для какого сигнала длина волны 1550
Ещё о технологиях передачи данных по оптике. Волновое мультиплексирование сигналов
Начало. Свойства стандартного одномодового волокна G.652
Самое распространенное одномодовое оптическое волокно — это SMF G.652 разных модификаций. Практически наверняка, если у Вас есть волоконно-оптическая линия, она сделана из волокна G.652. У него есть ряд важных характеристик, которые надо иметь в виду.
Удельное (его ещё называют километрическим) затухание — то есть затухание одного километра волокна — зависит от длины волны излучения.
Википедия подсказывает нам следующее распределение:
.
В реальной жизни сейчас картина получше, в частности удельное затухание в окне 1310нм обычно укладывается в 0.35дБ/км, в окне 1550нм оно порядка 0.22-0.25дБ/км, а так называемый «водяной пик» в районе 1400-1450нм у современных волокон не так сильно выражен, либо вообще отсутствует.
Тем не менее, надо иметь в виду эту картину и само наличие этой зависимости.
Исторически диапазон длин волн, который пропускается оптическим волокном, делится на следующие диапазоны:
O — 1260…1360
E — 1360…1460
S — 1460…1530
C — 1530…1565
L — 1565…1625
U — 1625…1675
(цитирую по той же статье на Википедии).
С приемлемым приближением свойства волокна внутри каждого диапазона можно считать примерно одинаковыми. Водяной пик приходится, как правило, на длинноволновый конец E-диапазона. Ещё будем иметь в виду, что удельное (километрическое) затухание в O-диапазоне примерно в полтора раза выше, чем в S- и в С-диапазоне, удельная хроматическая дисперсия — наоборот, имеет нулевой минимум на длине волны в 1310нм и ненулевая в C-диапазоне.
Простейшие системы уплотнения — двунаправленная передача по одному волокну
Первоначально дуплексная волоконно-оптическая линия связи требовала для работы два волокна: по одному волокну шла передача информации в одну сторону, по другому волокну — в другую. Это удобно своей очевидностью, но довольно расточительно по отношению к использованию ресурса проложенного кабеля.
Поэтому, как только стала позволять технология, стали появляться решения для передачи информации в обе стороны по одному волокну. Названия подобных решений — «одноволоконные трансиверы», «WDM», «bi-directional».
В самых распространенных вариантах используются длины волн 1310 и 1550нм, соответственно из O- и C-диапазона. «В дикой природе» трансиверы на эти длины волн встречаются для линий до 60км. Более «дальнобойные» варианты делаются на другие комбинации — 1490/1550, 1510/1570 и тому подобные варианты с использованием окон прозрачности с мЕньшим удельным затуханием, чем в O-диапазоне.
Кроме вышеперечисленных пар длин волн, возможно встретить комбинацию 1310/1490нм — она используется, если одновременно с данными по этому же волокну передается сигнал кабельного телевидения на длине волны 1550нм; или 1270/1330нм — она используется для передачи 10Гбит/с потоков.
Мультиплексирование данных и кабельного телевидения
Раз уж я затронул тему КТВ, расскажу о нем ещё немного.
Для доставки сигнала кабельного телевидения от головной станции до многоквартирного дома сейчас тоже используется оптика. Для него используется либо длина волны 1310нм — здесь минимальная хроматическая дисперсия, то есть искажение сигнала; либо длина волны 1550нм — здесь минимальное удельное затухание и возможно применение чисто-оптического усиления с использованием EDFA. Если есть необходимость доставки на один дом одновременно и потока данных (интернет) и синала КТВ, нужно либо использовать два отдельных волокна, либо несложное пассивное устройство — фильтр FWDM.
Это обратимое устройство (то есть одно и то же устройсто используется как для мультиплексирования, так и для демультиплексирования потоков) с тремя выводами: под КТВ, одноволоконный трансивер и общий выход (см. схему). Таким образом можно строить сеть PON или Ethernet, используя для передачи данных длины волн 1310/1490, а для КТВ — 1550нм.
