Lightwave 2004 04

№4 2004

Дизайн обложки Дмитрия Дуева

ИнновацииЛабораторий Белла

Развитие магистраль-ной цифровой сети

связи РЖД

стр. 21

1www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №4 2004

стр. 6

Тестирование сетейFTTx

стр. 35

ССооддеерржжааннииее

Научно�технический журнал №4/2004

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:Марина КозловаТел.: (095) [email protected]

Верстка и дизайн: Дмитрий Дуев,Борис Лазарев

Для писем:Россия, 119311 Москва, а/я 107

Подписано в печать --.--.2004. Формат 60х90/8.Гарнитура Helios. Печать офсетная.Бумага мелованная. Печ. л. 7,0. Тираж 4000 экз. Заказ № ---

Отпечатанов ООО «Типография «БДЦ-Пресс»Москва, Остаповский проезд, д. 5, стр. 6Тел./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 Новости ЕСОС

6 Новости мира связи

16 Новости технологий

18 Новые книги

20 Экономика

❑ Внедрение перестраиваемых лазерови мультиплексоров в телекоммуникаци-онные сети

21 WDM и оптические сети связи

❑ Развитие магистральной цифровойсети связи Российских железных дорог

❑ Двойной фазомодулированныйбинарный формат

30 Кабели

❑ Магистральные ВОЛС России – рольи прогнозы развития в инфокоммуника-циях страны

❑ Чем опасна поляризационная модоваядисперсия?

35 Измерительная техника

❑ Тестирование сетей FTTx

42 Адресная книга

43 Интернет-директории

44 Технологии будущего

❑ Волоконные лазеры – новый прорывв лазерной физике

❑ Оптический разряд в волоконныхсветоводах

52 Новые продукты


Конференция ECOCКонференция ECOC по-прежнему остается

крупнейшим в области волоконно-оптической

связи европейским форумом. Это менее гран-

диозное событие, если сравнивать его с кон-

ференцией и выставкой OFC, но, по мнению

многих участников, самые плодотворные

встречи и дискуссии происходят именно здесь.

На технической сессии было представлено

более 400 докладов представителями более

чем 300 компаний. Наряду с новейшими на-

учными достижениями на конференции все

больше внимания уделяется прикладным

вопросам, достижениям в области разра-

ботки новых видов оборудования и систем.

Прикладные доклады многих компаний соп-

ровождались демонстрациями работы сис-

тем и приборов, развернутых на выставке.

Как обычно в первый день работы конфе-

ренции, еще до ее официального открытия,

проходит большое количество рабочих со-

вещаний, коротких курсов и форумов. В

этом году при участии журналов Lightwave

и Fibre Systems Europe/ Lightwave Europe

состоялся экономический форум, посвящен-

ный анализу ситуации на телекоммуникаци-

онном рынке (Market forum).

Пленарная сессияОткрытие конференции по традиции сопро-

вождается пленарной сессией, на которой

было заслушано 4 доклада.

С докладом «Оптическая связь: взгляд в

прошлое и перспективы» выступил дирек-

тор исследовательского центра «Приклад-

ная фотоника» Х. Когельник (H. Kogelnik,

Bell Labs, Lucent Technologies, United States).

Анализ истории и перспектив развития от-

расли, сделанный автором, показался нас-

только интересным, что мы приводим его

краткое изложение в следующем разделе.

В докладе господина Ю. Маеда (Y. Maeda,

NTT, Japan) «Обзор широкополосной опти-

ческой связи в Японии» представлен взгляд

корпорации NTT на развитие оптических се-

тей связи. Корпорация NTT продвигает свой

амбициозный замысел по замене всей теле-

коммуникационной сети Японии IP-сетью

новой архитектуры RENA (REsonant commu-

nication Network Architecture), использующей

оптические технологии. Широкая полоса,

доступная конечному пользователю только

при использовании технологии «волокно к

дому» (FTTH), обеспечит социальную значи-

мость сетей связи и поэтому будет разви-

ваться в ближайшее время опережающими

темпами. Такой взгляд на развитие широко-

полосной оптической связи отражает под-

ход правительства Японии, поставившего

амбициозную задачу превращения японско-

го общества в наиболее развитое информа-

ционное общество мира.

Существенно более осторожные оценки

перспектив внедрения FTTH в Европе содер-

жатся в докладе Т.Г. Йоханссона (T.G.

Johansson, TeliaSonera AB, Sweden) «Изме-

нение стратегии операторов связи в услови-

ях роста полосы пропускания: от работы с

абонентами к оптовой торговле». По его

мнению, время для широкомасштабного

внедрения технологии FTTH еще не пришло.

Этому есть несколько причин. Технологичес-

кая причина заключается в том, что сущест-

вующая «медная» инфраструктура справля-

ется с большинством задач широкополосно-

го доступа при использовании технологии

ADSL. Поэтому, по мнению компании Telia,

экономически мало оправдана замена суще-

ствующей инфраструктуры новой оптической

сетью. Вторая причина – экономическая.

Частично она связана с недостаточной вост-

ребованностью и развитостью широкополос-

ных приложений (например, надежды на

быстрое развитие услуги «видео по запросу»

(VoD) не оправдались). Но главная причина –

регулирующий акт (The first Swedish Telecom

Act, 1993), устанавливающий фиксирован-

ные цены на услуги широкополосной связи,

основанные на себестоимости (cost-based

pricing). Акт обязал традиционных операто-

ров делиться емкостью своей сети с альтер-

нативными операторами. Хотя целью его

принятия было ускорение развития широко-

полосной связи, на деле телекоммуникаци-

онный акт 1993 года привел к прямо проти-

воположным результатам.

Технологиям будущего был посвящен доклад

известного ученого У. Барнса (W. Barnes,

University of Exeter, United Kingdom) «Чем

перспективны металлы в фотонике?» [4]. Ав-

тор сконцентрировал внимание на перспек-

тивах, которые сулят новые технологии, ос-

нованные на использовании поверхностных

плазмон-поляритонов*, существующих на

металлических поверхностях. Устройства,

использующие взаимодействие света с плаз-

мон-поляритонами, в принципе могут прео-

долеть дифракционные ограничения, прису-

щие традиционным оптическим элементам.

Новости ЕСОС

С 5 по 9 сентября 2004 года в Стокгольме, Швеция, состоялась 30�я юбилейнаямеждународная европейская конференция и выставка по оптической связи ECOC�2004

(Optical Fiber Communication conference and exposition)

* Поверхностными поляритонами (ПП) называют-ся волны, распространяющиеся вдоль границыраздела двух разнородных сред и существующиеодновременно в них обоих. Поля, переносимыеэтими волнами, локализованы вблизи поверхнос-ти и затухают по обе стороны от нее. ПП, возбуж-даемые на границе металла или полупроводникас воздухом, называются поверхностными плаз-мон-поляритонами [5].

