Lightwave 2004 02

56
1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 , дБ/км , нм O E S C L ZWPF ОН поглощение 0,31 дБ/км Научнотехнический журнал №2/2004 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.: (095) 939-3194 [email protected] Редактор отдела оптических сетей Рустам Убайдуллаев Ответственный секретарь: Александра Никонова. Тел./факс: (095) 505-5753 [email protected] Верстка и дизайн: Дмитрий Дуев, Борис Лазарев Для писем: Россия, 105043 Москва, а/я 5 Подписной индекс по каталогу «Роспечать» – 82933. Подписано в печать 20.07.2004. Формат 60х90/8. Гарнитура Helios. Печать офсетная. Бумага мелованная. Печ. л. 7,0. Тираж 4000 экз. Заказ №269 Отпечатано в ООО «Типография «БДЦ-Пресс» Москва, ул. Стромынка, д. 25. 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», 2004 3 От редактора 5 Новости OFC 7 Новости мира связи 9 Новости технологий 14 Экономика Экономические перспективы использования WDM-технологии 20 WDM и оптические сети связи Технология грубого спектрального уплотнения CWDM. Основы построения и перспективы развития Пассивные оптические сети PON Часть 2. Ethernet на первой миле 33 Кабели Цели и задачи технического надзора при строительстве ВОЛС 38 Измерительная техника ПМД, ее источники и измерение в полевых условиях 41 Стандарты Стандартизация методов измерения параметров многомодового волокна, оптимизированного для работы с лазерами 44 Новые продукты и технологии 47 Основы ВОЛС Основы технологии спектрального мультиплексирования каналов передачи (WDM) 53 Интернет-директории 54 Адресная книга 55 Работа & Карьера Проект как работа №2 2004 Обложка: Дмитрий Дуев Технология CWDM Пассивные оптические сети стр. 27 1 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004 стр. 24 Основы технологии спектрального мультиплексирования (WDM) стр. 50 Содержание

Transcript of Lightwave 2004 02

Page 1: Lightwave 2004 02

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650

�, дБ/км

�, нм

O E S C L

ZWPF

ОНпоглощение

0,31 дБ/км

Научно�технический журнал №2/2004

Издается с 2003 года.Выходит 4 раза в год

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

Издатель: Издательство «Высокие технологии»по лицензии Pennwell Corp.E-mail: [email protected]

Главный редактор:Олег Наний.Тел.: (095) [email protected]

Редактор отдела оптических сетейРустам Убайдуллаев

Ответственный секретарь:Александра Никонова.Тел./факс: (095) [email protected]

Верстка и дизайн: Дмитрий Дуев,Борис Лазарев

Для писем:Россия, 105043 Москва, а/я 5

Подписной индекс по каталогу «Роспечать» – 82933.Подписано в печать 20.07.2004. Формат 60х90/8.Гарнитура Helios. Печать офсетная.Бумага мелованная. Печ. л. 7,0. Тираж 4000 экз. Заказ №269

Отпечатанов ООО «Типография «БДЦ-Пресс»Москва, ул. Стромынка, д. 25.Тел./факс: 995-15-99, 995-45-99

Издание зарегистрированов Министерстве Российской Федерациипо делам печати, телерадиовещанияи средств массовых коммуникаций.Свидетельство о регистрации ПИ №77-14327 от 10.01.2003ISSN 1727-7248© Издательство «Высокие технологии», 2004

3 От редактора

5 Новости OFC

7 Новости мира связи

9 Новости технологий

14 Экономика

❑ Экономические перспективыиспользования WDM-технологии

20 WDM и оптические сети связи

❑ Технология грубого спектральногоуплотнения CWDM.Основы построения и перспективыразвития

❑ Пассивные оптические сети PONЧасть 2. Ethernet на первой миле

33 Кабели

❑ Цели и задачи технического надзорапри строительстве ВОЛС

38 Измерительная техника

❑ ПМД, ее источники и измерение вполевых условиях

41 Стандарты

❑ Стандартизация методов измеренияпараметров многомодового волокна,оптимизированного для работыс лазерами

44 Новые продукты и технологии

47 Основы ВОЛС

❑ Основы технологии спектральногомультиплексирования каналов передачи(WDM)

53 Интернет-директории

54 Адресная книга

55 Работа & Карьера

❑ Проект как работа

№2 2004

Обложка: Дмитрий Дуев

Технология CWDM

Пассивныеоптические сети

стр. 27

1www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

стр. 24

Основы технологииспектрального

мультиплексирования (WDM)

стр. 50

ССооддеерржжааннииее

Page 2: Lightwave 2004 02
Page 3: Lightwave 2004 02

Прошел год с выхода первого номера журнала

LIGHTWAVE Russian Edition. И, хотя еще рано

говорить об успешном достижении поставленных нами задач, все

же возьму на себя смелость заявить о том, что прочный фунда�

мент основанного нами здания был в этом году заложен. Говоря о

фундаменте, я, прежде всего, имею в виду тематику и форму пода�

чи материалов. Они заинтересовали специалистов отрасли, и, судя

по откликам, можно с уверенностью сказать, что читательская ау�

дитория журнала LIGHTWAVE Russian Edition в общих чертах сфор�

мировалась.

Тираж журнала 4000 экз. Более 3200 экз. мы рассылаем по под�

писке. Активно идет подписка через Интернет и Роспечать. Остав�

шиеся журналы распространяются среди специалистов на темати�

ческих мероприятиях.

Дорогие читатели, от имени коллектива нашей редакции я хочу

призвать вас к всестороннему сотрудничеству. Прежде всего, мы

рады выслушать ваши отзывы и критические замечания, а также

предложения и рекомендации. Мы приветствуем вашу инициативу

по формированию содержания, предоставлению материалов и на�

писанию статей в наш журнал. Требования для авторов обзорно�

аналитических статей вы можете найти на официальном сайте

журнала (www/lightwave�russia.com).

И главное, мы ждем от вас рекламу. Мировой опыт однозначно по�

казывает, что реклама высокотехнологической продукции наибо�

лее действенна в технических журналах, которые сумели вызвать

интерес специалистов, отвечающих за внедрение новой техники.

Именно поэтому призываю производителей / поставщиков всего

спектра оборудования и услуг в области оптической связи разме�

щать рекламу именно у нас. Ее обязательно прочитают ваши по�

тенциальные заказчики. Действенность рекламы может быть мно�

гократно усилена технической статьей, описывающей профессио�

нальную сторону работы новой техники или технологии.

Наряду с размещением классических рекламных модулей можно

воспользоваться несколькими «экономичными» вариантами, кото�

рые будут интересны всем:

•• Помещение информации в разделах «Интернет» и «Адресная книга».

•• Помещение краткой статьи (до 2/3 листа) в разделе «Новые про�

дукты». Этот «коммерческий» раздел подразумевает публикацию

небольшой статьи рекламного характера, описывающей особен�

ности продукта или технологии, появившихся на рынке в течение

последних двух лет.

•• Рассылка вкладываемых материалов по профессиональной базе

данных журнала LIGHTWAVE Russian Edition. По желанию заказчи�

ка рассылка производится по заданным группам подписчиков.

Александра НИКОНОВА,ответственный секретарь

журнала Lightwave Russian Edition

Нынешний номер журнала Lightwave

Russian Edition посвящен технологии спект�

рального мультиплексирования (WDM) в во�

локонно�оптических системах и сетях связи.

Эта новая для российских связистов техно�

логия интенсивно развивается на Западе уже в течение целого

ряда лет. Как известно, толчок к развитию технологии спект�

рального мультиплексирования дало создание первых оптичес�

ких усилителей.

Эрбиевые усилители (EDFA) и технология плотного спектрального

мультиплексирования (DWDM) – эти два краеугольных достижения

придали динамизм развитию волоконно�оптических сетей дальней

связи в конце ХХ века. В эти «золотые годы» волоконной оптики

новые возможности технологии сами по себе были стимулом даль�

нейшего развития техники. Усилия ученых, разработчиков, инжене�

ров и менеджеров, привлечение крупных финансовых ресурсов

привели к исключительно быстрым темпам развития волоконно�оп�

тической связи, характеризуемым экспоненциальным ростом ско�

рости и дальности передачи информации.

Эффективность DWDM в системах дальней связи настолько оче�

видна, что не вызывала и не вызывает никаких сомнений.

Преимущества технологии DWDM в городских сетях не столь оче�

видны (см. статью А.А. Гладышевского «Экономические перспекти�

вы использования WDM�технологии» на стр. 14), но несомненно

то, что в том или ином виде спектральное мультиплексирование

будет применяться и в городских сетях, и в сетях доступа.

В России технология WDM внедряется одновременно на всех уров�

нях: в системы дальней связи, в городские сети и сети доступа.

Жаль только, что эта технология опять приходит к нам с Запада…

О.Е. НАНИЙ,главный редактор журнала Lightwave Russian Edition

3www.lightwave-russia.com

От редактора

LIGHTWAVE russian edition №1 2004

Журналу Lightwave Russian Editionисполнился 1 год

Page 4: Lightwave 2004 02
Page 5: Lightwave 2004 02

5www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Конференция OFCКонференция OFC по-прежнему остается

крупнейшим в области волоконно-оптичес-

кой связи форумом, собирающим вместе

представителей науки и бизнеса. Идеи и но-

вые технологии, впервые представленные на

OFC, очень часто быстро преобразуются в

конкретные технические устройства и систе-

мы. Именно это привлекает на конференцию

и ученых, и инженеров, и предпринимателей.

Число участников, составившее в этом году

15 689, превысило количество участников

прошлогодней конференции (15 000), пере-

ломив, таким образом, неприятную тенден-

цию нескольких прошлых лет по сокраще-

нию численности конференции.

Вместе с тем почти на всех секциях стали

преобладать доклады, представляемые круп-

ными исследовательскими центрами компа-

ний-гигантов: Alcatel, Corning, Nortel и др. Са-

мо по себе увеличение количества докладов

от крупных фирм можно только приветство-

вать, тревожно другое – заметное сокраще-

ние докладов из университетских центров.

Конечно, это временное явление, так как

крупным научным центрам жизненно необхо-

димы действительно новые идеи, рождаю-

щиеся, как правило, в динамичных научных

коллективах, существующих при университе-

тах и проникнутых студенческим духом нова-

торства. Сейчас производителям достаточно

разработок и идей, почерпнутых на конфе-

ренциях в прошедшие несколько лет.

Будущее оптических технологийОпыт прошедших лет показывает, что тема-

тика конференции OFC позволяет заглянуть

в будущее отрасли оптической связи. Глав-

ная тенденция развития, надо сказать, была

сформулирована уже несколько лет назад.

Она заключается в передаче на оптический

уровень все больше интеллектуальных

функций. Оптические переключатели, опти-

ческие маршрутизаторы, устройства для уп-

равления пакетами и оптическая адресация

– вот темы докладов, сделанных на конфе-

ренции. Продолжаются работы по изучению

передачи информации со скоростью

40 Гбит/с и выше, по исследованию возмож-

ностей динамической компенсации искаже-

ний и по созданию оптических регенерато-

ров и других полностью оптических уст-

ройств обработки оптических сигналов.

С наиболее интересными докладами, сде-

ланными на конференции, наш журнал бу-

дет знакомить читателей в разделе «Новос-

ти технологий» и тематических разделах.

Технологические тенденциисегодняшнего дняГлавные технические достижения, анонси-

рованные на выставке в этом году, отно-

сятся к разработкам в области новых ти-

пов волокна, новых типов лазеров с верти-

кальными резонаторами (VCSEL) и к соз-

данию интегрированных многофункцио-

нальных устройств.

В соответствии с тенденциями последних

лет приоритетным направлением стали

исследования в области сетей доступа,

захватившие на ближайшие несколько лет

интерес и инвестиции в исследовательс-

кие программы производителей оборудо-

вания, откликающихся на потребности

операторов связи.

Компания Corning очень активно реклами-

ровала свои успехи на пути продвижения

волоконно-оптической инфраструктуры

как можно ближе к конечному пользовате-

лю (FTTX) и решения по объединению трех

разнородных сетей (телефонных, компью-

терных и кабельного телевидения) в еди-

ную систему. (Системы, объединяющие

три сети, получили название Triple Play

applications.)

Очевидно, что ключ к успешному решению

задачи внедрения систем «волокно в дом»,

«волокно в распределительный узел» и «во-

локно в офис» – снижение стоимости этих

решений, так как при очевидных технологи-

ческих преимуществах внедрение таких

систем идет недостаточно активно именно

из-за высоких цен. По утверждению специа-

листов компании Corning, использование в

волоконных сетях доступа нового оптичес-

кого волокна – волокна NexCor – облегчает

решение задачи снижения стоимости сети.

Эффект от внедрения этого волокна, как ут-

верждают специалисты Corning, связан с

увеличением вдвое порога вынужденного

Новости OFC

С 22 по 27 февраля 2004 года в Лос�Анджелесе, США, состояласьтрадиционная международная конференция и выставка по волоконно�

оптической связи OFC (Optical Fiber Communication conference and exposition)

Page 6: Lightwave 2004 02

комбинационного рассеяния (ВКР. В зару-

бежных источниках этот вид рассеяния на-

зывается вынужденным бриллюэновским

рассеянием, SRS). Увеличение порога ВКР

дает возможность вдвое увеличить мощ-

ность, вводимую в PON (пассивную оптичес-

кую сеть), используемую в сетях доступа.

Подтверждением высокого интереса к интег-

рированным решениям в сетях доступа яви-

лась совместная демонстрация компаниями

Hitachi и OFS широкополосной пассивной

оптической сети (B-PON), объединяющей

пять технологий передачи информации. Эта

система, впервые продемонстрированная на

OFC-2004 под претенциозным названием

«Quintuple-Play», т.е. «пять в одном», объе-

диняет в одной сети возможности передачи

обычного (аналогового) телевидения, IP-ви-

деоизображений, звука, данных и сетевых

компьютерных игр. Использование активно-

го оборудования фирмы Hitachi и оптическо-

го волокна All Wave® фирмы OFS обеспечи-

ло доставку услуг на расстояние до 20 км.

Производители трансиверов также идут по пу-

ти разработки гибких и недорогих устройств,

которые могут использоваться производите-

лями систем для различных целей.

Компания Agilent представила новое семей-

ство приемопередающих модулей для 10 Gb/s

Ethernet, Fibre Channel и SONET/SDH.

Новинка компании OCP (Optical

Communication Products, USA) – компактный

съемный многоскоростной приемопередаю-

щий модуль для CWDM-приложений.

Консолидация и технологическоепартнерствоПродолжающаяся ориентация компаний на

повышение эффективности их экономичес-

кой деятельности заставляет сокращать бюд-

жеты своих исследовательских подразделе-

ний. Многие компании видят выход в объеди-

нении усилий для создания новых видов про-

дукции. Такая политика – закономерный ре-

зультат влияния ценового давления на произ-

водителей оборудования и через них на про-

изводителей подсистем и компонентов.

Компания Lucent объявила о заключении

партнерского соглашения с компанией

Movaz, целью которого является дальней-

шее развитие и совместное ускоренное

продвижение на рынки городских сетей раз-

работанных DWDM-решений.

Civcom (Израиль) и Letek (Корея) объявили

о совместных работах по созданию перест-

раиваемых лазеров повышенной мощности

для увеличения дальности систем связи,

создаваемых на их базе.

Компания Arasor (крупнейший китайский

производитель оптоэлектронных компонент)

объявила о совместном с муниципальным

правительством провинции Гуаньчжоу про-

екте строительства научно-технического

производственного центра площадью

200 тыс. кв. м. в информационно-технологи-

ческом центре города Нанша. Цель проекта

– производство новых интегрированных оп-

тических передатчиков для применения в

городских сетях.

Компания Arasor объявила также о приобре-

тении ею корпорации Lightbit – производите-

ля телекоммуникационных подсистем.

Таким образом, консолидация среди произ-

водителей компонент, подсистем и оборудо-

вания продолжается. Выставка и конферен-

ция OFC-2004 продемонстировали, что про-

изводители всех уровней подстраиваются к

требованиям рынка, адаптируя свою инно-

вационную и ценовую политику в соответ-

ствии с его конъюнктурой.

И конференция и выставка OFC также из-

меняются с течением времени. Сегодня на

OFC представлено оптимальное сочетание

производителей и поставщиков компонент,

подсистем и систем. Технические специа-

листы всех этих компаний проводят сами и

посещают проводимые специалистами дру-

гих компаний семинары, конференции, обу-

чающие семинары и «круглые столы».

Кроме того, конференция все в большей

степени привлекает экономистов, финан-

систов. Для этой категории посетителей

созданы специальные мероприятия. В 2004

году впервые был проведен симпозиум,

посвященный взаимодействию бизнеса и

технологии: MARKET WATCH. Как всегда,

огромный интерес вызвал доклад фирмы

RHK, основные выводы которого будут при-

ведены в заметке о состоянии и тенденциях

телекоммуникационного рынка в следую-

щем номере журнала.

6 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Новости OFC

Комплект оборудования для 40�гига�битных оптических сетейкомпании Ando

На стенде компанииBlaze Photonics. Затухание в фо�тонно�кристаллических волокнах

Аппаратура для комплексного из�мерения параметров оптическихсигналов компании Agilent

Сверхлинейный OTDR компанииPhoton Kinetics

Page 7: Lightwave 2004 02

7www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

С 11 по 15 мая 2004 года в Москвесостоялась 16�я Международная выс�тавка систем связи и средств телеком�муникаций, компьютерови оргтехники

На выставке были представлены мировые

достижения в индустрии связи, в области

обработки информации и развития компь-

ютерных технологий. Международная

выставка «Связь-Экспокомм» – это круп-

нейшая выставка в России, объединяю-

щая представителей различных направ-

лений в отрасли связи, экспозиция кото-

рой охватывает весь комплекс продуктов

и услуг в области телекоммуникационной

инфраструктуры.

Но, к сожалению, приходится отметить, что

организаторы грандиозного мероприятия

не смогли избежать крайностей. Непроду-

манность размещения, отсутствие четкой

классификации, безобразно высокий уро-

вень звукового давления – все это произво-

дило отталкивающее впечатление на гос-

тей делового сектора. По замечаниям экс-

понентов, на выставку не пришли многие

профессионалы, специалисты, определяю-

щие развитие оптической связи в нашей

стране. С другой стороны, посетитель те-

рялся в многочисленных павильонах, где

вперемежку представали экспоненты со-

вершенно разных направлений. В надежде

перевести дух и сориентироваться гость

выбирался из узких и тесных аллеек, как из

вагона метро в час пик, но, оглушенный ба-

лаганными акциями на открытых площад-

ках, сразу же становился добычей распро-

странителей разного рода листовок. Дума-

ется, что удел «Связь-Экспокомма» – прев-

ращение в выставку товаров народного

потребления в области связи.

Волоконно-оптическое направление было

широко представлено российскими и зару-

бежными компаниями: производителями и

поставщиками волоконно-оптического кабе-

ля, компаниями-операторами, производите-

лями и поставщиками компонент и тестиру-

ющего оборудования.

Лидирующее положение в производстве

оборудования для систем передачи инфор-

мации занимают иностранные компании.

Среди них выделяются такие, как Alcatel,

Nortel Networks,Lucent Technologies,

OlenCom Electronics, Huawei Technologies.

Из российских производителей систем на

выставке представляли свою продукцию

компании «Супертел», «Ротек», «Вимком-

Оптик» и др. Одно из центральных мест в

экспозиции Alcatel было отдано техноло-

гии Next Generation Networks (NGN). NGN –

это новая сетевая архитектура, поддержи-

вающая передачу голоса и данных в еди-

ной сетевой среде. Она позволяет опера-

тору сокращать затраты

на оборудование и

эксплуатацию сети, а

также создает неограни-

ченные возможности для

внедрения новых комп-

лексных услуг. Alcatel

предлагает портфолио

продуктов и решений

для всех уровней сетей

нового поколения –

Alcatel Open. Это позво-

ляет внедрять новые

приложения, открытые интерфейсы и бес-

численное количество услуг.

Компания РОТЕК, российский производи-

тель телекоммуникационного оборудования

и сетевой интегратор, в рамках форума

представила самые последние разработки,

а также предложения по построению муль-

тисервисных сетей.

На стенде компании «Телеком Транспорт»

были представлены новые решения компа-

нии Terawave Communications, обеспечиваю-

щие передачу по сети PON как сжатого

(MPEG-2), так и несжатого видео. Новая сис-

тема EPON компании Fujikura, ориентирована

исключительно на передачу IP-трафика.

На открытой площадке (между павильонами

№1 и Форум) компания «ОптикТелеком»

познакомила посетителей с процессом за-

дувки микротрубок и микрокабелей, входя-

щих в состав системы КОРИДОР.

Среди российских производителей аппара-

туры для волоконно-оптических систем пе-

редачи информации выделялись компании

ДИАЛОГ-СЕТИ, представившая оборудова-

ние для передачи данных, и ВИМКОМ,

представлявшая оборудование для воло-

конно-оптических сетей связи разных уров-

ней, а также монтажное кабельное обору-

дование и телекоммуникационные шкафы.

Новости мира связи

СВЯЗЬ�ЭКСПОКОММ 2004

На стенде компании Alcatel

На стенде компании «ТелекомТранспорт»

В целом приходится высказать сожалениео потере профессионализма выставки«Связь-Экспокомм» и превращении не-когда главного события в телекоммуника-ционной индустрии в заурядную междуна-родную ярмарку.На наш взгляд, пришло время профессио-нальных мероприятий в области волокон-но-оптических телекоммуникаций.

Page 8: Lightwave 2004 02

8 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Измерительная аппаратура была централь-

ным мотивом на стендах компаний «Сайрус

Системс», «Институт информационных

технологий».

Компания «Сайрус Системс» представила

на выставке систему мониторинга волокон-

но-оптических линий связи. AMFICOM®Optic

обеспечивает оптимальное построение сети

мониторинга, с точки зрения стоимости вве-

дения системы в волоконно-оптическую

сеть любой сложности, гибкое планирова-

ние процедур тестирования, проведение ма-

тематического моделирования и всесторон-

него анализа рефлектограмм, прогнозиро-

вание деградации оптических волокон.

В секторе производства оптических пассив-

ных компонентов российские компании за-

нимают гораздо более уверенные позиции.

Почти все производители оптического ка-

беля представили на выставке свою про-

дукцию. «Самарская

оптическая кабельная

компания» (СОКК),

один из ведущих рос-

сийских производителей

оптического кабеля,

представила на выстав-

ке свою основную про-

дукцию: конструкцию

магистральных оптичес-

ких кабелей связи с

броней в виде повива круглых стальных

оцинкованных проволок типа ОКЛК, а

также кабели типа ОКЛЖ, самонесущие

диэлектрические оптические кабели для

подвески на высоковольтных линиях нап-

ряжением до 220 кВ и с допустимой рас-

тягивающей нагрузкой до 35 кН. Свою

продукцию демонстрировали, новые заводы

«Еврокабель» и «ОКС-1», а также «Саран-

сккабельоптика», «Эликс-Кабель», «Транс-

вок», «Оптен», «ОФС-Связь-строй-1»,

«Москабель-Фуджикура».

Впервые участие в выставке принимала

компания «Файбер Телеком». Завод ком-

пании «Файбер Телеком» был основан в

конце 2003 года. Главная особенность

завода в том, что он практически пол-

ностью автоматизирован, начиная с обра-

ботки заказов клиентов и предваритель-

ной подготовки кабеля, заканчивая тести-

рованием готовой продукции. Контроль

качества осуществляется автоматически

на основе программно задаваемых крите-

риев в соответствии с требованиями

стандартов и с учетом специфических

требований заказчика.

Познакомиться с компанией посетителям

удалось на презентации, проходившей в

рамках выставочных мероприятий в одном

из конференц-залов Экспоцентра.

Пожалуй, наиболее комфортной и распо-

лагающей к деловому общению была обс-

тановка на семинарах, в просторных кон-

ференц-залах, отделенных от общего

столпотворения. Однако в целом прихо-

дится высказать сожаление о потере про-

фессионализма организаторами выставки

«Связь-Экспокомм» и превращении неког-

да главного события в телекоммуникаци-

онной индустрии в заурядную междуна-

родную ярмарку.

На наш взгляд, пришло время профессио-

нальных мероприятий в области волоконно-

оптических телекоммуникаций.

Коллектив редакции журнала LIGHTWAVE

Russian Edition предлагает всестороннюю

помощь и поддержку организационным

группам, ориентированным на проведение

профессиональных выставок и конферен-

ций в области волоконно-оптической связи.

Александра НИКОНОВА

Новости мира связи

Машина для задувки микротрубоки микрокабелей, компании«Оптик Телеком»

Семинар компании«Файбер Телеком»

На стенде компании «Москабель�Фуджикура»

На стенде компании «Институтинформационных технологий»

Система мониторинга волоконно�оптических линий связиAMFICOM®Optic

Коллектив редакции журнала LIGHTWAVERussian Edition предлагает всестороннююпомощь и поддержку организационнымгруппам, ориентированным на проведе-ние профессиональных выставок и кон-ференций в области волоконно-оптичес-кой связи.

Page 9: Lightwave 2004 02

9www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Новости технологий

Французскими разработчиками создан и исследован одномо-

довый брэгговский волоконный световод с рекордно большим

диаметром сердцевины (Aeff = 517 мкм2 для моды HE11 на дли-

не волны 1.55 мкм). Волноводные свойства брэгговских свето-

водов связаны не с эффектом полного внутреннего отражения

света, а с отражением от периодической брэгговской структу-

ры. Это позволяет изготавливать и сердцевину и оболочку све-

товода из одного материала – нелегированного кварцевого

стекла. Потери в световоде относительно малы для такого

класса устройств (0,4 дБ/м).

Разработанное волокно выгодно отличается от аналогов боль-

шим диаметром сердцевины (в несколько раз больше существу-

ющих аналогов) при сохранении одномодового режима. Подоб-

ный световод может быть использован совместно с мощными од-

номодовыми волоконными лазерами, и именно размер Aeff опре-

деляет максимально допустимую мощность передаваемого из-

лучния. Благодаря успешной реализации точно рассчитанной

брэгговской волноведущей структуры удалось получить рекорд-

ные параметры световода. Заготовка световода была синтезиро-

вана методом MCVD.

Литература1. Fevrier S. et al. 517 �m2 Effective Area Singe�Mode Bragg Fibre.

ECOC�IOOC 2003 Proceedings, vol. 1, pp. 2–3, Rimini, 2003.

БРЭГГОВСКОЕ ВОЛОКНОС РЕКОРДНО БОЛЬШИМ ДИАМЕТРОМ СЕРДЦЕВИНЫ

Рис.1. Профиль показателя преломления и распределениеполя моды HE11 в брэгговском волоконном световоде

Page 10: Lightwave 2004 02

10 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Новости технологий

Немецкая фирма Infineon Technologies сообщила о создании пер-

вого трансивера (приемо-передающего модуля), обеспечиваю-

щего передачу сигналов в соответствии с требованиями техноло-

гии 10 Gigabit Ethernet (GbE) через участок узкополосного много-

модового волокна длиной 300 метров. В оптическом передатчи-

ке используется 1310 нм лазер с вертикальным резонатором

(VCSEL), а в приемном модуле применяется электронная ком-

пенсация дисперсии (EDC – electronic dispersion compensation).

Технология EDC обеспечила увеличение дальности передачи при

сохранении низкого уровня ошибок. Проведенные фирмой ис-

следования подтвердили возможность передачи сигналов со ско-

ростью 10 Гбит/с на расстояние 300 м через инсталлированное в

локальных вычислительных сетях волокно. По сведениям рабо-

чей группы IEEE 802.3 High Speed Study Group, 80% установлен-

ного в локальных сетях волокна является многомодовым узкопо-

лосным волокном. Использование EDC позволяет значительно

увеличить скорость обмена информацией в локальных сетях без

необходимости замены сетевой инфраструктуры.

Появление на рынке разработанного модуля (EDCequipped Infineon

XPAK optical module) ожидается в июле 2004 года.

ТРАНСИВЕР ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ10 ГБИТ/С СИГНАЛОВПО УЗКОПОЛОСНОМУМНОГОМОДОВОМУ ВОЛОКНУ

ПЕРВОЕ ФОТОННО�КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ВОЛОКНОС ПОЛОЙ СЕРДЦЕВИНОЙДЛЯ ВИДИМОГО СВЕТОВОГОИЗЛУЧЕНИЯДо последнего времени, представленные на рынке фотонно-крис-

таллические волокна (PCF) с полой сердцевиной были предназ-

начены только для работы в инфракрасной области спектра. В

декабре 2003 года фирма BlazePhotonics впервые представила

на рынок высококачественные PCF с полой сердцевиной, пред-

назначенные для работы в видимом диапазоне спектра. В насто-

ящее время предлагаются два типа волокон: одно предназначен-

ное для красной и второе – для зеленой области видимого спект-

рального диапазона. Затухание равняется 0,7 дБ/м в волокне для

зеленого света, и 0,5 дБ/м в волокне для красного света на дли-

нах волн 520 нм и 630 нм, совпадающих с центрами соответству-

ющих рабочих спектральных диапазонов. Предлагаемое волокно

покрыто однослойной защитной аккрилатной оболочкой и может

обрабатываться так же, как и стандартное волокно.

9 декабря 2004 г.

ЖурналLightwave Russian Edition

проводит секцию

ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИВ ВЕДОМСТВЕННЫХИ КОРПОРАТИВНЫХ

СЕТЯХ СВЯЗИ7-й МЕЖДУНАРОДНОЙ

КОНФЕРЕНЦИИ«ВНЕДРЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ В ВКСС»

основные темы секции:• Оптические волокна и оптические кабели

для сетей связи России;• Технологии спектрального уплотнения

(CWDM и DWDM);• Городские оптические сети связи,пассивные оптические сети связи;

• Строительство и эксплуатация ВОЛС,измерения в оптических сетях связи;• Пассивные и активные компонентыволоконно-оптических сетей связи;• Экономические вопросы развития

волоконно-оптических систем cвязи.

8–11 декабря 2004 г.комплес гостиный двор

москва

Page 11: Lightwave 2004 02

11www.lightwave-russia.com

Как наиболее экономично увеличить пропуск-

ную способность локальных оптических сетей

и сетей доступа – на этот вопрос ищут ответ

поставщики услуг связи во всем мире. Все

аналитики согласны с тем, что наиболее

перспективной архитектурой, способной

удовлетворить все возрастающие потребнос-

ти заказчиков, является архитектура «волок-

но в дом», сокращенно обозначаемая аббре-

виатурой FTTH (fiber to the home). Сегодняш-

няя концепция FTTH предусматривает прок-

ладку оптических кабелей (ОК) на основе од-

номодового волокна, обладающего очень вы-

сокой пропускной способностью. Сети на ос-

нове одномодового волокна способны обес-

печить заказчика всеми мыслимыми сегодня

и будущими услугами связи. Единственный

недостаток оптических сетей на основе одно-

модового волокна – высокая стоимость инс-

талляции и обслуживания, а также необходи-

мость привлечения высококвалифицирован-

ных кадров для проведения работ по прок-

ладке сети и ее переконфигурированию.