CWDM и DWDM
Об уплотнении CWDM уже вкратце рассказал theslim. От себя дополню лишь, что указанные в статье каналы на прием и передачу данных — это чистая условность, мультиплекору абсолютно всё равно, в какую сторону идет сигнал в каждом канале; а оптические приемники — широкополосные, они реагируют на излучение любой длины волны. Из важных моментов, которые надо иметь в виду при проектировании линии CWDM — это различие удельного затухания в волокне на разных каналах (см. первый раздел настоящей статьи), а также различие вносимого самим мультиплексором затухания. Мультиплексор сделан из последовательно соединенных фильтров, и если для первого в цепочке канала затухание может быть меньше одного децибела, то для последнего оно будет ближе к четырем (эти значения приведены для мультиплексора 1х16, на 16 длин волн). Также полезно помнить, что никто не запрещает строить двухволоконные CWDM-линии, просто объединив две пары мультиплексоров в один функциональный блок.
Кроме этого замечу, что вполне возможно часть частотного ресурса выделить под КТВ, передавая по одному волокну до семи дуплексных потоков данных одновременно с аналоговым телевидением.
Система DWDM принципиально ничем не отличается от CWDM, но — как говорится — «дьявол кроется в деталях». Если шаг каналов в CWDM — 20нм, то для DWDM он гораздо уже и измеряется в гигагерцах (самый распространенный сейчас вариант — 100ГГц, или около 0.8нм; также возможен устаревающий вариант с полосой 200ГГЦ и постепенно распространяются более современные — 50 и 25ГГц). Частотный диапазон DWDM лежит в C- и L-диапазоне, по 40 каналов в 100ГГц в каждом. Из этого следует несколько важных свойств DWDM-систем.
Во-первых, они значительно дороже CWDM. Для их использования требуются лазеры со строгим допуском по длине волны и мультиплексоры очень высокой избирательности.
Во-вторых, используемые диапазоны лежат в рабочих зонах оптических усилителей EDFA. Это позволяет строить длинные линии с чисто-оптическим усилением без необходимости оптоэлектронного преобразования сигнала. Именно это свойство привело к тому, что многие при слове «DWDM» сразу представляют себе именно сложные системы монстров телеком-рынка, хотя подобное оборудование можно использовать и в более простых системах.
И в-третих, затухание в C- и L-диапазонах минимально из всего окна прозрачности оптического волокна, что позволяет даже без усилителей строить линии бОльшей длины, чем при использовании CWDM.
Мультиплексоры DWDM — это так же пассивные устройства, как и мультиплексоры CWDM. Для числа каналов до 16 они также устроены из отдельных фильтров, и это довольно простые устройства. Однако мультиплексоры для бОльшего числа каналов делаются по технологии Arrayed Wavelength Grating, крайне чувствительной к изменениям температуры. Поэтому такие мультиплексоры выпускаются либо с электронной схемой термостабилизации (Thermal AWG), либо с применением специальных способов автокомпенсации, не требующих энергии (Athermal AWG). Это делает такие мультиплексоры более дорогими и нежными в эксплуатации.
Практические ограничения в волоконно-оптической связи
В заключение я немного расскажу об ограничениях, с которыми приходится иметь дело при организации связи по оптике.
Как совершенно справедливо отметил товарищ saul, первое ограничение — это оптический бюджет.
Дополню его некоторыми уточнениями.
Если мы говорим о двухволоконных линиях связи, расчет оптического бюджета достаточно сделать для одной длины волны — той, на которой будет вестись передача.
Как только у нас появляется волновое уплотнение (особенно в случае одноволоконных трансиверов или систем CWDM) — сразу надо вспомнить про неравномерность удельного затухания волокна на разных длинах волн и про затухание, вносимое мультиплексорами.
Если мы строим систему с промежуточными ответвлениями на OADM — не забываем посчитать затухание на OADM. Кстати, оно отличается для сквозного канала и выводимых длин волн.
Не забываем оставить несколько децибел эксплуатационного запаса.
Второе, с чем приходится иметь дело — это хроматическая дисперсия. Актуальной она по-настоящему становится для 10Гбит/с линий, и вообще говоря, о ней в первую очередь думает производитель оборудования. Кстати, именно дисперсия придает физический смысл упоминанию километров в маркетинговых названиях трансиверов. Специалисту эксплуатации просто полезно понимать, что есть такое свойство волокна и что кроме затухания сигнала в волокне картину портит ещё и дисперсия.
Для простых систем без усилителей расчет линии в основном сводится к расчету оптического бюджета, а тема расчета линии с усилителями вполне достойна отдельной статьи.
