3.4 Стандартизация параметров оптического стыка аппаратуры ВОСП

С появлением уже первых поколений ВОСП на сетях связи страны встал на повестку дня вопрос о нормировании, измерении и контроле новой группы параметров аппаратуры систем передачи - параметров оптического стыка [65].

Нормирование параметров оптического стыка осуществляется с целью установления допусков изменения их значений к концу срока службы при наихудшем сочетании климатических и других условий эксплуатации аппаратуры окончания оптического тракта.

Измерения параметров оптического стыка проводятся в процессе испытаний аппаратуры (с перерывом связи) при производстве, сертификации, вводе в эксплуатацию и проведении ремонтно-восстановительных работ.

Контроль основных параметров оптического стыка, если это возможно, осуществляется в процессе эксплуатации аппаратуры (без перерыва связи) с помощью встроенных средств эксплуатационного контроля К этим параметрам относятся уровни мощности оптического излучения на выходе передающего устройства и на входе приемного устройства аппаратуры окончания оптического тракта.

Типовая структурная схема участка оптического тракта ВОСП (для одного направления передачи) между соседними промежуточными пунктами приведена на рисунке 3.4. Для любого типа ВОСП эта схема представляет последовательное соединение: передающее устройство (ПдУ) - станционный оптический кабель (СОК) - линейный оптический кабель (ЛОК) - СОК - приемное устройство (ПрУ).На цифровом сетевом стыке аппаратуры окончания оптического тракта формируется цифровой электрический сигнал Еn(n=1,2,3,4) n-гоуровня Европейской ПЦИ, параметры которого определены в Рекомендации МСЭ-Т G.703, или цифровой электрический сигнал CTM-N, (N=1, 4, 16, 64, 256) N-гoуровня иерархии СЦИ, параметры которого определены в Рекомендации МСЭ-Т G.707.

Как видно из рисунка 3.4, параметры оптического стыка могут измеряться либо непосредственно на разъемных оптических соединителях аппаратуры окончания оптического тракта (Р1 - уровень мощности оптического излучения на выходе ПдУ, Р2 - уровень мощности оптического излучения на входе ПрУ), либо в точках соединения между СОК и ЛОК на передаче Пд и на приеме Пр.

Рис.3.4

В соответствии с разработанными ОСТ [16,54,64] нормирование параметров оптического стыка должно осуществляться именно в точках оптического тракта Пд (нормируемый уровень мощности Р1Н) и ПР (нормируемый уровень мощности Р2Н).

На рисунке 3.5 приведена структурная схема участка оптического тракта ВОСП (для одного направления передачи) в случае применения оптических усилителей (ОУ): ОУ1 - на передаче и ОУ2- на приеме [47], что характерно для современных ВОСП СЦИ (для N≥4).

ОУ1 и ОУ2 могут применяться как отдельные конструктивные элементы линейного оборудования ВОСП (плата оптических усилителей), либо конструктивно входить в состав аппаратуры окончания оптического тракта.

Рис. 3.5

В первом случае структурная схема участка оптического тракта представляет последовательное соединение: ПдУ-СОК-ОУ1-СОК-ЛОК-СОК-ОУ2-СОК-ПрУ, причем параметры оптического стыка могут измеряться либо непосредственно на выходе ПдУ (уровень мощности Р1) и входе ПрУ (уровень мощности Р2), либо на выходе ОУ1 (уровень мощности Р1) и входе ОУ2 (уровень мощности Р2 ), либо в точках соединения СОК и ЛОК на передаче ГПд (нормируемый уровень мощности Р1Н и приеме ГПР (нормируемый уровень мощности Р2н).

Во втором случае структурная схема участка оптического тракта представляет последовательное соединение: ПдОУ-СОК-ЛОК-СОК-ПрОУ, а параметры оптического стыка могут измеряться либо непосредственно на выходе ПдОУ (уровень мощности Р1) и входе ПрОУ (уровень мощности Р2 ), либо в точках ГПд и ГПр.

В соответствии с разработанным ОСТ [54] нормирование параметров оптического стыка в обоих случаях должно осуществляться в точках ГПд и ГПр.

Участок оптического тракта между точками ГПд и ГПР в отличие от схемы на рисунке 3.4 называется главным оптическим трактом (с точки зрения нормирования параметров оптического стыка). Отрезки участка оптического тракта, содержащие ОУ1 и ОУ2, называемые вспомогательными трактами [64], не являются определяющими для нормирования.

В общем случае между точками ГПд и ГПр может быть включена цепочка из нескольких промежуточных оптических усилителей ОУ3 [2]. Участок оптического тракта между ОУ определяется как элементарный кабельный участок (ЭКУ) [64]. При отсутствии промежуточных усилителей ЭКУ совпадает с участком регенерации ВОСП.