4 www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №4 2004

Оптическая связь: взгляд в прошлоеи перспективыОглядываясь на последние 15 лет развития

индустрии оптических телекоммуникаций,

отметил Х. Когельник в своем докладе «Оп-

тическая связь: взгляд в прошлое и перспек-

тивы», можно только восхищаться удиви-

тельными технологическими достижениями

и множеством новых направлений примене-

ния оптической связи. Несмотря на недав-

ний кризис в отрасли, вызванный падением

котировок акций телекоммуникационных

компаний («взрыв фондового пузыря» в те-

лекоммуникационной промышленности),

стремительное развитие технологий не

прекратилось. Всего 10 лет назад, в 1994 го-

ду, в мире было проложено около 50 млн.

км оптического волокна для различных це-

лей. На сегодняшний день эта длина состав-

ляет уже полмиллиарда километров. (Более

10% волокна проложено и недавно введено

в действие в Китае!) Следует отметить, что

волокно длиной полмиллиарда километров

может обернуть Землю более 10 000 раз.

В 1988 году наше техническое сообщество от-

метило важнейшее ключевое событие в теле-

коммуникационной промышленности – ввод в

действие трансатлантической волоконной сис-

темы TAT 8, соединяющей Европу и Северную

Америку, с длиной оптоволоконного кабеля

6000 км. К 1991 году количество информации,

передаваемой по международным цифровым

волоконным линиям, превысило ее объем, пе-

редаваемый с использованием

спутников связи. Сегодня карта

мировых подводных волоконных

сетей больше похожа на паути-

ну и включает в себя более

600 000 км оптического кабеля.

Поступают сведения о создании

новых подводных систем (Falcon,

SEA-ME-WE 4, Polarnet) в районе

Индийского океана.

В начале 1990-х годов по всему

миру были предприняты серьез-

ные попытки подготовить элемен-

ты и компоненты сетей связи к

спектральному уплотнению кана-

лов (WDM). Были созданы WDM-

лазеры, эрбиевые усилители,

WDM-маршрутизаторы и др. Тех-

нология WDM дала возможность

увеличивать передаваемый по во-

локну поток информации в 100 раз

каждые 10 лет. Мультиплексирова-

ние добавило также новую степень свободы

для управления оптическими сетями: перек-

лючение длин волн открывает новые перспек-

тивы развития сетей. WDM стало экономичес-

ки выгодным благодаря использованию опти-

ческих усилителей (прозрачных по отноше-

нию к форматам передачи, прото-

колам, скорости передачи), которые

могут использоваться сразу для

разных каналов. Повсеместное

внедрение WDM-технологии в про-

тяженной AT&T сети в 1995–1996

годах стало другим ключевым со-

бытием в оптической промышлен-

ности и началом WDM-революции.

Такое широкое использование

WDM-систем требовало тысячи оп-

тических усилителей и сотни WDM

SONET-терминалов.

Терабитная пропускнаяспособность волокнаВо многих исследовательских

центрах мира ведутся работы над

новыми технологиями, способными

уменьшать различные искажения в

WDM-системах (дисперсию, нели-

нейности) и позволяющими пере-

давать больше информации на

большие расстояния. Одна из таких техноло-

гий позволяет существенно ослабить нели-

нейные эффекты за счет периодического из-

менения локальной дисперсии волокна. В

1996 году три лаборатории одновременно

провели эксперименты, в которых продемон-

стрировали рекордную скорость передачи в

1 Тбит/с по одному волокну. В 2001 году, как

раз по плану увеличения пропускной способ-

ности в 10 раз каждые 5 лет, две лаборато-

рии достигли скоростей 10 Тбит/с. Следую-

щим результатом должна стать 100-терабит-

ная скорость передачи к 2006 году.

Сегодняшние коммерческие системы пере-

дачи предлагают скорости несколько тера-

бит в секунду (см. таблицу 1).

Таблица лучше иллюстрирует прогресс в

изменении пропускной способности линий,

чем слова.

К достижениям последних лет можно отнес-

ти использование рамановских волоконных

усилителей, системы с улучшенными кодами

предварительной коррекции ошибок (FEC) и

WDM-лазеров, перестраиваемых в пределах

до 100 WDM-каналов. Новые успехи в систе-

ме ожидаются от использования новых фор-

матов модуляции, таких, как RZ-DPSK, даю-


Рис. 1. Рост суммарной длины проложенно�го во всем мире волокна. В 2002 году длинапроложенного волокна превысила 500 млн.км (0,5 Тм)

Рис. 2. Рост суммарной пропускной способ�ности оптического волокна

DWDM-система связи LambdaXtreme•• Скорость и дальность передачи по одно-му волокну

128 каналов по 10 Гбит/с = 1,28 Тбит/с; 4000 км64 канала по 40 Гбит/с = 2,56 Тбит/с; 1000 км

•• Используются рамановские (ВКР) иэрбиевые (EDFA) усилители•• Лазерные передатчики перестраиваютсяв пределах 100 каналов•• Улучшенная коррекция ошибок (FEC)•• Внедрение в 3-м квартале 2004 г.(Verizon), проведены полевые испытания


щих лучший иммунитет к искажениям и/или

лучшую спектральную эффективность.

Достижения в высокоскоростной передаче

информации базируются на следующих дос-

тижениях:

•• снижение энергетического штрафа в ли-

ниях связи с управляемой дисперсией;

•• коррекция ошибок;

•• новые форматы модуляции.

Полностью оптические сетиПо мере снижения стоимости оптических

компонентов внедрение волоконных линий

переходит с

уровня магист-

ральных линий,

имеющих топо-

логию «точка-

точка», на го-

родские сети с

более разветв-

ленной тополо-

гией и широкопо-

лосные сети дос-

тупа, заставляя

исследователей и

операторов обратить

свой взгляд на пол-

ностью оптические

сети (All Optical

Networks, AON). На-

учно-исследовательс-

кие коллективы уже

приступили к исследованиям гибкости и уп-

равляемости WDM-оптических сетей. При-

мером служит 5-летняя программа DARPA-

led MONET, проведенная AT&T, Bellcore, Bell

Atlantic, Bell South, Lucent, PacTel и другими.

В их задачу входило исследовать возмож-

ность реализации цельной, конфигурируе-

мой, полностью оптической региональной и

национальной сетевой инфраструктуры.

MONET и ее двойники дали толчок большо-

му количеству новых R&D-программ, приме-

ром является программа IRIS. Она исследу-

ет архитектуру и структуру масштабируе-

мых оптических сетей со скоростью переда-

чи 100 Тбит/с на основе фотонных интег-

ральных устройств с высокой степенью ин-

тегрирования.

Обязательными компонентами будущих пол-

ностью оптических сетей являются быстрые

переключатели длины волны (лямбда-комму-

таторы). Для создания быстрых коммутаторов

– переключателей длины волны необходима

разработка быстро перестраиваемых по дли-

не волны источников излучения. В этом нап-

равлении также достигнут большой прогресс.

Как сообщалось на прошлогодней конферен-

ции ECOC, время переключения между 64

ITU-каналами удалось снизить до 45 нс.