Вот, вкратце, инженерные основы технологий уплотнения в оптических линиях. Надеюсь, эта информация будет полезна читателям; на возникшие вопросы я с радостью отвечу.
Опти́ческое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.
Содержание
Строение оптоволокна [ править ]
Оптическое волокно, как правило, имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Сердцевина изготавливается из чистого материала (стекла или пластика) и имеет диаметр 9 мкм (для одномодового волокна), 50 или 62,5 мкм (для многомодового волокна). Оболочка имеет диаметр 125 мкм и состоит из материала с легирующими добавками, изменяющими показатель преломления. Например, если показатель преломления оболочки равен 1,474, то показатель преломления сердцевины — 1,479. Луч света, направленный в сердцевину, будет распространяться по ней, многократно отражаясь от оболочки.
Принципы передачи [ править ]
Распространение света в оптоволокне [ править ]
Распространение луча света в оптическом волокне происходит по закону Снелла-Декарта. Часть света вводится через полный приемный конус оптоволокна. 
Полный приемный конус оптического волокна определяется как [math]2\alpha_0[/math]
Преломление [ править ]
[math] n_1\sin \alpha_r = n_2\sin\alpha_i[/math]
Отражение [ править ]
[math] \alpha_r = \alpha_i[/math]
Принцип распространения [ править ]
Лучи видимой области спектра входит в оптоволокно под разными углами и идут разными путями. Луч, вошедший в центр сердцевины под малым углом пойдёт прямо и по центру волокна. Луч вошедший под большим углом или около края сердечника пойдёт по ломаной и будет проходить по оптоволокну более медленно. Каждый путь, следуя из данного угла и точки паления даст начало моде. Поскольку моды перемещаются вдоль волокна, каждая из них до некоторой степени ослабляется.
Типы оптоволокна [ править ]
Профиль показателя преломления различных типов оптических волокон:
слева вверху — одномодовое волокно;
слева внизу — многомодовое ступенчатое волокно;
справа — градиентное волокно с параболическим профилем]]
Одномодовые волокна [ править ]
Многомодовые волокна [ править ]
• Много сигналов по одному световоду
• Более дешевое оборудование
• Не более 1000 метров
• Много мод одновременно – модальная дисперсия
Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые и градиентные. В ступенчатых волокнах показатель преломления от оболочки к сердцевине изменяется скачкообразно. В градиентных волокнах это изменение происходит иначе — показатель преломления сердцевины плавно возрастает от края к центру. Это приводит к явлению рефракции в сердцевине, благодаря чему снижается влияние дисперсии на искажение оптического импульса. Профиль показателя преломления градиентного волокна может быть параболическим, треугольным, ломаным и т. д.
Факторы, ухудшающие пропускание света [ править ]
Затухание светового излучения [ править ]
Затухание определяет величину ослабления оптической мощности лазерного луча в децибелах на км (дБ/км) при прохождении по оптоволокну. Несмотря на высокий уровень технологий, используемых при изготовлении оптоволокна, оптическое волокно не лишено дефектов, приводящих к ослаблению передаваемого сигнала. Основными причинами, вызывающими затухание сигнала в оптоволокне, являются: поглощение и рассеивание, связанные с неоднородностью оптического материала из-за различного рода примесей, а также потери на микроизгибах оптического волокна. Зависимость значения затухания от величины волны (окна прозрачности) показана на ниже.
Дисперсия [ править ]
Другой фактор, который искажает сигнал во время передачи — дисперсия, которая уменьшает эффективную пропускную способность передачи. Основные типы дисперсии: модовая дисперсия, хроматическая дисперсия, и поляризационная дисперсия.
Хроматическая дисперсия [ править ]
Волны с разной длиной волны перемещаются с разной скоростью.
Разный показатель преломления для разных длин волн.
Поляризационная дисперсия [ править ]
Волны с разной поляризацией перемещаются с разной скоростью.
Многие кристаллы пропускают свет с разной поляризацией по-разному: разная степень затухания и разная скорость.
Модальная дисперсия [ править ]
Разные моды волны перемещаются с разной скоростью.
Нелинейные эффекты [ править ]
Мощный уровень и маленькая эффективная область волокна, вызывают нелинейные эффекты. С увеличением уровня мощности и числа оптических каналов, нелинейные эффекты могут стать проблемным фактором в системах передачи. Аналоговые эффекты могут быть разделены на две категории
Феномен показателя преломления [ править ]
Явления показателя преломления вызывают фазовую модуляцию.