Одна из особенностей нормирования параметров оптического стыка связана с различием в требованиях к их нормированию для ВОСП ПЦИ и СЦИ [47], как уже отмечалось в разделе 2.4.

Для ВОСП ПЦИ требуется лишь обеспечение так называемой продольной совместимости, т.е. возможности использования аппаратуры различных производителей в точке общего для них цифрового сетевого стыка по сигналу En (см. рис. 3.4). Предполагается при этом, что на разных концах участка оптического тракта ВОСП ПЦИ устанавливается аппаратура одного и того же производителя, который вправе выбирать любые технические решения и элементную базу при достижении того или иного значения перекрываемого затухания при той или иной скорости передачи. Другими словами, нормированию подвергаются параметры только цифрового сетевого стыка, а параметры оптического стыка являются как бы «рыночными», т.е. ориентированными на спрос рынка (стоимость реализации аппаратуры в совокупности с показателями по дальности, скорости передачи и качественными параметрами).

Тем не менее, при производстве, сертификационных испытаниях, вводе в эксплуатацию и ремонтно-восстановительных работах производятся измерения основных параметров оптического стыка с целью контроля их величин на соответствие значениям, приведенным в документации на аппаратуру.

К числу этих основных параметров относятся [16]:

1. уровень мощности оптического излучения на передаче (Р1);
2. уровень чувствительности приемника (Р2min);
3. уровень перегрузки приемника (Р2max);
4. перекрываемое затухание.

Для ВОСП СЦИ с более универсальными возможностями для построения транспортной сети требуется уже обеспечение так называемой поперечной совместимости, т.е. возможности использования на концах участка оптического тракта аппаратуры различных производителей. Это требование привело к классификации оптических стыков по коду применения [16, 54, 64].

Кроме того, ориентация ВОСП СЦИ на увеличение пропускной способности и протяженности участка оптического тракта привела к необходимости нормирования большего числа параметров оптического стыка в пределах каждого кода применения.

Классификация оптических стыков по коду применения и параметры оптического стыка, которые необходимо нормировать для одноканальных ВОСП СЦИ без ОУ определены в [16] для скоростей передачи, соответствующих для СТМ-1, СТМ-4 и СТМ-16.

При применении ОУ и более высокоскоростных ВОСП СЦИ со скоростью передачи, соответствующей СТМ-64, появляется необходимость ввода дополнительных кодов применения и нормирования дополнительных параметров, т.к. в этом случае начинают себя проявлять дополнительные факторы ограничения протяженности участка оптического тракта. Эти дополнительные коды применения и параметры определены в [54]. Каждый код применения, а их всего 36 для одноканальных ВОСП, соответствует определенному типу аппаратуры окончания оптического тракта (платы оптического стыка).

Синхронные мультиплексоры разных производителей устанавливаемые на разных концах участка регенерации ВОЛП, должны комплектоваться платами оптического стыка с одним и тем же кодом применения.

Требование обеспечения поперечной совместимости предопределяет определенный допуск на разброс величины отдельных параметров оптического стыка, например, для уровня мощности на передаче:
P1min<P1н< Р2max

Это может привести к неоправданно большому системному запасу, т.е. проектная протяженность участка оптического тракта может оказаться существенно ниже, чем могут позволить возможности применяемого оборудования. Для случаев применения оборудования одного производителя в пределах участка оптического тракта может быть использована аппаратура с «улучшенными параметрами оптического стыка», ориентированными на «единое техническое проектирование» [54, 64].

Другими словами, оборудование, реализованное на той же элементной базе, может быть ориентировано либо, на применение с соблюдением требований поперечной совместимости с соответствующими предельными значениями параметров оптического стыка но коду применения, либо, если это позволяют возможности элементной базы, на применение в условиях «единого проектирования» с отклонением от допусков некоторых параметров оптического стыка в сторону улучшения, например:

P1н> Р1max

P2н< P2min

В последнем случае в состав кода применения должен быть добавлен знак «ЕП», как определено в стандартах отрасли [54, 64]. Это означает, что при применении этого оборудования может быть достигнуто большее значение перекрываемого затухания, т.е. большая протяженность участка оптического тракта.

Еще большее число дополнительных параметров оптического стыка необходимо нормировать для ВОСП-СР. Изменяется и структура кода применения. Классификация и нормирование параметров оптического стыка для ВОСП-СР определены в [54]. На рисунке 3.6 приведена структурная схема участка оптического тракта ВОСП-СР (для одного направления передачи).

В отличие от структурных схем на рисунках 3.4 и 3.5 для одноканальных ВОСП на рисунке 3.6 для ВОСП-СР добавляются оптический мультиплексор (ОМ) по длинам волн вместе с ОУ1 на передаче и оптический демультиплексор (ОД) вместе с ОУ2 на приеме. Кроме того, добавляются транспондеры для преобразования оптических сигналов с целью их передачи по оптическим каналам.