Заключение и прогнозыНаучное сообщество (R&D community) в

прошлом добилось больших успехов в дости-

жении увеличения пропускной способности

систем дальней связи, и ему есть чем гор-

диться. Правда, остается еще много нере-

шенных проблем, в том числе увеличение

пропускной способности сетей доступа. В

этой связи следует внимательно присмот-

реться к эволюции новой архитектуры сетей

10-Гбит/с Ethernet и за реализацией проектов

«волокно к дому» (FTTH) в Японии и Корее.

Литература1. Kogelnik H. On Optical Communication: Ref�

lections and Perspectives. ECOC 2004, pp. 2–3.

2. Maeda Y. Overview of Optical Broadband in

Japan. ECOC 2004, pp. 4–5.

3. Johansson L.G. The Impact of Broadband

on an Operators Business – From Access to

Wholesale. ECOC 2004, pp. 8–9.

4. Barnes W. What do Metals have to Offer

Photonics? ECOC 2004, p. 6.

5. Поверхностные поляритоны / Под ред.

В.М. Аграновича, Д.Л. Миллса. М.: Наука,

1985.


Названиесистемы

Годвыпуска

Длинаволны(мкм)

К-воWDMкана-лов

Канальнаябитовая

скорость

Сумарнаябитовая ско-

рость на 1волокно

Числотелефон-

ныхканалов

Даль-ность(км)

FT3 1980 0,82 1 45 Мбит/с 45 Мбит/с 672 7

FT3C 1983 0,82 1 90 Мбит/с 90 Мбит/с 1 344 7

FTG-417 1985 1,3 1 417 Мбит/с 417 Мбит/с 6 048 50

FTG-1.7 1987 1,3 1 1,7 Гбит/с 1,7 Гбит/с 24 192 50

FTG-1.7WDM 1989 1,3/1,55 2 1,7 Гбит/с 3,4 Гбит/с 48 384 50

FT-2000 1992 1,3 1 2,5 Гбит/с 2,5 Гбит/с 32 256 50

FT-2000 WDM 1992 1,3/1,55 2 2,5 Гбит/с 5 Гбит/с 64 120 50

NGLN 1995 1,55 8 2,5 Гбит/с 20 Гбит/с 258 000 360

NGLN II 1997 1,55 16 2,5 Гбит/с 40 Гбит/с 516 000 360

WaveStar™400 G

1999 1,558040

2,5 Гбит/с10 Гбит/с

200 Гбит/с400 Гбит/с

2 580 0005 160 000

640640

WaveStar™ 800 G 2000 1,55 80 10 Гбит/с 800 Гбит/с 10 320 000 640

WaveStar™ 1.6T 2001 1,55 160 10 Гбит/с 1,6 Тбит/с 20 640 000 640

LambdaXtreme 2003 1,55128

6410 Гбит/с40 Гбит/с

1,28 Тбит/с2,56 Тбит/с

16 512 00033 024 000

40001000

Таблица 1

Рост скорости в коммерческих системах связи

Рис. 3. Прогресс в развитии систем коррекции ошибок

Рис. 4. Прогресс в увеличении скоростиперестройки частоты излучения полупро�водниковых лазеров


В рамках IV международной выставки Минис-

терства информационных технологий и связи

РФ «Инфокоммуникации России – XXI» («Ин-

фоКом-2004») состоялся семинар «LUCENT

BELL LABS: "Инновации Лабораторий Белла

для развития инфокоммуникаций"». На мой

субъективный взгляд, именно этот семинар

стал наиболее интересным, информационно

насыщенным и полезным событием прошед-

шей выставки. Два часа интереснейших, хо-

рошо иллюстрированных презентаций позво-

лили увидеть завтрашний день телекоммуни-

кационных технологий. Следует отметить так-

же хорошую подготовку семинара: наличие

синхронного перевода и переведенных на

русский язык печатных материалов презента-

ции. Все это облегчало восприятие докладов

слушателями, при этом желающие могли пос-

лушать доклады и по-английски.

После открытия семинара генеральным

директором Lucent в России и СНГ

Д.М. Каменским с докладами выступили

ведущие сотрудники Лабораторий Бэлла –

научного подразделения компании Lucent.

С двумя докладами «Инновации Лабораторий

Белла: Создавая будущее телекоммуника-

ций» и «На пути к конвергенции» выступил

Роджер Леви, вице-президент центра разра-

ботки программных средств, отдел передовых

технологий Лабораторий Белла (Bell Labs).

В первом докладе – «Инновации Лаборато-

рий Белла: Создавая будущее телекомму-

никаций» – господин Леви представил об-

зор ключевых программ и исследований,

проводимых этим уникальным научно-иссле-

довательским центром компании Lucent, где

создаются передовые технологии и решения

для телекоммуникационных сетей и прило-

жений сегодняшнего и завтрашнего дня. Бо-

лее 12% доходов компания Lucent тратит на

научно-исследовательскую деятельность, из

них 1% – на фундаментальную науку.

Лабораториям Белла действительно есть

чем гордиться. Примерно 9500 научных сот-

рудников этого исследовательского центра

создают решения (системы, услуги, програ-

ммное обеспечение), которые формируют

сети связи следующего поколения. Пример-

но 2 патента в день регистрируют сотрудни-

ки Лабораторий Белла. Чтобы отметить

вклад лаборатории Белла в науку, доста-

точно указать, что 11 ее сотрудников стали

нобелевскими лауреатами. Как этого доби-

лась одна лаборатория? Для того чтобы от-

ветить на этот вопрос, стоит присмотреться

к организации работы в этом уникальном

исследовательском центре.

Структура исследований включает четыре

направления: текущие, краткосрочные и дол-

госрочные, прикладные исследования, а так-

же научные. Текущие исследования включают

в себя поддержку и обновление текущих вер-

сий, доля этих исследований составляет 15%.

Наибольшую долю (45%) занимают краткос-

рочные прикладные исследования, направ-

ленные на создание продуктов и сервисов

следующего поколения. Именно эти исследо-

вания закладывают фундамент технологичес-

кого превосходства компании Lucent и явля-

ются залогом ее стратегической экономичес-

кой стабильности. Долгосрочные прикладные

исследования (20%) готовят фундамент для

внедрения революционно новых технологий и

архитектурных решений. И, наконец, научные

исследования, доля которых составляет 20%,

являются источником идей для всех иннова-

ционных прикладных исследований и разра-

боток. Фундаментальные научные работы и

изучение новых возможностей и потребнос-

тей рынка формируют вектор развития прик-

ладных исследований, в наибольшей степени

отвечающий вполне утилитарной задаче –

обеспечить технологическое лидерство и эко-

номическое благополучие компании.

Таким образом, оказывая значительное

влияние на развитие науки и технологии,

Лаборатории Белла вносят огромный вклад

в текущие и перспективные продукты и сер-

висы компании Lucent. На базе исследова-

ний Лабораторий Белла были созданы сле-

дующие технологии Lucent:

•• Оптика: LambdaXTreme, LambdaUnite, оп-

тический интерфейс 5E-XC IP;

•• Конвергенция: Accelerate, доступ;

•• Мобильная связь: SDHLR, 802.11/3G;

•• Программное обеспечение: NetInventory, пря-

мое конфигурирование сетевых элементов;

•• Сервисы: оптимизация полосы пропускания

и контроль доходов, бизнес-моделирование.

