструктивно кольцевой полупроводнико-

вый лазер состоит из металло-керамическо-

го корпуса типа 14-pin DIL или «Баттерф-

ляй» (1), активного элемента (2),

микроохладителя (3), термистора (4) и одно-

модового оптического волокна (5) с сохране-

нием поляризации окольцованного и состы-

кованного с активным элементом ПКЛ. На

концах световода сформированы микролинзы

(6). С целью повышения коэффициента ввода

лазерного излучения в световод микролинзы

просветлены и имеют остаточный коэффици-

ент отражения не более 0,5%.

Активный элемент ПКЛ изготовлен на ос-

нове InGaAsP/InP квантоворазмерной гете-

роструктуры с 5-квантовыми ямами и обес-

печивает работу лазера на длине волны

излучения 1550 нм. Длина активного эле-

мента равна 1200 мкм, а ширина мезапо-

лоски – 3 мкм.

Мезаполоска сформирована методом фото-

литографии под углом 7� к просве-

тленным граням активного элемента.

Длина световода в кольце равна 3,55 м.

Температура активного элемента поддержи-

валась постоянной с точностью 0,1�С с по-

мощью микроохладителя.

Для регистрации параметров оптического

излучения в цепь обратной связи включен

Х-образный оптичес-

кий разветвитель (7) с

помощью коннекторов

(8) и соединительной

розетки (9).

Ватт-амперная характе-

ристика ПКЛ показана

на рис. 2. Пороговый

ток составил 20 мА,

мощность излучения

5 мВт достигалась при

токе накачки 60 мА.

Оптические спектры

излучения ПОУ и по-

лупроводникового

кольцевого лазера по-

казаны на рис. 3а и 3б

соответственно.

Также обнаружено вли-

яние тока накачки на

поляризацию выходно-

го излучения ПКЛ.

При использовании контроллера поляриза-

ции, позволяющего изменять поляризацию

генерируемой световой волны, были обна-

ружены изменения порогового тока, длины

волны и выходного напряжения (отрица-

тельное фото ЭДС).

Литература1. Дураев В.П., Неделин Е.Т.,

Недобывайло Т.П., Сумароков М.А.

Патент № 41924, 2004, Кольцевой лазер.

2. Дураев В.П. Полупроводниковый оптичес�

кий усилитель // Lightwave Russian Edition,

2004, № 2, с. 45.

Рис. 1. Кольцевой полупроводниковый лазер:

1 – корпус «Баттерфляй»; 2 – активный элемент;

3 – микроохладитель; 4 – термистор;

5 – одномодовое оптическое волокно; 6 – микролинзы;

7 – Х�образный оптический разветвитель;

8 – коннектор; 9 – соединительная розетка

0

1

10 20 40 5030

1

2

3

4

5

P мВт

I мА

Рис. 2. Ватт�амперная

характеристика ПКЛ

(a)

(б)

1490,20 нм

1486,40 нм 1536,40 нм 1586,40 нм

1540,20 нм 1590,20 нм

Рис. 3. Оптический спектр

излучения ПОУ (а) и ПКЛ (б)

В.П. ДУРАЕВ, д.т.н.,

компания НОЛАТЕХ ([email protected])

FTB-200 EXFO,

, .

: , , FTTx PON

( , , )

2-

: OTDR, OLTS, SONET/SDH Ethernet – ,

OTDR

,

, FTB-200 : www.exfo.com/supertech.

: www.exfo.com

1 418 683-0211 | 1 800 663-3936

lightwave 2005 04

Documents