Рис.3.6

В соответствии с разработанным стандартом отрасли [54] нормирование параметров оптического стыка для ВОСП-СР должно осуществляться в точках оптического тракта Пдi, (уровни мощности Р11н) на передаче и Прi (уровни мощности Р12н) на приеме для каждой одноканальной ВОСП-i (i = l,...m) и в точках оптического тракта ГПд и ГПр для ВОСП-СР (см. рис.3.6).

Для измерения ряда параметров оптического стыка требуется дорогостоящее измерительное оборудование. Поэтому весь набор нормируемых параметров, определенных в [54, 64], измеряется в соответствии с [33] только при производстве и сертификации аппаратуры ВОСП.

При вводе в эксплуатацию и проведении ремонтно-восстановительных работ проводится измерение только уровней мощности оптического излучения на передаче (Р1н) и приеме (Р2н) на соответствие их нормам (см. рис. 3.4). определяются уровень чувствительности (P2min) и текущие значения уровней мощности на передаче (Р1) и приеме (Р2). Измеренные значения затем заносят в паспорт на линию передачи.

В процессе эксплуатации, как уже отмечалось выше, может проводиться контроль основных параметров оптического стыка P1 и Р2 без перерыва связи.

Периодическое сравнение контролируемых значений P1 и Р2 с их величинами, записанными в паспорт, позволяет обнаружить и контролировать развитие постепенного отказа в оптическом тракте ВОЛП без перерыва связи.

Система ВОСП-СР в основном нормируется по параметрам оптического стыка на входах и выходах в соответствии с ОСТ 45.104 [16] и первой частью ОСТ 45.178 [54] для одноканальных ВОСП. К нормируемым параметрам для каждого оптического канала дополнительно относятся:

• центральная частота (длина волны) оптического канала;
• расстояние между оптическими каналами;
• отклонение центральной частоты оптического канала;
• ширина линии излучения лазера.

Кроме того, к нормируемым параметрам оптического стыка на границах (ЭКУ) (они являются общими для всех оптических каналов) добавляются также:

исходя из того, чтобы привносимый в оптический тракт на участке регенерации ВОСП-СР из-за применения ОУ дополнительный шум не уменьшал это отношение ниже 20 дБ. Для обеспечения коэффициента ошибок не более 10-12 при регенерации цифровой последовательности достаточно обеспечения величины отношения оптических сигнал/шум на входе приемника 13 дБ, как показано в Рекомендации МСЭ-Т G.663. Запас в 7 дБ определен исходя из компенсации возможных дополнительных потерь, связанных со спецификой работы ВОСП-СР, допуска па которые, как уже отмечалось выше, сегодня в Рекомендациях МСЭ-Т пока еще не нормированы [59]. Поэтому величина отношения оптических сигнал/шум определяется в разработанном ОСТ 45.178 [54] нижеследующими выражениями на выходе ОУ1 после ОМ:

19 + х+ 10lgx;

и на выходе k-того промежуточного ОУ:

19 + х-k+ 10 lg           ,

где: х - число ЭКУ на участке регенерации ВОСП-СР;

В разработанном ОСТ 45.178 [54] не допускается превышение суммарной мощности оптического излучения (Рcум). вводимого в ОВ,выше класса опасности 3В, что составляет для длины волны λ =1,55 мкм величину +27 дБм или 500 мВт [58]. Это определяет и верхний предел для мощности оптического излучения в каждом оптическом канале (Ркан) на входе ВОСП-СР:

Ркан = Рcум -10lg m,

где: m - число оптических каналов.

Параметры ОМ/ДМ и ОУ, определяющие специфику технологического решения не нормируются в ОСТ 45.178 [54]. Это - "ноу-хау" изготовителя аппаратуры. Главное - соблюдение поперечной совместимости по входам и выходам системы ВОСП-СР [65].С этой целью в ОСТ 45.178 классифицируется оптический стык по коду применения ВОСП-СР в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т G.692, определяющему число и протяженность ЭКУ, число оптических каналов и тип ОВ.

Что касается проблемы стандартизации методов измерения нормируемых параметров ВОСП-СР, то практически она решается в действующем ОСТ 45.131 [33], который был разработан для одноканальных ВОСП в развитии ОСТ 45.104 [16]. Методики измерения уровня мощности и спектральных характеристик, приведенные в этом стандарте, применимы и для измерения дополнительного перечня нормируемых параметров для ВОСП-СР с использованием измерительных средств того же наименования: измеритель мощности и оптический анализатор спектра. Однако требования к этим средствам измерения уже должны быть другие.