Главное направление инновационных иссле-

дований – разработка новых подходов к ин-

формационным сетям будущего, в том числе

разработка новых архитектур и технологий

конвергенции, упрощение сложных сетей,

стандартизация и разработка новых серви-

сов и приложений. По словам господина Ле-

ви, «…в будущем ваши миры сольются в

единую вселенную. Проводные и беспровод-

ные сети будут развиваться и объединяться,

чтобы соответствовать вашим сервисным

потребностям. Вы сможете общаться со все-

ми, в любое время и в любом месте, исполь-

зуя свой профиль. Богатство функций обес-

печит полный эффект присутствия».

Новости мира связи

ИННОВАЦИИ ЛАБОРАТОРИЙ БЕЛЛАДЛЯ РАЗВИТИЯ ИНФОКОММУНИКАЦИЙ

Семинар LUCENT BELL LABS

Исследования в Лабораториях Белла

Текущие версиипродуктов и сервисов.

Средства и приложениядля вовлечения

клиентов

Продукты и сервисыследующего поколения

Новые архитектуры.Революционные

технологии

Фундаментальныеисследования.

Новые возможностии рынки

15% 45% 20% 20%

Текущие Краткосрочные Долгосрочные Научные


Ключевой элемент создания конвергентных

сервисов, фактически ключ к конвергенции,

– интеллектуальная сеть.

Для быстрого развития будущих конверге-

нтных сетей необходимо дальнейшее раз-

витие всех элементов и подсистем сети.

Поэтому в Лабораториях Белла уделяется

исключительное внимание развитию тех-

нологий следующего поколения. Среди

приоритетных для Лабораторий Белла

направлений исследований можно выде-

лить следующие:

•• Оптика: кремниевые оптические сборки,

передача данных по ВОЛС, оптический ввод-

вывод, оптические коммутируемые сети;

•• Широкополосный доступ;

•• Сетевое управление;

•• Мобильная связь: маршрутизатор базо-

вой станции (Base Station Router, BSR),

BLAST (множественный ввод/множествен-

ный вывод), Интеграция 802.11/3G.

Как подчеркнул госпо-

дин Леви, Лаборато-

рии Белла – это стра-

тегическое конкурент-

ное преимущество

Lucent. Они создают

инновационный, ин-

теллектуальный фун-

дамент для компании

Lucent и ее заказчи-

ков. Лаборатории

Белла решают слож-

нейшие технические

проблемы, создают

технологии, сервисы и

приложения для сетей

следующего поколения.

Второй доклад Родже-

ра Леви – «На пути к конвергенции» –

посвящен анализу основных факторов

развития сетей, требований к сетям буду-

щего (New Generation Networks, NGN) и

путям перехода от современных сетей к

сетям будущего.

Сеть будущего, как отметил господин Леви,

должна удовлетворять множество потреб-

ностей разных людей, нужно, чтобы пре-

доставляемые сетью услуги были персони-

фицированы с каждым конкретным абонен-

том сети и обеспечивали рост продуктив-

ности его работы. При этом пользователям

нужен доступ к услугам сети в любое время

и в любом месте. Поэтому сеть будущего

должна поддерживать множество техноло-

гий доступа и предоставлять одни и те же

услуги независимо от метода доступа. Наи-

лучшим решением этой задачи с техничес-

кой точки зрения является использование

пакетной коммутации в ядре сети, незави-

симом от метода доступа (см. рис. 1).

Сети нового поколения (NGN) очень перспек-

тивны и обладают множеством преимуществ,

среди которых главными являются следующие:

•• Экономия капвложений при строительстве

новой сети (технология коммутации пакетов

дешевле технологии коммутации каналов).

•• Появление новых видов услуг и с ними но-

вых источников доходов.

•• Экономия эксплуатационных затрат за

счет объединения множества сетей в еди-

ную мультисервисную сеть.

Однако эти и другие преимущества конвер-

гентных сетей могут реализоваться не сра-

зу и относятся в основном к долгосрочным

и новым проектам. В действительности тре-

буется переходный период, когда сети с

коммутацией каналов (ТфОП, телефонные

сети общего пользования) и сети с коммута-

цией пакетов (IP-сети) будут сосущество-

вать достаточно долгое время.

Лаборатории Белла проводят работу по

многим направлениям для ускорения про-


Конвергентныепринципы

Конвергентныетехнологии

Подводная ибеспроводная связь

Радиопокрытие внутризданий

Голос, данные, видеоСнижение стоимости

оптической связи

Мультиплексорныеплатформы

Консолидацияпротоколов

Таблица 1

Конвергентные принципы

и конвергентные технологии

Лаборатории Белла функционируют неп-рерывно с 1925 года, оказывая весомоевлияние на развитие информационных икоммуникационных технологий. Открытия,сделанные здесь, прочно вошли в нашуповседневную жизнь, воплотившись в раз-личных предметах и явлениях, окружаю-щих нас на работе и дома.Лаборатории Белла сыграли поворотнуюроль в изобретении и совершенствованииключевых технологий для большинствасистем связи ХХ века, включая транзис-тор, цифровой компьютер, цифровуюпередачу данных и обработку сигналов,лазер и системы оптоволоконной связи,сотовую телефонию, электронную теле-фонную коммутацию, операционную сис-тему Unix, отказоустойчивое программи-рование, услуги связи на базе програм-много обеспечения, синтезирование и рас-познавание речи, стереозвук и факси-мильный аппарат, телефон с тоновым на-бором и модем

Рис. 1. Структура мультисервисной, конвергентной сетибудущего

Технологии Тенденции

Таблица 2

Связь в эпоху информатизации

•• Интегральные схемы

•• Фотоника

•• Хранение данных

•• Дисплеи

•• Мобильная связь

•• ПО

•• Скорость и быстродействие: х2 каждые 1,5–2 года

•• Емкость передачи: х2 каждый год

•• Плотность хранения: х2 каждые 9 мес.

•• Количество пикселей: х2 каждые 2 года

•• Емкость каналов: х10 – х100 каждые 5 лет

•• Объем операционных систем: х2 каждые 2 года


цесса конвергенции. Среди важнейших нап-

равлений следующие:

•• Участие в создании протокола SIP

(Session Initiation Protocol).

•• Разработки в области стандарта

3GPP/IMS.

•• Создание новых расширений SIP для по-

вышения эффективности.

•• Разработки в области IMS для повышения

масштабируемости, гибкости, управляемос-

ти и безопасности сети.

Таким образом, отметил в заключение Род-

жер Леви, Лаборатории Белла приближают

время внедрения конвергентных сетей сле-

дующего поколения.

Доклад Анатолия Ольховца «Сетевая эво-

люция» посвящен анализу факторов, влия-

ющих на развитие сетей, и прогнозам раз-

вития сетевых архитектур и технологий.