Решения на основе многомодового волокна, и

особенно на основе полимерного оптического

волокна (POF – polimer optical fiber), являются

экономичной альтернативой сетям на основе

одномодового волокна. Однако хорошо изве-

стно, что скорость передачи информации по

многомодовому волокну ограничена межмодо-

вой дисперсией [1]. Межмодовая дисперсия –

явление расширения оптических импульсов в

многомодовом волокне, обусловленное разли-

чием времени прохождения через волокно

разных мод распространения. Известно, что

увеличить пропускную способность многомо-

дового волокна можно, используя возбужде-

ние ограниченного числа мод, распространяю-

щихся с приблизительно одинаковыми скорос-

тями [2]. Недавно ученые из технического уни-

верситета Эйндховена (Eindhoven University of

Technology, the Netherlands) продемонстрирова-

ли возможность одновременно передавать по

многомодовому волокну нес-

колько независимых потоков

информации, используя для

каждого потока разные груп-

пы мод многомодового во-

локна (рис. 1) [3]. Разные

группы поперечных мод ха-

рактеризуются различным

пространственным распре-

делением в поперечном се-

чении. Для примера на

рис. 2 показано распределе-

ние интенсивности излуче-

ния в ближнем поле на вы-

ходе из участка градиентного многомодового

POF длиной 100 м при различных условиях

возбуждения. Из приведенных фотографий

видно, что структуры распределения выходно-

го излучения при возбуждении мод малого по-

рядка и при возбуждении мод высокого поряд-

ка существенно различаются и, следователь-

но, информационные потоки, передаваемые с

использованием этих двух групп мод, могут

быть разделены приемной аппаратурой. В

сумме эти два распределения интенсивности

хорошо совпадают с распределением, соотве-

тствующим полному заполнению апертуры во-

локна излучением передатчика (рис. 2, а).

Идея передачи в многомодовом волокне од-

новременно многих потоков информации,

используя для разных потоков разные моды

распространения, довольно очевидна, но

возможность этого была, как казалось до

настоящего времени, опровергнута сущест-

вованием сильного межмодового взаимо-

действия. Кунен и др. [3] практически проде-

монстрировала возможность передачи по

полимерному многомодовому волокну од-

новременно по крайней мере двух независи-

мых информационных потоков.

Литература1. Наний О.Е. Основы цифровых волоконно�

оптических систем связи // Lightwave

Russian Edition, 2003, № 1, с. 48–52.

2. Kritler D. ‘Laser�optimized’ multimode fiber

presents standardized�testing challenges.

Lightwave September, 2003. / Перевод:

Lightwave Russian Edition, 2004, № 2, с. 41

3. Koonen T., van der Boom H., Khoe G.�D.

Broadband access and in�house networks –

extending the capabilities of multimode fibre

networks. ECOC�IOOC 2003 Proceedings,

vol. 5, pp. 24–27.

УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ СЕТЕЙНА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНОГО МНОГОМОДОВОГО ВОЛОКНА:ПРОСТРАНСТВЕННОЕ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ

LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Новости технологий

Рис 1. Оптическая схема пространственного мулитиплексирования сигналов

Рис. 2. Распределение поля в ближней зонена выходе POFa) при возбуждении всех типов поперечных мод;б) при возбуждении мод низкого порядка;c) при возбуждении мод высокого порядка

а) б) в)

Page 12: Lightwave 2004 02

12 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Новости технологий

ЧИРПИРОВАННЫЕ РЕШЕТКИ С ПОСТОЯННЫМ ПЕРИОДОМ

Основой для изготовления брэгговских компенсаторов диспер-

сии являются чирпированные волоконные брэгговские решетки

(Chirped Fiber Bragg Gratings). Особенность таких решеток – из-

меняющийся по длине период записанной структуры. В боль-

шинстве случаев используются решетки с равномерно возраста-

ющим (убывающим) периодом вдоль световода. Свет с различ-

ными длинами волн, отражаясь от такой решетки, проходит раз-

личное расстояние. Именно этот эффект и позволяет изготавли-

вать компактные и очень удобные компенсаторы дисперсии. Од-

нако технология производства подобных решеток сложна. Для

их записи используются, как правило, дорогостоящие чирпиро-

ванные фазовые маски, а для изменения параметров решетки

необходимо устанавливать новую маску.

Интересное технологическое решение было предложено японскими

учеными. Известно, что брэгговская длина волны решетки зависит

как от ее периода �, так и от величины эффективного показателя

преломления световода neff:

�B = 2neff �

Основываясь на данном соотношении, японские ученые предло-

жили метод записи чирпированных решеток, позволяющий ис-

пользовать обычные фазовые маски. Световод перед записью

решетки предварительно облучается светом эксимерной лампы

(172 nm), причем общая доза экспозиции неравномерна по дли-

не, что, соответственно, приводит к неравномерному росту сред-

него показателя преломления. Подобный эффект достигается

при помощи подвижной диафрагмы, перемещением которой

вдоль световода можно регулировать общую дозу экспозиции на

его отдельных участках. Примечательно, что такой метод приме-

ним и для записи нелинейно-чирпированных решеток. Кроме то-

го, использование эксимерной лампы вместо лазера позволяет

легко проводить облучение длинных участков волоконного свето-

вода (до 1,5 м).

Литература1. Sakamoto A. et al. Novel Fabrication Method for Dispersion

Compensation Fiber Grating Utilizing Excimer Lamp (�=172nm) and

Uniform Phase Mask. ECOC�IOOC 2003 Proceedings, vol.1,

pp.14–15, Rimini, 2003.

Олег Бутов

Чирпированные брэгговские решетки, т.е. решетки с пере-менным по длине периодом, являются ключевым элемен-том в компенсаторах дисперсии нового типа. Компенсаторыдисперсии – неотъемлемая составляющая магистральнойволоконно-оптической линии связи. Благодаря им удаетсядостичь высокой скорости передачи сигналов. В настоящеевремя существуют различные типы компенсаторов, отлича-ющихся как по принципу действия, так и по конструктивно-му исполнению. Компенсаторы на основе брэгговских ре-шеток обладают целым рядом преимуществ, среди которыхкомпактный размер, малая нелинейность, малые потери,гибкость в установке параметров. На последней междуна-родной конференции по оптической связи ECOC-IOOC 2003японскими учеными был представлен доклад, посвященныйновому технологическому решению, позволяющему значи-тельно упростить и удешевить технологию производствабрэгговских решеток для компенсаторов.

Рис. 1. Схема облучения участка волоконного световодас изменяющейся дозой экспозиции по длине с помощьюэксимерной лампы

Page 13: Lightwave 2004 02

13www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Новости технологий

Четырехсимвольный дифференциальный

фазовый формат модуляции с возвращени-

ем к нулю (RZ-DQPSK) привлек недавно вни-

мание исследователей тем, что обеспечива-

ет увеличение чувствительности на 3 дБ

по сравнению с амплитудной модуляцией,

обладает высокой спектральной эффектив-

ностью, низкой чувствительностью к

действию нелинейных эффектов и хромати-

ческой дисперсии [1].

При использовании DQPSK формата модуля-

ции передаваемая информация содержится в

величине фазового сдвига между соседними

импульсами. Величина фазового сдвига мо-

жет принимать 4 значения {0, �/2, �, 3�/2).

Оптимальный приемник содержит два ин-

терферометра Маха – Цандера с дифферен-

циальной задержкой между плечами, рав-

ной периоду следования импульсов. Один из

интерферометров обеспечивает сдвиг фаз

между плечами �/2, второй – сдвиг фаз �.

Интерферометры Маха – Цандера преобра-

зуют фазово-модулированные сигналы в два

амплитудно-модулированных сигнала I и Q.

Важнейшее значение для работы DQPSK

приемника имеет стабильность и точность

изготовления линии задержки, входящей в

состав интерферометра. Итальянским иссле-

дователям удалось создать компактную и на-

дежную конструкцию RZ-DQPSK приемника

в интегрально-оптическом исполнении [2].

Приемник рассчитан на работу со ско-

ростью передачи 10 гигасимволов в секун-

ду, что эквивалентно скорости передачи ин-

формации 20 Гбит/с (каждый символ пере-

носит 2 бита информации). Разность опти-

ческих длин двух плечей интерферометра

должна быть равна периоду следования им-

пульсов (100 пс), что эквивалентно разности

длин оптических волноводов около 2 см.

Использование волноводов с большим конт-

растом позволило создать компактную

конструкцию приемника с размерами

12х12 мм (рис.1).

Для эффективной работы приемника требу-

ется активная температурная настройка

двух плечей интерферометров для получе-

ния рабочих сдвигов фаз �/2 и �. Использо-

вавшаяся система термической настройки

позволяла поддерживать необходимый

сдвиг фаз с точностью до 1 градуса. Каче-

ство работы приемника иллюстрирует глаз-

диаграмма, приведенная на рис. 2.

Разработанный приемник был успешно ис-

пользован для демонстрации передачи RZ-

DQPSK-сигнала со скоростью 20 Гбит/с в

64-канальной DWDM-системе со спектраль-

ным интервалом 33 ГГц на расстояние бо-

лее 2000 км.

Литература1. Wree C. et al., High spectral efficiency 1.6�

b/s/Hz transmission (8 x 40 Gb/s with a 25�

GHz grid) over 200�km SSMF using

RZ/DQPSK and polarization multiplexing //

Photon. Techn. Lett, 2003, 15(9),

pp. 1303–1305.

2. Morichetti F. et al. Integrated optical receiver

for RZ�DQPSK transmission systems. OFC�

2004 on CD�ROM, paper FC�8.

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК ДЛЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ,ИСПОЛЬЗУЮЩИХ 4�СИМВОЛЬНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ФАЗОВЫЙФОРМАТ МОДУЛЯЦИИ С ВОЗВРАЩЕНИЕМ К НУЛЮ (RZ�DQPSK)

Рис. 1. Внешний вид RZ�DQPSKприемника

Рис. 2. Глаз�диаграмма работы RZ�DQPSK системы передачис компактным интегрально�оптическим приемником

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

Волоконно-оптические системы и сети связиС 16 по 18 марта 2004 года в Москве состоялась научно�техническая конференция (НТК)

«ВОЛОКОННО�ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ СВЯЗИ».

Открыл конференцию проректор МТУСИ по научной работе, начальник НИЧ МТУСИВ.С. АЛЁШИН, отметивший актуальность основной идеи НТК – совместное обсуждениепроблем оптической связи специалистами в области связи и учеными-физиками.

На пленарном заседании выступили с докладами зам. директора ЦНИИС по научномунаправлению «Сети и системы передачи информации» А.М. МЕККЕЛЬ, вице-президент,академик МАИ, действительный член Академии инженерных наук, профессор, зав. кафед-рой физики Московской государственной академии приборостроения и автоматикиА.С. БЕЛАНОВ и главный редактор журнала «Lightwave Russian Edition» О.Е. НАНИЙ.

Специалисты ЗАО «Телеком-Тест» продемонстрировали новый многоволновой реф-лектометр фирмы Anritsu, позволяющий измерять хроматическую дисперсию с одного кон-ца элементарного кабельного участка.

16, 17 и 18 марта работали шесть секций, охвативших все основные аспекты примене-ния оптоволоконных технологий в связи: от сред распространения до метрологии и подго-товки специалистов. Конференция способствовала развитию междисциплинарных и меж-ведомственных контактов, необходимых в условиях взрывного распространения аппарату-ры ВОСП в сети связи России.

А.Д. СНЕГОВ,член оргкомитета (МТУСИ)

Page 14: Lightwave 2004 02

14 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Экономика

М.А. ГЛАДЫШЕВСКИЙ,заместитель генерального директора компании Оптиктелеком.E�mail: [email protected]

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫИСПОЛЬЗОВАНИЯ WDM�ТЕХНОЛОГИИ

ВВЕДЕНИЕГородские сети и сети доступа являются на-

иболее быстрорастущим сегментом гло-

бальной сети связи [1]. С учетом ежегодно-

го удвоения интернет-трафика и появления

новых видов информационных услуг перед

оператором связи неизбежно встают следу-

ющие стратегические вопросы:

• • Как обеспечить рост пропускной способ-

ности сети без перерыва в обслуживании?

• • Как предоставить абонентам новые виды

услуг и максимальное удобство пользова-

ния этими услугами?

• • Как агрегировать однородные и разнород-

ные потоки от цифровых систем передачи

(ЦСП)?

Если кабельная инфраструктура сети пост-

роена с запасом и имеется большое количе-

ство не используемых, так называемых тем-

ных, волокон, то задача может быть решена

очень просто: по мере необходимости к тем-

ным волокнам подключается активное обо-

рудование и за счет передачи информации

по новым волокнам расширяется пропускная

способность сети связи. Но что делать, если

запас темных волокон подошел к концу или

если они проложены не там, где необходимо

увеличить пропускную способность сети?

Простой путь решения возникшей задачи –

прокладка нового кабеля и увеличение ко-

личества одновременно передаваемых по-

токов информации за счет подключения

все новых и новых волокон – бесперспекти-

вен, как и любой другой экстенсивный путь

развития сети связи. В условиях сильной

конкуренции и ценового давления, когда

тарифы снижаются, для обеспечения при-

быльности своей деятельности операторы

связи должны снижать операционные и ка-

питальные издержки. Но без применения

передовых решений добиться снижения

затрат невозможно. Именно поэтому стоит

внимательно изучить новую для российских

операторов связи перспективную техноло-

гию WDM. При правильном планировании и

поэтапном вводе в эксплуатацию элемен-

тов сети данная технология позволяет ре-

шить все проблемы дальнейшего развития

сети и защиты инвестиций.

ЧАСТЬ 1. WDM В ГОРОДСКИХ СЕТЯХТехнология, основанная на спектральном раз-

делении каналов при их плотном расположе-

нии (DWDM), нашла широкое применение в

сетях дальней связи (WAN) [2]. Для городских

сетей и сетей доступа технология WDM не

была актуальна до последнего времени, так

как наличие значительного количества тем-

ных волокон позволяло использовать их для

решения проблемы быстрого роста трафика.

Однако ситуация изменилась. В западных

странах рынок WDM-оборудования является

одним из наиболее быстро растущих сег-

ментов телекоммуникационного рынка [1].

Очевидно, что аналогичным образом будет

развиваться ситуация и в России. Темных

волокон в нашей стране не так много, и они

быстро и нерационально тратятся. Поэтому

будет правильно сказать, что в России се-

годня, так же как и на Западе, начинает

ощущаться недостаток волокна в городских

сетях связи. Следовательно, для увеличе-

ния полосы пропускания необходимо ис-

пользовать новые технологии.

Невозможно дать одно универсальное ре-

шение, оптимальное в любых условиях.

Существует множество различных ситуа-

ций, каждая из которых требует тщательно-

го анализа специалистами. Очевидно, что

решающее значение при выборе технологии

должны играть ее экономические преиму-

щества перед другими технологиями. Рас-

смотрим несколько типичных для городских

сетей связи проблем, с которыми могут

столкнуться операторы связи, и оценим эко-

номическую эффективность использования

технологии WDM для их решения.

Предоставление 10 дополнительныхпотоков Е1 одному из клиентовРассмотрим сеть, объединяющую три кли-

ентских узла с центральным узлом. Всем

клиентам предоставляется поток SDH

уровня STM-1. Для этого используется

кольцо SDH уровня STM-1, создаваемое

путем последовательного объединения

центрального и абонентских узлов пара-

ми волокон (рис. 1). Предположим также,

что сеть STM-1 полностью загружена, а

заказчик, обслуживаемый узлом B, зап-

росил дополнительно 10 потоков E1.

Предположим, что дополнительные волок-

на есть везде, кроме участка между цент-

ральным узлом и узлом C (рис 1).

В последнее время технология увеличения пропускной способности линий связи, осно-ванная на спектральном разделении каналов, или технология WDM (Wavelength DivisionMultiplexing), вызывает большой интерес у российских операторов связи. Такой интересне случаен, он обусловлен тем, что в выигрыше от использования WDM-технологии в ко-нечном счете оказываются и операторы связи, и конечные пользователи.Пользователь получает более широкую полосу при сохранении заданного уровня качест-ва обслуживания, а также новые виды услуг и возможность выбора для реализации этихуслуг альтернативных операторов. При этом стоимость единицы объема передаваемойинформации уменьшается.Оператор связи снижает капитальные и операционные затраты на единицу объема пере-даваемого трафика, получает большую гибкость в организации новых видов услуг, обес-печивает расширение емкости линии связи, повышает уровень обслуживания. В конеч-ном счете он получает дополнительные преимущества в конкурентной борьбе.

Page 15: Lightwave 2004 02

15www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Оператор связи может решить задачу пре-

доставления клиентскому узлу В запрошен-

ных ресурсов несколькими способами.

1. Увеличить пропускную способность сис-

темы SDH до уровня STM-4.

2. Наложить параллельно существующему

кольцу новое кольцо STM-1, проложив до-

полнительный кабель между центральным

узлом и клиентским узлом С.

3. Наложить параллельно существующему

кольцу новое кольцо STM-1, разместив

между центральным узлом и узлом С WDM-

оборудование, использующее имеющуюся

пару волокон.

Решение 1. Увеличение пропускной спо�

собности системы SDH до уровня STM�4

Это решение не требует использования до-

полнительных волокон, а увеличение пропу-

скной способности достигается только за-

меной активного оборудования. В частнос-

ти, потребуется выполнить следующее.

•• Заменить оборудование всех четырех уз-

лов новым оборудованием уровня STM-4,

при этом возможно использование старых

систем электропитания и шкафов.

•• Установить дополнительные карты E1 в

центральном узле и узле В.

Стоимость оборудования и всего решения

приведена в таблице 1.

Решение 2. Второе

кольцо STM�1

с прокладкой кабеля.

Суть этого решения –

прокладка дополнитель-

ного кабеля на участке от

центрального узла до

клиентского узла С. Пос-

ле этого в распоряжении

оператора связи появля-

ется пара волокон, объе-

диняющая все узлы в но-

вое кольцо, которое ис-

пользуется для создания

второй системы SDH

уровня STM-1.

Это решение требует вы-

полнить следующее:

• • Проложить оптический

кабель на участке между

центральным узлом и уз-

лом C (рис. 2).

•• Установить дополни-

тельное STM-1 оборудо-

вание на центральном уз-

ле.

•• Установить на узле В

дополнительные карты E1.

Стоимость второго решения существено

зависит от того, имеется ли в канализации

место для дополнительного кабеля, или

необходимо строить новую канализацию.

Чаще встречается ситуация, когда

в канализации места нет. Стои-

мость решения в этом случае при-

ведена в таблице 2.

В таблице приведена усредненная

оценка стоимости строительства.

Реально затраты на строительство

могут варьироваться в очень широ-

ких пределах в зависимости от

выбранной технологии строитель-

ства и местных условий [3].

Ситуацию, когда у оператора есть

возможность проложить дополни-

тельный кабель в кабельную кана-

лизацию, можно назвать удачной

для оператора. В этом случае из-

держки складываются из стоимости

работ, оцениваемой в среднем как

2–2,5 долл. за метр прокладки опти-

ческого кабеля (ОК) до 16 волокон с

установкой одной муфты (средняя

цена работ по Москве), и стоимости

ОК (оценка 0,800–1 долл. за метр)

(данные строительных телекоммуни-

кационных компаний Москвы). Стоимость ре-

шения в этом случае приведена в таблице 3.

Решение 3. Использование WDM

Третий путь решения проблемы – создание

второго кольца SDH, использующего на

участках от центрального узла до узла А и

между узлами А-В и В-С имеющиеся сво-

бодные волокна, а на участке от централь-

ного узла до абонентского узла С оборудо-

вание спектрального уплотнения WDM и

два канала на разных длинах волн.

Реализовать систему WDM на участке от

центрального узла до узла С можно нес-

колькими способами. Для примера рассмот-

рим два варианта.

Вариант А. Первое кольцо SDH уровня

STM-1 первоначально работало на длине

волны 1310 нм, и поэтому целесообразно по

возможности оставить его без изменений.

Дополнительное кольцо STM-1 на участке

от центрального узла до абонентского узла

С будет работать на длине волны 1550 нм, а

на остальных участках – на длине волны

1310 нм с использованием свободной пары

волокон. Следовательно, в узле С необхо-

димо установить преобразователи длины

волны. Кроме того, в центральном узле и

абонентском узле С необходимо установить

мультиплексоры, объединяющие две длины

волны (рис. 3).

Стоимость данного решения приведена в

таблице 4.

Экономика

Таблицы 1–3

Вид затратЦена

за ед. $Кол-во Цена $

STM-4, апгрэйд 10 000 4 40 000Шасси для Е1 карт 30 000 1 30 000

Карты E1 (узел В) 200 10 2000

Итого 72 000

Вид затратЦена

за ед. $Кол-во Цена $

Прокладка кабеля 25 000 5 125 000

Стойка STM-1 14 000 1 10 000

Карты E1 200 10 2000

Итого 141 000

Вид затратЦена

за ед. $Кол-во Цена $

Прокладка кабеля 3000 5 км 15 000

Стойка STM-1 14 000 1 шт. 14 000

Карты E1 (узел С) 200 10 шт. 2000

Итого 31 000

Рис. 1. Структура типичной сети по обслуживанию трехклиентов потоком STM�1 одним центральным узлом

Рис. 2. Структура сети по обслуживанию трех клиен�тов двумя потоками STM�1 по четырем волокнам

Page 16: Lightwave 2004 02

16 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Цены на WDM-оборудование взяты у отече-

ственного производителя. В комплект WDM

входят несколько транспондеров и комплек-

ты мультиплексоров/демультиплексоров.

Вариант Б. Этот вариант отличается от рас-

смотренного выше только одним: вместо обо-

рудования (мультиплексоры и транспондеры)

WDM на две длины волны 1300/1550 нм ис-

пользуется оборудование DWDM.

Стоимость этого решения приведена в таб�

лице 5.

Сравнение вариантов решения задачи

Рассмотрев возможные решения задачи

предоставления дополнительных потоков

Е1 одному из клиентов, мы оценили их

стоимость (таблица 6).

Наиболее экономичным оказалось реше-

ние, использующее двухволновое спект-

ральное уплотнение – WDM 1300/1550 нм

(26 000 долл.). Наихудшим – решение, тре-

бующее прокладки кабеля в грунт (141 000

долл.). При удачном, но редко встречаю-

щемся стечении обстоятельств, когда име-

ется свободное место в канализации, до-

вольно экономичным является решение, ос-

нованное на прокладке ка-

беля в канализацию.

Следует отметить, что, хотя

стоимость является важней-

шим критерием, при выборе

оптимального решения необ-

ходимо принимать во внима-

ние и другие характеристики

сравниваемых решений, при-

веденные ниже. К ним отно-

сятся:

•• время реализации;

•• сетевой ресурс;

•• масштабируемость, т.е. по-

тенциал дальнейшего нара-

щивания пропускной способ-

ности;

•• универсальность (т.е.

способность передавать

разнородные потоки ин-

формации).

По масштабируемости и

универсальности реше-

ния нет равных исполь-

зованию технологии

DWDM. Прозрачность

WDM-оборудования к

разнообразным прото-

колам передачи позво-

ляет организовать меж-

ду узлами передачу лю-

бого трафика (от аналогового видео- до

цифрового интернет-трафика), причем

любое оборудование, например ATM и

IP-коммутаторы, может напрямую подклю-

чаться к WDM-оборудованию без предва-

рительной инкапсуляции в SDH фреймы.

Потенциальная возможность увеличения

числа спектральных каналов до 80 и бо-

лее делает решение на

основе DWDМ неогра-

ниченно масштабируе-

мым с практической

точки зрения.

Замена оборудования

SDH является более до-

рогим решением, но об-

ладает наибольшим сете-

вым ресурсом, так как

обеспечивает передачу

вдвое большего потока

информации, чем все ос-

тальные решения. Поэто-

му, если ожидается быст-

рый рост телефонного

трафика при незначи-

тельной потребности в передаче других ти-

пов информации, это решение может ока-

заться оптимальным.

Анализ ведущей консалтинговой фирмы

RHK показывает, что новые поколения SDH-

и WDM-оборудования являются наиболее

быстрорастущими сегментами рынка теле-

коммуникационного оборудования на Запа-

де, конкурирующими между собой в неболь-

ших однородных сетях.

Как мы увидим из второго примера, в сме-

шанных насыщенных сетях не существует

альтернативы технологии WDM.

Увеличение пропускной способностиучастка смешанной сетиВторой пример касается смешанной насы-

щенной сети, характерной для деловой

части города. Оптический кабель несет

здесь как магистральные волокна, так и

волокна сети доступа. На участке между

узлами A и B все волокна заняты, но опе-

Экономика

Рис. 3. Структура сети по обслуживанию трех клиен�тов двумя потоками Е1 с использованием WDM

Таблицы 4, 5

Вид затратЦена

за ед. $Кол-во Цена $

Комплект WDM (1,3/1,55 мкм) 5000 2 10 000

Стойка STM-1 14 000 1 14 000

Карты E1 200 10 2000

Итого 26 000

Вид затратЦена

за ед. $Кол-во Цена $

Комплект DWDM 10 000 2 20 000

Стойка STM-1 10 000 1 14 000

Карты E1 (узел В) 2000 1 2000

Итого 36 000

Таблица 6

Сравнение вариантов решения задачи

Варианты решенияСтоимостьрешения, $

Времяреализации

Сетевойресурс

Масштабиру-емость

Универсаль-ность

Замена оборудования SDHдо уровня STM-4

72 000 2–3 неделиSTM-4кольцо

Двукратная Средняя

STM-1 с прокладкой кабеляв грунт

141 000Несколькомесяцев

STM-1два кольца

С заменойоборудования

С заменойоборудования

STM-1 с докладкой кабеляв канализацию

31 000Несколькомесяцев

STM-1два кольца

С заменойоборудования

С заменойоборудования

STM-1 с использованиемWDM 1300/1550 нм

26 000 2–3 неделиSTM-1

два кольцаНизкая Низкая

STM-1 с использованиемDWDM

36 000 2–3 неделиSTM-1

два кольцаВысокая Высокая

Page 17: Lightwave 2004 02

17www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

ратору связи необходимо увеличить его

пропускную способность (рис 4).

Замена оборудования SDH на более вы-

сокопроизводительное является неопти-

мальным решением по трем следующим

причинам.

Во-первых, многие сервисы, использующие

волокна в кабеле между офисами А и B, про-

ходят сквозь эти узлы и не выводятся на них.

Во-вторых, замена оборудования во всех

узлах для решения задачи одного участка

очень дорога.

В-третьих, весьма сложным представляет-

ся замена оборудования во всех узлах из-

за необходимости согласования графика

временного отключения клиентов для про-

ведения работ.

Поэтому у оператора остаются только две

возможности решения задачи:

1) проложить новый оптический кабель;

2) использовать технологию WDM для уве-

личения пропускной способности имею-

щихся волокон.

1. Прокладка нового кабеля.

Протяженность участка 8 км, а средняя

стоимость прокладки составляет 32 000

долл. за километр.

Итого стоимость нового строительства сос-

тавит 256 000 долл.

2. Использование технологии WDM.

Это решение предполагает использование

оборудования WDM для работы по паре

волокон. Оптические усилители и компен-

саторы дисперсии в данном случае не ис-

пользуются. Комплект оборудования вклю-

чает два терминальных узла.

Сравнивая варианты решения, в этом слу-

чае необходимо принимать во внимание

множество плохо контролируемых факто-

ров. Специалисты, отвечающие за разви-

тие сети, считают, что WDM-решение ста-

новится предпочтительнее прокладки но-

вой линии, если четырехканальная WDM-

система в два раза дешевле строитель-

ства новой линии.

Исходя из этого предположения, можно

сделать вывод, что использование WDM

экономически оправдано, если стои-

мость организации одного канала мень-

ше 32 000 долл.

256 000 долл./2 = 128 000 долл.

128 000 долл./4 = 32 000 долл.

На рис. 5 приведены зависимости стоимос-

ти WDM-решения от количества каналов в

сравнении со стоимостью строительства

новой линии.

Значительной эконо-

мии при использова-

нии технологии WDM

мы достигаем, когда

требуются два или

четыре дополнитель-

ных канала. Чем

больше времени

провайдер имеет до

момента подключе-

ния новых спект-

ральных каналов,

тем более экономич-

ным и гибким предс-

тавляется WDM-ре-

шение. При увеличе-

нии расстояния между

узлами WDM-техноло-

гия будет привлекательна и при большем

количестве каналов, так как возрастет сто-

имость строительства, а стоимость WDM-

системы не изменится. Конечно, можно

представить ситуацию, когда взрывной ха-

рактер трафика потребует сразу большого

количества каналов и прокладка новой

ВОЛС станет экономически более эффек-

тивной. Однако такие случаи на практике

встречаются редко.

Что выбрать?Проведенный анализ двух типичных для

городского оператора ситуаций с очевид-

ностью показал, что выбор того или иного

решения существенно зависит от прогноза

роста трафика и от стоимости строитель-

ства новой линии.

На маршрутах, пролегающих через дело-

вые улицы и мосты, строительство новой

линии может стоить значительно дороже

32 000 долл. за километр, и решение

WDМ становится однозначно более прив-

лекательно.

При неопределенном росте трафика ис-

пользование WDМ-технологии позволяет

провайдеру гибко реагировать на рост пот-

ребностей заказчика, без риска вложить

активы в волокна, которые долгое время

могут оставаться темными.

Кроме того, для городских сетей WDM-

технология наиболее эффективна там,

где требуется срочность и необходимо

избежать долгосрочного строительства

новой ВОЛС. На сегодняшний день ста-

новится очевидным, что возможные до-

ходы от подключений и предоставления

услуг могут исчезнуть, пока оператор

Экономика

Рис. 4. Структура смешанной насыщенной сети, характернойдля деловой части города

Рис. 5. Сравнение стоимости инсталяции DWDM�системы со стоимостью прокладки нового кабеля

Page 18: Lightwave 2004 02

18 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

строит новую ВОЛС, а в то же время

штрафы за задержки в предоставлении

заказанных услуги или сервиса, связан-

ные со строительством, оператор вынуж-

ден платить. Скорость строительства

ВОЛС в городских условиях может быть

всего 50–60 метров в неделю с учетом за-

держек на решение организационных воп-

росов. При наличии места в коллекторе

скорость прокладки может составить 2 ки-

лометра в день при 8-часовом рабочем

дне. Из данных, полученных от зарубеж-

ных специалистов, скорость строитель-

ства составляет в среднем два километра

в неделю. Длительность строительства

кольца ВОЛС протяженностью 70 кило-

метров займет 10 месяцев.

Инсталляция дополнительных каналов в

DWDM-технологии с пусконаладкой занима-

ет несоизмеримо меньшее время.

С другой стороны, оператору нельзя забы-

вать о такой ситуации, когда недополучен-

ный доход от клиента в связи с временной

задержкой из-за строительства является

только частью проблемы. На сегодняшний

день рынок предоставления телекоммуника-

ционных услуг крайне насыщен. Клиент мо-

жет перейти на обслуживание к оператору-

конкуренту в случае, если необходимый

сервис не будет предоставлен вовремя.

ЧАСТЬ 2. WDM И НОВЫЕВОЗМОЖНОСТИ В БИЗНЕСЕВо второй части статьи хотелось бы крат-

ко коснуться тех возможностей, которые

дает технология WDM для организации

бизнеса, так как позволяет расширить но-

менклатуру услуг, предоставляемых ко-

нечному пользователю, а кроме того, поз-

воляет привлечь к бизнесу оптовых поку-

пателей полосы, которые затем организу-

ют ее продажу по частям.

Выше было показано, что при определен-

ных условиях, которые выполняются в боль-

шинстве городских систем связи, использо-

вание спектрального разделения каналов

для увеличения пропускной способности

ВОЛС является эффективным решением с

точки зрения издержек. После того как

построена система WDM, как организовать

работу с этой технологией? Как с ее по-

мощью зарабатывать?

Владельцы ВОЛС (кабеля, аппаратуры и

т.д.) зарабатывают не только на том, что

предоставляют услуги конечному пользова-

телю сами. Делать все самому очень труд-

но, да и не всегда нужно. Такая организа-

ция бизнеса называется вертикальной. Она

хорошо работала в телефонии, когда пре-

доставлялась всего одна услуга: подключе-

ние телефона к телефонной сети. Сейчас

новые виды информационных услуг растут

как грибы. Оператор не всегда может сам

все услуги предоставить клиентам.

