ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Рекомендации по выбору типов оптического кабеля для многоканальных ВОЛП с оптическими усилителями

П2.1 Общие положения

Многоканальные ВОЛП с оптическими усилителями предназначены для работы в окне прозрачности 1,55 мкм в рабочем диапазоне длин волн, определенных в ОСТ 45.178-2001.

Рабочий диапазон длин волн соответствует и рабочей области ОУ (1528,77-1560,61 нм). Многоканальные ВОЛП с ОУ могут работать на оптических кабелях с одномодовыми волокнами следующих типов:

П2.2 Характеристики и функциональные возможности волокон

Основные характеристики волокон по дисперсии и затуханию SMF и DSSMF приведены в Приложении 1 настоящей книги. По затуханию в окне 1,55 мкм все три типа волокон примерно одинаковы, но отличаются характеристиками хроматической дисперсии. Для одноканальных ВОЛП применение DSSMF по сравнению с SMF позволяет существенно увеличить длину участка регенерации по широкополосности, т.к. длина волны нулевой дисперсии λ0для DSSMF смещена в середину рабочего диапазона 1,55 мкм. Однако, для многоканальных ВОЛП с ОУ результат становится отрицательным, т.к. влияние нелинейных эффектов, имеющих место в этом случае, резко возрастает вблизи длины волны λ0. И прежде всего в этом случае проявляется эффект четырехволнового смешивания (ЧВС), приводящий к генерации новых (паразитных) каналов на расстоянии сумм и разностей длин волн основных каналов, что приводит к взаимодействию основных каналов и уменьшению соотношения сигнал/шум.

Эффект ЧВС может быть уменьшен, либо уменьшением уровня мощности оптического сигнала, либо расположением каналов на разных расстояниях друг от друга во избежание их перекрывания, либо перенесением λ0за пределы рабочего диапазона длин волн.

Последнему условию соответствует применение SMF - волокна, у которого λ0 смещена в окно 1,31 мкм. Однако, применение SMF для ВОЛП с высокой пропускной способностью (≥10 Гб/с для одноканальных и ≥40 Гб/с для многоканальных ВОЛП) практически не представляется возможным из-за резкого снижения длины участка регенерации.

Поэтому для многоканальной ВОЛП высокой пропускной способности целесообразно применять третий тип волокна - NZ DSSMF, особенностью которого по сравнению с DSSMF является то, что λ0вынесена за пределы рабочего диапазона длин волн в окне 1,55 мкм, но по сравнению с SMF оно имеет существенно низкое значение дисперсии в окне 1,55 мкм.

П2.3 Выбор типа волокна для различных вариантов проектирования ВОЛП

Как отмечается в разделе 2.3, для высокоскоростных ВОЛП доминирующим фактором ограничения длины участка регенерации является дисперсия.

При применении самого дешевого ОК со стандартными одномодовыми волокнами (SMF) с ростом скорости передачи от 155 Мбит/с до 2500 Мбит/с будет иметь место резкое уменьшение длины участка регенерации. Для ослабления этой зависимости возможно использование волокон с компенсирующей дисперсией DCF (Dispersion -CompensatingFiber) или пассивных компенсаторов дисперсии PDC (PassiveDispersionCompensator), В этом случае положительная дисперсия, накопленная на промежутках участка регенерации, компенсируется рядом PDC на основе DCF с заранее подобранным значением отрицательной дисперсии, в результате чего итоговая хроматическая дисперсия может быть уменьшена. Компенсация дисперсии допустима в силу систематического накопления дисперсии с ростом длины. Включение в состав оптического тракта PDC приводит к увеличению затухания в линии, поэтому должно сопровождаться одновременным применением ОУ3.

Тем не менее, при проектировании ВОЛП с пропускной способностью на перспективу до 10 Гбит/с для одноканальных ВОЛП и до 40 Гбит/с для многоканальных ВОСП применение ОК на основе волокон типа SMF может быть весьма эффективным, т.к. они гораздо дешевле волокон типа NZDSSMF. Эффект коррекции дисперсии при применении волокон SMF улучшается, если одновременно использовать передающие устройства с очень узкой шириной спектра (не менее 0,1 нм).