Важнейшим фактором, который будет опре-

делять развитие сетей связи в ближайшем

будущем, является продолжающаяся ин-

форматизация общества и экспоненциаль-

ный рост потребления всех видов информа-

ционных ресурсов (таблица 2).

Рост потребностей в скорости передачи ин-

формации (емкости сетей) связан не столько

с ростом потребностей в традиционных услу-

гах, сколько с появлением все новых услуг и

приложений, требующих большой скорости

передачи информации. Одним из таких видов

приложений, требующих все больше и боль-

ше ресурсов сети, являются распределенные

автоматизированные системы управления,

или приложения M2M (Machine to Machine).

По данным компании Yankee Group, количе-

ство М2М терминалов мобильных сетей

связи составит 64% общего числа мобиль-

ных терминалов к 2010 го-

ду. Основными задачами,

которые решают приложе-

ния М2М, являются:

•• Телеметрия и удаленный

мониторинг.

-- Системы измерения для

систем электро-, газо- и

водоснабжения, защита,

детекторы вторжения, те-

лемедицина.

•• Сервисы с учетом место-

положения и навигация,

интеллектуальные транс-

портные системы.

- - Управление автопарком.

Как же будут развиваться

мобильные системы связи в

условиях, когда потребности в увеличении по-

лосы растут, а емкость каналов существую-

щих систем быстро приближается к предель-

ной пропускной способности (пределу шенно-

на)? Господин Ольховец считает, что сотовая

архитектура останется, соты будут уменьшать-

ся, а их емкость увеличиваться для поддержки

дополнительного трафика. Это потребует вза-

имной координации базовых станций, что при-

ведет к значительному росту трафика в инф-

раструктуре. Таким образом, беспроводной

доступ не вытеснит проводной доступ. Он тре-

бует наличия повсеместной, высокоскорост-

ной, недорогой проводной инфраструктуры.

Господин Ольховец отметил несколько направ-

лений, в которых ведутся исследования в Ла-

бораториях Белла. К таким направлениям ис-

следований относятся разработка технологии

WDM с временным мультиплексированием,

разукрупнение маршрутизаторов в разрабаты-

ваемых сетях и разработка интегрированных

фотонных устройств, в первую очередь опти-

ческих (фотонных) маршрутизаторов.

О том, насколько исследователи Лаборато-

рий Белла продвинулись на пути разработ-

ки фотонных устройств для нового поколе-

ния оптических сетей, можно было узнать

из доклада Флавио Пардо «Применение

микро- и нанотехнологий в телекоммуни-

кационных устройствах». Основными эле-

ментами оптических маршрутизаторов яв-

ляются полностью оптические кросскомму-

таторы. Главным их достоинством является

отсутствие промежуточного преобразова-

ния оптического сигнала в электрический

сигнал. Благодаря этому может быть увели-

чена скорость коммутации и, главное, обес-

печена «прозрачность» работы кросскомму-

татора: отсутствие зависимости от длины

волны, формата данных и протокола пере-

дачи данных. На основе разработок микроэ-

лектромеханических (MEMS) элементов соз-

дан полностью оптический маршрутизатор

Lucent LambdaRouter. Принцип его работы

очень прост: световой луч («зайчик») от

элемента двумерной матрицы входных во-

локон направляется на нужный элемент

двумерной матрицы выходных волокон с по-

мощью подвижных микрозеркал, изменяю-

щих наклон в двух плоскостях (см. рис. 3).

Господин Пардо отметил, что достижения в

разработке конкретных устройств на основе

MEMS-технологии явились результатом

фундаментальных исследований, проводи-

мых в Лабораториях Белла. Следующий

шаг – объединение MEMS с планарными оп-

тическими устройствами (PLC, planar light-

wave cercuit). Путем объединения двух плос-


Рис. 2. Прогноз изменения числа мобильныхпользователей сетью связи в Японии (по даннымYankee Group, 2003)

Рис. 3. Фотография управляемогомикрозеркала, изменяющего уголнаклона в двух плоскостях. Диаметрзеркала – 850 мкм

Рис. 4. Схема управляемого ��селек�тивного коммутатора 1х2 (вверху),фотографии плоской волноводнойдифракционной решетки (внизу сле�ва) и линейки микрозеркал (внизусправа)


ких волноводных дифракционных решеток с

линейкой микрозеркал были созданы �-се-

лективные коммутаторы 1х2 (рис. 3).

Господин Пардо отметил, что достижения в

разработке конкретных устройств на основе

MEMS-технологии явились результатом

фундаментальных исследований, проводи-

мых в Лабораториях Белла. Следующий

шаг – объединение MEMS с планарными оп-

тическими устройствами (PLC, planar light-

wave cercuit). Путем объединения двух плос-

ких волноводных дифракционных решеток с

линейкой микрозеркал были созданы �-се-

лективные коммутаторы 1х2 (рис. 4).

Плоская волноводная дифракционная ре-

шетка за счет угловой дисперсии простран-

ственно разделяет оптические каналы с

различными длинами волн в горизонталь-

ной плоскости, а решетка зеркал меняет

пространственное положение световых лу-

чей в вертикальной плоскости, перераспре-

деляя спектральные каналы между двумя

плоскостями и, следовательно, между дву-

мя волоконными выходами коммутатора.

Характеризуя уровень работ в Лаборатори-

ях Белла в области микротехнологий, госпо-

дин Пардо сказал, что они вышли на созда-

ние законченных подсистем. Исследова-

тельские группы располагают необходимым

производством и могут перейти от концеп-

ции к изделию в рекордные сроки.

Еще более фантастичные исследовательс-

кие проекты ведутся в области нанотехно-

логий. Среди исследовательских проектов

докладчик отметил разработку микронных

интегральных схем, создание различных

устройств на базе кремниевых нанопор и

различные применения явления электрос-

мачивания и многие другие.

В коротком обзоре докладов трудно расска-

зать обо всех новых интересных для читате-

лей Lightwave Russian Edition направлениях ис-

следований, ведущихся в Лабораториях Бел-

ла. Поэтому редакция планирует опубликовать

в 2005 году серию статей, посвященных наи-

более интересным и перспективным исследо-

вательским проектам LUCENT BELL LABS.

О.Е. НАНИЙ,

главный редактор

Lightwave Russian Edition, д.ф.�м.н.


ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВЕДОМСТВЕННЫХИ КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЯХ СВЯЗИ

В рамках 7-й международной конферен-

ции «Внедрение современных технологий

в ВКСС», состоявшейся в рамках выстав-

ки «ВКСС-2004», журнал Lightwave

Russian Edition провел тематическую сек-

цию «Оптические технологии в ведом-

ственных и корпоративных сетях связи».

Программа секции включала в себя 6 док-

ладов по актуальным вопросам, вызвав-

шим большой интерес слушателей.

С докладом «Подготовка квалифициро-

ванных специалистов и сертификация

монтажных компаний – основа качества

телекоммуникационных кабельных сис-

тем» выступил И.Г. Смирнов, директор

по маркетингу и развитию бизнеса

AESP East Europe, председатель BICSI

Россия, RCDD.