Надо переходить на новую структуру орга-

низации бизнеса – горизонтальную. Опера-

тор, владеющий волоконно-оптической сис-

темой связи, имеет несколько вариантов ра-

боты с молодыми и энергичными компания-

ми – операторами связи.

Владелец, в частности, может:

• • продать ВОЛС целиком (все кабельное

хозяйство и активное оборудование);

• • продать/сдать в аренду волокно (или пару

волокон) без оборудования – темное волок-

но;

• • продать/сдать в аренду информационный

канал SDH;

• • продать/сдать в аренду спектральный ка-

нал.

Как будет показано ниже, продажа/сдача в

аренду спектральных каналов является но-

вым видом бизнеса, привлекательным, как

для владельца ресурса сети, так и для поку-

пателя – провайдера услуг.

Бизнес модели работы новых операто�

ров связи

Рассмотрим, какие возможности имеют про-

вайдеры и новые операторы связи для того,

чтобы организовать работу по предоставле-

нию своих услуг пользователям. Кроме

строительства новой ВОЛС они могут ку-

пить или арендовать темное волокно, канал

SDH или спектральный канал.

Выбирать оптимальный вариант организа-

ции работы оператор должен на основании

оценки начальных издержек, гибкости и уп-

равляемости, масштабируемости и периода

окупаемости, а также необходимых для реа-

лизации выбранного варианта ресурсов.

Итак, что несет в себе каждая модель. Мы

уже рассмотрели в первой части статьи из-

держки на строительство новой ВОЛС.

Темное волокно

Это самый дорогостоящий вариант, но он

обладает наибольшей гибкостью и машта-

бируемостью.

Владелец ВОЛС может сам выступать про-

давцом ресурсов для других операторов

связи и провайдеров услуг.

Вариант с использованием темного во-

локна означает необходимость покупки

темного волокна у другого оператора, а

затем его активизации с помощью обору-

дования в помещении заказчика. У этого

варианта также высокая первоначальная

стоимость, но она намного меньше стои-

мости сооружения новой ВОЛС. Этот ва-

риант позволяет оператору или интернет-

провайдеру получить большую сеть, обла-

дающую гибкостью и способностью к рос-

ту. Ввод в действие оборудования обычно

занимает от трех до шести месяцев. Од-

нако необходимо отметить, что купить

или арендовать темное волокно – это

очень не простая задача.

Канал SDH

В этом случае оператор может получить в

аренду каналы на линиях, работающих с са-

мыми разными скоростями. Широкие поло-

сы частот можно получить, при сравнитель-

но невысоких начальных затратах, причем

необязательно иметь опыт работы в этой

области, можно просто арендовать канал на

уровне SDH, таком, например, как кольце-

Экономика

Начальные издержки – это количествокапитала, ресурсов и вложений, кото-рое требуется от компании прежде, чемона начнет получать доход.Общая стоимость/бит – это цена поло-сы частот при полной загрузке.Гибкость и управляемость – характери-зует возможности перераспределятьимеющиеся ресурсы в соответствии сизменением условий работы. Сооруже-ние маршрутов, которыми не пользуют-ся существующие операторы, позволяетпровайдерам обслуживать забытые рын-ки и различные деловые предприятия.Масштабируемость – это способностьбыстро увеличивать пропускную спо-собность линии, не делая больших ка-питаловложений в оснащение системы.Период окупаемости – это период времиот внедрения системы на рынок до нача-ла получения доходов. Он может растя-нуться на два года или даже больше, приэтом оператор или провайдер долженбыть уверен в долговременной защищен-ности технологической стороны дела,несмотря на такой временной интервал.Ресурсы – это люди и их квалифика-ция, необходимые для увеличения про-пускной способности сетей. Для соору-жения новых сетей может понадобить-ся опыт в области строительства. Про-вайдеры считают, что эта задача требу-ет слишком много рабочей силы и ка-питала, а маржа невелика, так что онистремятся привлекать к строительствувнешние ресурсы.

Page 19: Lightwave 2004 02

19www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Экономика

вая линия. При сдаче в аренду системы

SDH провайдер сдает в аренду ресурсы

оборудования SDH и волокна.

Аренда спектральных каналов (АСК)

Этот вид услуг основан на аренде или по-

купке оператором определенной длины

волны в WDM-системе для эксклюзивного

использования. При таком подходе появля-

ется возможность сочетать организацию

услуг, имеющую место при сдаче в аренду

линии SDH, с возможностями масштабиро-

вания, присущими решению со сдачей в

аренду темного волокна. При организации

такого рода услуг скорость передачи может

быть разнообразной, например, 155 Мбит/с,

622 Мбит/с, а также 2,5 или 10 Гбит/с на

длину волны. Учитывая прозрачность WDM-

технологии, провайдер может организовать

подключение IP, ATM или Ethernet непосре-

дственно с WDM-оборудованием.

Размер платежей будет изменяться в соот-

ветствии с ростом скорости спектрального

канала или может соответствовать макси-

мальной скорости DWDM-транспондера.

В таблице 7 показаны относительные значе-

ния учитываемых факторов при различных

способах увеличения полосы пропускания.

Как мы видим, аренда спектральных кана-

лов имеет ряд привлекательных сторон. До

недавнего времени основными вариантами,

доступными для заказчиков, нуждавшихся в

широких полосах частот, были аренда ли-

ний SDH, или аренда темного волокна.

С точки зрения владельца ресурса сети,

предоставляющего спектральный канал,

данный вариант организации бизнеса прив-

лекателен также своей простотой. Проведя

необходимые меры, связанные с компенса-

цией дисперсии и усилением сигнала, и пос-

тавив WDM-оборудование, оператор по сути

продает окно в WDM-мультиплексоре или

порт в станционной части транспондера.

Пользователь получает возможность подк-

лючать свое оборудование, причем, учиты-

вая прозрачность WDM-технологии, пользо-

ватель может организовать разнообразный

трафик, используя арендованный спект-

ральный канал. Операция подключения зак-

лючается в установке карты транспондера и

оборудования пользователя.

Подводя итог сказанному выше, мы можем

отметить следующие достоинства техноло-

гии WDM:

• • большая оперативность предоставления

полосы;

•• гибкость в наращивании полосы пропус-

кания, позволяющая эффективно распреде-

лять активы;

• • экономичность в деловой части города

вдоль центральных улиц и мостов;

• • возможность организации новой услуги:

сдача в аренду выделенного спектрального

канала.

Пришло ли время для внедрения WDM-тех-

нологий в России?

По мнению операторов – время WDM в Рос-

сии наступило. Для подтверждения этого

достаточно привести пример компании Ев-

разия Телеком.

Транспорт сети компании Евразия Телеком

построен на CWDM (Coarse Wavelength

Division Multiplexer) технологии, позволяю-

щей объединить восемь спектральных ка-

налов со спектральным интервалом 20 нм

на непротяженных городских участках, а

на магистральных участках сети предус-

мотрено использование технологии DWDM

(Dense Wavelength Division Multiplexer), поз-

воляющей уплотнять каналы со спектраль-

ным интервалом 0,4–0,8 нм. Специалисты

компании Евразия Телеком нашли ориги-

нальные пути взаимодействия двух совре-

менных технологий CWDM и DWDM на про-

тяженных участках сети, используя уни-

кальную конструкцию эрбиевого усилите-

ля. Более того, специалистами компании

была реализована технология DWDM по-

верх CWDМ. Это, с одной стороны, позво-

ляет увеличить ресурс сети и защищает ее

от скачкообразного роста трафика, с дру-

гой – позволяет организовать сдачу в арен-

ду спектральных каналов.

Литература1. Наний О.Е. Волоконно�оптическая связь:

экономическая реальность и технологичес�

кие перспективы // Lightwave Russian Edition,

2004, № 1, с. 18–21.

2. Optical WDM networks. Principal and prac�

tice, edited by Sivalingam K.M., Subramaniam

S., Kluwer Academic Publishers, 2000.

3. Сабинин Н.К. Экономика строительства

ВОЛС подземной прокладки // Lightwave

Russian Edition, 2003, № 2.

Таблица 7

Факторы, учитываемые при решении вопроса об арендеили покупке полосы пропускания

Фактор и его влияние�� больше – лучше;�� меньше – лучше

Сооруже-ние ВОЛС

Арендатемноговолокна

Арендачастнойлинии

Арендаспектральныхканалов (АСК)

Начальные издержки �� $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Общая стоимость/бит �� $ $ $ $ $ $ $ $

Гибкость и управляемость �� & & & & & & & & & & & & & &

Масштабируемость �� # # # # # # # # # # # #

Период окупаемости �� @@@@@ @@@ @@ @

Ресурсы �� % % % % % % % % % %

Рис. 6. Схема гетерогенной сети DWDM

Page 20: Lightwave 2004 02

20 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

WDM и оптические сети связи

ВведениеОдновременная передача по волоконному

световоду многих независимых информаци-

онных каналов на различных оптических

несущих позволяет использовать всю опти-

ческую полосу пропускания световода. Эта

технология в зарубежной литературе полу-

чила название «wavelength division multiplex-

ing» (WDM). В отечественной литературе

более 20 лет применяется термин «спект-

ральное уплотнение» (СУ) [1,4]. Использу-

ются также термины «оптическое мульти-

плексирование с разделением по длинам

волн» (МРДВ), «волновое, или спектраль-

ное, мультиплексирование». В руководящем

документе отрасли связи (РД 45.286-2002)

используется термин «волоконно-оптичес-

кие системы передачи со спектральным

разделением» (ВОСП-СР).

Термин СУ относится к нескольким вариантам

реализации, отличающимся плотностью рас-

положения спектральных каналов. В таблице 1

приведен один из вариантов классификации

систем со спектральным уплотнением.

Грубое спектральное уплотнение (Coarse

Wavelength Division Multiplexing, CWDM) ха-

рактеризуется тем, что расстояние между

соседними каналами равно 20 нм (в некото-

рых случаях 25 нм). Это в десятки раз боль-

ше, чем расстояние между каналами при

плотном спектральном уплотнении (DWDM).

В отличие от других форм WDM технология

CWDM использует существенно более ши-

рокую полосу частот, которая может вклю-

чать несколько стандартных для оптических

систем связи диапазонов частот («окон про-

зрачности»). В CWDM-системах могут одно-

временно работать до 18 каналов и исполь-

зоваться как многомодовые, так и одномо-

довые волокна. По сравнению с DWDM-сис-

темами в CWDM-системах длина волокон-

ных линий и затраты на построение сети,

как правило, в несколько раз меньше.

В последнее время технология грубого спе-

ктрального уплотнения CWDM получает все

большее распространение, особенно в се-

тях городского и регионального масштаба.

Наиболее крупные провайдеры телекомму-

никационных услуг в городах осуществляют

модернизацию сети и в дополнение к давно

используемым системам SDH/ATM/IP/FR на-

чинают использовать системы CWDM.

Именно системы CWDM могут решить про-

блемы нехватки пропускной способности

при увеличении экономической эффектив-

ности использования сети и минимизации

капитальных затрат на ее построение.

Городские и региональные сети представля-

ют собой наиболее динамично развивающи-

еся сегменты телекоммуникационного рынка

и подразумевают широкое использование

для передачи данных большого спектра раз-

личных протоколов, скоростей и сетевых то-

ТЕХНОЛОГИЯ ГРУБОГО СПЕКТРАЛЬНОГОУПЛОТНЕНИЯ CWDMОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

CWDM,(Coarse WDM,

Грубое СУ)

DWDM,(Dense WDM,Плотное СУ)

HDWDM, (High density WDM,

СУ высокой плотности)

Разнос длин волн(частот) каналов

20 нм или 25 нм<1,6 нм(200 ГГц, 100 ГГц, 50 ГГц)

<0,4 нм(25 ГГц, 12,5 ГГц)

Используемыедиапазоны

O,E,S,C и L S,C и L C и L

Типичное числоканалов

18 максимумДесятки каналов(до нескольких сотен)

Десятки каналов

Стоимость канала Низкая Высокая Высокая

В соответствии с рекомендацией ITU�T G.694.2, в таблице использованыследующие обозначения спектральных диапазонов:

O – начальный, первичный (Original, 1260 – 1360 нм);E – расширенный (Extended, 1360 – 1460 нм);S – коротковолновый (Short wavelength, 1460 – 1530 нм);C – обычный, стандартный (Conventional, 1530 – 1570 нм);L – длинноволновый (Long wavelength, 1570 – 1625 нм)

Таблица 1

Б.К. ЧЕРНОВ,к.ф.м.н., доцент каф. Оптической и квантовой радиофизики,СПГУТ им. проф. М.А. Бонч�Бруевича,

И.С. КАМИНЕЦКИЙ,ведущий специалист группы мониторинга регионального центра управления, ЗАО «Компания ТрансТелеКом», филиал в Санкт�Петербурге

Page 21: Lightwave 2004 02

21www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

пологий. Являясь прозрачными для любого

типа и скорости передаваемого трафика, ус-

тройства CWDM могут стать связующим зве-

ном между магистралью и сетью доступа.

Предпосылки и история появления С момента появления технологии волнового

мультиплексирования WDM в начале 1980-х и

до конца 1990-х годов термин CWDM исполь-

зовался для обозначения способа объедине-

ния оптических несущих с разносом 25 нм

для передачи по многомодовому волокну в

локальных сетях. При этом рабочие длины

волн лежали в пределах первого (850 нм) и

второго (1310 нм) окон прозрачности [3].

В середине 1990-х годов благодаря широко-

му внедрению оптических усилителей на ос-

нове волокон, легированных эрбием (EDFA,

Erbium doped fiber amplifier), начинает бурно

развиваться технология плотного спектраль-

ного уплотнения DWDM. В силу того, что ос-

новной рабочий диапазон усилителей EDFA

лежит в пределах длин волн 1525 – 1565 нм,

разработчики DWDM-систем стремились

вместить в этот промежуток как можно

больше каналов. Для стандартизации набо-

ра оптических несущих систем DWDM с раз-

носом 50 ГГц (около 0,4 нм) и 100 ГГц (около

0,8 нм) международный союз электросвязи

(МСЭ) в октябре 1998 года выпустил реко-

мендацию ITU-T G.692. В ней предусмотрено

разделение всей рабочей области оптичес-

кого волокна на диапазоны: L (longwave-

length, длинноволновый) диапазон (1570 –

1625 нм), С (conventional, обычный) диапа-

зон (1530 – 1570 нм) и S (shortwavelength,

коротковолновый) диапазон (1460 – 1530

нм). В С-диапазоне при шаге 0,4 нм можно

разместить до 100 каналов, что при скоро-

сти передачи в пределах 2,5 – 10 Гбит/с дает

информационную емкость одного волокна

250 – 1000 Гбит/с. С развитием систем

DWDM увеличивается количество передава-

емых каналов, дальность передачи и ско-

рость в каждом канале. В частности, япон-

ская корпорация NEC осуществила одновре-

менную передачу 273 каналов по 40 Гбит/с

на расстояние 117 км, при этом суммарный

поток информации, переданной по одному

волокну, составил 10,920 Тбит/с.

Нельзя не отметить вклад отечественных

ученых в развитие систем спектрального уп-

лотнения. Еще в 1979 году была создана экс-

периментальная линия связи с уплотнением

до 10 длин волн в диапазоне ~1,3 мкм [4], в

1982 году была предложена многоканальная

дуплексная линия связи, которая позволяла

работать с 10 несущими в каждом направле-

нии [5]. В этих системах для передачи ис-

пользовались многомодовые волокна, спект-

ральный интервал между несущими состав-

лял 10–18 нм. Однако широкого практичес-

кого применения подобные разработки не

получили и были незаслуженно забыты.

Для реализации плотного распределения

каналов, с сохранением требуемых характе-

ристик по качеству и надежности связи, не-

обходимо использование высокостабильных

узкополосных источников оптического излу-

чения и высокоселективных устройств раз-

деления оптических несущих. Стоимость та-

ких устройств оказалась очень высокой.

Однако в системах дальней связи целесооб-

разно использование технологии DWDM,

так как усиление всех каналов осуществля-

ется одним оптическим усилителем.

Городские сети более чувствительны к сто-

имости оборудования и, кроме того, в них

часто не используются оптические усилите-

ли. Поэтому технология CWDM перспектив-

на именно в городских сетях.

Чем же обусловливается выбор технологии

CWDM для сетей городского и регионально-

го масштаба?

Во-первых, протяженность таких сетей нахо-

дится в пределах 50–80 км, что существенно

снижает требования, предъявляемые к опти-

ческим приемникам и передатчикам, а также

устраняет необходимость использования

промежуточных усилителей и регенераторов.

Во-вторых, в этих сетях требуется обеспе-

чить прозрачную и совместную передачу

данных разных типов, т.е. должна существо-

вать возможность одновременной, незави-

симой передачи полезной нагрузки различ-

ных типов и скоростей (Ethernet, ATM, FR)

без применения дополнительных преобра-

зователей и конверторов.

В-третьих, у используемых систем должна

быть приемлемая цена, при сохранении не-

обходимых показателей по надежности и

качеству.

Основы построения CWDM�системРекомендации МСЭ и распределение

длин волн

В 2002 году МСЭ выпустил два новых стан-

дарта, регламентирующих несущие частоты

для систем DWDM и CWDM: рекомендацию

ITU-T G.694.1, определяющую сетку частот

для DWDM [2], и рекомендацию ITU-T

G.694.2, определяющую распределение

длин волн для CWDM [3].

Согласно рекомендации ITU-T G.694.2 в си-

стемах CWDM кроме широко известных ди-

апазонов С, S, L используются еще два диа-

пазона O (original, основной) 1260–1360 нм

и E (extensive, расширенный) 1360–1460 нм.

В совокупности все диапазоны охватывают

область от 1260 до 1625 нм, в которой рас-

полагается 18 каналов с шагом 20 нм. В

таблице 2 приведены численные значения

центральных длин волн спектрально уплот-

ненных каналов. На рис. 1 дано графичес-

кое представление распределения длин

волн по соответствующим диапазонам.

В ноябре 2003 года МСЭ утвердил новую ре-

комендацию ITU-T G.695 [8], которая опреде-

ляет такие характеристики систем CWDM, как

допустимое затухание сигнала, допустимые

уровни мощности, покрываемое расстояние.

В новом стандарте регламентируется ско-

рость передачи 1,25 Гбит/с (ITU-T G.694.2 рег-

ламентировал только скорость 2,5 Гбит/с), что

WDM и оптические сети связи

Таблица 2

Значения длин волн, согласно рекомендации ITU-T G.694.2

Рис. 1. Распределение длин волн по диапазонам согласно рекомендации G. 694.2

№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Длинаволны,

нм1270 1290 1310 1330 1350 1370 1390 1410 1430 1450 1470 1490 1510 1530 1550 1570 1590 1610

Page 22: Lightwave 2004 02

22 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

WDM и оптические сети связи

позволяет упростить и унифицировать внед-

рение и использование преобразователей

Gigabit Ethernet в мультиплексорах CWDM [9].

Компоненты CWDM�систем

Передающие модули

В силу того, что протяженность городских и

региональных сетей обычно находится в

пределах 50–80 км, в CWDM-системах нет

необходимости в использовании дорогих

мощных лазеров с высокостабильным уз-

ким спектром генерируемого излучения.

Лазеры с распределенной обратной связью

(DFB, Distributed Feedback), в случае исполь-

зования в CWDM-системах, не требуют тер-

мической стабилизации, громоздких и слож-

ных схем управления, являются малогаба-

ритными, экономичными и имеют малую

стоимость. Типичный DFB-лазер имеет тем-

пературную стабильность в пределах

0,08–0,12 нм/0С, что дает изменение генери-

руемой длины волны в пределах 6–8 нм в

диапазоне температур 0–700С. Данный по-

казатель не приемлем для систем DWDM с

шагом между несущими не более 0,8 нм, но

для систем CWDM является вполне допусти-

мым. Мощность генерируемого излучения

порядка 1 мВт, ширина полосы около 0,2 нм.

Излучаемой мощности достаточно для пе-

редачи на расстояние 50–70 км с уровнем

BER 10–15 [10]. Мощность, потребляемая пе-

редающим модулем с таким лазером, не

превышает 1 Вт на канал (для сравнения,

передатчики в системах DWDM потребляют

не менее 10 Вт на канал) [11].

В CWDM-системах могут применяться лазе-

ры с вертикальными резонаторами (VCSEL,

Vertical Cavity Surface Emitting Laser). Обладая

низкой стоимостью и хорошими энергетичес-

кими характеристиками, такие лазеры могут

успешно использоваться для передачи ин-

формации на расстояния до 50 км на длинах

волн 850/1310 нм при прямой модуляции не-

сущей до 2,5 Гбит/с. Технология изготовления

таких лазеров для длин волн 1500–1610 нм

(Long Wave-VCSEL, LW-VCSEL) еще недоста-

точно отработана из-за сложности изготовле-

ния зеркал лазера, поэтому они более дороги

и менее распространены.

Одной из основных ценовых составляющих

оптического передатчика является стоимость

модулятора, превышающая в некоторых слу-

чаях стоимость самого лазера в два или три

раза. В случае применения систем CWDM

скорость одного оптического канала, как

правило, не превышает 2,5 Гбит/с, поэтому

возможно использование лазера с прямой

модуляцией мощности током накачки.

Применение в системах CWDM упомянутых

выше лазеров позволяет примерно в 8 раз

уменьшить площадь, занимаемую передат-

чиком, приблизительно в 10 раз снизить по-

требление энергии, что соответственно при-

водит к снижению затрат на эксплуатацию в

2–3 раза по сравнению с системами DWDM.

Демультиплексоры

Основой любого демультиплексора являет-

ся дисперсионный элемент, способный раз-

делить сигналы различных длин волн. В

CWDM-системах для разделения оптичес-

ких несущих применяются, как правило, от-

носительно недорогие устройства на основе

тонкопленочных фильтров (TFF, Thin Film

Filter). Потери, вносимые такими устройст-

вами, составляют около 1 дБ на канал (в ре-

альных системах получены величины в пре-

делах 2,5 дБ для 8-канального устройства).

Тонкопленочная технология характеризует-

ся высокой развязкой (изоляцией) соседних

каналов – порядка 30 дБ, высокой темпера-

турной стабильностью – 0,002 нм/°С, что эк-

вивалентно изменению рабочей длины волны

на �0,07 нм при из-

менении температу-

ры на �35°С [12]. Для

выделения длин волн

с разносом 20 нм

требуются фильтры

с существенно мень-

шим числом диэлек-

трических слоев,

чем в случае

DWDM-фильтров

(примерно 50 и 150

слоев соответствен-

но), это сокращает

производственный

цикл, уменьшает рас-

ход материалов и сни-

жает брак. В результате стоимость произ-

водства оптических селективных элементов

снижается в 2–3 раза по сравнению со сто-

имостью производства тех же элементов

для DWDM-устройств.

Демультиплексоры, основанные на приме-

нении многослойных тонкопленочных филь-

тров, являются демультиплексорами после-

довательного типа (один фильтр выделяет

один канал). Использование таких уст-

ройств в системах с числом каналов боль-

ше 5 может привести к значительному росту

вносимых потерь, и в этом случае целесо-

образно использовать решеточные демуль-

типлексоры параллельного или гибридного

параллельно-последовательного типа.

CWDM-демультиплексорам на основе вогну-

тых отражательных дифракционных и объ-

емных пропускающих брэгговских решеток

посвящен ряд работ [13,14], однако процесс

создания подобных достаточно эффектив-

ных устройств еще далек от завершения.

Волоконные световоды

В качестве среды передачи для систем спек-

трального уплотнения, как правило, исполь-

зуются многомодовые или одномодовые во-

локонные световоды. Многомодовые волок-

на применяются в локальных сетях для пе-

редачи информации на короткие расстоя-

ния, одномодовые волокна нашли широкое

применение на магистральных линиях, а

также в городских и региональных сетях.

Типичная зависимость затухания от длины

волны для кварцевых волокон, легирован-

ных германием, представлена на рис. 2.

Как видно из рис. 2, существенное ограни-

чение на число каналов в системах WDM

накладывает присутствие пика поглощения

на длине волны 1383 нм, обусловленного

наличием в волокне гидроксильной группы

ОН. В системах CWDM, согласно первой ре-

дакции рекомендации G.694.2, использова-

лись 8 длин волн в диапазоне 1470–1610 нм.

В силу более высокого затухания область

длин волн 1260–1360 нм не использова-

лась. Увеличить число каналов до 18 поз-

волили так называемые волокна с нулевым

водяным пиком (ZWPF, Zero Water Peak

Fiber; LWPF, Low Water Peak Fiber), параме-

тры которых определяет рекомендация

Рис. 2. Зависимость затухания от длины волны

Page 23: Lightwave 2004 02

23www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

ITU-T G.652.C. В волокнах данного типа ус-

транен пик поглощения на длине волны

1383 нм и величина затухания на этой дли-

не волны составляет порядка 0,31 дБ/км,

что вполне приемлемо для систем CWDM.

На рис. 3 показано распределение длин

волн согласно рекомендации ITU-T G.694.2

и кривая затухания для волокна с нулевым

водяным пиком.

В основном в промышленно выпускаемых

системах предлагается не 18, а 16 рабочих

длин волн, это обусловлено увеличением

затухания в диапазоне волн менее 1310 нм

за счет увеличения коэффициента Релеев-

ского рассеяния [15]. При скорости переда-

чи одного оптического канала 2,5 Гбит/с по

16 каналам можно обеспечить 40 Гбит/с

(16�2,5 Гбит/с).

Системы, использующие весь спектр длин

волн в диапазоне 1270 – 1610 нм, принято

называть Full-spectrum CWDM (FS-CWDM).

Преимущества и перспективы развитияCWDM�системПрежде всего, CWDM-системы характери-

зуются общими для систем спектрального

уплотнения преимуществами. К ним отно-

сятся возможность независимой передачи

по одному волокну данных различного ти-

па, скоростей и форматов, а также воз-

можность дуплексной передачи информа-

ции по одному волокну.

Если же сравнивать технологии CWDM и

DWDM, то одними из важнейших являются

преимущества устройств CWDM по габари-

там и энергопотреблению.

Серийный 8-канальный CWDM мульти-

плексор, рассчитанный для установки в

стандартную 19" стойку,

имеет размеры (шири-

на�глубина�высота)

482 мм�200 мм�44 мм,

при этом в нем заклю-

чены все необходимые

устройства электропи-

тания и охлаждения

[16]. Серийный 32-ка-

нальный DWDM мульти-

плексор имеет габариты

(ширина�глубина�вы-

сота) 482 мм�300 мм�

400 мм, при этом могут

потребоваться отдель-

ные блоки электропита-

ния и вентиляторов

[17]. Зачастую мульти-

плексоры DWDM представляют собой

большие шкафы, требующие отдельного

помещения с соответствующими условия-

ми окружающей среды [18].

CWDM-мультиплексор потребляет 30–50 ВА,

DWDM-мультиплексор – 300–500 ВА.

На рис. 4 схематически представлены срав-

нительные размеры оборудования CWDM и

DWDM.

Проблема уменьшения габаритов устройст-

ва становится особенно актуальной, когда

для его размещения арендуется место у

стороннего оператора. Для монтажа мульти-

плексора CWDM потребуется только один

юнит (unit)* в стойке, а для DWDM-мульти-

плексора целый шкаф.

При эксплуатации DWDM-оборудования не-

обходимо обеспечить постоянную рабочую

температуру окружающей среды, что приво-

дит к весомым затратам на электроэнер-

гию, ремонт и обслуживание кондиционе-

ров. Для обеспечения гарантированного пи-

тания эксплуатируемого оборудования тре-

буется установка источников бесперебойно-

го электропитания, размеры и стоимость ко-

торых напрямую зависят от потребляемой

устройствами электрической мощности.

В таблице 3 приведены основные показате-

ли эксплуатационных расходов, обусловлен-

ные различиями систем DWDM и CWDM по

габаритам и электропотреблению.

Обобщая преимущества технологии грубо-

го спектрального уплотнения по сравнению

с DWDM-технологией, можно выделить сле-

дующие:

•• компактные размеры оборудования;

•• низкая потребляемая электрическая мощ-

ность;

•• возможность использования многомодо-

вых волокон;

•• уменьшение капитальных затрат при стро-

ительстве сети, за счет применения в

CWDM-оборудовании недорогих передатчи-

ков, устройств разделения оптических кана-

лов и схем мультиплексирования/демультип-

лексирования;

•• снижение эксплуатационных расходов за

счет уменьшения затрат на электроэнер-

WDM и оптические сети связи

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650

�, дБ/км

�, нм

O E S C L

ZWPF

ОНпоглощение

0,31 дБ/км

Рис. 3 Распределение длин волн по диапазонамсогласно рекомендации ITU�T G.694.2 и криваязатухания волокна типа ZWPF

Рис.4. Сравнение габаритов уст�ройств CWDM и DWDM

Таблица 3

Основные показатели эксплуатационных расходов систем DWDM и CWDM

CWDM DWDM

Габариты (ширина �� глубина�� высота)

482мм � 200мм � 44мм 482мм � 300мм � 400мм

Электропотребление, ВА 30–50 300–500

Затраты на кондиционирова-ние

Низкие Высокие

Затраты на бесперебойное электроснабжение

Низкие Высокие

Затраты на аренду Низкие Высокие

* 1 unit = 44,45 мм

Page 24: Lightwave 2004 02

24 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

WDM и оптические сети связи

гию для обеспечения бесперебойного пита-

ния и создания требуемых условий окружа-

ющей среды.

Главным недостатком является сравнитель-

но небольшое допустимое расстояние меж-

ду узлами. Использование оптических уси-

лителей для увеличения дальности переда-

чи проводит к удорожанию сети, тем более

что перекрыть одним оптическим усилите-

лем всю полосу CWDM-системы невозмож-

но, а использование усилителей на отдель-

ные диапазоны приведет к еще большим

затратам. Относительно малое число кана-

лов не является весомым недостатком, так

как емкость возможных 16–18 оптических

каналов, как правило, намного превышает

современные потребности операторов свя-

зи в полосе пропускания, и такая ситуация

сохранится в течение ближайших лет.

В заключение рассмотрим перспективы

дальнейшего развития технологии CWDM.

Одним из основных требований операто-

ров связи является повышение гибкости се-

ти, получение возможности динамически

изменять ее конфигурацию путем встав-

ки/выделения оптических каналов на про-

межуточных узлах. Для этого необходимо

создание оптических мультиплексоров вво-

да/вывода, причем желательно, чтобы все

этапы коммутации осуществлялись на опти-

ческом уровне без преобразования оптиче-

ского сигнала в электрический и обратно.

По сравнению с системами DWDM, в систе-

мах CWDM использование большого шага

между несущими позволяет создавать

сравнительно дешевые коммутационные

элементы для оптических мультиплексоров

ввода/вывода (OADM, optical add-drop multi-

plexer) и оптических кросскоммутаторов

(OXC, optical cross connector).

Наряду с увеличением гибкости сети важ-

ным показателем сети является способ-

ность к масштабированию, т.е. к увеличе-

нию емкости сети во время ее эксплуата-

ции. В этом случае наилучшие возможнос-

ти по наращиванию числа каналов, не при-

бегая к замене всего оборудования и пере-

ходу на другую схему мультиплексирова-

ния, обеспечивают гибридные системы. Те-

оретически в спектральной полосе, прихо-

дящейся на один канал CWDM, можно раз-

местить до 15 каналов DWDM с расстояни-

ем между несущими 0,8 нм, что позволяет

увеличить емкость 8-канальной CWDM-сис-

темы до 120 каналов [19]. Практически реа-

лизованы системы, позволяющие запол-

нять один CWDM-канал восемью каналами

DWDM [20,21,22], увеличивая емкость 8-ка-

нальной системы до 64 каналов. На рис. 5

проиллюстрирован принцип комбинирова-

ния CWDM- и DWDM-систем.