Для одноканальных ВОЛП вместо PDC может быть использован кабель на основе волокон DSSMF, но для многоканальных ВОЛП эффективнее использование волокон типа SMF.

При проектировании многоканальных ВОЛП на основе ВОСП со спектральным разделением каналов (ВОСП-СР) могут быть различные варианты.

Первые поколения ВОСП-СР, появившиеся на сети уже в середине 90 г.г., продемонстрировали новые возможности для операторов связи не только с точки зрения значительного увеличения пропускной способности существующих ВОЛП без существенных дополнительных капитальных затрат, но и с точки зрения более гибкой организации и развития сетей для транспортирования, например, различного вида информационной нагрузки.

По сравнению с первыми поколениями ВОСП-СР, позволяющими передавать одновременно 4, 8 и 16 цифровых сигналов уровня СТМ-16 по ОВ типа SMF, сегодня можно констатировать нижеследующие поразительные результаты, достигнутые в этом направлении. Во первых, значительно возросло число оптических каналов сначала до 160 в 3-м окне прозрачности, так называемом стандартном диапазоне рабочих длин волн (С-диапазон: 1530-1565 нм), а затем до 512 с расширением в длинноволновую область или в 4-ое окно (L-диапазон: 1565-1625 нм) и в коротковолновую область или в 5-ое окно (S-диапазон: 1460-1530 нм). Проводятся исследования по освоению так называемых: расширенного (Е-диапазон: 1300-1460 нм) и сверхдлинного (U-диапазон: 1625-1675пм) диапазонов рабочих длин волн с перспективой еще большего увеличения числа оптических каналов.

Во-вторых, возросла скорость передачи цифрового сигнала в каждом оптическом канале сначала до 10 Гбит/с (уровень СТМ-64 или свыше 120 тысяч каналов ОЦК), а затем до 40 Гбит/с (уровень СТМ-256 или около половины миллиона каналов ОЦК) с перспективой увеличения до 160 Гбит/с.

Перспективы внедрения ВОСП-СР на ЕСЭ России прежде всего будут определяться необходимостью увеличения пропускной способности ВОЛП, т.е. решения проблемы «нехватки» ОВ. Увеличение пропускной способности ВОСП-СР может быть осуществлено, например, кардинальным путем реконструкции сети, связанным с прокладкой более дорогих ОК с ОВ типа NZDSSMF, специально ориентированных на организацию большого числа оптических каналов ≥40 и с высокой скоростью передачи цифровых сигналов в каждом оптическом канапе, соответствующей уровню СТМ-16 и выше. Этот путь позволяет резко увеличить ресурсы проектируемой ВОЛП по пропускной способности, но связан со значительными дополнительными капитальными затратами. Насколько эффективными окажутся эти капвложения - это вопрос, на который сегодня пока нет ответа. Потому что, во-первых, неизвестно, как в ближайшее время проявит себя динамика роста потребности в пропускной способности ВОЛП. Так, например, в ближайшие предшествующие годы отмечался достаточно высокий градиент этой динамики из-за появления расширяющегося спроса на новую услугу-интернет. Однако, сегодня можно уже констатировать заметное снижение дальнейшего роста потребности в этой услуге. Во-вторых, применение новых технологических решений по реализации ВОСП-СР с числом оптических каналов свыше 40 в условиях их «полной загрузки» неизвестно к каким «сюрпризам» приведет в процессе их функционирования в составе ВОЛП, т.к. нет еще опыта их длительной эксплуатации и, как отмечалось выше, отсутствует нормирование по всему комплексу их параметров и полная обоснованность законченностью разработок.

Другой возможный путь увеличения пропускной способности ВОЛП связан с внедрением ВОСП-СР на существующих ОК (в основном на ОВ типа SMF). Этот путь при существенно меньших дополнительных капитальных затратах реально позволяет при протяженности участка регенерации до 600 км в С-диапазоне организовать до 40 оптических каналов со скоростью передачи в каждом канале, соответствующей уровню СТМ-16 и СТМ-64 при использовании промежуточных ВОУ и компенсаторов дисперсии. Очевидно, с учетом предыдущих замечаний, этот путь внедрения ВОСП-СР будет наиболее определяющим для большинства операторов России по крайне мере в ближайшее десятилетие.