Фазовая автомодуляция [ править ]
Фазовой автомодуляцией (Self-Phase Modulation — SPM) называется эффект, возникающий при воздействии сигнала на собственную фазу. С высокими силами излучения свет вызывает изменение показателя преломления оптоволокна, известного как эффект Керра. Это явление производит канал из фазы, изменяющейся во времени. Изменяющийся во времени показатель преломления модулирует фаза передаваемой длины волны, расширяя длину волны спектра переданного оптического импульса.
Где L является расстоянием передачи, S — площадь сердечника оптоволокна и P — мощность оптического излучения.
Смещение длины волны из-за SPM уменьшается при положительной хроматической дисперсии. За счёт неё при проектировании сети SPM может быть частично компенсировано.
Перекрестная фазовая модуляция [ править ]
Перекрестная фазовая модуляция (Cross-Phase Modulation — CPM) называется эффект при котором сигнал в одном канале изменяет фазу в другом канале. Подобно SPM, CPM происходит из-за эффекта Керра. Однако, эффекты перекрестной фазовой модуляции возникают только при передаче множества каналов в одном волокне. В CPM, та же самая частота смещена в края сигнала в модулируемом канале как в SPM, спектрально расширяя изначальный импульс.
Четырёхволновое смешение [ править ]
Существует много вариантов, при которых каналы могут объединиться, чтобы сформировать новый канал по вышеупомянутой формуле. Кроме того, созданные каналы тоже могут вызывать третий уровень паразитных частот.
Из-за мощных уровней, эффекты FWM производят много фантомных каналов (некоторые из которых перекрывают каналы сигнальные), зависимых от числа сигнальных каналов. Например, система с 4 каналами произведет 24 фантомных канала и с 16 каналами будет произведено 1920 каналов фантомных. FWM один из самых неблагоприятных нелинейных эффектов в системах DWDM.
В системах, использующих оптоволокно со смещённой дисперсией, FWM становится огромной проблемой, работая на длине волны приблизительно 1550 нм или на длине волны с нулевой дисперсией. Различные длины волн, долго перемещаются группой с одинаковой скоростью и в постоянной фазе по длинному промежутку времени и увеличивают эффекты FWM. В стандартном волокне (волокно не со смещённой дисперсией), определенное количество хроматической дисперсии происходит приблизительно на длине волны 1550 нм, приводя к различным длинам волны, с отличающимися групповыми скоростями, уменьшая эффекты FWM. Используя неправильный интервал между каналами также можно достигнуть сокращения эффектов FWM.
Явление рассеивания [ править ]
Явление рассеивания может быть характеризовано как процесс, когда сигнал лазера рассеивается молекулярным колебанием волокна (оптические фотоны) или виртуальным трением.
Вынужденное рассеивание Рамана [ править ]
Вынужденное Рамановское рассеиванием (Stimulated Raman Scattering — SRS) называется эффект, который преобразует энергию сигнала с короткой длиной волны в энергию сигнала с более длинной волной. Взаимодействие волны света с вибрирующими молекулами (оптические фотоны) в пределах кварцевого волокна вызывает SRS, рассеивая свет во всех направлениях. Длина волны разделяется между двумя сигналами интервалом приблизительно 100 нм (13.2 TГц), например, 1550 — 1650 нм отображают максимум эффекта SRS.
Вынужденное рассеяние Бриллюэна-Мандельштама [ править ]
Вынужденным рассеянием Бриллюэна — Мандельштама (Stimulated Brillouin Scattering — SBS) является явление обратного рассеяния, вызывающим потерю мощности. Мощные световые волны вызывают периодические изменения в показателе преломления волокна, которое могут быть описаны как виртуальное трение, перемещающееся как акустическая волна. Сигнал при этом явлении рассеивается обратно. Эффекты SBS происходят при передаче некоторого небольшого количества каналов.