Подводя итог вышесказанному, можно сде-

лать вывод о большой перспективности при-

менения систем с грубым спектральным уп-

лотнением в городских и региональных се-

тях. Технология CWDM способна предложить

современные, надежные, а главное, деше-

вые решения проблемы нехватки рабочей

полосы пропускания при сохранении и даже

увеличении гибкости и масштабируемости

сетей городского и регионального масштаба.

Литература1. Дианов Е.М., Кузнецов А.А. Спектральное

уплотнение каналов в волоконно�оптичес�

ких линиях связи // Квантовая электроника,

1983, № 10, с. 245–264.

2. РД 45.286 – 2002, «Аппаратура волоконно�

оптической системы передач со спектраль�

ным разделением. Технические требования».

3. «CWDM, Technology, Standards,

Economics & Applications», white papers of

RBN Inc, 2002. www.rbni.com

4. Беловолок М.И., Гореленок А.Т., Дианов

Е.М. и др. Макет волоконно�оптической ли�

нии связи со спектральным уплотнением в

области 1,3 мкм // Квантовая электроника,

1979, № 6, с. 2487–2490.

5. Алферов Ж.И., Беловолок М.И., Гурьянов

А.Н. и др. Многоканальная дуплексная воло�

конно�оптическая линия связи на длине вол�

ны 1,3 мкм // Квантовая электроника, 1982,

№ 9, с. 1698–1700.

6. ITU�T Recommendation G.694.1 «Spectral

Grids for WDM application «DWDM Frequency

Grid», May 2002.

7. ITU�T Recommendation G.694.2 «Spectral

Grids for WDM application «CWDM Wavelength

Grid», Jun 2002.

8. ITU�T Recommendation G.695 «Optical

interfaces for coarse wavelength division multi�

plexing applications», Nov 2003.

9. Light Reading News, «CWDM Gets a

Boost», 05.11.2003, www.lightreading.com

10. Don Kim, Andrew Coombe, Michael

Kunigonis, Mark Lundergan, Seung Oh,

Richard Vodhanel, «16�channel coarse wave�

length division multiplexing transmission over

70 km of low water peak fiber with 40 Gb/s

aggregate capacity», Corning incorporated,

Science and Technology Division, 2002.

11. «Coarse Wavelength Division Multiplexing

(CWDM): Innovations for the Metro�Access and

Enterprise», white papers of Sorrento

Networks, 2002. www.sorrentonet.com

12. «Characteristics of CWDM», white papers

of RBN Inc, 2002. www.rbni.com

13. McMullin J.N, DeCorby R.G., Haugen C.LJ.

Theory and Simulation of a Concave Difraction

Grating Demultiplexer for Coarse WDM

Systems // Jnl of Lightwave Technology, vol.

20, No 4, pp.758–765, April 2002.

14. «Planar Device Boosts Gratings�Based

WDM Performance», Photonics Spectra, vol.

36, No12, p.33, December 2002.

15. Das S.K., Mysore S.M., Villa R. A., Thomas

J.J., Thiele H.J., Jiao L. and Nelsen L.E. 40 Gb/s

(16x2.5Gb/s) full spectrum Coarse WDM trans�

mission over 75 km Low Water Peak Fiber for low�

cost metro and cable TV applications, OFS, 2002.

16. Alcatel 1692 Metro Span Edge (8�Channel

Metropolitan CWDM System), www.alcatel.com

17. Alcatel 1686 WM Wavelength Multiplexer

32�channel DWDM System, www.alcatel.com

18. Lucent Technologies, LambdaXtreme™

Transport, www.lucent.com

19. Aldridge Jim . The best of both worlds //

Lightwave Europe, September, 2002, pp.45–47.

20. Finisar Corporation, CWDM Mux/demux,

www.finisar.com

21. ADVA Optical Networking, FSP 2000,

www.advaoptical.com

22. Transmode Systems AB, CWDM

Mux/demux, www.transmode.se

Рис. 5. Комбинирование оптических несущих CWDM и DWDM

Page 25: Lightwave 2004 02

25www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Почему EPON?Пассивные оптические сети (PON) начали

рассматриваться как привлекательное реше-

ние для сетей доступа еще задолго до того,

как Интернет захватил пальму первенства в

сфере телекоммуникаций и обнажил ограни-

ченность полосы пропускания сетей доступа.

Когда в 1995 году был создан консорциум

FSAN (full service access network), поставив-

ший целью претворить идеи множественного

доступа по одному волокну, за основу была

выбрана технология ATM [1]. На ATM возла-

гались большие надежды – эту технологию,

способную обеспечить транспорт мультисер-

висных услуг и высокое качество (QoS), про-

чили использовать для построения локаль-

ных, городских и магистральных сетей.

Что касается Ethernet, то об этом стандарте

в то время не могло быть и речи. И это при

том, что популярность локальных сетей

Ethernet уже тогда была очень велика и

продолжала расти. Главным минусом

Ethernet считался лежащий в основе техно-

логии недетерминированный механизм слу-

чайного доступа с разрешением коллизий

CSMA/CD (Carrier sense multiple access with

collision detection), допускающий непредска-

зуемые задержки [2].

Однако с того времени Ethernet претерпел

большие изменения. Во-первых, появилось

несколько новых стандартов скоростей, дос-

тигнут рубеж 10 Гбит/с, рис. 1. Во-вторых,

появился стандарт Full Duplex Ethernet

IEEE 802.3, позволивший забыть о коллизиях

и непредсказуемых задержках. В-третьих,

новые возможности в организации мульти-

сервисных услуг дали такие стандарты и

протоколы, как:

•• IEEE 802.1Q – виртуальные сети (VLAN) и

приоритизация трафика;

•• DiffServ (differential services) – протокол

третьего уровня модели OSI ISO, позволяю-

щий обеспечить разделение трафика в сети

на несколько крупных классов, для каждого

из которых будет обеспечиваться опреде-

ленный QoS;

•• MPLS (multi protocol label switching) – группа

протоколов третьего уровня для быстрой

коммутации пакетов в многопротокольных

сетях, основанная на ис-

пользовании меток.

Сегодня решения на ос-

нове Ethernet стали наи-

более универсальными и

прочно вошли в повсед-

невную жизнь. Сети

Ethernet получили самое

большое распростране-

ние. По разным оценкам,

более 95% всех эксплуа-

тируемых локальных се-

тей в мире с суммарным

числом портов более

320 млн. используют

стандарт Ethernet [3]. Тех-

нология Ethernet стала вы-

игрышной как с точки зрения скорости, так и

с точки зрения стремительного развития и

стандартизации новых интерфейсов. В насто-

ящее время широко распространяется Gigabit

Ethernet, становятся доступными стандартные

решения на основе 10 Gigabit Ethernet. Нако-

нец, простота обслуживания и управления се-

тями Ethernet, а также низкие цены снискали

популярность этой, теперь можно сказать

«народной», технологии.

Когда Ethernet взял на вооружение массу

новых стандартов и протоколов, возник ре-

зонный вопрос: а почему бы для связи меж-

ду городскими и локальными сетями

Ethernet не использовать сети доступа PON

на основе все того же стандарта Ethernet?

То есть почему бы помимо APON и GPON

не реализовать также EPON (Ethernet PON)

в рамках IEEE 802.3?!

Для решения этой задачи в 2000 году бы-

ла создана специальная комиссия EFM

WDM и оптические сети связи

ПАССИВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ PONЧАСТЬ 2. ETHERNET НА ПЕРВОЙ МИЛЕ

И.И. ПЕТРЕНКО, Р.Р. УБАЙДУЛЛАЕВ, к.ф�м.н,«Телеком Транспорт», [email protected]

В первой части рассматривались различные архитектуры и стандарты сетей PON.Особое внимание было уделено технологии APON. Во второй части акцентделается на технологию EPON (Ethernet PON). Также анализируются разнообразныеоптические интерфейсы в эволюции стандартов IEEE 802.3.

Рис. 1. Эволюция Ethernet по иерархии скоростей

Page 26: Lightwave 2004 02

26 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

WDM и оптические сети связи

(Ethernet in the first mile) – Ethernet на пер-

вой миле, получившая также код IEEE

803.3ah [4]. В 2001 году дополнительно

формируется альянс EFMA (Ethernet in the

first mile alliance – Ethernet на первой ми-

ле), который, отражая нужды реальных

потребителей и операторов услуг связи,

оказывает существенное влияние на

работу комиссии EFM [5], см. часть 1

статьи.

Комиссия EFM 802.3ah работает надстандартизацией трех разных решений:•• EFMC (EFM copper) – решения «точка-точка» с использованием витых медныхпар. На сегодняшний день работа по это-му стандарту завершена – выбрана тех-нология G.SHDSL;•• EFMF (EFM fiber) – решения, основанныена соединении «точка-точка» по волокну:«дуплекс по одному волокну на разныхдлинах волн», «дуплекс по паре волокон»;

•• EFMP (EFM PON) – решение, более из-вестное под аббревиатурой EPON, осно-вывается на соединении «точка-много-точка» по волокну. Это решение, являю-щееся по сути наиболее принципиаль-ным, может стать альтернативой APONи GPON.В настоящее время разработка стандар-тов 802.3ah, в том числе EFMP, нахо-дится на завершающей стадии, а приня-тие ожидается в 2004 году.

Таблица 1

Эволюция оптических интерфейсов

№пп.

Название УзлыСкорость(Мбит/с)

Расстояние(км)

Число / типволокон

TX �(нм)

RX �(нм)

Бюджет(дБ)

1 IEEE 802.3

1.1 10BASE-FL ONT/OLT1 10 0–2 2 / MMF2 850 LED 850 9,0

2 IEEE 802.3u

2.1 100BASE-FX ONT/OLT 100 0–2 2 / MMF 1300 LED 1300 11,0

3 IEEE 802.3z

3.1 1000BASE-SX ONT/OLT 1000 0–0,22 2 / MMF 8503 850 7,5

3.2 1000BASE-LX ONT/OLT 10000–0,22 (0,55)

0–5

2 / MMF

2 / SMF41310 1310

7,5

8,0

4 IEEE 802.3ae

4.1 10GBASE-S ONT/OLT 10 000 0–0,3 2 / MMF 850/1310 850 7,3

4.2 10GBASE-L ONT/OLT 10 000 0–10 2 / SMF 1310 1310 9,4

4.3 10GBASE-E ONT/OLT 10 000 0–40 2 / SMF 1550 1310 15,0

5 IEEE 802.3ah P2P

5.1 100BASE-LX10 ONT/OLT 100 0–10 2 / SMF 1310 1310 10,0

5.2100BASE-BX10-D

100BASE-BX10-U

OLT

ONT100 0–10 1 / SMF Bi-Di 5

1490

1310

1310

1490

н / д (прямой)6

14,2 (обратный)6

5.3 1000BASE-LX10 ONT/OLT 10000–10

0–0,55

2 / SMF

2 / MMF1310 1310 10,0

5.4 1000BASE-BX10-D

1000BASE-BX10-U

OLT

ONT1000 0–10 1 / SMF Bi-Di

1490

1310

1310

1490

н / д (прямой)

14,2 (обратный)

6 IEEE 802.3ah P2MP (PON)

6.11000BASE-PX10-D

1000BASE-PX10-U

OLT

ONT1000 0–10 1 / SMF Bi-Di

1490 (1550)

1310

1310

1490 (1550)

21,0 (прямой)

23,0 (обратный)

6.21000BASE-PX20-D

1000BASE-PX20-U

OLT

ONT1000 0–20 1 / SMF Bi-Di

1490 (1550)

1310

1310

1490 (1550)

26,0 (прямой)

26,0 (обратный)

Примечания:1 канал симметричный;2 многомодовое волокно 50/125 или 62,5/125 мкм; 3 в п.п. 3–6 в качестве источника излучения используется лазер;4 одномодовое волокно стандарта ITU G.652c/d (с низким пиком воды) илистандартное одномодовое волокно ITU G.652;

5 Bi-Di (bidirectional) – дуплексная передача по одному волокну навстречу другдругу на двух разных длинах волн. Необходимы два типа физических интер-фейсов: один – передающий на длине волны 1490 нм и принимающий надлине волны 1310 нм; другой – передающий на длине волны 1310 нм и при-нимающий на длине волны 1490 нм.6 Прямой канал – OLT (TX) � ONT (RX), обратный – ONT (TX) � OLT (RX)

EFM 802.3ah

Page 27: Lightwave 2004 02

27www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Эволюция оптических интерфейсовEthernetВ таблице 1 приведена сводная информа-

ция по параметрам различных стандартов

оптических интерфейсов Ethernet. Отметим

здесь наиболее важные моменты. Пункты

1–4 представляют существующие стандар-

ты. Пункты 5, 6 дают представление о пла-

нируемых параметрах физических интер-

фейсов ожидаемых стандартов IEEE

802.3ah EFMF (P2P) и EFMP (EPON), рис. 1.

EFMF (P2P)Главный вызов, который бросает EFMF, зак-

лючается в том, что для скорости передачи

100 Мбит/с планируется использовать те же

лазерные диоды, что и в стандартах FDDI и

Fast Ethernet 100Base-FX, а для версии

1 Гбит/с – соответственно стандарты Fibre

Channel FC-0 и FC-1. Налагается лишь одно

ограничение – распространить перечислен-

ные спецификации стандартов на больший

диапазон расстояний. Удовлетворить этому

требованию можно путем увеличения напря-

жений, подаваемых на передатчики, что поз-

волит увеличить число фотонов на бит ин-

формации и обеспечит лучшее соотношение

сигнал/шум на приемнике. Обратная сторо-

на медали в таком подходе – уменьшение

среднего времени наработки на отказ опти-

ческого передатчика (5–10 лет) [6]. Типовым

расстоянием в стандартах 100Base-FX и

1000Base-LX является 5 км, в то время как в

EFMF предполагается обеспечить расстоя-

ние по меньшей мере 10 км.

EFMP (EPON)Оптические интерфейсы для EPON анало-

гичны тем, которые используются в тради-

ционных оптических сетях. Как и стандарт-

ный Gigabit Ethernet, EPON имеет номи-

нальную битовую скорость в линии

1250 Мбит/с и схему кодирования 8B/10B.

EPON определяется как одноволоконная

сеть, использующая волновое мультиплек-

сирование WDM на длинах волн 1490 нм

для прямого потока и 1310 нм для обратно-

го потока. Окно 1550 нм резервируется для

добавления других услуг (кабельного теле-

видения или частных каналов). Физический

уровень EPON PMD (physical medium

dependent) предусматривает два класса ин-

терфейсов: класс 1 для малых расстояний

(до 10 км при коэффициенте деления 1:16)

и класс 2 для больших расстояний (до 20 км

при коэффициенте деления 1:16). Это поз-

воляет оптимально по стоимости строить

сети PON с большим диапазоном расстоя-

ний и коэффициентов деления. Приемопе-

редающие модули EPON, использующие

DFB-лазеры или лазеры Фабри-Перо, а так-

же высокочувствительные лавинные или

PIN фотодиоды поставляются уже сейчас.

Ожидается снижение их стоимости по мере

формирования рынка и совершенствования

технологий их изготовления.

Принцип действияГлавное свойство технологии EPON состоит

в том, что внутри дерева PON распространя-

ются кадры Ethernet без фрагментации, в

отличие от технологии APON. Отсутствие

фрагментации делает ожидаемый стандарт

EPON максимально схожим и со стандартом

Ethernet IEEE 802.3.

Архитектура сети EPON схожа с архитекту-

рой сети APON (см. часть 1). Сеть EPON

состоит из центрального узла OLT (optical

line terminal), абонентских узлов ONT*

(optical network terminal) и пассивных опти-

ческих разветвителей, рис. 2.

WDM и оптические сети связи

Основные характеристики разрабатываемого стандарта IEEE 802.3ahСкорость передачи 1 Гбит/сКодирование в линии 8B/10BWDM мультиплексирование с частотным планом:•• Длина волны прямого потока 1490 нм (1550 нм)•• Длина волны обратного потока 1310 нмУровень ошибок BER – 10–12

Возможно использование коррекции ошибок FEC для увеличения числа узлов, подключенныхк одному фидерному волокнуИнтерфейсы для сети PON:•• класс 1 – 1000BASE�PX10�D со стороны OLT и 1000BASE�PX10�U со стороны ONT•• класс 2 – 1000BASE�PX20�D со стороны OLT и 1000BASE�PX20�U со стороны ONTБюджет:•• EPON класса 1 – прямой/обратный поток 21/23 дБ•• EPON класса 2 – прямой/обратный поток 26/26 дБРадиус сети (максимальное допустимое расстояние от OLT до ONT):•• EPON класса 1 – 10 км•• EPON класса 2 – 20 км

* Наряду с обозначением ONT в литературешироко используется обозначение ONU (opticalnetwork unit).

Рис. 2. Архитектура EPON

a)

б)

Page 28: Lightwave 2004 02

28 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

WDM и оптические сети связи

Прямой потокПрямой (нисходящий) поток формируют пе-

редаваемые OLT кадры Ethernet 802.3, кото-

рые затем проходят через разветвитель 1xN

и принимаются узлами ONT, рис. 2�а. В

стандарте для передачи прямого потока пла-

нируется использовать длину волны 1550 нм

или 1490 нм, таблица 1. Предпочтение, воз-

можно, будет отдано длине волны 1490 нм,

поскольку тогда на длине волны 1550 нм

можно реализовать стандартное широкове-

щательное кабельное телевидение. Переда-

ча данных в прямом потоке аналогична пе-

редаче данных в сети Ethernet с общей ши-

ной, когда испущенный одной станцией кадр

получается всеми остальными станциями и

извлекается ими в соответствии с указан-

ным MAC-адресом назначения.

Обратный потокОбратный (восходящий) поток формируется

потоками данных от различных ONT на длине

волны 1310 нм, рис. 2�б. В силу специфики

пропускания оптического сигнала разветвите-

лем данные, отправленные узлом ONT, полу-

чает только OLT. Таким образом, в обратном

направлении сеть EPON аналогична совокуп-

ности соединений «точка-точка». Однако в

отличие от истинной архитектуры «точка-точ-

ка» сеть EPON нуждается в специальном ме-

тоде управления, который следил бы за тем,

чтобы не было коллизий потоков от разных

ONT. Поэтому в EPON, равно как и в любой

другой архитектуре PON, центральный узел

OLT должен делить всю полосу обратного по-

тока между всеми ONT и выполнять функцию

диспетчера, указывая различным ONT,

в какое время те могут передавать.

Попытка реализовать в EPON (для распре-

деления полосы обратного потока между

ONT) метод управления обратным потоком

на основе механизма CSMA/CD не очень

эффективна. И этому есть две причины.

Во-первых, размер коллизионного домена в

сопоставимом по скорости передачи стан-

дарте Gigabit Ethernet составляет сотню

метров, что неприемлемо для сети EPON с

радиусом до 20 км. Механизм CSMA/CD, од-

нако, планируется использовать, но только

на этапе регистрации узлов.

Во-вторых, управление каналом, основан-

ное на механизме CSMA/CD, не смогло бы

обеспечить детерминированную доставку

кадров в восходящем потоке и обслуживать

TDM-трафик (голос, видео), иными словами,

обеспечить QoS требуемого уровня.

Итак, коллизии в нормальном режиме ра-

боты, т.е. когда передаются данные, сле-

довало бы полностью исключить. Таким

решением стал протокол MPCP, рассмат-

риваемый далее. Здесь отметим, что для

работы протокола потребовались допол-

нительные служебные кадры, которыми

обмениваются OLT и ONT и которые не

выходят за пределы сети EPON.

Все ONT путем передачи служебных кадров

синхронизируются по единой временной

шкале центрального узла OLT. Отправка

данных абонентскими узлами осуществля-

ется в разрешенные интервалы времени

(тайм-слоты). В тайм-слоты, длина которых

определяется планировщиком расписания

на OLT, может помещаться один или нес-

колько кадров Ethernet, рис. 2�б. До тех пор,

пока не получено разрешение на отправку

тайм-слота, ONT буферизует кадры, посту-

пившие от рабочих станций абонентов.

Форматы кадровВ некотором смысле, начиная со стандарта

дуплексного (full duplex) Ethernet IEEE

802.3X, рудиментарным становится ограни-

чение на минимальную длину кадра 64 бай-

та, которое требовалось исключительно для

корректной отработки механизма разреше-

ния коллизий внутри коллизионного домена

допустимого диаметра. А начиная со стан-

дарта Fast Ethernet (100BASE-FX/TX), когда

прием сигнала на физическом уровне стал

синхронным (в отличие от Ethernet

10 Мбит/с), рудиментами стали и межкадро-

вый интервал (12 байтов), и столь большая

(8 байтов) преамбула кадра.

Технология EPON использует высвободив-

шийся ресурс. Мы говорили, что при про-

хождении кадров Ethernet через сеть

EPON не происходит их фрагментации. Но

это не означает, что не происходит вооб-

ще никаких изменений. Преамбула стан-

дартного кадра Ethernet, рис. 3�а, модифи-

цируется добавлением нескольких служеб-

ных полей, рис. 3�б:

•• SOP (start of packet) – поле 1 байт, указы-

вает на начало кадра.

•• Резервное поле, 4 байта.

•• LLID (logical link identificator) – поле 2 бай-

та, указывает индивидуальный идентифика-

тор узла EPON. Остается открытым вопрос:

сколько идентификаторов может иметь або-

нентский узел ONT – один или несколько?

LLID требуется для эмуляции соединений

«точка-точка» и «точка-многоточка» в сети

EPON. Первый бит поля указывает режим

вещания кадра («unicast» или «multicast»).

Остальные 15 бит содержат собственно ин-

дивидуальный адрес узла EPON.

•• CRC (circle redundancy check) – поле

1 байт, контрольная сумма по преамбуле.

Фактически можно сказать, что на станда-

ртный кадр 802.3 при прохождении через

сеть EPON навешивается EPON-тег (стан-

дарт P802.3ah). На выходе кадра из сети

EPON преамбула кадра преобразуется об-

ратно к стандартному виду – тег ликвиди-

руется. Например, в прямом потоке OLT

модифицирует преамбулу каждого исходя-

щего в дерево PON кадра 802.3, в частнос-

ти, в преамбулу добавляется специальный

тег LLID. Этот тег извлекается соответству-

ющим подуровнем на ONT, где происходит

восстановление преамбулы. Узел ONT в

нормальном режиме работы, т.е. когда уже

зарегистрирован, обрабатывает только те

кадры, в преамбуле которых идентифика-

тор LLID совпадает с собственным LLID.

Остальные поля кадра EPON совпадают с

полями стандартного кадра Ethernet*:

•• DA (destination address) – поле 6 байтов,

указывает MAC-адрес станции назначения.

Это может быть единственный физический

адрес (unicast), групповой адрес (multicast)

или широковещательный адрес (broadcast).

•• SA (source address) – поле 6 байтов, ука-

зывает MAC-адрес станции отправителя.

•• L/T (length/type) – поле 2 байта, содержит

информацию о длине или типе кадра.

•• Поле данных, переменной длины.

•• PAD (наполнитель) – поле используется для

дополнения кадра до минимального размера.

•• FCS (frame check sequence) – поле 4 бай-

та, контрольная последовательность кадра,

в котором указывается контрольная сумма,

вычисленная с использованием циклическо-

го избыточного кода.

Внутри сети EPON наряду с кадрами данных

также передаются и служебные кадры (сооб-

щения), рис. 3�в. Все они имеют фиксирован-

ную длину 64 байта. Преамбула и адресные

поля управляющего кадра и кадра данных

EPON аналогичны. Остальные поля управля-

ющего кадра несут следующую информацию:

•• L/T – поле 2 байта, для управляющего

кадра поле содержит значение 0х8809.

Именно по этому полю узел EPON отличает

управляющий кадр от кадра данных.

* В сети EPON возможно также использованиекадров с тегами IEEE 802.1Q.

Page 29: Lightwave 2004 02

29www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

•• opcode (optional code) – поле 2 байта,

уточняет тип управляющего кадра. Сущест-

вуют две категории управляющих кадров,

отличающиеся значением этого поля: сооб-

щения GATE, испускаемые OLT, и сообще-

ния REPORT, испускаемые ONT.

•• TS (time stamp) – поле 4 байта, содержит

временную метку отправителя.

•• message – поле 40 байтов, собственно в этом

поле содержится служебная информация, не-

обходимая для работы протокола MPCP.

Протокол MPCP Для организации взаимодействия централь-

ного узла с абонентскими узлами комитет

IEEE 802.3ah разработал протокол управле-

ния множеством узлов MPCP (multi-point

control protocol). Протокол базируется на

двух типах управляющих кадров (сообще-

ний): GATE и REPORT. Сообщения GATE

идут от OLT ко всем ONT. В них содержится

информация о режимах вещания, иденти-

фикаторы получателя, временные метки и

т.д. В ответ узлы ONT посылают на OLT со-

общения REPORT, в которых передают ин-

формацию о своих состояниях. Сообщения

REPORT помогают OLT правильно распре-

делять полосу в обратном потоке.

Протокол MPCP имеет два режима работы:

режим инициализации (авторегистрации) и

нормальный режим работы. Соответственно

и абонентские узлы могут находиться в двух

состояниях. Режим инициализации необхо-

дим для того, чтобы OLT мог обнаружить и

зарегистрировать новые узлы ONT. При

этом назначается идентификатор LLID реги-

стрируемому ONT, вычисляется время заде-

ржки на двойном пробеге RTT (round trip

time) до этого ONT и определяются другие

параметры. Нормальный режим работы слу-

жит непосредственно для передачи данных.

Режим инициализации1. OLT выделяет интервал времени – интер-

вал инициализации (по часам OLT начало ин-

тервала T1 + RTTmin) длительности �T, в тече-

ние которого возможна регистрация новых

абонентских узлов. Центральный узел OLT

должен позаботиться о том, чтобы в интерва-

ле инициализации не поступали сообщения

от ранее зарегистрированных ONT, т.е. OLT

заранее перестает выдавать им необходимые

разрешения. Длина интервала инициализа-

ции �T должна быть не меньше чем

RTTmax – RTTmin + TREPORT,

где время двойного пробега RTT – время

прохождения оптического сигнала по пути

OLT-ONT-OLT, рис. 4,

TREPORT – время передачи сообщения

REPORT.

2. OLT в момент времени T0 передает сооб-

щение GATE, тем самым извещая о начале

процесса инициализации. В сообщении

GATE указывается время T1 отправки ответ-

ного сообщения REPORT. Перемещая это

сообщение с более высокого уровня на уро-

вень MAC, OLT на основе протокола MPCP

помещает внутрь сообщения в поле TS вре-

менную метку T0, соответствующую локаль-

ному моменту времени на OLT.

3. Только незарегистрированные узлы ONT

могут отвечать на GATE. Когда незарегист-

рированный узел ONT получает GATE, то по

временной метке (поле TS, рис. 3�в) узел

устанавливает отсчет T0 для своего

собственного времени.

4. Когда локальные часы на ONT достигают

времени T1, ONT начинает передавать от-

ветное сообщение REPORT. Сообщение

REPORT содержит MAC-адрес данного ONT

и временную метку T1.

5. В момент времени T2 OLT получает

REPORT от незарегистрированного ONT, чи-

тает его MAC-адрес и временную метку T1 и

вычисляет время двойного пробега, рис. 4.

RTT = (T2 – T0) – (T1 – T0) = T2 – T1

Поскольку несколько незарегистрированных

ONT одновременно могут попытаться зареги-

стрироваться и ответить своими сообщения-

ми REPORT на GATE, то может возникнуть

коллизия. В этом случае те ONT, чьи сообще-

ния REPORT испытали коллизию, не будут за-

регистрированы. Как узел ONT может обнару-

жить, что произошла коллизия? Узел ONT

ожидает уведомление о регистрации, и если

по истечении заданного тайм-аута не получа-

ет его, то считает, что произошла коллизия, и

попытается повторно зарегистрироваться,

предварительно пропустив несколько GATE-

сообщений. Число пропущенных сообщений

выбирается случайным образом из заданного

интервала, а интервал удваивается после

каждой новой коллизии. Используется так на-

зываемый усеченный экспоненциальный ал-

горитм, аналогичный алгоритму разрешения

коллизий в протоколе IEEE 802.3 CSMA/CD.

6. Если коллизии не возникло, то OLT посы-

лает GATE-сообщение на MAC-адрес реги-

стрируемого ONT с указанием выделенного

уникального идентификатора LLID. (Иденти-

фикатор LLID выполняет функцию тега и не-

обходим для того, чтобы сеть EPON могла

эмулировать коммутацию уровня 2 и орга-

низовывать виртуальные сети.)

7. Получив этот GATE, узел ONT переходит

в нормальный режим работы.

Нормальный режим работыПрежде всего отметим, что протокол MPCP

не касается механизма распределения по-

лосы в обратном потоке между различны-

ми ONT. MPCP скорее является поддержи-

WDM и оптические сети связи

Рис. 3. Форматы кадров Ethernet и EPON

Page 30: Lightwave 2004 02

30 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

WDM и оптические сети связи

вающим протоколом, необходимым для

доставки к узлам ONT принятых на OLT ре-

шений о распределении полосы. Распреде-

ление полосы непосредственно возложено

на алгоритм DBA (dynamic bandwidth alloca-

tion) и выходит за рамки данной статьи.

1. На OLT диспетчер DBA посредством

MPCP отправляет GATE-сообщения для

каждого ONT со следующей информацией:

время, в которое данный узел ONT должен

начать передачу, и длительность передачи.

2. Протокол MPCP обеспечивает единое

время на часах OLT и на часах каждого

ONT посредством указания временных ме-

ток в управляющих GATE-сообщениях.

3. Узел ONT, получив сообщение GATE (uni-

cast), убеждается, что оно адресовано ему, и

узнает о времени начала передачи и длитель-

ности передачи. Безусловно, OLT при вычис-

лении времени начала передачи для ONT при-

нимает во внимание известное RTT для этого

узла. ONT каждый раз проверяет правиль-

ность своей синхронизации с OLT, сверяя со-

держащуюся в полученном GATE-сообщении

временную метку со своим собственным вре-

менем. Если расхождение превысит установ-

ленный порог, то ONT посчитает, что он поте-

рял синхронизацию, и переключится из нор-

мального режима в режим инициализации.

4. Если разница не превышает установлен-

ный порог, то ONT, подкорректировав свои

часы, будет дожидаться момента начала

разрешенной передачи. Выделенный тайм-

слот может вместить несколько кадров

Ethernet. Передача фрагментов кадров иск-

лючена. Если следующий в буфере кадр не

помещается в незанятую часть разрешенно-

го временного интервала, то кадр будет до-

жидаться следующего временного интерва-

ла, разрешенного для отправки.

Общая среда и соедине�ние «точка�точка»Стандарт IEEE 802.3 опреде-

ляет две основные конфигу-

рации сетей Ethernet. В од-

ной конфигурации это –

сеть передачи данных со

случайным методом доступа

к общей среде и разрешени-

ем коллизий CSMA/CD.

Данная конфигурация свой-

ственна ранним сетям

Ethernet с общей шиной на

основе тонкого коаксиаль-

ного кабеля и более позд-

ним решениям на основе концентраторов

Ethernet, или коммутаторов с полудуплекс-

ными каналами.