Характеризуя образовательные програм-

мы в области СКС, господин Смирнов от-

метил, что сегодня государственные прог-

раммы практически отсутствуют; програм-

мы в промышленности находятся на край-

не низком уровне, а частные программы в

основном ориентированы на продукцию и

в лучшем случае дают обзор стандартов

(оригиналов которых практически ни у ко-

го нет). Качественная целенаправленная

подготовка специалистов по полностью

формализованной системе обеспечивает-

ся лишь 3–5 компаниями на российском

рынке. Вместе с тем растут требования к

специалистам, которые должны хорошо

знать стандарты (национальные (ГОСТ,

ЕСКД, СНиП, ПУЭ) и международные

(ISO/IEC, ANSI, EN), а также иметь высо-

кую профессиональную подготовку. Раз-

работкой и реализацией образовательных

программ для подготовки специалистов в

области телекоммуникаций по проектиро-

ванию и монтажу телекоммуникационных

кабельных распределительных систем в

коммерческих и жилых зданиях занимает-

ся междуна-

родная теле-

коммуника-

ционная ас-

социация

BICSI.

В докладе

«Создание

современ-

ных корпо-

ративных сетей

связи террито-

риально-расп-

ределенных

организаций с

использованием инфраструктур ЛЭП» уп-

равляющий директор компании «Телеком

Транспорт» Е. Б. Гаскевич рассказал о

перспективности новой технологии прок-

ладки волоконно-оптических линий связи

(ВОЛС) на основе маловолоконных кабе-

лей (до 16 волокон), эффективно исполь-

зующих инфраструктуру линий электропе-

редачи (ЛЭП)*. Важно обратить внимание

на то обстоятельство, подчеркнул доклад-

Рис. 1. И.Г. Смирнов, директор помаркетингу и развитию бизнесаAESP East Europe, председательBICSI Россия, RCDD

Рис. 2. Е.Б. Гаскевич,управляющийдиректор компании«Телеком Транспорт»

* Статья с описанием технологии навивки мало-волоконных кабелей на фазный провод опублико-вана в нашем журнале: Гаскевич Е.Б., ШевцовС.П., Убайдуллаев Р.Р. Маловолоконные кабель-ные системы – новая концепция для оптических«последних миль» // LWRE, 2003, № 2, с. 38–41.


чик, что крупные корпорации обладают

инфраструктурой воздушных ЛЭП, кото-

рые подходят практически к каждому заго-

родному объекту, принадлежащему корпо-

рации. Маловолоконные кабели навивают-

ся на фазные провода сущестующих ЛЭП,

что существенно снижает стоимость прок-

ладки. В результате этого стоимость

ВОЛС на основе навивного кабеля – 3,5–

5 тыс. долл. за километр, что в два раза

ниже цены ВОЛС на основе самонесущего

кабеля и в 3–4 раза меньше затрат на гро-

зотрос с волокном. Этот показатель может

быть снижен до 2 тыс. долл. за километр

для программ сельской связи, если масш-

таб инсталляций составит тысячи километ-

ров и будут использоваться ЛЭП 6–10–

35 кВ. Компанией «Телеком Транспорт»

запатентован новый способ навивки, суть

которого

заключает-

ся в следу-

ющем: ка-

тушка с оп-

тическим

кабелем

(ОК) пере-

мещается

вдоль про-

вода ЛЭП,

и при этом

она равно-

мерно вра-

щается вок-

руг прово-

да, описы-

вая спи-

ральную

траекторию, в результате чего кабель нак-

ручивается на провод с постоянным шагом

навива. Катушка с кабелем устанавлива-

ется на навивочной машинке, машинка ка-

тится по проводу воздушной линии элект-

ропередачи и одновременно вращает ка-

тушку с кабелем вокруг провода, обеспе-

чивая балансировку и натяжение кабеля

при минимальном воздействии на несущий

провод.

Компанией «Телеком Транспорт» разрабо-

тана, изготовлена и испытана уникальная,

не имеющая аналогов в России и за рубе-

жом навивочная машинка для прокладки

ОК по проводам ЛЭП напряжением 6, 10

или 35 кВ. Машинка приводится в движе-

ние с помощью буксировочного троса,

вручную, с земли. Скорость движения ма-

шинки по проводу составляет порядка

0,5–1,0 м/с, переход через опору занимает

не более 10 мин. Бригада монтажников,

состоящая из 3–4 человек, может выпол-

нять все необходимые операции по навив-

ке кабеля самостоятельно, укладывая за

один день строительную длину 3 км. Проб-

ный проект был выполнен компанией «Те-

леком Транспорт» в апреле 2004 года. На

линии 11 кВ – была построена ВОЛС дли-

ной 2 км, ставшая частью магистрали для

подключения к международному трафику.

Работы проводились бригадой из местных

рабочих энергокомпании, которая включа-

ла четыре монтажника, шофера платфор-

мы типа SkyLift и руководителя работ. Со

стороны компании "Телеком Транспорт" в

проекте участвовали два инженера, кото-

рые обучили бригаду работе с навивным

оборудованием и осуществляли авторский

надзор во время проведения монтажных

работ. Кабель был смонтирован за 4 дня

при отключении ЛЭП на 4–5 часов в день.

При этом первые два дня были фактичес-

ки потрачены на обучение бригады.

Преимущества навивки на фазовый про-

вод ЛЭП средней вольтажности перед об-

щепринятой технологией ADSS (полностью

диэлектрический самонесущий кабель) –

практически отсутствие дополнительных

ветровых и гололедных нагрузок, низкая

цена за километр проложенной линии, ан-

тивандальная защита напряжением ЛЭП.

В докладе «Оборудование радиодоступа

Wi-Fi с активной фазированной антен-

ной решеткой» менеджера по системам

Wi-Fi, WiMAX компании «Телеком Транс-

порт» А.В. Леонова, рассказано об уни-

кальном, не имеющем аналогов в мире ре-

шении для построения сетей Wi-Fi боль-

шой площади. Его основа – базовые стан-

ции Wi-Fi с активной фазированной антен-

ной решеткой. С помощью таких станций,

например с помощью базовой станции

Vivato, можно обеспечить эффективное

покрытие городских улиц и площадей,

многоэтажных офисных зданий, коттедж-

ных поселков, морских и речных портов,

складских и таможенных терминалов, про-

мышленных районов и т.д.

В качестве антенны в Vivato используется

активная фазированная антенная решетка

(ФАР) с усилением 21–24 dBi. ФАР имеет

несколько фиксированных направлений

луча (основного лепестка диаграммы нап-

равленности), время переключения между

которыми равно нескольким микросекун-

дам. Образно говоря, ФАР «сканирует»

широкий сектор покрытия узким направ-

ленным лучом. Каждому направлению лу-

ча ФАР соответствует отдельный приемо-

передатчик и отдельный порт встроенного

коммутатора.