Некоторая полезная информация [ править ]
С момента появления первого персонального компьютера фирмы IBM (1981 г.) скорость передачи данных выросла с 45 Мбит/с (линия T3 по телефонным проводам) до 100 Гбит/с (современная длинная линия), это означает не менее впечатляющий рост в 2000 раз или 16 раз за 10 лет. При этом вероятность ошибки при передаче уменьшилась с 105 на бит почти до нуля. Помимо этого, процессоры начинают приближаться к своим физическим пределам, поэтому теперь на одном кристалле их используется сразу несколько. Существующая ныне оптоволоконная технология, напротив, может развивать скорость передачи данных вплоть до 50 000 Гбит/с (50 Тбит/с), и до достижения ее физического предела нам еще далеко. Сегодняшний практический предел в 100 Гбит/с обусловлен нашей неспособностью быстрее преобразовывать электрические сигналы в оптические и обратно. Для того чтобы достичь более высокой скорости, по одному волокну просто одновременно передаются данные нескольких каналов.
Для двухслойного световода с ядром в 50 μm модальная дисперсия ограничивает частоту до 20 МГц при длине в 1 км. Кроме того, с помощью многослойного световода и специальных материалов можно достигнуть ограничения в 3.5 ГГц для 1 км.
Сегодняшние одномодовые волоконные линии могут работать со скоростью 100 Гбит/с на расстоянии до 100 км. В лабораториях были достигнуты и более высокие скорости, правда, на меньших дистанциях.Самый последний результат – 27 Тбит/с на расстояние около 80 км.
Особенности технологий передачи на 1310 нм и 1550 нм в кабельном телевидении.
Особенности технологий передачи на 1310 нм и 1550 нм в кабельном телевидении.
В последнее время на Украине началась модернизация первых оптических сетей, построенных по технологии HFC. Время подтвердило правильность перехода на оптические технологии передачи сигнала, которые в настоящее время становятся с каждым днем значительно дешевле, а пропускная возможность, надежность и простота эксплуатации которых во многом превосходит традиционные коаксиальные сети. Наблюдается тенденция перехода от технологии передачи на длине волны 1310 нм к передаче на 1550 нм. Фактически же разница в технологиях не ограничивается разницей только в окнах прозрачности. Для крупных сетей целесообразнее использовать передатчик с длиной волны 1550 нм. Благодаря меньшему затуханию в волокне, высоким параметрам передатчиков с внешней модуляцией (модуляция полем), и возможности использования прямого оптического усиления в этом оптическом диапазоне, данная технология может обеспечить значительно большую зону охвата. Считается также, что оборудование для таких сетей все еще очень дорогое. И правда, передатчик с лазером 1550 нм и внешней модуляцией стоит в несколько раз дороже, чем лазеры с внутренней модуляцией. Но при большой зоне охвата, там, где будет достаточно одного передатчика и пары усилителей на 1550 нм, передача на длине волны 1310 нм становится экономически невыгодной из-за резкого увеличения числа передатчиков. Это связано с тем, что еще не разработаны подходящие усилители в этом диапазоне. Существующие усилители, работающие в диапазоне 1310 нм, являются полупроводниковыми (SOA), а они непригодны для усиления аналогового сигнала. К недостаткам таких полупроводниковых усилителей можно отнести:
• большой уровень шума по сравнению с эрбиевыми (EDFA) или рамановскими усилителями;
• низкая выходная мощность;
• большие перекрестные помехи между каналами;
• чувствительность к поляризации входящего света;
• большие вносимые потери;
• трудности соединения SOA с передающим оборудованием.
В силу ограниченного динамического диапазона системы передачи, при увеличении количества абонентов и зоны охвата необходимо увеличивать как количество передатчиков, так и точек усиления или переприема. Конечно же, для длины волны 1310 нм можно организовать переприем сигнала (преобразование из светового в электрический и обратно). Но даже с переприемом возможности технологии 1310 нм по зоне охвата для крупных сетей существенно уступают технологии 1550 нм. Причиной тому – снижение качественных параметров сигнала при организации переприема (уже первый переприем снижает соотношение сигнал/шум (CNR), как минимум на 3 дБ). После нескольких переприемов ВОСП уже не будет отвечать техническим требованиям по качеству сигнала. Для 1550 нм количество каскадов усиления в ОТС, при определенных условиях, может быть порядка 5…7, что позволяет разворачивать оптическую сеть с одной ГС в мегаполисах.
Опыт и практика показывают, что в большинстве сетей, выстроенных по архитектуре FTTB/FTTH, уже при достижении 15000 абонентов, выгоднее использовать системы передачи оптического сигнала СКТ на длине волны 1550нм.