В другой конфигурации станции могут вза-

имодействовать между собой через ком-

мутатор, используя полнодуплексные сое-

динения «точка-точка» между рабочей

станцией и портом коммутатора – соответ-

ствующее дополнение стандарта получило

название 802.3x. Заметим, что здесь хотя

и не происходит в явном виде коллизий,

логически коммутатор эмулирует общую

шину и широковещательно перенаправля-

ет кадры, пришедшие на один порт, сразу

в несколько выходных портов. Коммутатор

никогда не дублирует кадр обратно по

входному порту – рабочие станции в сег-

менте сети, подключенном к одному порту

коммутатора, между собой должны взаи-

модействовать без помощи моста.

Архитектура EPON должна быть прозрачной

в рамках двух представленных конфигура-

ций в том смысле, что она должна со сторо-

ны внешних сетей Ethernet вести себя подоб-

но коммутатору уровня 2 и иметь возмож-

ность эмуляции как соединения «точка-точ-

ка» P2PE (point-to-point emulation), так и об-

щей среды SME (shared-medium emulation).

Для реализации этой задачи в EPON на

центральном и абонентских узлах добавля-

ется еще один подуровень, который получил

название подуровня эмуляции соединения

«точка-точка» и общей среды. Этот подуро-

вень располагается ниже уровня MAC и

обеспечивает работу последнего в соответ-

ствии со стандартом 802.3. Работа подуров-

ня эмуляции основана на вставляемых в

преамбулу кадров Ethernet тегах c уникаль-

ными идентификаторами LLID абонентских

узлов, рис. 3�б.

Эмуляция «точка�точка»В режиме эмуляции «точка-точка» P2PE

OLT формирует у себя таблицу из N иденти-

фикаторов LLID (по числу зарегистрирован-

ных ONT) с соответствующими MAC-адре-

сами рабочих станций, прикрепленных к

различным ONT. Далее обсуждаются раз-

личные направления движения кадров в де-

реве PON.

OLT �� ONT. Рассмотрим движение кадра

802.3 по маршруту от OLT к ONT, рис. 5�а.

Перед отправкой кадра подуровень эмуля-

ции P2PE на OLT помещает в преамбулу

кадра идентификатор канала LLID (тип

«unicast»), соответствующий тому ONT, за

которым закреплен MAC-адрес посылаемо-

го кадра. Несмотря на то что кадр в силу

архитектуры PON будет размножен и полу-

чен всеми ONT, только тот узел ONT,

собственный LLID которого совпадает с

указанным в кадре, примет его и перенап-

равит на уровень MAC для дальнейшей ве-

рификации. Уровни MAC других OLT никог-

да не увидят его, так как он раньше будет

отфильтрован. Таким образом происходит

эмуляция сетью EPON соединения «точка-

точка» в направлении от OLT к ONT.

ONT �� OLT. Узел ONT, передавая получен-

ные от пользователя кадры в обратный по-

ток, в свою очередь вставляет в преамбулы

(всех кадров) свой собственный идентифи-

катор LLID с типом «unicast». Подуровень

эмуляции P2PE на OLT, читая LLID, пере-

направляет кадр на тот MAC-интерфейс, ко-

торый соответствует данному LLID, рис. 5�б.

ONT �� ONT. При движении кадра по марш-

руту от одного ONT к другому ONT кадр

должен побывать на OLT. При наличии ком-

мутатора уровня 2 в центральном узле лег-

ко понять, как может быть реализована эму-

ляция P2PE между двумя ONT, рис. 5�в.

Рис. 4. Определение времени двойного пробегаRTT для регистрируемого ONT

Полнодуплексное соединение Ethernetпозволило ликвидировать ограничениепо расстоянию, связанное с максималь-но допустимым диаметром коллизион-ного домена. Более того, в этой конфи-гурации механизм разрешения колли-зий CSMA/CD, благодаря которомуEthernet снискал славу и большую по-пулярность, стал практически не нужен.В стандарте 10 Gigabit Ethernet остав-лен только полнодуплексный режимработы физического интерфейса.

Page 31: Lightwave 2004 02

31www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Эмуляция общей средыВ режиме эмуляции общей среды SME кадр,

переданный любым узлом (OLT или ONT), дол-

жен быть получен всеми остальными узлами.

OLT �� ONT. В прямом направлении OLT

вставляет «широковещательный» LLID, в ре-

зультате чего кадр принимается и передается

дальше на уровень MAC всеми ONT, рис. 6.

ONT �� OLT, ONT. Чтобы обеспечить режим

SME для обратного направления, подуровень

эмуляции SME на OLT должен направить

кадр без изменения обратно в прямом пото-

ке (зеркалировать), чтобы кадр смогли полу-

чить другие узлы ONT, рис. 6�б. Во избежа-

ние дублирования кадра, т.е. чтобы ONT,

отправивший кадр, не получил его обратно

своим уровнем MAC, подуровень эмуляции

должен его отфильтровать. Подуровень SME,

прочитав первый бит в поле LLID, видит, что

кадр широковещательный, и далее принима-

ет его только в том случае, если оставшееся

поле LLID не совпадает с собственным иден-

тификатором.

Комбинированная эмуляция P2PE и SMEПо отдельности каждый из рассмотренных

режимов эмуляции имеет свои определен-

ные недостатки. Так, в режиме эмуляции

P2PE потребуется передавать N отдельных

кадров (по числу ONT), если стоит задача

донести одну и ту же информацию до каждо-

го ONT. Очевидно, что при предоставлении

таких услуг, как широковещательное видео,

других многопользовательских приложений

реального времени сеть EPON будет неэф-

фективно использовать полосу в прямом

направлении, дублируя N кадров «unicast»

вместо одного широковещательного кадра.

Эмуляция общей среды SME, напротив,

предоставляет широковещательные воз-

можности. Однако поскольку любой кадр в

обратном потоке должен будет отразиться

обратно в прямой поток, то будет иметь

место потеря полосы в прямом потоке.

Чтобы обеспечить оптимальную работу, в

EPON предусмотрено одновременное сосуще-

ствование двух режимов эмуляции, рис. 7.

Для этого в сети EPON (c N узлами ONT)

центральный узел должен содержать N+1

MAC-адресов: по одному для каждого отдель-

ного ONT (эмуляция P2PE) и еще один для

эмуляции общей среды. Каждый узел ONT

должен иметь два MAC-адреса, соответствую-

щих режимам эмуляции канала «точка-точка»

и общей среды. Для того чтобы оптимально

разделять трафики по характеру вещания, бо-

лее высокие уровни (над

уровнем MAC) должны при-

нимать решение, на какой

порт послать данные.

Важно обеспечить совмес-

тимость с такими протоко-

лами, как IEEE 802.1D и

IEEE 802.1Q/p. Эти задачи

возлагаются на встроен-

ный коммутатор уровня 2

на узле OLT.

Эффективность EPONЭффективностьиспользования полосыOLT выделяет каждому зарегистрированно-

му ONT конечную полосу в прямом и обрат-

ном направлениях для обмена служебными

сообщениями GATE и REPORT. Узел ONT в

нормальном режиме работы должен иметь

возможность сообщить OLT о своем намере-

нии передавать. Эту возможность и предос-

тавляет OLT, регулярно отправляя индивиду-

альные сообще-

ния GATE для

каждого ONT и

указывая в сооб-

щении, когда

каждый конкрет-

ный узел ONT

может прислать

свой запрос

REPORT на по-

лосу в обратном

потоке. Подоб-

ную операцию

OLT выполняет с

зарегистриро-

ванными узлами

ONT по циклу. Ха-

рактерный период опроса узла составляет

1–3 мс и может уменьшаться при необходи-

мости, таблица 2. Потребление полосы

служебными ресурсами можно оценить, по-

делив время опроса всех узлов (20 мкс для

32 узлов) на периодичность опроса.

Узел OLT в поисках новых незарегистриро-

ванных узлов время от времени должен за-

пускать процедуру инициализации. Перио-

WDM и оптические сети связи

Рис. 5. Эмуляция «точка�точка»

a) б) в)

a) б)

Рис. 7. Комбинированная эмуляция P2PE и SME

Рис. 6. Эмуляция общей среды

Page 32: Lightwave 2004 02

32 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

WDM и оптические сети связи

дичность этой процедуры, также устанавли-

ваемой администратором, может быть один

раз в секунду и реже. Интервал инициали-

зации определяется разбросом времен

двойного пробега RTT по всем ONT и для

большого радиуса сети (20 км) составляет

0,2 мс. Потребление полосы вследствие ре-

гулярного перехода OLT в режим инициали-

зации составляет 0,02% (0,2мс/1c).

EPON и QoSАрхитектура EPON ориентирована на реше-

ния: волокно до дома, волокно до квартиры,

волокно до офиса. Технология EPON, осно-

ванная на передаче кадров Ethernet, опти-

мизированная для IP-протокола, имеет мно-

го общего со стандартом Ethernet и предос-

тавляет идеальное решение, обеспечиваю-

щее недорогой широкополосный транспорт

для доступа в Internet.

Отсутствие фрагментации позволяет уве-

личить пропускную способность канала.

Приведем оценки потери полосы пропуска-

ния в альтернативной архитектуре APON

вследствие фрагментации передаваемых

через сеть APON кадров Ethernet. Итак,

кадры Ethernet при транспортировке через

сеть ATM приходится дробить, упаковывая

фрагменты в ATM-ячейки меньшего разме-

ра. Самый последний фрагмент кадра мо-

жет не занимать целиком ATM-ячейку.

Здесь возникает одна из потерь пропуск-

ной способности канала ATM. Поскольку

длина кадров Ethernet может варьировать-

ся в пределах от 64 до 1518 байтов, то раз-

ной может быть и величина потерь. Расчет

на основе три-модального распределения

по длинам кадров Ethernet дает величину

потерь порядка 13% [7].

Хотя доступ в Интернет достаточно ва-

жен, поставщики услуг связи не могут ог-

раничиваться предоставлением только

этой услуги и, напротив, желают также

поставлять множество других услуг,

включая телефонию, видеодоступ (широ-

ковещательное видео, видео по требова-

нию), мультимедийные услуги. И в этой

связи основанная на передаче пакетов

Ethernet архитектура EPON не оптимизи-

рована для приложений критичных к за-

держкам и уступает в этом архитектуре

APON. К счастью, в EPON можно удов-

летворить требованиям операторов услуг

связи к допустимым задержкам и дрожа-

нию фазы (jitter), требованиям, которые

менее строгие, чем те, которые обеспечи-

вает технология ATM. В сети EPON мак-

симального радиуса 20 км можно обеспе-

чить допустимый предел задержки 2 мс,

установленный для сетей SDH. Сокраще-

ние периода опроса абонентского узла

позволяет значительно снизить задержку

критичного ко времени приложения при

передаче через сеть EPON [8].

Поиск эффективного алгоритма динамичес-

кого распределения полосы для транспорта

разнообразных приложений, в том числе

взрывных и критичных к задержкам, – одна

из наиболее важных задач технологии

EPON. Эта далеко не тривиальная задача,

осложняемая наличием кадров Ethernet пе-

ременной длины, требует больших усилий.

Успешное ее решение необходимо, чтобы

сеть EPON могла обеспечивать наряду с пе-

редачей данных передачу голоса поверх IP,

а также телефонии и потоков E1.

ЗаключениеФрагментация кадров в APON и связанное с

этим сокращение полезной полосы пропус-

кания, а также общая пропускная способ-

ность 622 Мбит/c в APON против 1 Гбит/с в

EPON, не перевешивают главного достоин-

ства технологии APON – предоставление

требуемого качества услуг.

Однако ATM продолжает оставаться дорогой

технологией. Снижение стоимости решений

APON во многом зависит от объемов произ-

водства, которые по сравнению с Ethernet

невелики. Сегодня цены карт и коммутато-

ров ATM превосходят цены схожих по произ-

водительности карт и коммутаторов Ethernet

приблизительно в восемь раз [3].

Все это делает очень привлекательным ре-

шение на основе EPON. Технология EPON

прежде всего позиционируется именно как

недорогая технология широкополосного

доступа, и в этом аспекте имеет большие

перспективы. Пассивная оптическая сеть

EPON, которая объединяет экономичное

оборудование Ethernet и экономичную воло-

конно-оптическую инфраструктуру, предс-

тавляется лучшим претендентом на сеть

доступа следующего поколения.

Авторы благодарят Вадима Конышева

и Дмитрия Хаустова («Телеком Транспорт»)

за помощь при написании статьи.

Литература1. ITU�T Rec. G.983.1, Study Group 15,

«Broadband Optical Access Systems based on

Passive Optical Networks (PON)», Oct., 1998.

2. Part 3:Carrier sense multiple access with

collision detection (CSMA/CD) access method

and physical layer specifications IEEE Std

802.3, 2000 Edition, pp.1–1554

3. Kramer G., Mukherjee B., Maislos A.

Ethernet Passive Optical Network (EPON).

http://wwwcsif.cs.ucdavis.edu/~kramer/publica�

tions.html

4. IEEE 802.3ah Working Group,

http://www.ieee802.org/3/efm/

5. EFM Alliance, www.efmalliance.org

6. Gagnaire M. Broadband local loops for high�

speed Internet access. Artech House, 2003,

p. 419.

7. Claffy K., Miller G., Thompson K. The nature

of the beast: Recent traffic measurements from

an internet backbone, in Proceedings INET ‘98,

(Geneva, Switzerland), July 1998.

http://www.isoc.org/inet98/proceedings/6g/

6g�3.htm

8. Pesavento G. Ethernet Passive Optical

Network (EPON) architecture for broadband

access // Optical Network Magazine, 2003,

January/February.

Максимальное время передачи кадра Ethernet (с преамбулой), 1526 байтов 12 мкс

Периодичность опроса узлов в нормальном режиме, не реже чем 1–3 мсВремя передачи управляющего кадра GATE (с преамбулой), 72 байта 0,6 мкс

Время опроса состояния 32 узлов ONT сети, 32 x 0,6 20 мкс

Потребление полосы служебными ресурсами в нормальном режиме < 2%RTTmax, 20 км 200 мкс

Периодичность режима инициализации (параметр конфигурации) > 1с

Интервал инициализации (молчания), максимальный >200,6 мкс

Расходы на регистрацию нового ONT, 2 сообщения GATE 1,2 мкс

Потребление полосы режимом инициализации 0,02%

Таблица 2

Характерные времена в EPON

Page 33: Lightwave 2004 02

33www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

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

Чем более сложными становятся вновь

строящиеся объекты, тем большую роль иг-

рает надзор, который должен стать важней-

шей составляющей проектирования и стро-

ительства. Надзор призван обеспечивать

заданное качество и надежность новых объ-

ектов. Возрастает значение всех видов

контроля: государственного, ведомственно-

го, авторского, проектного, технического.

Остановимся на целях и задачах одного из

них – технического контроля при строитель-

стве современных волоконно-оптических

линий связи (ВОЛС).

Выводы, сделанные автором статьи «Ката-

строфы может предотвратить авторский

надзор» [1] в отношении влияния челове-

ческого фактора на различные риски, кри-

тическая совокупность которых может при-

вести к техногенным катастрофам, справед-

ливы и для технических отказов на волокон-

но-оптических линиях связи. В числе факто-

ров риска, приводящих к отказам на ВОЛС,

на одном из первых мест находится неком-

петентность на разных уровнях принятия

решений и осуществления контроля.

Одним из способов уменьшения влияния

этого фактора риска является обязательное

проведение технического надзора на всех

этапах проектирования и строительства

ВОЛС. При этом эффективным средством

борьбы с некомпетентностью становится

обязательное для специалистов, осущес-

твляющих технический надзор, следование

четко прописанным правилам технического

надзора. Эти правила должны быть полно-

масштабными, охватывающими все важ-

нейшие стадии проектирования и строи-

тельства ВОЛС, а также исключающими

двойное толкование норм и стандартов.

Итак, цель технического надзора – обеспече-

ние качества проектирования и строитель-

ства ВОЛС на уровне технических требова-

ний заказчика путем не только соответству-

ющего выбора технических средств и ис-

пользования современных технологий, но и

путем пооперационного контроля на всех

этапах проектирования, строительства и сда-

чи ВОЛС в эксплуатацию. Проведение техни-

ческого надзора является прерогативой за-

казчика. При этом, если заказчик строящей-

ся ВОЛС располагает разветвленной сетью

эксплуатационных служб вдоль новой ВОЛС,

то проведение технического надзора целесо-

образно поручить специалистам из эксплуа-

тационного персонала, которые в наиболь-

шей степени заинтересованы в высокой

эксплуатационной надежности ВОЛС.

В отсутствии эксплуатационного персонала

функции технического надзора должны вы-

полняться высококвалифицированными спе-

циалистами, которые нанимаются заказчиком

строительства на предприятиях связи. Они

должны иметь соответствующие лицензии на

право проведения технического надзора.

В истории строительства ВОЛС в России име-

ется много примеров больших материальных

и экономических потерь из-за отступлений от

последовательного проведения технического

надзора или несоблюдения его правил. Нап-

ример, в 1996 году при строительстве ВОЛС

«Москва – Новороссийск» ОАО «Ростелеком»

отказался от заводской приемки большой

партии оптических кабелей. На строительные

площадки было доставлено 180 км оптичес-

ких кабелей одной иностранной фирмы, не

испытанных на морозоустойчивость. В про-

цессе входных испытаний на строительных

площадках, которые проводились при отрица-

тельных температурах, был отмечен рост за-

тухания кабелей в 2 и более раз по сравне-

нию с техническими требованиями. После

выставления рекламаций вся партия кабе-

лей фирмой была заменена, что привело к

экономическими потерям фирмы (в разме-

ре около 800 тыс. долл. США) и заказчика

(последний вынужден был продлить сроки

строительства и перенести на несколько

месяцев ввод ВОЛС в эксплуатацию).

Другой пример: на начальном этапе строи-

тельства волоконно-оптической сети ЗАО

«Компания Транстелеком» были сделаны

ошибки в расчетах надежности оптических

кабелей, подвешиваемых на контактных

опорах электрифицированных железных до-

рог. Были допущены недоработки в выборе

конструкций и типов подвешиваемых опти-

ческих кабелей. Спустя непродолжительное

время эти ошибки привели к необходимости

замены кабелей на участках сети зна-

чительной протяженности. Потребовалось

изменить технологию прокладки кабелей

вдоль железных дорог (перейти к прокладке

кабелей в защитных полиэтиленовых тру-

бах вместо подвески оптических кабелей на

опорах контактной электрической сети).

Анализ ошибок и недостатков в строитель-

стве ВОЛС в России показал, что основной

причиной этих ошибок является либо пол-

ное отсутствие технического надзора за

строительством, либо несоблюдение правил

технического надзора. Следует отметить,

что процесс технического надзора и его

правила также требуют совершенствования

и пересмотра в связи с внедрением новых

Кабели

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОГО НАДЗОРАПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВОЛС

Page 34: Lightwave 2004 02

34 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

технологий строительства и новых техни-

ческих средств для создания ВОЛС. При

этом внедрение новых технологий строи-

тельства должно сопровождаться разработ-

кой соответствующих этой технологии пра-

вил технического надзора, а внедрение но-

вых технических средств – корректировкой

технологий и правил.

Грамотное и последовательное проведение

технического надзора возможно только при

наличии нормативно-технической документа-

ции, регламентирующей порядок его проведе-

ния и формализующей составление докумен-

тации по результатам технического надзора.

При этом нормативно-технический документ

вида «Правил технического надзора при про-

ектировании и строительстве ВОЛС» должен

быть привязан к конкретным видам и типам

ВОЛС с учетом особенностей технологий их

строительства и функционального назначе-

ния. Например, строительство ВОЛС на воз-

душных линиях передачи предполагает, что

технический надзор за строительством таких

ВОЛС должен учитывать специфику проклад-

ки оптических кабелей вдоль ЛЭП. Эта специ-

фика заключается в необходимости учета

правил работы с электроустановками соответ-

ствующего напряжения и проведением мон-

тажных работ на опорах воздушных ЛЭП.

Правила должны быть привязаны к руково-

дящим и нормативным документам по стро-

ительству ВОЛС. Анализ существующей

нормативно-технической базы строитель-

ства ВОЛС дает возможность сформировать

структуру Правил технического надзора, а

именно, позволяет сделать вывод о том, что

правила технического надзора должны

включать в себя следующие разделы:

•• организация технического надзора при

проектировании и строительстве;

•• проверка соответствия нового объекта ге-

неральной схеме развития сети и техничес-

кому заданию на проектирование;

•• проверка проектных решений по обеспече-

нию заданной надежности ВОЛС;

•• проверка проектных решений на соответ-

ствие правилам и нормам проектирования и

строительства и рекомендациям МСЭ-Т;

•• проверка выбора оптических кабелей для

строительства ВОЛС;

•• проверка выбора технических решений

строительства;

•• проверка проектных решений, учитываю-

щих экстремальные климатические факторы;

•• проверка проектных решений по выбору

технологий монтажа оптических кабелей;

•• проверка проектных решений по выбору

основного оборудования связи;

•• проверка проектных решений по выбору

вспомогательного оборудования инженерных

систем и средств технического обслуживания;

•• технический надзор при проведении кон-

курсов по выбору подрядчиков и техничес-

ких средств для строительства ВОЛС;

•• технический надзор при приемке техничес-

ких средств на заводах-изготовителях;

•• технический надзор в процессе организа-

ции входного контроля технических средств

на строительных площадках;

•• пооперационный технический надзор в

процессе выполнения строительных и мон-

тажных работ;

•• технический надзор при приемочном конт-

роле;

•• технический контроль при инспекционном

контроле.

Правила каждого из этих разделов опре-

деляют не только алгоритм проведения

технического надзора, но и предлагают

критерии оценки проверяемых параметров

или технологических операций. Рассмот-

рим более подробно структуру правил тех-

нического надзора на примере строитель-

ства ВОЛС на воздушных линиях электро-

передачи напряжением 110 кВ и выше

(ВОЛС-ВЛ).

Организация технического надзорапри проектировании и строительствеПравила этого раздела определяют основную

задачу технического надзора как контроль за

соблюдением технических и технологических

нормативов и регламентов при проектирова-

нии и строительстве, надзор за соблюдением

мероприятий, обеспечивающих безопасное

проведение строительства ВОЛС-ВЛ, надзор

за рациональным и технически обоснован-

ным применением технических средств.

В этом же разделе определяются правила

выбора заказчика и исполнителей на прове-

дение технического надзора, прописывается

ответственность каждого из участников

процесса надзора.

Проверка соответствия нового объектагенеральной схеме развития сетии техническому заданиюна проектированиеВ этом разделе прописываются правила

проверки соответствия генеральной схеме

развития сети, составной частью которой

является строящаяся ВОЛС-ВЛ. Среди важ-

нейших проверок этого раздела выделяют-

ся проверки на требуемые параметры на-

дежности и пропускной способности.

Для проверки соответствия проектных ре-

шений техническому заданию в данном раз-

деле правил приводится форма техническо-

Рис. 1. Техническая приемка подвесной оптической кабельной линии связи

Кабели

Page 35: Lightwave 2004 02

35www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

го задания, которой должен соответство-

вать выполненный проект.

Критерием оценки рабочего проекта являет-

ся его соответствие основным разделам тех-

нического задания, включая такие, как «Ос-

новные технологические решения» (основ-

ные характеристики ВОЛС-ВЛ, емкости оп-

тических кабелей, наличие кольцевой схемы

резервирования, тип системы передачи, па-

раметры мультиплексорного оборудования и

его размещение, параметры системы управ-

ления и контроля, организация синхрониза-

ции, технологии строительства, параметры

инженерных систем на обслуживаемых и не-

обслуживаемых станциях), «Требования по

организации эксплуатации», «Требования по

безопасности, гигиене труда, пожарной бе-

зопасности», «Требования по разработке

природоохранных мероприятий».

Среди позиций «Обоснования инвестиций»

или «Технико-экономического обоснования»

(ТЭО), по которым проверяется соответ-

ствие заданию на рабочий проект, при тех-

ническом надзоре проверяются позиции:

«обоснование мощности», «линейные соору-

жения», «технологические решения», «сооб-

ражения по организации строительства»,

«технико-экономические показатели».

Для сравнительных оценок в этом разделе

правил приводятся «Методика проверки

расчета надежности ВОЛС-ВЛ», в которой

заложены требования заказчика, «Нормати-

вы ресурсов для обеспечения эксплуатации

ВОЛС-ВЛ», «Алгоритм проверки отводов от

основной ВОЛС-ВЛ», «Требования по обос-

нованию выбора трассы ВОЛС-ВЛ».

Проверка выбора оптических кабелейдля строительства ВОЛС�ВЛПравила этого раздела регламентируют крите-

рии проверки правильности выбора основных

технических средств для строительства ВОЛС-

ВЛ. Для основного технического средства –

оптических кабелей проверяются такие пара-

метры, как допустимое растягивающее уси-

лие, допустимое раздавливающее усилие,

усилие кручения, стойкость к вибрациям, стой-

кость к термическому воздействию токов ко-

роткого замыкания, стойкость к прямому воз-

действию ударов молнии, стойкость к корро-

зии, стойкость к воздействию соляного тума-

на, стойкость к воздействию высоких и низких

температур и к циклической смене темпера-

тур. С этой целью в приложении к данному

разделу представляются «Требования к про-

верке проектных решений по обоснованию вы-

бора оптических кабелей для подвески», «Ал-

горитм проверки расчетов ВОЛС-ВЛ для райо-

нов, в которых толщина стенки гололеда дос-

тигает 20 мм или имеет место частое образо-

вание гололеда в сочетании с интенсивной

пляской проводов», «Расчет механических

нагрузок на кабели при наибольших нагрузках

от гололеда и ветра при самой низкой для ре-

гиона строительства температуре».

Проверка правильности и обоснованности

выбора оптического кабеля осуществляется

путем сравнения основных параметров выб-

ранного кабеля с параметрами, заданными

заказчиком из диапазона «Требований к ос-

новным параметрам используемых в России

оптических кабелей для подвески на ЛЭП»,

которые являются обязательным приложе-

нием к правилам.

Другие критерии проверки правильности

выбора оптических кабелей для ВОЛС-ВЛ

на воздушных линиях ЛЭП касаются опти-

ческих и температурных параметров кабе-

лей и базируются на проверке соответствия

требованиям заказчика.

Проверка выбора технических решенийстроительстваПроверка правильности выбора техничес-

ких решений строительства осуществляется

через проверку проектных решений по раз-

мещению кабелей ОКГТ на опорах ВЛ:

кабели ОКГТ должны быть защищены от

грозовых перенапряжений и от коронирова-

ния в электрическом поле ВЛ. Эта защита

обеспечивается нормированием расстояний

по вертикали между тросом и проводом в

середине пролета, а также выбором изоля-

торов для крепления троса ВЛ, шунтирован-

ного нормированным искровым промежут-

ком, а также заземлением специальными

перемычками тросов на анкерных опорах на

трассе с чередованием опор с заземлением

не более чем через 10 км.

Выбранные типы зажимов для ОКГТ долж-

ны обеспечивать снижение поперечных наг-

рузок на кабель и исключать перемещение

кабеля относительно оси подвески. Уста-

новка гасителей вибрации должна предус-

матриваться на протекторы зажимов либо

на отдельные протекторы.

Критерием правильности проектных реше-

ний в случае размещения оптических кабе-

лей на энергообъектах является обеспече-

ние такого прохождения трассы кабеля, ко-

торое обеспечивает безопасность работы и

ремонт находящихся на подстанции меха-

низмов и устройств. При прокладке ОК в

грунте и в кабельной канализации выбор

конструкции ОК должен обеспечивать вла-

гостойкость кабеля, его защищенность от

грызунов и от электромагнитных влияний.

Проверка проектных решенийпо обеспечению заданной надежностиВОЛС�ВЛПроектные решения должны обеспечивать

заданную надежность ВОЛС-ВЛ. Проверка

должна проводиться с учетом следующих

исходных данных:

•• среднее время восстановления повреж-

денного кабеля принимается равным

tв � 10 часов;

Кабели

Рис. 2. Технический надзор на трассе

Page 36: Lightwave 2004 02

36 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

•• плотность отказов на 100 км ВЛ в год при-

нимается не более m 0,094;

•• коэффициент готовности гипотетической

длинной линии в 13 900 км принимается рав-

ным не менее 0,985;

•• наработка на отказ гипотетической длин-

ной линии – не менее 670 часов;

•• коэффициент готовности короткой линии в

100 км – Кгl 0,99989.

Выбор оптических кабелей, технологий

строительства должен подчиняться задаче

обеспечения указанных параметров надеж-

ности ВОЛС-ВЛ.

Проверка проектных решенийна соответствие правилам и нормампроектирования и строительстваи рекомендациям МСЭ�ТПравила технического надзора устанавлива-

ют регламент проведения надзора и оценок

правильности выполнения проектных и стро-

ительных работ, основанный на нормах, пра-

вилах, руководствах, инструкциях и других

действующих нормативно-технических доку-

ментах по проектированию и строительству

ВОЛС-ВЛ. К сожалению, по многим направ-

лениям современной техники связи норма-

тивно-техническая документация устарела.

Поэтому возросли роль и значение рекомен-

даций сектора Стандартизации Международ-

ного союза электросвязи – МСЭ-Т. Правда,

рекомендации МСЭ-Т имеют очень широкий

диапазон норм, охватывающий интересы

многих стран, что требует от разработчиков

правил технического надзора умения ограни-

чивать этот диапазон под конкретные отече-

ственные условия строительства ВОЛС-ВЛ.

Проверка проектных решений,учитывающих экстремальныеклиматические факторыЗаложенные в проекте экстремальные кли-

матические условия должны быть подтве-

рждены многолетними наблюдениями.

Исходя из выбранных экстремальных усло-

вий выбирается самое «тяжелое» решение

для обеспечения требуемой надежности

ВОЛС-ВЛ даже в условиях этого решения.

Проверка проектных решенийпо выбору технологий монтажаоптических кабелейТехнологии монтажа оптических кабелей на

опорах ВЛ должны обеспечивать заданную

надежность ВОЛС-ВЛ, которая зависит от

обеспечения снижения поперечных нагрузок

и исключения перемещения кабеля относи-

тельно оси подвески.

Технология монтажа кабельных соедини-

тельных муфт должна предусматривать ис-

пользование передвижных измерительно-

монтажных лабораторий.

Проверка проектных решений по выбо�ру основного оборудования связиРешения должны соответствовать задаче

обеспечения ВОЛС-ВЛ современными сред-

ствами электросвязи с учетом долговремен-

ных перспектив развития. Проверяются схе-

ма организации связи, расчет коэффициен-

та готовности, расчет допустимой длины ре-

генерационных участков, вид цифровой тех-

нологии и тип оборудования связи.

Станции должны быть полностью укомплек-

тованы в соответствии с назначением сис-

темы связи основным, вспомогательным,

кроссовым оборудованием, инженерными

системами обеспечения, измерительными

средствами и ремонтным запасом.

Проверяется выполнение требований МСЭ-Т

по обеспечению качества систем передачи,

для этой цели в правилах приводятся нормы

на основные параметры передачи исходя из

рекомендаций МСЭ-Т. Нормы должны быть

пересчитаны для проверяемых систем связи.

Проверка проектных решенийпо выбору вспомогательногооборудования инженерных системи средств технического обслуживанияВ первую очередь проверяются проектные

решения по системам электропитания, нали-

чие основного и резервного вводов электро-

питания. Проверяются параметры электро-

питания и их соответствие «Инструкции по

проектированию электроустановок предпри-

ятий и сооружений электросвязи».

Проверяется соответствие параметров сис-

тем служебной связи и системы наблюде-

ния за технической эксплуатацией требова-

ниям технического задания.

Проверяется наличие в проекте решений по

обеспечению ВОЛС-ВЛ измерительными

средствами и запасными частями для после-

дующего эксплуатационного обслуживания.