В качестве абонентского оборудования мо-

жет использоваться любое устройство,

снабженное адаптером 802.11b или

802.11g: офисный компьютер, ноутбук,

КПК («наладонник»), сканер штрих-кода,

Wi-Fi-телефон и т.д. Адаптер может быть

встроенным или внешним, со встроенной

или внешней антенной. Внешний адаптер

может подключаться к порту USB или

Ethernet, устанавливаться в слот PCMCIA

или разъем PCI. Стоимость абонентского

окончания – от 30 до 250 долл. в зависи-

мости от конфигурации.

Пропускная способность базовой станции

при работе по стандарту 802.11g – 54

Мбит/с на канал, при работе по стандарту

802.11b – 11 Мбит/с на канал. Эта полоса

распределяется между всеми абонентами,

которые одновременно работают на дан-

ном канале. При работе по стандарту

802.11b возможна одновременная работа

на трех каналах.

По мнению докладчика, базовые станции

Wi-Fi компании Vivato – эффективное ре-

шение для построения сетей Wi-Fi на боль-

ших открытых территориях. Это крупные

беспроводные LAN и хот-споты в городах,

сети доступа в пригородах и коттеджных

поселках, сети технологической связи пло-

щадью до нескольких сотен квадратных

километров.

Два доклада, посвященных новейшим ме-

тодам прокладки ВОЛС, были представле-

ны фирмой Pirelli. Доклад Криса Поллока


Рис. 3. А.В. Леонов,менеджерпо системам Wi�Fi,WiMAX компании«Телеком Транспорт»

Рис 4. Крис Поллок (Chris Pollock,Market Development Director, PirelliTelecom Cables and Systems UK Ltd)


(Chris Pollock, Market Development Director,

Pirelli Telecom Cables and Systems UK Ltd)

«Система задувки волокон Sirocco от

Pirelli – технология для любых примене-

ний оптоволокна» посвящен рассмотре-

нию современного уровня развития техно-

логии задувки оптических волокон. В док-

ладе приводятся многочисленные примеры

использования этой технологии для реше-

ния актуальных задач.

Господин Поллок отметил, что до недавнего

времени технология задувки волокна рас-

сматривалась в основном как технология

для прокладки внутриобъектовых сетей,

правами на использование которой облада-

ли несколько операторов связи. Однако в

последнее время системы связи с укладкой

кабеля с мини-трубками и последующей за-

дувкой в кабель необходимого числа воло-

кон стали находить применение для реше-

ния многих телекоммуникационных задач.

Необходимое для задувки технологическое

оборудование и специальные компоненты

стали более доступными, что способствует

началу широкого внедрения этой техноло-

гии. Сегодня, в период ускоренного разви-

тия мультимедийных услуг на базе техноло-

гии FTTx, сети доступа все чаще строятся с

применением задуваемых волокон.

В докладе «Воздушные оптические ка-

бельные системы Pirelli», представленном

Альбертом Сегурой (Albert Segura /

International Sales Manager @ Pirelli

Telecom Cables Y Sistemas ESPANA S. L.),

описаны области применения, преимуще-

ства конструкторских и технологических

решений, используемых в компании Pirelli.

Многолетний опыт работы Pirelli с воздуш-

ными линиями связи позволил компании

разработать законченные воздушные ка-

бельные системы связи, которые включа-

ют в себя широчайшую номенклатуру под-

весных волоконно-оптических кабелей, со-

ответствующую арматуру и технологии их

монтажа.

Доклад от компании РК-ТЕЛЕКОМ «Реше-

ния по широкополосному доступу от

компании Nokia – 3в1 (Телефон, Интер-

нет, Телевидение)» представил продукт-

менеджер Константин Бессонов. Узким

местом в построении мультисервисных се-

тей, предоставляющих наряду с услугами

традиционной телефонии множество дру-

гих сервисов, является обеспечение широ-

кополосных каналов доступа для пользо-

вателей.

По мнению

докладчика,

для компа-

нии – опера-

тора связи,

имеющей

собственную

или арендо-

ванную сеть

доступа на

основе мед-

ных кабелей,

наиболее лег-

кий и дешевый

способ реше-

ния этой задачи заключается во внедре-

нии технологии хDSL. Последняя позволя-

ет телефонному оператору организовать

высокоскоростной доступ в мультисервис-

ную сеть, используя уже имеющийся у не-

го ресурс – абонентскую медную линию.

Данное обстоятельство значительно сок-

ращает расходы телефонных компаний на

внедрение новых сервисов и дает им в

руки мощное оружие в конкурентной

борьбе с альтернативными операторами,

не имеющими в собственности того необ-

ходимого звена, которое связывает меж-

ду собой поставщика и потребителя сов-

ременных услуг.

Господин Бессонов отметил, что, по дан-

ным многих исследовательских компаний,

широкополосный доступ является одним

из самых динамично развивающихся сег-

ментов телекоммуникационного рынка в

мире. В частности, в докладе фирмы Point

Topic утверждается, что в июне 2004 года

количество эксплуатируемых широкопо-

лосных линий в мире достигло 123 млн.

Рост по сравнению с соответствующим

периодом прошлого года – 55%.

Докладчик с сожалением отметил, что в

России внедрение технологии хDSL идет

медленно. По оценке Web-издания «Теле-

ком-Форум» (www.telecomforum.ru), к сере-

дине 2004 года в России было введено в

эксплуатацию всего около 84 тыс. DSL-ли-

ний. На 63,1% эксплуатируемых DSL-ли-

ний, что составляет порядка 53 тыс. шт.,

использовалась асимметричная техноло-

гия ADSL. Около половины всех российс-

ких ADSL-линий (25,5 тыс. шт.) было уста-

новлено одним оператором – «МТУ-Ин-

тел» совмесно с МГТС.

В начале 2004 года компания Nokia объя-

вила о подписании контракта с Московс-

кой городской телефонной сетью (МГТС)

на поставку оборудования для расширения

и модернизации широкополосной сети

DSL-доступа на Мультисервисной Плат-

форме Доступа NOKIA D500.

По мнению докладчика, использование

Платформы D500 обеспечивает наилучший

в индустрии баланс производительности,

плотности интерфейсов, масштабируемос-

ти, гибкости, надежности в работе и прос-

тоте в обслуживании. Помимо высокой

плотности и емкости, платформа D500 под-

держивает большой набор сервисов от

среднеполосных (таких, как быстрый дос-

туп в Интернет) до только появляющихся

широкополосных сервисов для мультиме-

дийных приложений (таких, как видео по

запросу, цифровое вещательное TV, инте-

рактивное TV). Платформа D500 была раз-

работана для того, чтобы операторы имели

возможность простого перехода от ATM-се-

тей к IP-сетям, так как IP становится пре-

валирующим протоколом в магистральных,

граничных сетях и сетях доступа.


Рис. 5. Альберт Сегура (Albert Segura / International Sales Manager@ Pirelli Telecom Cables Y Sistemas ESPANA S. L.)