Необходимо отметить, что технология 1550 нм имеет два существенных недостатка по сравнению с технологией 1310нм. Первый – это стоимость. Передатчик 1550 нм с внешним модулятором дороже в несколько раз такого же передатчика 1550 нм, но с прямой модуляцией. Как следствие, требуются более высокие инвестиции на начальном этапе строительства ВОСП. Второй – это значительная хроматическая дисперсия сигнала, что приводит к резкому снижению предельно допустимых скоростей передачи цифровых потоков и искажению аналоговых сигналов при передаче на большие расстояния.
Традиционно сети на Украине построены на стандартном волокне SSMF. Хроматическая дисперсия данного волокна на длине волны 1310 нм (зона нулевой дисперсии) в 8 раз ниже дисперсии на длине волны 1550 нм (17 пс/нм.км). По этой причине сигнал с передатчика с прямой модуляцией на длине волны 1310 нм накапливает меньше искажений 2-го порядка (CSO) при передаче через длинную (несколько км) линию ВОЛС. Качество сигнала передатчика с прямой модуляцией на длине волны 1310 нм страдает меньше, чем качество сигнала на 1550 нм с прямой модуляцией на протяженной линии. По этой причине во многих случаях целесообразно использовать оптическое волокно со смещенной дисперсией (DSF). Однако следует помнить, что на коротких магистралях хроматическая дисперсия играет незначительную роль. Для уменьшения хроматической дисперсии в передатчиках на 1550нм используется внешняя модуляция, что позволяет получить более узкополосный и стабильный сигнал. Необходимость внешней модуляции обуславливается еще и тем, что технология 1550 нм используется в основном для передачи сигнала на большие расстояния. Собственно, именно внешний модулятор и делает передатчики на 1550нм значительно дороже.
Прямая модуляция осуществляется изменением тока полупроводникового лазера под действием внешнего модулирующего ВЧ сигнала (сигнал КТВ). При такой модуляции неизбежно меняется не только мощность излучения лазера, но и длина волны лазера (оптическая частота).
Внешняя модуляция производится изменением амплитуды света в устройстве, стоящем между лазером и оптическим выходом лазера. При этом ток лазера не изменяется, и излучатель работает в стационарном установившемся режиме. Сам принцип внешней модуляции предполагает расщепление модулируемого луча на 2 пучка. Оптические передатчики с внешней модуляцией, как правило, имеют 2 оптических выхода с сигналами, сдвинутыми друг относительно друга по фазе на 180?. При передаче сигнала на большие расстояния эти два сигнала передаются по двум оптическим волокнам на приемники, где они конвертируются в традиционные ВЧ сигналы. Выходные ВЧ сигналы от этих оптических приемников поступают на входы линейного ретранслятора, где они, после фазовой балансировки суммируются, что влечет за собой увеличение выходного уровня на 3дБ и повышение C/N также на 3дБ по сравнению с традиционной передачей сигнала по одному волокну. Точно так же, как и в балансных усилителях, улучшается и показатель по искажениям второго порядка (CSO), т.к. все четные гармоники суммируются в противофазе с равными амплитудами. Как правило, такое улучшение CSO составляет 6дБ. Эти свойства используют в ретрансляторах (экстендерах), что значительно улучшает качество передачи аналоговых сигналов в супертранковых оптических магистралях.
Оптический передатчик с внешней модуляцией обеспечивает передачу сигнала через оптоволокно без ухудшения нелинейных искажений (CSO и CTB). Независимо от длины волокна искажения 2-го и 3-го порядка остаются на том же уровне, что и непосредственно на входе в оптическую линию. В общем же композитные искажения 2-го порядка (CSO) зависят от числа передаваемых ТВ каналов, индекса оптической модуляции, от качества оптического передатчика, от нелинейных искажений в оптическом приемнике. Основные зависимости таковы:
• чем больше число каналов, тем хуже CSO (линейная зависимость);
• чем выше уровень оптической модуляции, тем CSO хуже (квадратичная зависимость);
• CSO передатчика и приемника дают прямой вклад в суммарный CSO.