Технический надзор при проведенииконкурсов по выбору подрядчикови технических средствдля строительства ВОЛС�ВЛПри проведении конкурсов по выбору под-

рядного предприятия задачей технического

надзора является проверка квалификации и

опыта специалистов выбираемых предприя-

тий, а также проверка технической осна-

щенности и готовности техники, выделен-

ной подрядчиком для строительства.

При проведении конкурсов по выбору техни-

ческих средств для строительства ВОЛС-ВЛ

технический надзор должен обеспечить про-

верку соответствия выбираемых средств тех-

ническим требованиям заказчика и при необ-

ходимости осуществить разработку техничес-

ких требований заказчика к покупаемым ТС.

Технический надзор при приемкетехнических средств на заводах�изготовителяхПриемка технических средств (ТС) для

строительства ВОЛС-ВЛ на заводах-изго-

Кабели

Рис. 3. Технический надзор техники строительства

Page 37: Lightwave 2004 02

37www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

товителях является важной составляю-

щей технического надзора. Приемка ТС

позволяет избежать возможные издержки

строительства из-за заводских дефектов.

Приемка ТС особенно важна для таких

ТС, устранение заводских дефектов кото-

рых может быть связано с большими

строительными или эксплуатационными

затратами. К таким ТС относятся прежде

всего оптические кабели. Целесообразна

приемка на заводе и таких ТС, как защит-

ные полиэтиленовые муфты, кабельные

соединительные муфты.

Проверка должна включать в себя:

• проверку системы обеспечения техничес-

кого уровня по ИСО 9002;

• проверку технологических линий произво-

дства принимаемых ТС;

• проверку заводских протоколов испытаний

параметров принимаемых ТС;

• проверку протоколов заводских испытаний

параметров принимаемых ТС;

• выборочную проверку основных парамет-

ров принимаемых ТС;

• проверку подготовки ТС к отгрузке.

Проведение заводской приемки ТС на при-

мере оптических кабелей изложено в [2].

Технический надзор в процессеорганизации входного контролятехнических средств на строительныхплощадкахТехнические средства, поставляемые на

строительные площадки, должны быть под-

вергнуты входному контролю совместно

подрядчиком и представителями техничес-

кого надзора.

100-процентному входному контролю под-

вергаются оптические кабели, при этом обя-

зательно проверяется затухание всех воло-

кон по той же методике, по которой прово-

дились измерения затухания на заводе. Ре-

зультаты измерения оформляются протоко-

лом входного контроля.

При получении кабельных муфт и аксессуа-

ров для подвески ОК производится выбо-

рочный контроль их комплектации.

Технический надзор при операционномконтроле строительных работПеред началом работ должна быть проведе-

на техническая оценка подрядного предпри-

ятия, а именно: проверяется состав специа-

листов на наличие квалификационных сер-

тификатов, проверяется укомплектован-

ность строительных бригад необходимой

строительной, специальной техникой и из-

мерительными средствами.

В процессе строительства ВОЛС-ВЛ прове-

ряется:

• проектно-сметная документация на полно-

ту и комплектность;

• поступившие на строительство техничес-

кие средства на соответствие рабочему

проекту;

• выполнение подрядным предприятием

подготовительных работ;

• результаты обследования ВЛ, вдоль которых

осуществляется строительство ВОЛС-ВЛ;

• правильность раскладки строительных

длин кабеля;

• проверка протоколов согласования работ с

заинтересованными организациями;

• возможности подъезда к ВЛ автотранспор-

том и средствами механизации;

• готовность к раскатке ОК вдоль ВЛ;

• правильность выполнения работ при под-

веске ОК:

• правильность выполнения работ при мон-

таже соединительных муфт;

• правильность спусков ОК с опор;

• правильность прокладки ОК на открытой

части подстанций, в кабельной канализации

и в грунте;

• правильность вводов ОК в здания и кон-

тейнеры;

• правильность монтажа вводно-кабельных

устройств;

• правильность установки аппаратуры свя-

зи;

• соответствие проекту установки аппарату-

ры инженерных систем;

• правильность выполнения скрытых работ.

В правилах представляются нормы и крите-

рии оценки всех указанных операций.

Технический надзор при приемочномконтролеПриемка построенных объектов ВОЛС-ВЛ

должна осуществляться рабочими комис-

сиями, а технический надзор в составе ра-

бочих комиссий должен оценить полноту и

качество выполнения работ, а именно: со-

ответствие рабочему проекту, нормам и

правилам производства работ, а при нали-

чии недостатков – проверить достовер-

ность и полноту записей в перечне дефек-

тов и недоделок, который прилагается к

акту рабочей комиссии.

Приемка в эксплуатацию построенных объ-

ектов осуществляется приемочной комис-

сией, при работе которой могут привле-

каться специалисты технического надзора

в случае выявления недоделок на постро-

енном объекте или при проверке его функ-

ционирования.

Технический надзорпри инспекционном контролеИнспекционный контроль при строительстве

ВОЛС-ВЛ проводится с целью проверки

правильности ведения строительно-монтаж-

ных работ или качества уже построенных

участков. В этом случае технический надзор

осуществляется для проверки правильности

ведения технологий строительства и выпол-

нения правил выполнения строительно-мон-

тажных работ, полноты и достоверности из-

мерений технических параметров.

Технический надзорза проектированиеми строительством ВОЛС различногоназначенияИтак, технический надзор при строитель-

стве ВОЛС-ВЛ должен сопровождать все

этапы работ, обеспечивая необходимое ка-

чество выполнения работ и заданную на-

дежность объектов связи. Правила проведе-

ния технического надзора обеспечивают по-

рядок выполнения надзора, нормы и крите-

рии оценки результатов проектирования и

строительства.

Правила технического надзора за проекти-

рованием и строительством ВОЛС других

типов и различного назначения должны учи-

тывать особенности построения и дальней-

шей эксплуатации данных ВОЛС.

Эти правила надзора должны включать

соответствующие показатели надежнос-

ти, функционального назначения и перс-

пективного развития проектируемых

ВОЛС. В идеальном варианте для каждой

вновь проектируемой ВОЛС целесообраз-

но разрабатывать свой вариант правил

технического надзора, так как динамично

развивающиеся новые технологии элект-

росвязи и строительства ВОЛС требуют

адекватного развития правил техническо-

го надзора.

Литература1. Леонтьев Б. Катастрофы может предотв�

ратить авторский надзор // Известия,

18 марта 2004 г., с.13.

2. Спиридонов В.Н. Приемка оптических ка�

белей на заводах�изготовителях //

Lightwave. Russion Edition, 2003, № 2, c. 35–37.

Кабели

Page 38: Lightwave 2004 02

38 www.lightwave-russia.com

ВведениеПотребности общества предъявляют все бо-

лее высокие требования к скорости переда-

чи информации телекоммуникационными

системами. Более того, с распространением

Интернета большое количество информа-

ции необходимо передавать на все большие

расстояния. В настоящее время повсемест-

но встречаются системы, работающие на

скорости 10 Гбит/с (OC-192, STM-64), а 40-

гигабитные (OC-768, STM-256) начинают

пробивать себе путь. На таком уровне пере-

дачи информации поляризационно модовая

дисперсия (ПМД) становится главным огра-

ничивающим фактором в этих системах.

Всего несколько лет назад ПМД не рас-

сматривалась как ограничивающий фак-

тор. Но с появлением 10-гигабитных сис-

тем проектировщики и инженеры, тестиру-

ющие оптическое волокно, начали посте-

пенно осознавать проблему ПМД. Таким

образом, с 1996–1997 годов измерение

ПМД стало новой важной технологией и

сейчас по-прежнему очень популярно.

Компании, занимающиеся установкой се-

ти, хотели бы знать, может ли волокно,

проложенное несколько лет назад, обеспе-

чить ее высокую пропускную способность.

Измерение ПМД необходимо для подтве-

рждения возможности конкретного звена

(пролета) волокна – старого волокна осо-

бенно – передавать высокоскоростные

сигналы. Разумеется, большинство совре-

менных волокон, прокладываемых ныне,

способно работать на скорости 10 Гиб/с.

Но как насчет 40 Гиб/с? И что будет после

установки?

Для поддержания работоспособности сис-

темы, имеющей скорость, превышающую

2,5 Гбит/с (OC-48, STM-16), в волокне

следует регулярно измерять ПМД. Это ка-

сается не только старых трасс, но и но-

вых, потому что даже недавно проложен-

ное волокно может иметь высокое значе-

ние ПМД из-за воздействия внешних ус-

ловий. Следует помнить – ПМД вызвана

двойным лучепреломлением, источника-

ми которого являются как неоднороднос-

ти самого волокна, так и внешнее давле-

ние на него. Вибрация в земле (напри-

мер, от проезжающего мимо поезда) мо-

жет влиять на ПМД – можно представить

себе, что будет через несколько месяцев

после установки трассы.

Что есть ПМД?ПМД – это тип дисперсии, обусловленной

тем фактом, что световая волна может

существовать в различных состояниях по-

ляризации. Основную моду распростране-

ния можно представить в виде двух поля-

ризованных мод с перпендикулярными

друг другу поляризациями. Оптическое

волокно изменяет поляризацию сигнала

случайным образом, потому что моды с

различными состояниями поляризации

распространяются (по волокну) с различ-

ными скоростями. Как правило, обе моды

распространяются по волокну вместе, а

приемник определяет их сумму. Это при-

водит к тому, что импульсы с двумя орто-

гональными поляризациями приходят к

приемнику с определенной задержкой.

Иными словами, они диспергируют – рас-

ходятся в пространстве.

В нормальных* условиях ПМД статисти-

чески накапливается пропорционально

корню из расстояния, а не линейно с дли-

ной волокна. ПМД выражают в пикосекун-

дах (пс), а коэффициент ПМД может быть

выражен в пс/км1/2.

Как дисперсия ограничивает работусистемыИз-за наличия дисперсии импульс расши-

ряется, что, согласно закону сохранения

энергии, ведет к уменьшению пиковой

мощности. Увеличение скорости передачи

информации уменьшает расстояния меж-

ду импульсами, поэтому из-за расшире-

ния импульсы могут перекрыться. Если

последовательность сигналов, например,

1-0-1, то две единицы, расширившись,

уменьшат интервал между собой и высо-

ту пиков. Со временем сигнал может

стать 0.5-0.5-0.5... и частота ошибок

(BER) возрастет. Более того, так как им-

пульс расширяется по мере распростра-

нения, чем длинее волокно, тем сильнее

сказывается ПМД и тем больше BER. Это

значит, что с увеличением скорости до-

пустимая дальность передачи уменьшает-

ся или ухудшается качество связи.

Чтобы искажения, вызываемые ПМД, не

сильно влияли на коэффициент ошибок

(BER), задержка между двумя состояниями

поляризации должна быть небольшой

частью периода следования битов. При ско-

рости 10 Гбит/с период следования битов

равен 1/10 Гбит/с = 0,1 нс/бит = 100 пс/бит.

Задержка должна оставаться в пределах

1/10 этой величины – 10 пс, что соответ-

ствует коэффициенту ПМД в 0,5 пс/км1/2 для

участка волокна длиной 400 км.

Чем вызвана ПМД?ПМД в основном обусловлена двумя фак-

торами. Во-первых, неидеальностью фор-

мы волокна: ни одно волокно не имеет

строго цилиндрическую форму, и это не-

совершенство может варьироваться по

всей длине трассы (волокна). Во-вторых,

это механические напряжения в волокне,

которые могут быть обусловлены

действием окружающей среды (темпера-

тура, сдвиги и вибрация земли и т.п.) или

возникать при производстве и прокладке

кабеля. Это значит, что ПМД изменяется

не только с расстоянием, но и со време-

нем (из-за изменения состояния окружаю-

щей среды). Это также значит, что значе-

ние ПМД в проложенном кабеле может

отличаться от значения, полученного при

измерениях на заводе-изготовителе. Сле-

ПМД, ЕЕ ИСТОЧНИКИИ ИЗМЕРЕНИЕ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХФрэнсис Оде, (Francis Audet), менеджер компании EXFO,E�mail: francis. [email protected]

Измерительная техника

LIGHTWAVE russian edition №2 2004

* В длинном волокне, когда можно считать,что двулучепреломление распределено случайнои статистически независимо.

Page 39: Lightwave 2004 02

39www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

довательно, ПМД необходимо измерять

после прокладки волокна. Также должны

проводиться периодические измерения

ПМД проложенной линии в процессе ее

эксплуатации.

Важные параметрыДвумя наиболее важными параметрами

для прибора, измеряющего ПМД, являются

диапазон измерений и динамический диа-

пазон. Большой диапазон измерений помо-

жет обнаружить очень высо-

кие, равно как и очень низкие,

значения ПМД. Минимальное

измеряемое значение ПМД не

должно превышать 0,06 пс,

чтобы обеспечить тестирова-

ние недавно проложенного во-

локна. Максимальное измеря-

емое значение должно дости-

гать 200 пс для тестирования

очень плохого волокна. Дина-

мический диапазон (запас

мощности) определяет длину

измеряемого участка. Чем вы-

ше динамический диапазон, тем

более длинное волокно может

быть протестировано. Волокна,

проложенные в 1980-е годы,

применяются в линиях даль-

ней связи, в которых исполь-

зуются кабельные участки

большой длины. Чтобы обес-

печить проведение измерений

в них, динамический диапазон

должен быть достаточно боль-

шим. Как замечено выше,

ПМД измеряется после прок-

ладки волокна – следователь-

но, анализатор ПМД будет ра-

ботать в полевых условиях. Он

должен быть небольшим, лег-

ким, прочным и иметь хоро-

ший аккумулятор. Но прежде

всего действительно важен

метод измерения. Очень нем-

ного методов приспособлено к

полевым измерениям ПМД.

Фактически организация стан-

дартов признает лишь интер-

ференционные методы, кото-

рые формируют две техноло-

гии: TINTY – традиционный

интерференционный и GINTY

– обобщенный интерференци-

онный методы.

Полевой метод измерения: интерфе�ренционный способИсторически сложилось, что все инструмен-

ты для ПМД, основанные на интерференци-

онном методе, создавались по стандарту

TIA-FOTP-124, который описывает правила

проведения измерений. Он также определя-

ет применимый математический метод по

извлечению из непосредственно измеряе-

мых данных информации о ПМД. К сожале-

нию, со временем было забыто, что этот ме-

тод – лишь один из многих возможных ме-

тодов, и поэтому он был принят за абсолют.

Метод, описанный в оригинальном стандар-

те FOTP-124, который сейчас называют

TINTY, и прежде всего используемый мате-

матический аппарат, основан на ряде допу-

щений, поэтому метод полностью приме-

ним только в ограниченных случаях. К чис-

лу таких допущений относятся: предполо-

жение о случайном распределении двулу-

чепреломления, предположение об идеаль-

ной гауссовской форме интерферограммы,

о гладком спектре, подобном гауссовскому,

на приемном конце, предположение о том,

что произведение ПМД на ширину спектра

будет много больше единицы, и так далее.

Когда эти условия выполняются или хотя

бы частично выполняются, TINTY дает точ-

ный результат. Когда какое-либо из этих

допущений нарушается, прибор попрежне-

му отображает результат, вычисленный по

заложенной в него программе.

Но насколько он точен?

Ограничения стандартного методаМетод TINTY, описанный в стандарте FOTP-

124, имеет ряд серьезных ограничений. Эти

ограничения возникают на фундаментальном

уровне, в базовой теории, которая описывает

результаты измерений и определяет методи-

ку расчетов. Теория основана на ряде пред-

положений, накладывающих серьезные огра-

ничения на условия измерения и на характе-

ристики измеряемого элемента, при которых

стандартный метод полностью применим.

Первое и наиболее важное предположение,

на котором основывается стандартный ана-

лиз, – это предполагаемая гауссовская фор-

ма интерферограммы, которая является

следствием предположения о случайном и

некоррелированном распределении двулу-

чепреломления вдоль волокна. На самом де-

ле, большинство интерферограмм не имеют

гауссовскую форму, даже когда исследуе-

мое устройство – длинный отрезок волокна.

Интерферограммы всегда имеют несколько

приплюснутую форму, иногда они выглядят

как прямоугольники или даже имеют вогну-

тую форму с понижением в центре.

В этих случаях гауссовское предположение

совершенно неверно. Это явно утверждает-

ся в FOTP-124, параграф 6.2: «6.2. Точ�

ность. Точность измерений зависит от сте-

пени соответствия формы интерферограм-

мы гауссовской функции».

Измерительная техника

Рис. 1. Лазерные импульсы с различныминачальными поляризациями распространяютсяс разными скоростями и, таким образом,выходят из волокна с некоторой задержкой

Рис. 2. Действие дисперсии на сигналвыражается в том, что импульс расширяется, апик мощности понижается. Действие дисперсиина последовательность бинарных импульсов –повышение BER. Эти пики представляют собойсумму двух поляризаций

Скорость(Гбит/с)

СистемаМаксимальная

ПМД (пс)

2,5 OC-48 STM-16 40

10 OC-192 STM-64 10

40 OC-768 STM-256 2,5

Таблица 1

Максимально допустимые значения ПМД

Page 40: Lightwave 2004 02

40 www.lightwave-russia.com

Негауссовские интерферограммы соответ-

ственно дают неточный результат. Однако

метод не позволяет установить, насколько

ошибочным может быть этот результат, если

предположения выполняются неточно, нап-

ример, когда существует корреляция в расп-

ределении двулучепреломления, и в общем

случае, когда форма интерферограммы зна-

чительно отклоняется от предполагаемой га-

уссовской, что часто имеет место.

Второе важное ограничение связано с пред-

положением об идеальном, достаточно

гладком, непрерывном гауссовском спектре

на приемной стороне. Интерферометр фор-

мирует интерференционную картину двух

главных состояний поляризации.

Около положения нулевой задержки (центр

интерферограммы) присутствует автокорре-

ляционный пик источника. Форма централь-

ного пика обычно является преобразовани-

ем Фурье его спектра. Результирующая (ко-

нечная) интерферограмма представляет

сумму этого автокорреляционного пика (не

содержащего информации о ПМД) и крос-

скорреляционного пика ортогонально поля-

ризованных пучков (в нем содержится ин-

формация о ПМД).

Первое очевидное требование – автокорре-

ляция мало влияет на всю интерферограм-

му. Широкий гауссовский источник создает

узкий направленный автокорреляционный

пик, который легко удалить из конечной ин-

терферограммы. Спектр с резкими измене-

ниями и разрывами создает сложную ин-

терферограмму, смешивая кросскорреля-

цию с внесением неизвестной ошибки в

анализ. Поставщики оборудования для

ПМД знают об этом

и предоставляют ши-

рокополосные, одно-

родно поляризован-

ные источники. Од-

нако проведение из-

мерений через муль-

типлексоры OADM и

волоконные усилите-

ли невозможно из-за

искажений спектра.

ВозможностиобобщенногометодаКак сказано в новом

стандарте FOTP-124-A,

опубликованном в

феврале 2004 года,

теперь есть второй интерференционный

метод измерения дисперсии – обобщенный

интерференционный метод (GINTY), в кото-

ром сочетаются все преимущества TINTY и

исключены все его ограничения. Все силь-

ные ограничения отменены благодаря но-

вому теоретическому подходу, который

просто устраняет строгие ограничения ба-

зовой теории. Теперь же формула, связы-

вающая ПМД с формой интерферограммы,

точна во всех случаях, в том числе при на-

рушении ограничений, накладываемых

стандартным методом. Формула верна для

любой формы интерферограммы и для лю-

бого типа распределения двулучепреломле-

ния в волокне. Более того, точный анализ

позволяет определить, какую ошибку дает

стандартный анализ, когда интерферограм-

ма не является гауссовской.

Таким образом, благодаря использованию

обобщенного метода впервые интерферен-

ционные измерения ПМД позволят получать

достоверные результаты, однозначно соот-

ветствующие значениям ПМД, получаемым

референсным методом измерений. Интер-

ференционный метод измерений будет при-

меним теперь для измерения ПМД при лю-

бом статистическом распределении двулу-

чепреломления, для любых форм интерфе-

рограмм и спектра. Более того, станет воз-

можным тестирование всей линии, включая

волоконные усилители и мультиплексоры.

Анализ негауссовскойинтерферограммыНа рис. 4 приведен пример негауссовской

интерферограммы: обычно наблюдается

интерферограмма с плоской вершиной

(здесь слегка вогнутая) с формой, дале-

кой от строгой гауссовской. Известно, что

в рассмотренном случае истинное значе-

ние ПМД (среднеквадратичное значение

разности групповых задержек – РГЗ) сос-

тавляет 10 пс. В этом не очень хорошем

случае TINTY дает значение ПМД 7,5 пс,

т.е. ошибка равна 25%. (В некоторых слу-

чаях ошибка может быть еще больше.)

Такая разница между истинным и вычис-

ленным значениями дисперсии может

привести к тому, что сеть будет признана

пригодной для передачи информации на

скорости 10 Гбит/с, тогда как на самом

деле это не так. Новый метод обработки

результатов измерений позволяет избе-

жать таких ошибок. Как отмечено выше,

новый метод позволяет точно определить

ошибку стандартного метода, с его по-

мощью можно определить степень соот-

ветствия гауссовского приближения

(Gaussian Complaiance Factor), равную от-

ношению результата стандартного анали-

за к результату точного анализа.

ЗаключениеПМД – явление сложное и коварное, нак-

ладывающее жесткие ограничения на

скорость передачи информации. Более

того, когда вы уже думаете, что все под

контролем, она изменяется и преподносит

новые сюрпризы. ПМД инсталлированно-

го оптического кабеля определяется на-

чальным уровнем дисперсии, заложенным

при изготовлении волокна. Но величина

ПМД имеет склонность возрастать при

производстве кабеля и при его проклад-

ке. К тому же в течение всего времени

использования трассы ПМД будет изме-

няться. И из-за того, что она не имеет

постоянного значения, локализация не-

исправностей с помощью тестового обо-

рудования является непростой задачей.

Знание локального значения дисперсии

конечного временного интервала даст

только часть картины. Единственным при-

емлемым методом тестирования является

тот, который был бы невосприимчив к

вибрации и движению патчкорда. Кроме

того, измерения должны проводиться в

широком спектральном диапазоне для

статистического усреднения результатов.

Интерференционный метод удовлетворя-

ет этим условиям, а некоторые его вер-

сии позволяют гораздо большее.

Измерительная техника

LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Рис. 3. Пример интерферограммы, удовлетворяющейтребованиям стандарта TINTY

Рис. 4. Пример негауссовской интерферограммы

Page 41: Lightwave 2004 02

41www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Выход стандарта IEEE 802.3ae 10-гигабит-

ного Ethernet привел к необходимости соз-

дания нового типа волокна, предназначен-

ного специально для совместной работы с

оптическими передатчиками на основе ла-

зеров с вертикальным резонатором

(VCSEL) на длине волны 850 нм. Конъюнк-

тура рынка для такого волокна, оптимизи-

рованного для работы совместно с лазера-

ми, напрямую связана с разработкой новых

методов тестирования волокна, в частности

метода измерения дифференциальной мо-

довой задержки (DMD). Пока измерения

DMD использовались исключительно для

управления процессом производства волок-

на, можно было пользоваться любым мето-

дом измерений. Необходимость обеспече-

ния единства результатов измерений приве-

ла к созданию стандартизованных тестовых

процедур и поставила производителей во-

локна перед необходимостью использовать

эти процедуры в производстве.

В процессе работы над стандартом IEEE

802.3z Gigabit Ethernet (GbE) стало ясно, что

полоса пропускания многомодового (ММ)

оптического волокна, измеряемая их произ-

водителями традиционными методами, не

позволяет установить реальное значение по-

лосы пропускания ММ-волокна, работающе-

го совместно с лазерным передатчиком. От-

личие обусловлено, главным образом, тем,

что нынешнее поколение ММ-волокон было

спроектировано для использования совмест-

но со светоизлучающими диодами (СИД).

При определении полосы пропускания таких

волокон на заводе-изготовителе ввод свето-

вого излучения в волокно осуществляется

методами, моделирующими этот тип источ-

ника (входной световой пучок «переполня-

ет» апертуру оптического волокна). При ис-

пользовании оптических передатчиков на

основе лазеров, выходной пучок которых

имеет небольшое сечение и малую расходи-

мость, волокно оказывается не полностью

заполнено световым пучком: возбуждается

только малая часть существующих в волок-

не мод. В результате этого фактическая ши-

рина полосы волокна существенно отличает-

ся от значения, полученного в результате

тестовых измерений на заводе. Это приво-

дило к тому, что стандарты IEEE на GbE ус-

танавливали заниженные максимальные

длины для некоторых типов ММ-волокна.

В 2000 году рабочие группы по ММ-волокну

Ассоциации промышленности средств связи

США (TIA) и МЭКа (IEC) направили усилия

на устранение двух основных источников

неоднозначности результатов измерений.

Во-первых, они установили спецификации

на условия ввода в ММ-волокно излучения

оптических передатчиков на основе VCSEL,

для обеспечения повторяемости состава

возбуждаемых лазерным передатчиком

групп мод ММ-волокна. Во-вторых, они пе-

ресмотрели существовавшую процедуру

тестирования полосы пропускания ММ-во-

локна, для того чтобы обеспечить единство

измерений параметров волокон, предназна-

ченных для передачи GbE, в условиях воз-

буждения малой группы мод (RML) при вво-

де излучения в ММ-волокно.

Цель использования RML условий ввода сос-

тоит в том, чтобы более точно согласовать

их с реальными условиями ввода выходного

излучения гигабитного VCSEL в ММ-волокно.

Этим обеспечивается большее совпадение

результатов тестовых измерений полосы

пропускания ММ-волокна с его фактическим

значением в инсталлированной системе.

К сожалению, эти стандарты не были приня-

ты в течение почти двух лет с момента

одобрения стандарта IEEE GbE. Однако

знания, полученные исследовательскими

группами TIA и IEC, оказались весьма по-

лезными при создании стандарта 10-гига-

битного Ethernet 10-GbE IEEE 802.3ae. Ког-

да рабочие группы начали работать над

этим новым проектом, сразу стало ясно, что

передача информационного потока со ско-

ростью 10 Гбит/с, даже при условии, что дли-

на звена связи будет укорочена до 300 м,

представляет значительно более трудную

задачу, чем передача со скоростью 1GbE.

Также было выяснено, что «обычные» ММ-

волокна, такие, как волокно �62,5 мкм для

локальных сетей FDDI или волокно

�50 мкм, соответствующее стандарту

ISO/IEC 11801 для использования внутри

офиса пользователя, имеют мало шансов

удовлетворить новым требованиям. Для

достижения этой цели потребовалось раз-

работать совершенно новое ММ-волокно,

оптимизированное для совместной работы с

лазерными передатчиками, излучающими в

диапазоне длин волн вблизи 850 нм.

Члены группы понимали также, что исполь-

зования еще одной версии методики изме-

СТАНДАРТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯПАРАМЕТРОВ МНОГОМОДОВОГО ВОЛОКНА,ОПТИМИЗИРОВАННОГО ДЛЯ РАБОТЫС ЛАЗЕРАМИ

ДЭВИД КРИТЛЕР (DAVID KRITLER),Маркетинг�менеджер компании Photon Kinetics E�mail: [email protected]

Немецкая фирма Infineon Technologiesсообщила о создании первого транси-вера (приемопередающего модуля),обеспечивающего передачу оптическихсигналов на длине волны 1300 нм в со-ответствии с требованиями технологии10 Gigabit Ethernet (GbE) через участокнизкоскоростного ММ-волокна длиной300 м. Подробнее см. «Новый передаю-щий модуль для высокоскоростной пе-редачи сигналов по стандартным мно-гомодовым волокнам» // LightwaveRussian Edition, 2004, № 2, с. 10.

Примечание редактора.

Стандарты

Page 42: Lightwave 2004 02

42 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

рения полосы пропускания с RML условиями

ввода будет недостаточно, чтобы гарантиро-

вать передачу 10 Гбит/с на расстояние 300 м

даже при использовании этих новых воло-

кон. Требующаяся комбинация скорости пе-

редачи и длины волокна могла быть обеспе-

чена только при условии уменьшения модо-

вой дисперсии до беспрецедентно низкого

для ММ-волокна уровня, а это, в свою оче-

редь, требовало проведения измерений мо-

довой дисперсии более фундаментальным

способом. В итоге было определено, что не-

обходимо измерять DMD для каждого пред-

назначенного для работы с лазерным пере-

датчиком волокна и что на DMD должны

быть наложены самые строгие требования.

Так что же такое DMD? Чтобы понять ее

природу, обратимся к аналогии с хромати-

ческой дисперсией. Хорошо известен им-

пульсный метод измерения хроматической

дисперсии, заключающийся в измерении

зависимости относительной задержки све-

товых (лазерных) импульсов от длины вол-

ны. При измерении DMD импульсным мето-

дом определяется зависимость относитель-

ной задержки лазерных импульсов от ради-

альной пространственной координаты места

ввода импульсов в ММ-волокно.

Рис. 1 иллюстрирует импульсный метод из-

мерения DMD. Пробные лазерные импульсы

последовательно вводятся в волокно в че-

тырех областях с разными радиальными

смещениями относительно центра. Время

задержки выхода импульсов из волокна

различно из-за различия скорости распро-

странения групп мод, возбуждаемых в каж-

дой позиции. Разность между относитель-

ными задержками самого медленного и са-

мого быстрого импульсов и есть DMD во-

локна.

Перспектива указания величины DMD в спе-

цификации на каждое изготовленное волок-

но требует от производителей волокна оп-

ределенного изменения взгляда на

ситуацию в целом. Раньше к изме-

рениям DMD относились исключи-

тельно как к внутреннему тестиро-

ванию, используемому в процессе

технологического контроля. Так как

этот параметр не включался в ком-

мерческую спецификацию, в отли-

чие от затухания или ширины поло-

сы, то не было и международно-

стандартизованной процедуры ис-

пытаний для оценки DMD, не было

даже соглашений о ее специфика-

ции. В результате этого производи-

тели волокна по-разному измеряли

DMD и по-разному интерпретирова-

ли результаты этих измерений.

Однако, несмотря на существовав-

шие различия, практически все ва-

рианты измерения DMD импульс-

ным методом включают следующие

общие элементы:

•• выходное пятно генерирующего

импульсы лазера выставляется по центру

сердцевины тестируемого волокна;

•• лазерные импульсы на выходе волокна

принимаются высокоскоростным детектором

и стробоскопическим осциллографом, отоб-

ражающим зависимость амплитуды выход-

ных импульсов от времени;

•• лазерное пятно после очередного измере-

ния перемещается с определенным шагом

по радиусу сердцевины волокна и проводит-

ся новая серия аналогичных измерений;

•• относительная за-

держка сдвинутых

по радиусу импуль-

сов измеряется на

основании некото-

рой методики опре-

деления положения

импульса (напри-

мер, по положению

пика импульса,

центру тяжести им-

пульса, % от макси-

мальной мощности

на фронте или спаде импульса и т.д.).

Результат измерения DMD в хорошо ском-

пенсированном ММ-волокне (волокне с ма-

лым значением DMD) будет выглядеть так,

как показано на рис. 2. Заметим, что на ри-

сунке кружочками и штриховыми линиями

отмечены фронт самого быстрого импульса

и спад самого медленного импульса из мас-

сива данных измерения.

Повышение точностии пространственного разрешенияизмеренийС приходом нового оптимизированного под

лазер в окне 850 нм 50-мкм ММ-волокна

для использования в приложениях 10GbE

изготовителям волокна нужно не только из-

мерять DMD по согласованной методике, но

и делать это более аккуратно с большим

разрешением для получения нужных для

10GbE показателей. Для достижения этих

целей рабочие группы TIA и IEC выпустили

предварительную версию стандарта на про-

цедуру измерения DMD (TIA FOTP-220 и IEC

60793-1-49), которая устанавливает требо-

вания на наиболее критичные условия про-

ведения измерений DMD: характеристики

пробного импульса лазера и позициониро-

вания (сдвига) лазерного пятна во время

измерений. Эта версия стандарта устанав-

ливает, что пробный импульс лазера для

тестирования DMD должен:

•• обладать узким спектром или иметь воз-

можность компенсации ошибок, вызванных

хроматической дисперсией;

•• иметь гауссову форму временной огибаю-

щей мощности и длительность <110% изме-

ряемой величине DMD;

•• иметь гауссову форму пространственного

распределения плотности мощности и диа-

метр модового пятна порядка 5 мкм, чтобы

ограничить число мод, возбуждаемых в каж-

дом положении области ввода излучения, и

Рис. 1. Природа межмодовой дисперсии многомодовоговолокна. Для измерения DMD лазерные импульсы вводятсяв волокно при различных радиальных смещениях. Разностьотносительной задержки между самым медленным исамым быстрым импульсами равна DMD

Рис. 2. Осциллограммы выходных импульсов сразными радиальными смещениями области вво�да светового пучка в ММ�волокно 50 мкм. В этомопыте по измерению DMD фронт самого быстрогоимпульса соответствует нулю радиального сме�щения пятна лазера, срез самого медленного им�пульса – радиальному смещению в 15 мкм

Стандарты

Page 43: Lightwave 2004 02

43www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Стандарты

тем самым увеличить разрешающую способ-

ность измерений DMD;

•• обладать большой импульсной мощностью

для увеличения отношения сигнал/шум с уче-

том того, что типичное значение затухания в

волокне – 50 мкм на длине волны 850 нм сос-

тавляет приблизительно 2,5 дБ/км.

Этим требованиям удовлетворяют источники

излучения на основе титан-сапфировых

(Ti:Sapphire) лазеров или полупроводниковых

лазеров с распределенной обратной связью

(DFB-лазеров). Полупроводниковые Фабри-

Перо лазеры, наиболее широко используе-

мые источники излучения в передатчиках с

длиной волны 850 нм, удовлетворяют части

требований, но ширина их спектра слишком

велика; лазеры с вертикальным резонатором

(VCSEL), хотя и обладают узким спектром

излучения, но их выходная мощность (поряд-

ка нескольких мВт) мала, что может ограни-

чить диапазон измерений системы.

После выбора подходящего лазерного ис-

точника необходимо дополнить его систе-

мой позиционирования выходного пятна,

обеспечивающей следующие требования:

•• точность первоначального совмещения

центра пятна с центром сердцевины тестируе-

мого волокна на входном торце не хуже 1 мкм;

•• угловое отклонение вводимого светового

пучка от оси волокна <1° при постоянном ди-

аметре лазерного пятна;

•• величина шага перемещения пятна по ра-

диусу в плоскости торца волокна <2 мкм с

точностью <0,5 мкм.

Каждое из указанных выше требований точ-

ности позиционирования служит гарантией

точности и воспроизводимости положений

пятна лазера пробного импульса и его диа-

метра, а также угловой ориентации вводи-

мого в волокно лазерного луча (рис. 3). Эти

меры обеспечивают повторяемость состава

мод, возбуждаемых в каждом положении

входного пучка, и позволяют улучшить восп-

роизводимость результатов измерений DMD.

Как лучше всего тестироватьУчитывая сформулированные жесткие тре-

бования к проведению измерений, произво-

дитель волокна, который хочет выпускать

ММ-волокно следующего поколения, рассчи-

тывая на потребности рынка в системах

10GbE, задается вопросом: «Как можно ак-

куратно и точно выполнить в производствен-

ных условиях измерения, которые были раз-

работаны, главным образом, для лаборатор-

ных условий?» Действительно, применение

дорогостоящего устройства для прецизион-

ного перемещения волокна, смонтированно-

го на виброизолированном стенде, а также

мощного титан-сапфирового лазера и высо-

кочастотного детектора – решение, которое,

возможно, хорошо работает в лабораторных

условиях, но является, очевидно, малопри-

годным для использования в производствен-

ном цехе. Кроме того, производитель перс-

пективного «десятигигабитного» ММ-волок-

на должен обеспечить эффективное прове-

дение измерений DMD в процессе производ-

ства, чтобы преимущество в цене, связан-

ное с использованием длины волны 850 нм,

не исчезло в результате увеличения

времени измерений и роста цены

производства самого волокна.

Ответ на этот вопрос состоит в том,

что измерения DMD, аналогично из-

мерениям любых других параметров

оптического волокна в процессе

производства, должны проводиться

с использованием системы тестиро-

вания, обладающей большинством,

если не всеми, ниже перечисленны-

ми свойствами:

•• согласованность – выполняет из-

мерения в полном соответствии с

имеющимися стандартами;

•• аккуратность – результаты измере-

ний согласуются с результатами суще-

ствующих производственных эталон-

ных систем тестирования и имеется

возможность калибровки для наиболее

важных тестируемых параметров;

•• надежность – построена на многократно

опробованной платформе, пригодной для

круглосуточной (в режиме 24/7) эксплуата-

ции, и имеет встроенную систему повыше-

ния надежности;

•• простота управления – не требует исполь-

зования специально обученных операторов,

может эксплуатироваться обычными инже-

нерами;

•• высокая производительность – требует ми-

нимальной предварительной подготовки, ус-

тановки и времени измерения;

•• гибкость – совместима с полной номенкла-

турой выпускаемой продукции;

•• адаптируемость – может быть модифици-

рована, чтобы приспособиться к изменениям

процедуры измерений и вычислительных ме-

тодов, используемых для обработки;

•• многофункциональность – способна вы-

полнить другие необходимые измерения, ис-

пользуя ту же платформу и единую процеду-

ру подготовки волокна.

Учитывая, что измерения DMD являются от-

носительно новыми, специфицируемыми для

волокна параметрами и рынок систем для

измерения DMD еще мал, неудивительно,

что на рынке представлено крайне мало сис-

тем, обладающих всеми перечисленными

свойствами. Производители волокна должны

серьезно проанализировать коммерческие

системы измерения DMD, недавно появив-

шиеся на рынке, прежде чем сделать выбор:

использовать ли их в качестве основы для

создания собственной технологической сис-

темы тестирования ММ-волокна или внед-

рить в производство уже существующую ла-

бораторную установку. Имеющиеся на рынке

новые системы измерения могут обеспечить

требуемую производительность измерений и

обладают многими, если не всеми, вышепе-

речисленными свойствами, требующимися

для успешного тестирования продукции.

Располагая измерительной аппаратурой,

удовлетворяющей их требованиям, произво-

дители ММ-волокна следующего поколения

будут в состоянии гарантировать не только

соответствие технических характеристик

волокна специфицированным значениям, но

также и то, что оно останется относительно

недорогим, как и надеялись разработчики

стандарта IEEE 10GbE.

Перевод с английского: D. Kritler

Laser�optimized' multimode fiber

presents standardized�testing challenges,

Lightwave, September, 2003

Рис. 3. Требования позиционирования покры�вают как требования позиционирования лучаотносительно сердечника, так и величину уг�ла, под которым пучок вводится в сердечник

Page 44: Lightwave 2004 02

44 www.lightwave-russia.com LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Новые продукты и технологии

Изобретение фо-

тонно-кристалли-

ческих волокон

(PCF) на основе

кварцевого стекла

с периодически

расположенными

полыми трубками

микронного раз-

мера дало в руки

ученых и инжене-

ров исключитель-

но гибкую и удобную технологию управления свойствами волок-

на. Единственный недостаток кварцевых PCF – высокая темпера-

тура плавления кварца (около 2000 оС), затрудняющая создание

сложных структур и введение некоторых примесей.

Недавно группа исследователей из Сиднейского университета в

Австралии продемонстрировала первые полимерные микрострук-

турированные волокна. Управлять структурой полимеров значи-

тельно проще благодаря относительно низкой температуре плав-

ления (175 оС). Это позволило создавать не только двумерные

периодические структуры, подобные структурам в кварцевых

PCF, но также непериодические структуры, в частности, системы

расположенных на концентрических окружностях отверстий прог-

раммируемого переменного диаметра. Именно по этой техноло-

гии создно полимерное волокно с градиентным профилем эффек-

тивного показателя преломления. Поперечное сечение волокна

показано на рис.1.

В разработке находятся и другие типы микроструктурированных во-

локон: волокна с двойной оболочкой; поддерживающие поляриза-

цию волокна и управляемые волокна, чувствительные к внешнему

электрическому полю.

МИКРОСТРУКТУРИРОВАННОЕГРАДИЕНТНОЕ ПОЛИМЕРНОЕ ВОЛОКНО

Рис. 1. Фотография поперечногосечения градиентного полимерно�го микроструктурированного во�локна

ГИБРИДНЫЙ МУЛЬТИПЛЕКСОРCWDM/DWDMФирма Lucent Technologies представила новую оптическую систе-

му Metropolis® Wavelength Services Manager (WSM), предназна-

ченную как для сервис-провайдеров, так и для их бизнес-клиен-

тов, которым требуется большая полоса пропускания. Мультип-

лексор Metropolis® WSM, в котором на одной платформе однов-

ременно используются технологии DWDM и CWDM (coarse wave-

length division multiplexing), обеспечивает экономичную передачу

сигнала непосредственно до заказчика и может использоваться в

городских, межстанционных и региональных сетях. Сочетание

модульной конструкции с гибридной технологией DWDM поверх

CWDM позволяет гибко наращивать емкость сети по мере воз-

никновения потребностей.

Применение в мультиплексоре новейших технологий, таких, как

plug-n-play, ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexing) и

стандартизованной панели управления, позволило упростить

настройку и эксплуатацию при предоставлении дифференциро-

ванных услуг.

Page 45: Lightwave 2004 02

45www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

В.П. ДУРАЕВ,АОЗТ «Нолатех», Е�mail: nolatech@mail. magelan.ru, http: www. nolatech. ru

Полупроводниковые оптические усилители –

ПОУ имеют хорошие перспективы практи-

ческих применений во многих областях тех-

ники [1-4].

В настоящей работе изложены результаты

исследований по созданию полупроводнико-

вых оптических усилителей на основе гете-

роэпитаксиальных структур InAlAs – InGaAs-

InP на длины волн 840–1560 нм. Представле-

на конструкция полупроводникового опти-

ческого усилителя и приведены основные

его характеристики.

Принцип действия ПОУ основан на явлении

вынужденного излучения, возникающего

при взаимодействии фотонов входного излу-

чения с электронно-дырочными парами ак-

тивной среды [5].

В работе использовались гетероэпитакси-

альные структуры на основе InAlAs – InGaAs-

InP с квантово-размерными слоями, изготов-

ленные методом МОС – гидридной эпитак-

сии на подложках P-InP n-GaAs, излучающие

в спектральном диапазоне 840–1560 нм [6].

Из исходных квантово-размерных гетерост-

руктур изготавливались мезополосковые ак-

тивные элементы полупроводникового опти-

ческого усилителя рис.1.

Ширина мезаполоски составляла 3 мкм, дли-

на резонатора 600–1200 мкм. На переднюю

и заднюю грани активного элемента наноси-

лись многослойные просветляющие покры-

тия с коэффициентом отражения <0,5%. Ак-

тивный элемент оптического усилителя мон-

тировался на медный теплоотвод, который

помещался на термоэлектрический микрохо-

лодильник, управляемый схемой тер-

мостабилизации. Излучение с задней

и передней грани активного элемента

усилителя вводилось в одномодовый

световод с микролинзой на торце, на

поверхность которой наносилось прос-

ветляющее покрытие с коэффициен-

том отражения <0,5%.

Исследование спектра излучения усили-

теля на длине волны 1531 нм при токе на-

качки 200–300 мА без подачи усиливаемо-

го сигнала на вход усилителя показало, что

полуширина спектра излучения составляет

30–40 нм, что указывает на суперлюми-

несцентный характер излучения, и что дан-

ный тип усилителя является усилителем бе-

гущей волны.

Коэффициент усиления G определялся как

отношение мощности Pвых сигнала на выхо-

де оптического усилителя к мощности Pвх

сигнала на его входе.

G = Pвых / Pвх .

Шум-фактор показывает, как сильно возрас-

тает шум в усилителе по сравнению с полез-

ным сигналом, и определяется как отноше-

ние сигнал-шум на выходе к отношению сиг-

нал-шум на входе усилителя.

В результате проведенных исследований ха-

рактеристик оптических усилителей уста-

новлены:

• коэффициент усиления – 30 дБ;

• максимальная выходная мощность на выхо-

де усилителя – 20 мВт;

• минимальная мощность входного

сигнала (чувствительность) – 5 мкВт;

• эффективность – 0,125/0,032

дБм/мА;

• мощность насыщения – 10 дБм;

• шум-фактор – 6 дБ;

• ширина полосы усиления –

35–80 нм.

Исследование характеристик осуще-

ствлялось при подключении оптичес-

кого изолятора на вход усилителя.

Конструкция модуля полупровод-

никового оптического усилителя в

корпусе 14 pin DIL типа «Баттерфляй» предс-

тавлена на рис. 2.

Волоконно-оптические кабели на входе и вы-

ходе ПОУ оконцовываются коннекторами типа

FC/APC и содержат одномодовое волокно с

сохранением и без сохранения поляризации.

В результате проведенной работы были так-

же созданы полупроводниковые оптические

усилители на длину волны 840 нм, 1300 нм,

1064 нм, 1550 нм, параметры которых анало-

гичны параметрам приведенного в данной

работе оптического усилителя.

Разработанные оптические усилители ис-

пользовались в волоконно-оптических систе-

мах передачи информации со спектральным

уплотнением каналов в качестве усилителей

мощности выходного излучения и предуси-

лителей для повышения чувствительности

приемников излучения.

Литература1. Лык Ви Ван и др. Оптический усилитель�

ный модуль, М.: Препринт ФИАН,1989.

2. Лык Ви Ван, Дураев В.П., Елисеев П.Г. //

Квантовая электроника, 1992, 19, № 7, с. 674.

3. Дураев В.П. // Лазерная техника и оптоэле�

ктроника, 1992, № 3�4, 40.

4. Слепов Н.Н. Оптические усилители,

Connect Мир связи, 1999, ч.1, № 8, с. 88�91.

5. Волоконно�оптическая техника (история,

достижения, перспективы) / Под ред. С.А.

Дмитриева, Н.Н. Слепова, М., 2000.

6. Дураев В.П., и др. // Квантовая электрони�

ка, 31, № 6 (2001), с. 529�530.

Новые продукты и технологии

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ

Рис. 2. Конструкция модуля полупроводни�кового оптического усилителя в корпусе«Баттерфляй»

Рис. 1. Конструкция активного элемента«зарощенная меза»

Page 46: Lightwave 2004 02

46 www.lightwave-russia.com

Новые продукты и технологии

LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Описание изделияКомпания OFS разработала новый плоский

мини-кабель для отводов Mini DP, который

упрощает работу и повышает надежность

известного кабеля LightPack® LXE, благода-

ря полностью сухой, легкодоступной

конструкции сердечника.

Сердечник кабеля содержит два оптических

волокна размещенных в «сухом» полимер-

ном модуле – центральной трубке.

Затем два диэлектрических стержня раз-

мещаются продольно вдоль центральной

трубки, диаметрально друг к другу для

уменьшения ломкости и

увеличения прочности на

разрыв. Далее наносится

оболочка из полиэтилена

высокой плотности

(HDPE), которая обеспе-

чивает защиту, необходи-

мую при наружной прок-

ладке кабеля, включая

воздушную подвеску и

прокладку непосред-

ственно в грунт.

Почему рекомендуется использоватькабель Mini DP?Малый размер и вес кабеля Mini DP обес-

печивает более экономичное и эффектив-

ное техническое решение при строитель-

стве концевой части волоконно-оптичес-

кой сети, где требуется меньшее количе-

ство оптических волокон, например, при

организации последней оптической мили

для частных пользователей (FTTP).В та-

ких случаях плоский кабельный отвод

позволяет эффективно заполнить проме-

жуток между распределительной сетью и

зданием абонента.

Конструкция полностью диэлектрического

кабеля позволяет экономить средства, уст-

раняя необходимость дорогостоящих ра-

бот по оконцовке или заземлению. Кабель

Mini DP подходит для прокладки в кабель-

ный трубопровод, непосредственно в грунт

и для прокладки по воздуху. Он влагоус-

тойчив и очень надежен, благодаря тому,

что в его конструкции не используются ге-

ли или наполнители. В результате этот ка-

бель упрощает подготовку к сращиванию

и процедуру зачистки.

ПЛОСКИЙ ОТВОДНОЙ КАБЕЛЬ Mini DPКомпактный и экономичный волоконно�оптический кабель –заключительное звено сети FTTP

Плоский кабельный отвод Mini DP

Плоский кабельный отвод Mini DP

Свойства и преимущества

• Небольшой размер и вес облегчают ра-

боту с кабелем и прокладку.

• Сухая конструкция кабеля позволяет эко-

номить время и упрощает подготовку к

сращиванию.

• Полностью диэлектрическая конструкция

устраняет необходимость оконцовки и за-

земления.

• Подходит для воздушной подвески с не-

сущим тросом, прокладки непосредствен-

но в грунт и в подземном трубопроводе.

• Совместим со стандартными промыш-

ленными клиновыми зажимами и муфтами.

• Высокий предел прочности на разрыв и

устойчивость к разрушению.

• Номинальная нагрузка при прокладке

~140 кгс.

• Быстрый доступ к оптическому волокну с

помощью стандартных инструментов.

• Поставляется со стандартным оптичес-

ким волокном AllWave компании OFS.

Технические характеристики:

Спецификация

Количество оптических волокон – 2.

Размеры кабеля 3,3 х 7,6 мм.

Вес кабеля – 48 кг/км.

Диапазон рабочих температур от –400С

до +700С.

Минимальный диаметр изгиба – 150 мм.

Стойкость к раздавлению – 440 Н/см.

Характеристики для прокладки

по воздуху

Ветроваянагрузка

Макс. рас-стояниемежду

опорами(в метрах)

Минималь-ное прови-сание длясреднего

расстояниямежду

опорами

сильная 46

1 % средняя 89

легкая 116

Page 47: Lightwave 2004 02

47www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

О.Е. НАНИЙ,главный редактор журнала Lightwave Russian Edition

ВведениеПоследние несколько десятилетий потреб-

ности людей в обмене информацией рас-

тут исключительно высокими темпами.

Быстрая и надежная передача разнород-

ной информации (видео, голоса, данных)

необходима для развития экономики и об-

щества в целом [1].

Оптическое волокно способно передавать

огромное количество информации благо-

даря очень высокой частоте световых

волн (1014 Гц). Поэтому развитие и внедре-

ние оптических технологий в телекоммуни-

кации – это основной путь удовлетворения

растущих потребностей общества в обме-

не информацией. Однако скорость переда-

чи сигналов по единичному каналу ограни-

чивается быстродействием оптических пе-

редатчиков и приемников, осуществляю-

щих электронно-оптическое и оптико-

электронное преобразование [2–4]. Макси-

мальная скорость передачи информации с

помощью систем связи, находящихся се-

годня в широкой промышленной эксплуа-

тации, – 10 Гбит/с. Созданы и испытаны в

полевых условиях системы, работающие

со скоростью 40 Гбит/с, однако их широ-

кое внедрение в промышленную эксплуа-

тацию откладывается как по экономичес-

ким причинам, так и из-за нерешенных

проблем с компенсацией дисперсии [5].

Практически быстродействие электронных

устройств ограничено скоростями порядка

40 Гбит/с, поэтому дальнейшее увеличение

скорости передачи сигналов по одному ка-

налу требует использования оптических ме-

тодов мультиплексирования с временным

разделением (OTDM) [6]. Хотя научные ис-

следования систем сверхвысокоскоростной

передачи сигналов ведутся целым рядом

научных коллективов, их реальное внедре-

ние в промышленную эксплуатацию – дело

далекого будущего.

В отличие от несколько футуристической

технологии OTDM технология спектрально-

го разделения каналов

передачи (WDM) позволи-

ла реально многократно

(более чем в 100 раз)

увеличить суммарный по-

ток передаваемой по од-

ному волокну информа-

ции при использовании

существующего активно-

го оборудования. Сущ-

ность метода WDM заклю-

чается в одновременной пе-

редаче по одному волокну

независимых сигналов компонентами све-

тового пучка с различными длинами волн

(разных цветов). Каждая компонента с оп-

ределенной длиной волны представляет

собой отдельный оптический канал пере-

дачи информации со своим передатчиком

и приемником. Добавление нового канала

в линию связи сводится к введению новой

компоненты светового пучка на не занятой

длине волны и никак не затрагивает рабо-

ту уже существующих каналов передачи

сигналов. Для передачи информации по

разным каналам могут использоваться

аналоговые и цифровые сигналы, различ-

ные протоколы и скорости передачи. Такая

возможность объединения, передачи по

волокну и последующего разделения кана-

лов с разными длинами волн несущей ос-

нована на принципе суперпозиции (неза-

висимости) волн в линейной оптике. Нели-

нейное взаимодействие волн может при-

вести к появлению нежелательных перек-

рестных помех, и поэтому требуется при-

нимать меры по ослаблению нелинейных

эффектов в WDM-системах связи.

Принцип работы и виды WDM�системПринцип работы WDM-систем поясняет рис. 1.

Световые сигналы с разными длинами

волн, генерируемые несколькими опти-

ческими передатчиками, объединяются

мультиплексором и вводятся в оптическое

волокно линии связи. При больших рас-

стояниях передачи на линии связи уста-

навливается один или несколько оптичес-

ких усилителей. На приемном конце ли-

нии связи демультиплексор принимает

составной сигнал, выделяет из него ис-

ходные компоненты с разными длинами

волн и направляет их на соответствую-

щие фотоприемники.

Такая система передачи «точка-точка»

обеспечивает увеличение пропускной спо-

собности линии связи между двумя узлами.

Однако возможности и преимущества тех-

нологии WDM в еще большей степени раск-

рываются в сложных насыщенных сетях

связи, содержащих много различных узлов.

На промежуточных узлах некоторые каналы

могут быть добавлены или выделены из

составного сигнала посредством мультип-

лексоров ввода/вывода, а остальные кана-

лы проходят через узел без преобразования

в электрический сигнал. В некоторых узлах

устройства оптической кросс-коммутации

позволяют перенаправлять каналы по но-

вым направлениям (рис. 2).

Первые исследования WDM-технологии,

проведенные в 1980-х годах, продемонстри-

ровали возможность объединения оптичес-

ких несущих, разделенных спектральным

интервалом 10–25 нм, для передачи сигна-

лов по многомодовому волокну в локальных

сетях, при этом рабочие длины волн лежали

Основы ВОЛС

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СПЕКТРАЛЬНОГОМУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ (WDM)

Рис. 1. Структура волоконно�оптической линиисвязи со спектральным мультиплексированием

Page 48: Lightwave 2004 02

48 www.lightwave-russia.com

в первом (850 нм) и втором (1310 нм) окнах

прозрачности [7, 8]. Однако эти работы не

привели к разработке промышленных сис-

тем, главным образом, по экономическим

соображениям.

Первыми WDM-системами, нашедшими прак-

тическое применение, стали двухволновые

WDM-системы, объединившие две основные

несущие длины волн 1310 нм и 1550 нм

из 2-го и 3-го окон прозрачности в одном

одномодовом волокне. Практический успех

двухволновых WDM-систем обусловлен тем,

что они позволяют либо удвоить скорость

передачи сигналов по одному волокну, либо

создать дуплексные системы на одном во-

локне, не изменяя существующего активно-

го оборудования и используя простые и на-

дежные двухволновые мультиплексоры/де-

мультиплексоры.

Простота таких систем, обусловленная

очень большим спектральным интервалом

(более 200 нм), вместе с тем ограничивает

дальнейший рост их пропускной способнос-

ти. Реально двухволновые WDM-системы

позволяют подключить еще только один ка-

нал с длиной волны 1650 нм или 1490 нм.

Двухволновые WDM-системы широко ис-

пользуются в сетях доступа, в частности, в

пассивных оптических сетях (PON) [9].

В середине 1990-х годов благодаря широко-

му внедрению оптических усилителей на ос-

нове волокон, легированных эрбием (EDFA,

Erbium doped fiber amplifier) [10, 11], начина-

ет бурно развиваться технология спектраль-

ного мультиплексирования с плотным рас-

положением спектральных каналов, для

обозначения которой используется аббреви-

атура DWDM (Dense WDM). Экономическая

эффективность систем DWDM в системах

дальней связи резко увеличилась с приме-

нением оптичес-

ких усилителей,

так как одно уст-

ройство – усили-

тель – заменило

десятки регене-

раторов, исполь-

зовавшихся до

появления опти-

ческих усилите-

лей для восста-

новления опти-

ческих сигналов

каждого спект-

рального канала

отдельно. Cисте-

мы электрической регенерации сигналов,

применяемые, например, в сетях SDH, явля-

ются весьма дорогими и, кроме того, прото-

кольно зависимыми, так как они могут восп-

ринимать только определенный вид кодиро-

вания сигнала.

В силу того, что основной рабочий диапазон

усилителей EDFA лежит в пределах длин

волн 1525–1565 нм, появилась необходи-

мость вместить в этот промежуток как мож-

но больше каналов. Наиболее широкое

распространение получили системы, в кото-

рых предусмотрено расположение каналов

с частотным интервалом �� = 100 ГГц,

что в области 1550 нм соответствует спект-

ральному интервалу �� = 0,8 нм. Ведутся ра-

боты по созданию систем с частотным интер-

валом 50 ГГц (0,4 нм) и даже 25 и 12,5 ГГц.

Однако системы с интервалом 50 ГГц вряд

ли будут востребованы операторами связи

в ближайшее время из-за высокой стоимос-

ти, с одной стороны, и из-за повышения

скорости передачи информации по каждому

каналу, с другой.

Технология DWDM оказалась незаменимой

в линиях дальней связи, в которых необхо-

димо передавать огромные потоки инфор-

мации на большие расстояния, требующие

применения оптических усилителей. Кро-

ме того, в последнее время активно разви-

ваются городские сети и сети доступа, в

которых также целесообразно применение

технологий спектрального мультиплекси-

рования. В некоторых из них не требуются

столь высокие суммарные потоки инфор-

мации, которые обеспечивает технология

DWDM. Поэтому вновь возродился инте-

рес к WDM-системам с менее плотным

расположением спектральных каналов. Та-

кие системы называются системами с гру-

бым спектральным мультиплексировани-

ем, и для них принято международное

обозначение СWDM (Coarse WDM). Меж-

дународным стандартом ITU G.694.2 уста-

новлена спектральная сетка для централь-

ных длин волн СWDM-каналов.

Соседние каналы разделены спектральным

интервалом 20 нм в диапазоне длин волн от

1270 до 1610 нм.

Стандарт определяет и область применения

технологии CWDM – городские сети с рас-

стоянием до 50 км.

Основное преимущество технологии СWDM

перед технологией DWDM – меньшая стои-

мость. Оценки, сделанные различными ав-

торами, показывают, что цены на СWDM-

системы в 1,5–2,5 раза ниже цен на анало-

гичные DWDM-системы. Снижение цены

обусловлено меньшей стоимостью компо-

нентов. В частности, используемые в

СWDM-системах оптические передатчики

не требуют температурной стабилизации (в

системах DWDM температурная стабилиза-

ция лазеров обязательна), стоимость

СWDM-мультиплексоров ниже стоимости

DWDM-мультиплексоров. Главный недоста-

ток технологии СWDM заключается в огра-

ниченных возможностях масштабирования

Основы ВОЛС

LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Рис. 2. Принцип работы WDM�систем передачиинформации в сложных сетях. OADM – мультиплексорввода/вывода, OC – оптический кросс�коммутатор

Рис. 3. Реализация гибридной технологии DWDM и CWDM

Page 49: Lightwave 2004 02

49www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

т.е. увеличения суммарного по всем кана-

лам потока передаваемой информации по

мере роста потребностей заказчика.

Наибольшее количество спектральных ка-

налов в технологии СWDM при использова-

нии всей спектральной области от 1270 до

1610 нм в волокнах без водородного пика

равно 18, число каналов в обычном одномо-

довом волокне еще меньше.

Недостаточная масштабируемость систем

СWDM может быть преодолена внедрени-

ем гибридной технологии: DWDM поверх

СWDM. Одну из возможных реализаций

такой гибридной технологии иллюстриру-

ет рис. 3.

Оптические мультиплексоры/демуль�типлексоры WDMОптические мультиплексоры/демультип-

лексоры являются центральными элемен-

тами WDM-систем. Они выполняют функ-

цию объединения/разделения в простран-

стве спектральных каналов и фактически

осуществляют пассивную маршрутизацию

по длинам волн. Существуют различные

оптические методы объединения и разде-

ления нескольких каналов в одном волок-

не. Для разных видов WDM целесообраз-

но применять методы, наиболее подходя-

щие для них.

Двухволновые мультиплексорыДвухволновые WDM-мультиплексоры произ-

водятся с использованием хорошо зареко-

мендовавшей себя технологии сплавной би-

конической вытяжки (FBT), позволяющей

достичь низких вносимых потерь одновре-

менно с высокой степенью изоляции кана-

лов в широком диапазоне температур. Тех-

нические параметры мультиплексоров соот-

ветствуют современным телекоммуникаци-

онным стандартам.

Простейший сплавной разветвитель FBT

(Fused Biconic Tapered) (рис. 4) представ-

ляет собой пару одномодовых оптических

волокон, на участке определенной длины

приваренных друг к другу вдоль боковой

поверхности. Основная мода волокна, ко-

торая распространяется по сердцевине од-

ного из оптических волокон, в области

сварки частично проникает в сердцевину

второго волокна, и постепенно, по мере

распространения вдоль области сварки,

происходит перетекание моды из одного

волокна во второе. После того, как опти-

ческое излучение полностью перейдет из

одного волокна во вто-

рое, процесс идет в про-

тивоположном направле-

нии. Поэтому, изменяя

длину сварного соедине-

ния, можно добиться вы-

вода практически всего по-

тока на длине волны �1

через один выход, а по-

тока на длине волны �2

через другой.

Классическими сварными

WDM-мультиплексорами

являются устройства, объ-

единяющие/разделяющие

световые пучки с длинами

волн 1310/1550 нм. Кроме

того, используются муль-

типлексоры 1550/1625 нм.

Световой канал с длиной

волны 1625 нм используется

для целей диагностики и уп-

равления работой оптической сети.

Мультиплексоры на основе оптическихфильтровВ мультиплексорах и демультиплексорах

DWDM и CWDM могут быть использованы

оптические узкополосные фильтры, каждый

из которых выделяет из составного полих-

роматического светового пучка (или добав-

ляет в него) один монохроматический пучок

с определенной длиной волны. Располагая

последовательно устройства ввода с разны-

ми длинами волн, можно получить мультип-

лексор с любым числом каналов (рис. 5).

В качестве узкополосных оптических фильт-

ров обычно применяются тонкопленочные

фильтры или волоконные брэгговские диф-

ракционные решетки (рис. 6).