При использовании передатчиков с прямой модуляцией CSO зависит уже и от длины линии, по которой передается сигнал. Сигнал, поданный в волокно из оптического передатчика с прямой модуляцией, теряет свое качество тем сильнее, чем больше длина линии ВОЛС. Эффект ухудшения параметров сигнала обусловлен неизбежным изменением длины волны лазера в процессе модуляции (Chirp) и дисперсией волокна. Лазер все время работает в нестационарном переходном режиме и происходит уширениие линии спектра излучения. При использовании передатчиков с прямой модуляцией лазера искажения CSO, вносимые оптоволокном, ухудшаются пропорционально квадрату длины волокна. Так при увеличении длины в 2 раза CSO от волокна ухудшаются на 6 dB.
Передача на длине волны 1550 нм позволяет использовать эрбиевые волоконные усилители оптического сигнала (EDFA). Оптические усилители практически не вносят нелинейных искажений в ВЧ сигнал КТВ. Использование EDFA дает возможность создавать древовидную структуру ВОЛС, а также увеличивать дальность передачи. Потери мощности сигнала на длине волны 1550 нм почти в 2 раза меньше потерь на длине волны 1310 нм.
Необходимо помнить, что в реальных рабочих условиях всякое увеличение уровня оптической мощности, поступающей на вход оптического приемника на 1 дБ вызывает ухудшение CSO на 2 дБ, СТВ на 4 дБ и увеличение выходного уровня ВЧ на 2 дБ. При сохранении неизменным выходной уровень ВЧ сигнала (например, за счет изменения аттенюатора), интермодуляционные искажения практически не изменятся. Это свидетельствует о предпочтении использования жесткой АРУ в приемных модулях головной станции или в самих оптических приемниках. Использование АРУ на конечном участке всегда выгодно с технической точки зрения, но экономически не оправдано. Большему устанавливаемому выходному ВЧ уровню оптического приемника соответствуют большие значения искажений.
При работе оптического приемника в режиме максимального уровня выходного сигнала (что характерно для FTTH, поскольку оптический приемник является конечным активным устройством, вносящим искажения), его выходные значения CSO и СТВ фактически не зависят от уровня входной оптической мощности, а зависят лишь от выбранного выходного уровня ВЧ с помощью аттенюатора.
При архитектуре FTTH необходимо обязательно использовать оптический приемник со встроенным эквалайзером. Его применение дает возможность не только понизить вводимые искажения, но и доставить до абонентских розеток более равномерный сигнал (с наименьшими амплитудными искажениями – АЧХ).
Таким образом, при построении СКТ с глубоким проникновением оптики приемник целесообразно использовать в режиме максимального усиления при минимальном уровне входной оптической мощности (с точки зрения минимизации финансовых затрат за счет увеличения числа оптических приемников, приходящихся на один оптический передатчик), с установленным предварительным эквалайзированием и при максимально возможном индексе оптической модуляции (за счет улучшения C/N и повышения уровня выходного сигнала оптического приемника при нехватке его усилительного потенциала).
Для операторов, модернизирующих сети HFC, построенных на оборудовании данной фирмы с использованием оптических узлов PWRBlazer II, предлагаются модули оптических усилителей на 1550 нм NOA 7014GF, которые просто монтируются в эти узлы. Это дает возможность использование простого оптического узла дополнительно еще и как узел переприема без каких либо изменений. Подведя лишь оптические линии к данной точке, получается уже целый сегмент сети. Сеть из HFC трансформируется в FTTH.
Одним из конкурентных продуктов в данном сегменте может стать оптический приемник
RAY- 50 производства фирмы Rayvert из Китая. К его достоинствам можно отнести хорошее соотношение цена / качество, высокий выходной уровень ВЧ при низких искажениях, возможность гибкого выбора конфигурации выхода. В приемнике используются стандартные дискретные аттенюаторы, которые являются универсальными и используются также и в цепи эквалайзера.
• Вновь стоящиеся большие СКТ целесообразно сразу строить по технологии FTTH на 1550 нм с последующим использованием свободных волокон для организации параллельной Ethernet сети.
• Операторам HFC сетей, которые планируют модернизацию своих сетей под технологии FTTH, рекомендуется действовать поэтапно, подтягивать оптику ближе к абоненту, постепенно сегментируя зоны обслуживания ОУ, но при этом сразу закладывать волокна для интеграции других технологий и дальнейшего продвижения оптики до технологий FTTH
• Учитывая жесткие ограничения бюджета строительства, построение комбинированных FTTH сетей имеет свои особенности, в связи с чем их расчет и проектирование лучше поручать уже зарекомендовавшей себя проектной организации, особенно в области проектирования ВОЛС.