Тонкопленочные фильтрыТонкопленочный фильтр состоит из нес-

кольких слоев прозрачного диэлектрическо-

го материала с различными показателями

преломления, нанесенных последовательно

друг за другом на оптическую подложку. На

каждой границе раздела между слоями из-

за различия их показателей преломления

часть падающего светового пучка зеркаль-

но отражается в соответствии с законом

Френеля. В зависимости от длины волны

фазовые задержки между компонентами

света, отраженными от разных слоев, при-

водят к интерференционному сложению или

гашению отраженного света. В общем слу-

чае чем уже требуется полоса пропускания

фильтра, тем большее число слоев необхо-

димо нанести на подложку. Тонкопленочные

Основы ВОЛС

Рис. 4. Внешний вид двухволнового WDМ�мультиплексора

Рис. 5. Система фильтров для демультиплексиро�вания составного многоканального оптическогосигнала

Рис. 6. Оптические схемы узкополосных оптических фильтров, основанных натонкопленочной технологии (а) и на технологии брэгговских волоконных реше�ток (б). Пленочные фильтры расположены наклонно к оптической оси, чтобыотраженный свет попадал в порт вывода (ввода). Брэгговские решетки отража�ют свет выделенной длины волны точно назад, и для их вывода используютсяспециальные устройства – циркуляторы

а) б)

Page 50: Lightwave 2004 02

50 www.lightwave-russia.com

фильтры имеют достаточно узкую полосу

отражения и используются в системах

CWDM, а также в системах DWDM с числом

каналов до 32. В современных системах с

более плотным расположением каналов ис-

пользуют другие технологии.

Волоконные брэгговские решеткиВолоконная брэгговская решетка – это от-

резок волокна с определенной простран-

ственной периодической структурой. Прост-

ранственная периодическая структура явля-

ется объемной дифракционной решеткой –

брэгговской решеткой. Брэгговская решетка

отражает свет определенного диапазона

длин волн и пропускает свет всех остальных

длин волн. Центральная длина волны �0

спектра отражения определяется периодом

� решетки: �0 = 2n�, где n – эффективный

показатель преломления волокна.

Устройства ввода/вывода спектрально�го канала (OADM)Так как мультиплексоры DWDM рассчита-

ны на работу с большим числом каналов

(до 32 и более), то наряду с устройствами

DWDM, в которых мультиплексируются

(демультиплексируются) одновременно все

каналы, выпусаются модули оптических

мультиплексоров ввода-вывода (OADM),

позволяющие отводить из полихромати-

ческого светового пучка канал с опреде-

ленной длиной волны и добавлять вместо

него другой канал с той же длиной волны.

Все остальные каналы проходят через уст-

ройство без преобразования оптического

сигнала в электрический и обратно. Моду-

ли OADM рассчитаны на работу в WDM-се-

тях со сложной топологией, где в промежу-

точных узлах необходим вывод некоторых

но не всех каналов и ввод вместо них дру-

гих. В таких случаях использование муль-

типлексоров OADM эффективнее полного

мультиплексирования демультиплексиро-

вания, поскольку на этих устройствах вы-

водятся только определенные длины волн,

а все остальные каналы беспрепятственно

проходят дальше (рис. 8).

Мультиплексоры выпускаются в вариантах

для отведения (добавления) 1, 2, 3 и 4 длин

волн (каналов), а также в модификациях

для сетей DWDM и CWDM.

Со стороны порта входных каналов в уст-

ройство вводится полихроматический свето-

вой пучок, содержащий множество незави-

симых каналов с длинами волн �1, �2, ... �n.

Большинство каналов проходит через узко-

полосный фильтр, практически не взаимо-

действуя с ним, и выводится через порт вы-

ходных каналов. Циркулятор направляет от-

раженную волну �i в порт вывода (рис. 8 в).

Со стороны порта ввода �i циркулятор до-

бавляет в передаваемый составной сигнал

один канал на той же длине волны, что была

выделена.

Мультиплексоры на основе дисперси�онных элементовРассморенные выше мультиплексоры на

основе каскада последовательно располо-

женных узкополосных фильтров вносят по-

тери, прямо пропорциональные числу кас-

кадов. Они обладают хорошими характе-

ристиками для систем с относительно не-

большим числом каскадов, но при числе

каскадов более 32 вносимые потери стано-

вятся неприемлемо большими. Поэтому в

DWDM-системах с числом каналов нес-

колько десятков и больше применяются

мультиплексоры на основе пространствен-

ных дисперсионных элементов. Простран-

ственные дисперсионные элементы отра-

жают или преломляют свет под разными

углами в зависимости от длины волны све-

та. Первые пространственные дисперсион-

ные элементы – дисперсионные стеклян-

ные призмы известны еще со времен

И. Ньютона. Именно с их помощью был

разложен на спектральные составляющие

солнечный свет. В технологии DWDM, од-

нако, дисперсионные призмы не использу-

ются из-за малости дисперсионного коэф-

фициента KD угловой дисперсии, опреде-

ляющего отношение разности углов d

отклонения компонент к разности длин

волн этих компонент: KD = d /d�.

Основы ВОЛС

LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Рис. 7. Механизм селекции длин волн брэгговской решеткой

Рис. 8. Схемы включения устройства ввода/вывода (мультиплексора OADM)спектрального канала (а) и структура устройства, выполненного на основебрэгговской решетки (б). Мультиплексор OADM содержит четыре порта:входных каналов, выходных каналов, канала вывода селектируемой волны �i

и канала ввода селектируемой волны �i

В последнее время начаты работыпо созданию так называемых«суперпризм» – призм, изготовленныхиз искусственных материалов новоготипа – фотонных кристаллов. Пооценкам, коэффициент угловойдисперсии таких призм может в 500 рази более превышать коэффициентугловой дисперсии обычныхстеклянных призм.

а) б)

Page 51: Lightwave 2004 02

51www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Достаточной дисперсией для создания уст-

ройств DWDM обладают дифракционные ре-

шетки различного типа. Наибольшее распрос-

ранение получили фазовые дифракционные

решетки в интегральном исполнении – так на-

зываемые решетки на основе массива пла-

нарных волноводов AWG (Arrayed Waveguide

Gratings), – и объемные фазовые дифракци-

онные решетки отражательного типа.

Дифракционные решеткиДифракционные решетки отражают свето-

вой пучок некоторой длины волны под таким

углом в плоскости падения, для которого

разность набегов фаз от соседних элемен-

тов решетки равна 2�. Величина этого угла

зависит от длины волны. Оптическая схема

демультиплексора DWDM на основе отража-

тельной объемной дифракционной решетки

приведена на рис. 9. Необходимость совме-

щения волоконных элементов с объемными

делает устройства на основе дифракцион-

ных решеток дорогими и сложными в произ-

водстве. Однако вносимые ими потери прак-

тически не зависят от числа каналов, что де-

лает эту технологию одной из наиболее

привлекательных для использования в сис-

темах с большим числом каналов.

Мультиплексоры DWDM на основе пла�нарных дифракционных решетокУпростить производство мультиплексоров с

дифракционными решетками позволяет ис-

пользование технологии интегральной опти-

ки. Интегральная оптика успешно применя-

ется для создания решеток на основе мас-

сива планарных волноводов различной дли-

ны AWG (Arrayed Waveguide Gratings).

Принцип действия фазовой решетки состоит

в том, что свет проходит через несколько сло-

женных строго параллельно волноводов раз-

ной длины, при этом разность длин постоян-

на. Такое устройство эквивалентно прозрач-

ной призме, одна грань которой плоская, а

противоположная – ступенчатая, с одинако-

выми ступеньками. Такая дифракционная ре-

шетка называется эшелоном Майкельсона.

AWG – это, по существу, эшелон Майкельсо-

на в интегрально-оптическом исполнении.

DWDM-мультиплексоры вносят довольно

большие потери. Типичные значения порядка

10–12 дБ при дальних переходных помехах –

20 дБ и полуширине спектра

1 нм. Поэтому часто необходимо до или после

DWDM-мультиплексора устанавливать опти-

ческие усилители.

Оптическиепередатчикидля WDM�системПринцип работы и

характеристики оп-

тических передатчи-

ков рассмотрены в

статье [3] раздела

«Основы ВОЛС» на-

шего журнала. Ра-

бота в составе сис-

темы, использую-

щей спектральное

мультиплексирование

каналов, предъявляет

дополнительные тре-

бования к спектру оптических передатчиков,

зависящие от вида WDM-системы.

Наиболее жесткие требования предъявляют-

ся к передатчикам, работающим в системах

DWDM, поэтому в них часто применяют

DFB-лазеры (лазеры с распределенной об-

ратной связью). Оптическая обратная связь

в таких лазерах создается дифракционной

решеткой, выполненной на поверхности ак-

тивного элемента лазера. Это обеспечивает

одночастотный режим генерации с шириной

линии на половине высоты менее 100 МГц,

при этом коэффициент подавления боковых

мод составляет 40 дБ. (Коэффициентом по-

давления боковых мод называется отноше-

ние мощности главного пика к мощности

ближайшей боковой моды.)

Главный недостаток полупроводниковых DFB-

лазеров – чувствительность длины волны из-

лучения к изменению температуры. Измене-

ние длины волны источников света в систе-

мах DWDM не должно превышать 0,05 нм во

всем диапазоне рабочих температур, поэтому

необходима их термическая стабилизация,

что увеличивает стоимость всей системы.

От подобного недостатка свободны воло-

конные лазеры и твердотельные лазеры с

объемным резонатором. Наибольший инте-

рес для приложений представляют эрбие-

вые лазеры, генерирующие излучение в

спектральной области 1,53–1,62 мкм. Они

накачиваются лазерными диодами и предс-

тавляют собой эффективный и стабильный

источник света для систем со спектральным

Основы ВОЛС

Рис. 9. Оптическая схема демультиплексора DWDM наоснове отражательной объемной дифракционной решетки

Рис. 10. Демультиплексор на основе массива планарных волноводов AWG

Page 52: Lightwave 2004 02

52 www.lightwave-russia.com

уплотнением каналов. Перспективным нап-

равлением является разработка многока-

нальных волоконных лазеров.

Перспективными источниками излучения для

DWDM-систем являются суперлюминесцент-

ные лазеры, генерирующие широкополосное

излучение. Использование оптических фильт-

ров позволяет получить необходимое количе-

ство монохроматических каналов, отличаю-

щихся длинами волн на заданную величину.

Оптические усилителиОптические усилители предназначены для

увеличения дальности передачи сигналов. В

настоящее время в DWDM-системах приме-

няются два типа усилителей: эрбиевые во-

локонные и рамановские (ВКР) волоконные

усилители (Raman amplifiers). (Полупровод-

никовые усилители пока не используются в

системах со спектральным уплотнением ка-

налов из-за перекрестных помех между раз-

личными спектральными каналами, обус-

ловленных четырехволновым смешением и

кроссмодуляцией усиления.)

Полная спектральная полоса усиления эр-

биевых волоконных усилителей составляет

около 80 нм (С- и L-спектральные полосы)

[11]. Для усиления каналов, расположенных

в S-полосе, эрбиевые усилители не приме-

няются, так как они обладают большими

шумами в этой области. Ведутся разработ-

ки тулиевых усилителей (TDFA), однако по-

ка их параметры недостаточны для исполь-

зования в промышленных системах.

Способностью усиливать в широком диапа-

зоне длин волн от 1300 до 1600 нм облада-

ют рамановские усилители. Рамановские

усилители перспективны в силу следующих

принципиальных преимуществ:

•• спектр их усиления зависит от спектра на-

качки, поэтому подбором источников накач-

ки можно формировать очень широкую (бо-

лее 100 нм) полосу усиления в любом диа-

пазоне длин волн (рис. 11);

•• низкий уровень шумов;

•• возможность усиления оптических сигна-

лов непосредственно в телекоммуникацион-

ном волокне.

В современных CWDM-системах усилители

не применяются, однако ведутся исследова-

ния возможности использования полупро-

водниковых усилителей, в часности линей-

ных оптических усилителей (LOA), для уве-

личения дальности работы CWDM-систем.

Литература1. Дианов Е.М. На пороге Тера�эры // Кван�

товая электроника, 2000, т. 30, с. 659.

2. Наний О.Е. Основы цифровых волоконно�

опических систем связи // Lightwave Russian

Edition, 2003, № 1, с. 48–52.

3. Наний О.Е. Оптические передатчики //

Lightwave Russian Edition, 2003, № 2, с. 48–51.

4. Наний О.Е. Приемники цифровых воло�

конно�оптических систем связи // Lightwave

Russian Edition, 2004, № 1, с. 50–51.

5. Weiershausen W. Will We Need 40G in

German WDM Networks? // ECOC_IOOC 2003

Proceedings, vol.5, pp. 88–95, Rimini, 2003.

6. Щербаткин Д.Д. Оптические передатчики

на основе твердотельных лазеров с синхро�

низацией мод // Lightwave Russian Edition,

2003, № 2, с. 48–51.

7. Дианов Е.М., Кузнецов А.А. Спектральное

уплотнение каналов в волоконно�оптичес�

ких линиях связи // Квантовая электроника,

1983, № 10, с. 245–264.

8. Алферов Ж.И. и др. Многоканальная дуп�

лексная волоконно�оптическая линия связи

на длине волны 1,3 мкм // Квантовая элект�

роника, 1982, № 9, с. 1698–1700.

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

ные опические сети PON. Часть 1. Архитек�

тура и стандарты // Lightwave Russian

Edition, 2004, № 1, с. 22–28.

10. Убайдуллаев Р.Р. Протяженные ВОЛС

на основе EDFA // Lightwave Russian Edition,

2003, № 1, с. 22–28.

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

конно�оптические усилители // Lightwave

Russian Edition, 2003, № 1, с. 14–19.

Основы ВОЛС

LIGHTWAVE russian edition №2 2004

Рис. 11. Спектр затухания оптического волокна и полосы усиленияусилителей разных типов

Второе высшее образованиев МГУ им. М.В. Ломоносова

Отделение дополнительногообразования физического

факультета МГУобъявляет прием слушателей

для обучения по специальности«Оптическая передача информации»

Продолжительность обучения 1,5 годаПо окончании обучения слушатели

получают дипломгосударственного образца

Запись по тел.: (095) 939-15-14,(095) 939-41-40

Page 53: Lightwave 2004 02

Компания

ERICSSONРазработкаи производствооборудованиядля сваркиоптических волокон

www.ericsson.com/networktechnologies

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

www.ofsoptics.com

ОПТЕЛШирокий спектркабельной продукциии аксессуаров

www.optel.ru

«СЕВКАБЕЛЬ-ОПТИК»Производствои комплексные поставкиоптического кабеля связи

www.sko.com.ru

Компания FOD –производительконтрольно#измерительного оборудованиядля волоконно#оптических сетей

www.fod.ru

«ТЕЛЕКОМ ТРАНСПОРТ»

Оборудованиеи материалыдля монтажа,строительстваи тестирования ВОЛС

www.tt.ru

Компания EXFOКомплексные решениядля диагностики, контроляи мониторингапри строительстве,пусконаладкеи техническойэксплуатации ВОЛС

www.exfo.com

Компания

«ОПТИКТЕЛЕКОМ»Материалы, технологии и решениядля строительстваи эксплуатации ВОЛС

www.optictelecom.ru

53www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

Интернет�директории

Page 54: Lightwave 2004 02

54 www.lightwave-russia.com

Адресная книга

LIGHTWAVE russian edition №2 2004

FOD

Aдрес: Россия, 129090 Москва, а/я 48Тел.: +7 095 290�9088Факс: +7 095 290�9085E-mail: [email protected]Сайт: www.fod.ru

КБ волоконно-оптических приборов(FOD) с 1991 года выпускает контроль-но-измерительное оборудование для во-локонно-оптических коммуникаций.Предприятие образовано на базе и уси-лиями специалистов НИИ радиоизмери-тельных приборов (ВНИИРИП, Вильнюс)и Института радиотехники и электроникиРАН (ИРЭ РАН, Фрязино). На российскийи мировой рынки оборудование поста-вляется под торговой маркой FOD. В пе-речне выпускаемого оборудования: ре-флектометры (OTDR), измерители опти-ческой мощности, тестеры, источникиоптического излучения, аттенюаторы, атакже широкая номенклатура активныхи пассивных компонентов. Компаниятакже является дистрибьютером продук-ции ряда зарубежных производителейоборудования и аксессуаров: Noyes FiberSystems (подразделение AFL), Silicomp.(Италия) и ряда других.

ОПТИКТЕЛЕКОМ

Aдрес: Россия, 115035 Москва, ул. Садовническая, д.77корп. 2, стр. 1

Тел.: +7 095 951�6808Факс: +7 095 953�5249E-mail: [email protected]Сайт: www.optictelecom.ru

Aдрес: Казахстан, 480016 Алматы, ул. Гоголя, д.207, офис 301 – 303

Тел.: +7 3272 68�2334Факс: +7 3272 50�7327

Компания «ОПТИКТЕЛЕКОМ»: матери-алы, технологии и решения для строи-тельства и эксплуатации ВОЛС. ТЕЛЕКОМ ТРАНСПОРТ

Aдрес: Россия, ГСП�7, 117997 Москва,

ул. Профсоюзная, д.84/32,

корп. Б2�2, офис 27 – 30

Тел.: +7 095 787�5550

Факс: +7 095 333�3300

E-mail: [email protected]

Сайт: www.tt.ru

Миссия компании «Телеком Транспорт» –поиск, разработка и внедрение перспек-тивных технологий на сетях связи отече-ственных операторов и корпоративныхсетях. Специалисты компании с 1994 го-да занимаются проектированием и стро-ительством систем связи. Компания хо-рошо известна в России и странах СНГкак один из лидеров в области сетевойинтеграции.

EXFO

Aдрес: Le Dynasteur 10�12, rue Andras Beck 92366 Meudon La Foret Cedex FRANCE

Тел.: +33 1 40 83 8585Факс: +33 1 40 83 0442E-mail: [email protected]Сайт: www.exfo.com

Комплексные решения для диагностики,контроля и мониторинга при строитель-стве, пусконаладке и технической экс-плуатации ВОЛС.

OFSOPTICS

Aдрес: Россия, 123100 Москва,

Краснопресненская наб., 6,

офис Лусент Текнолоджис/ОФС

Тел.: +7 095 7852162

Факс: +7 095 974 14 85

E-mail: [email protected]

Сайт: www.ofsoptics.com

www.ofssvs1.ru

OFS Компания OFS (Optical FiberSolutions-Оптико-Волоконные Решения)– разработчик, производитель и постав-щих оптических волокон, оптических ка-белей, компонентов и специальных фо-тонных устройств для широкого диапа-зона применений в телекоммуникацион-ной индустрии. OFS, бывшее оптико-во-локонное подразделение LucentTechnologies, фактически работает нарынке телекомуникационной волоконнойоптики с момента его зарождения. Ком-пания была первым промышленнымпроизводителем оптоволокна для теле-коммуникаций. Свое новое названиеона получила после продажи подразде-лений волоконной оптики LucentTechnologies компаниям Furukawa иCommscope в 2001 г.OFS имеет головной офис и головнойзавод в г. Норкроссе, шт. Джорджия,США, а также предприятия и офисы вряде стран, включая Россию. В Москвес 2001 г. работает представительствоOFS. В Воронеже в 1998 г. было созда-но совместное предприятие по произ-водству волоконно-оптических кабелей«ОФС- Связьстрой-1 Волоконно-Опти-ческая Кабельная Компания».

ОПТЕЛ

Aдрес: Россия, 111672 Москва,

а/я 120

Тел.: 786�3497, 273�3352

Факс: 234�1725, 273�2955

E-mail: [email protected]

Сайт: http://www.optel.ru

Фирма ООО «ОПТЕЛ» являетсяпроизводителем и поставщикомоптического кабеля, аксессуаров,измерительной и монтажной техники,кроссового оборудования ВОЛС,осуществляет монтаж и техническоеобслуживание ВОЛС. Проводит курсыповышения квалификации по ВОЛС.

СЕВКАБЕЛЬ�ОПТИК

Aдрес: Россия, 199106 Санкт�ПетербургКожевенная линия, 40

Тел.: +7 812 329�7522Факс: +7 812 329�7761E-mail: [email protected], [email protected]Сайт: www.sko.com.ru

Производство и комплексные поставкиоптического кабеля связи.

Page 55: Lightwave 2004 02

55www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №2 2004

МАРГАРИТА ЕВАН,старший консультант департамента «Рекрутмент для рынка информационных технологий ителекоммуникаций», «АГЕНТСТВО КОНТАКТ», [email protected]

Продавать всегда непросто, а продавать

высокотехнологичное оборудование слож-

нее вдвойне. Это требует иных подходов,

применения особых технологий продаж, со-

четания отличных технических знаний о

продукте и хороших коммуникативных на-

выков. На стыке этих двух требований и

возникла профессия, о которой пойдет речь

в этой статье, – Technical Sales менеджер.

Что такое, кто такой?Для России позиция Technical Sales менед-

жера является достаточно новой, возникла

она с приходом на российский рынок веду-

щих международных компаний. Обычно на

русском языке эта профессия определяется

как менеджер по технической поддержке

продаж. На практике, действительно, это

тот человек, который вместе с менеджером

по продажам едет к заказчику и в течение

всего времени, пока идут переговоры и под-

писываются контракты, активно общается с

клиентом. В работе ему приходится встре-

чаться с людьми разного ранга – от инжене-

ров до высшего руководства, общение идет

как по вертикали, так и по горизонтали. Не-

редко работа идет с теми, кто отвечает за

финансирование, инвестиции в оборудова-

ние. Их интересуют не технические аспек-

ты, а преимущества того или иного реше-

ния, выраженные в конечных цифрах, мате-

риальных или иных выгодах. Зачастую при

покупке дорогостоящего и сложного обору-

дования со стороны заказчика формируется

целая команда, которая оценивает предла-

гаемые решения. В нее включаются как

бизнес-эксперты, отвечающие за рента-

бельность и окупаемость проекта, так и тех-

нические специалисты. Необходимость вве-

дения позиции Technical Sales менеджера в

компаниях, занимающихся высокотехноло-

гичным оборудованием, возникла оттого,

что менеджеры по продажам часто не могут

досконально знать свой технически слож-

ный продукт. Кроме того, не являясь техни-

ческими специалистами, они не могут гово-

рить на одном языке с техническими экс-

пертами заказчика. Здесь им на помощь и

приходят Technical Sales менеджеры.

Обычно Technical Sales менеджер, встреча-

ясь с клиентом, старается как можно лучше

понять его потребности и найти наилучшее

техническое решение на основе оборудова-

ния, производимого компанией, чтобы удов-

летворить их наилучшим способом. Сергей

Киндоп, Technical Рroject Manager, компания

Siemens: «Важно не только знать технику,

нужны системные знания в определенной

технической области. Важно представлять

концепцию использования этой техники. По-

нимать, как с помощью этой техники заказ-

чик будет зарабатывать деньги».

Нужно уметь предложить оборудование, ко-

торое учитывает особенности бизнеса кли-

ента, перспективы его развития, экономи-

ческую ситуацию в компании. Важно выб-

рать такое оборудование, которое позволит

завтра и послезавтра зарабатывать как

можно больше денег, формировать новые

услуги, будет относительно дешево в

эксплуатации, прослужит долго и хорошо

сочетается с уже имеющимися системами.

Предлагая то или иное решение клиенту,

компания должна учитывать все это, и ос-

новная нагрузка тут ложится на Technical

Sales менеджера. Сегодня его работа зна-

чит очень много, потому что невозможно

представить процесс продажи без поддерж-

ки с его стороны. Только он может распи-

сать все преимущества и недостатки про-

дуктов, технически оценить потребности за-

казчика и предложить оптимальный вари-

ант. При этом Technical Sales менеджер спо-

собен общаться с заказчиком на языке биз-

неса, обсуждать ROI и другие экономичес-

кие показатели, которые могут измениться

благодаря приобретению того или иного

оборудования.

Успешность работы на этой позиции опре-

деляется рядом показателей. Сергей Ако-

пов, технический директор, компания

Corning: «Для нас показателями успешности

работы Technical Sales менеджера являются

доля на рынке, объем продаж. Мы учитыва-

ем не только единицы проданной продук-

ции, но и количество клиентов. Один, пусть

и большой, клиент это не есть хороший ре-

зультат». Хорошие Technical Sales менедже-

ры видят перспективы развития своего обо-

рудования, могут рассказать о том, какие

новые технологии будут учтены в новой

версии и что это даст клиенту. Они имеют

информацию по конкурентам, постоянно

анализируют ситуацию на рынке и помога-

ют своим менеджерам по работе с клиента-

ми. Кроме них многих деталей не знает ник-

то, их вклад в процесс продажи оценивает-

ся очень высоко.

Где они работают?Большая часть таких специалистов сегодня

трудится в крупных международных компа-

ниях. Сергей Акопов: «Подготовить хорошего

специалиста, так же как, к примеру, летчика,

стоит денег и, что еще более важно, време-

ни. Опыт в области высоких технологий по-

казал, что если таких людей у компании нет,

то ей приходится существенно снижать це-

ны, брать другие обязательства. И не всегда

даже это дает результат. Поэтому эти люди

исключительно важны для компании».

Когда компания только выходит на новый

рынок, как правило, в штат сразу берется

Technical Sales менеджер или другой техни-

ческий специалист, отвечающий за эту

функцию. Безусловно, какие-то виды обору-

дования он знает лучше, какие-то хуже.

Иногда бывает невозможно держать отдель-

ного человека на каком-то виде оборудова-

ния, но требуется техническая экспертиза. В

этом случае помощь оказывают его коллеги

из других офисов компании.

Работа & Карьера

TECHNICAL SALES МЕНЕДЖЕР: КАК СТАТЬПРОФЕССИОНАЛОМ?

Page 56: Lightwave 2004 02

56 www.lightwave-russia.com

Откуда берутся Technical Sales менед�жеры. Какие требования предъявляютк ним компании? Эту профессию сегодня нельзя получить в

вузе, ее приобретают только на практике.

Компании выращивают таких специалистов

из числа своих сотрудников, как правило

работающих на инженерных специальнос-

тях. Чтобы получить такую возможность, не-

обходимо обладать рядом важных профес-

сиональных и личных качеств и суметь про-

явить себя. Сергей Акопов: «Многое зави-

сит от корпоративных традиций. Для моло-

дого человека, начинающего свой путь, на

первое место я бы поставил уровень базо-

вых знаний, умение быстро и гибко вникать

в смежные области. Человек постарше дол-

жен иметь некоторую известность и круг

знакомств в бизнесе».

Для хорошего Technical Sales менеджера

важны несколько качеств.

Во-первых, это широкий технический круго-

зор, особенно в своей предметной области.

Как правило, для этого требуется хорошее

техническое образование и инженерный

склад ума. Сергей Акопов: «Уровень техни-

ческих знаний в области применения про-

дукции должен быть как минимум не ниже,

чем у представителей покупателя. Только

так возможно завоевать внимание и заинте-

ресовать в приобретении оборудования».

Во-вторых, умение мыслить на языке бизне-

са и понимать его потребности. «Нужно с

уважением относиться к работе клиента,

ставить себя на его место и пытаться по-

нять, что нужно, а что лишнее. При этом

важно обладать терпением и тактом, не

быть назойливым. Важно поддерживать

постоянные контакты с потребителем, в том

числе и после продажи. Оказывать неза-

медлительную поддержку при необходимос-

ти», – говорит Сергей Акопов.

Исключительно важным качеством является

коммуникабельность. Нужно уметь прово-

дить презентации для самых разных катего-

рий специалистов – от техников до топ-ме-

неджеров и владельцев компаний. Со всеми

ними нужно уметь находить общий язык,

для чего требуется определенная гибкость и

способность к адаптации. Ведь техническо-

му инженеру важна скорость маршрутиза-

ции, а генеральному директору – сколько

лет это оборудование можно эксплуатиро-

вать, не затрачивая лишних средств.

Нужно также уметь выстраивать коммуни-

кации внутри компании, поскольку эта по-

зиция предполагает широкие контакты с

коллегами.

Чтобы быть успешным Technical Sales ме-

неджером, надо любить свой продукт, про-

поведовать его. Некоторые компании

включают в job description этих специалис-

тов такое требование, как product evangel-

ism, готовность проповедовать свой про-

дукт. Только так можно убедить людей, по-

вести их за собой.

Также нужно быть «безукоризненно поря-

дочным. При невозможности выполнить обе-

щанное уметь найти как минимум эквивале-

нтное решение», – говорит Сергей Акопов.

Профессиональное развитие TechnicalSales менеджеровВ профессиональное развитие этих специ-

алистов компании вкладывают огромные

деньги. Формируются специальные прог-

раммы обучения, которые включают в се-

бя большое число тренингов и семинаров,

как для развития личных навыков, так и

для знакомства с продуктом. Сергей Кин-

доп: «Работа на этой позиции – это посто-

янная учеба. Техника меняется очень

быстро, в течение полугода знания об обо-

рудовании и программных продуктах мо-

рально устаревают. В больших компаниях

нередко существуют свои учебные инсти-

туты, где идет регулярное обучение. Не

лишним будет также членство и участие в

профессиональных ассоциациях, посеще-

ние профильных выставок и конференций,

но самое главное – это постоянное само-

образование, умение быстро оценивать

новинки, анализировать информацию, оп-

ределять, что важно, а что нет».

Как правило, для таких сотрудников органи-

зуется стажировка за границей, чтобы они

смогли увидеть все возможности оборудо-

вания, узнать, как работают их коллеги в

других странах. Конечно, для этого нужно

очень хорошо знать английский язык: регу-

лярное общение с зарубежными коллегами

– неотъемлемая часть работы Technical

Sales менеджера.

Для таких специалистов исключительно

важно сообщество своих коллег. В больших

международных компаниях, как правило, из

числа таких сотрудников формируется вир-

туальная группа, члены которой регулярно

общаются, между ними происходит обмен

новостями, они могут обратиться друг к дру-

гу за советом, получить нужную презента-

цию. Периодически они собираются на спе-

циально организованных встречах, где идет

интенсивное общение. «Необходимо под-

держивать определенный уровень знаний,

учиться общению не только вне, но и внутри

компании, чтобы работать единой коман-

дой», – говорит Сергей Акопов.

Перспективы ростаЛюди, работающие на позициях Technical

Sales менеджеров, входят в «золотой фонд»

компании. Многие из них выбирают для се-

бя профессиональную карьеру, становясь

лучшим специалистом по той или иной груп-

пе оборудования.

Сергей Киндоп: «В этой профессии есть

уникальное сочетание техники и бизнеса. Я

человек с техническим образованием, кото-

рое получал целенаправленно, это мне бы-

ло интересно. На этой позиции я могу соче-

тать свои амбиции в технической сфере с

возможностью получать опыт и навыки ра-

боты в сбыте и ведении бизнеса. Я обща-

юсь не только и не столько с техникой,

сколько с людьми. Участие в презентациях

– это взбадривающий элемент в работе.

Эта позиция предполагает много видов дея-

тельности, этим она меня и привлекает».

Иногда бывает так, что человек начинает

заниматься не только продвижением гото-

вого продукта, но влияет на формирование

следующего модельного ряда. Он общается

с заказчиками, видит их потребности, знает,

куда рынок движется, и может повлиять на

то, какой следующий продукт выпускать

компании. Это важный профессиональный

шаг – от продвижения продукта к его разви-

тию. Для такой деятельности важно уметь

работать внутри индустрии, определенных

сложившихся телекоммуникационных и ин-

вестиционных групп, которые за ними стоят.

Нужно знать, как продвигать свои интере-

сы. Зачастую задачи приходится ставить се-

бе самостоятельно и выполнять их. Поэтому

нужно быть ответственным, прежде всего

перед самим собой. Если человек предпо-

читает работать по схеме «запрос – ответ»,

то либо это не его профессия, либо нужно

изменить мировоззрение.

Иногда с этих позиций люди уходят в прода-

жи либо в управление проектами. Нередки-

ми являются и переходы на сторону компа-

нии клиента, занятие там ключевых техни-

ческих позиций. И это очень хороший шаг,

потому что в этом случае компания-заказ-

чик получает очень качественную эксперти-

зу по выбору решения.

Работа & Карьера

LIGHTWAVE russian edition №2 2004