Рис. 6. Константин Бессонов,продукт�менеджер компании РК�ТЕ�ЛЕКОМ


«ЭлектроТехноЭкспо�2004» – многопро�

фильная специализированная выставка

электротехнического оборудования и новых

технологий в электроэнергетике и информа�

ционно�измерительной технике в третий раз

прошла на ВВЦ в павильоне № 57 с 19 по 22

октября 2004 года. Организатором выставки

является выставочный холдинг «Майер Джей

Групп». На экспозиционной площадке, пре-

вышающей 5000 кв. м, более 250 участников

представили продукцию предприятий элект-

ротехнической промышленности из 30 регио-

нов Российской Федерации, а также из

Австрии, Германии, Италии, Индии, Польши,

торгового представительства США, Турции,

Франции и стран ближнего зарубежья.

В день открытия, 19 октября, выставку

«ЭлектроТехноЭкспо-2004» посетил пре-

зидент Торгово-промышленной палаты Рос-

сийской Федерации Е.М. Примаков. В своем

приветственном слове Евгений Максимович

сказал: «Хочу подчеркнуть, что у России

единственный путь развития – инновацион-

ный. Мы не можем сидеть на сырьевой игле

и не будем на ней сидеть. Для этого у нас

есть все. У России есть неисчерпаемые ин-

теллектуальные возможности, в этом я еще

раз убедился, посетив выставку «Электро-

ТехноЭкспо-2004».

Читателей журнала Lightwave Russian Edition,

разумеется, интересуют оптические техноло-

гии, представленные на выставке. Как и в

других секторах экономики, в электроэнерге-

тике оптические технологии используются в

информационной и измеритель-

ной технике. Большинство «оп-

тических» разработок было

представлено в специальном ин-

новационном секторе выставки,

в котором демонстрировались

собственные разработки участ-

ников выставки.

Большой интерес вызвали супер-

яркие светодиоды и модули на

их основе, представленные на

стенде ООО «АИБИ» (IBSG

Co., Ltd.). Фирма создана в

1993 году группой ведущих на-

учных сотрудников Физико-тех-

нического института Российской академии

наук, она разрабатывает, исследует и про-

изводит уникальные оптоэлектронные при-

боры среднего ИК-диапазона, полупровод-

никовые лазеры, светодиоды и фотодиоды

для спектрального диапазона 2–5 мкм. Се-

годня фирма «АИБИ» является единствен-

ным в мире производителем полной серии

полупроводниковых лазеров спектрального

диапазона 1600–3800 нм и одним из нем-

ногих производителей серии светодиодов

диапазона 1600–4600 нм. На рынке фото-

диодов среднего ИК-диапазона фирма ра-

ботает в условиях очень жесткой конкурен-

ции. Основные направления развития – это

повышение мощности и рабочих темпера-

тур лазеров за счет применения новых ти-

пов структур, повышение времени жизни и

стабильности светодиодов, создание но-

вых миниатюрных конструкций светодио-

дов на термохолодильниках, повышение

быстродействия и создание нового типа

координатно-чувствительных фотодиодов,

стыковка лазеров, светодиодов и фотодио-

дов с оптическим волокном.

Приборы для тепловизионного контроля –

портативные компьютерные термографы

(тепловизоры) «ИРТИС» были представле-

ны на стенде ООО «Иртис». Принцип рабо-

ты прибора «ИРТИС» заключается в скани-

ровании инфракрасного спектра излучения

для визуализации и измерения тепловых

полей. Внешний вид прибора и пример по-

лученной термограммы приведен на рис. 1.

Термографы находят применение на предп-

риятиях энергетики, топливно-энергетичес-

кого, химического и нефтегазового комп-

лексов, коммунального хозяйства, в строи-

тельстве, медицине и в других сферах.

Компания «Сигма-оптик лтд», ЗАО предс-

тавила новые разработки акустооптической

аппаратуры широкого применения (медици-

на, экология, контроль пищевых продуктов,

новые технологии). Современная производ-

ственно-технологическая база и наличие

специалистов, имеющих более чем 25-лет-

ний опыт разработки и создания научно-тех-

нической аппаратуры, позволяет в короткий

срок организовать выпуск специализирован-

ных измерительных устройств, разрабатыва-

емых для конкретных заказчиков. Одна из


ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИНА ВЫСТАВКЕ «ЭЛЕКТРОТЕХНОЭКСПО�2004»

Рис. 1. Регистрация участников выставки«ЭлектроТехноЭкспо�2004»

Рис. 2. Внешний вид термографа «Иртис» и пример полученной этим приборомтермограммы


таких разработок – оптический спиртомер,

основанный на экспресс-измерении и анали-

зе спектральной зависимости поглощения

света в водно-спиртовых растворах, демон-

стрировалась на стенде компании.

Много собственных разработок было

представлено на стенде Научно-техноло-

гического центра уникального приборо-

строения РАН. Среди них внимание прив-

лекали две интересные разработки, также

основанные на использовании акустоопти-

ческого эффекта – портативный спектро-

метр рамановского рассеяния на основе

двойного акустооптического фильтра для

бесконтактного химического анализа твер-

дых и жидких образцов и акустооптичес-

кий микроспектрометр.

Акустооптические дефлекторы, фильтры и

коммутаторы на их основе были представ-

лены на стенде Научно-технологического

центра акустооптики. Среди разработок

НТЦ акустооптики особенно интересными

для наших читателей являются 8-канальный

акустооптический коммутатор на монокрис-

талле GaAs для волоконно-оптических ли-

ний связи на диапазоны 1300 и 1550 нм, а

также акустооптическая фильтрующая сис-

тема на монокристалле парателлурита для

систем спектрального мультиплексирования

оптических каналов в диапазоне 1550 нм.

Немаловажной составляющей «Электро-

ТехноЭкспо-2004» наряду с экспозицией

стала ее научная программа, включавшая в

себя два научных семинара: «Акустоопти-

ческие измерительные приборы» и «Совре-

менная пирометрия излучения».


РАЗВИТИЕ СЕТИ СВЯЗИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬСостояние и пути улучшения эксплуатаци-

онно-технического обслуживания сети связи

Республики Беларусь, а также перспективы

ее дальнейшего развития обсуждались на

семинаре «Новые возможности оборудова-

ния связи», проходившем с 20 по 21 октяб-

ря в Минске на базе филиала «Междуго-

родная связь» РУП «Белтелеком».

Существующее состояние сетей электрос-

вязи общего пользования Беларуси харак-

теризуется высокой степенью развития и

внедрения новых технологий. Беларусь –

лидер в СНГ по количеству телефонов на

душу населения. За последние 10 лет в рес-

публике введено 1 млн. 750 тыс. номеров

автоматических телефонных станций. Об-

щая их емкость составляет в настоящее

время более 3 млн. 227 тыс. номеров.

Как отмечали выступавшие на семинаре,

темпы развития связи в республике позво-

лили ей занять лидирующие позиции среди

стран СНГ по плотности телефонов на 100

жителей. По этому показателю Беларусь

опережает Россию, Польшу, Литву, Румы-

нию. В стране на 100 человек приходится

32,5 телефона. С учетом более 2 млн. або-

нентов сотовой связи в Беларуси насчиты-

вается более 5 млн. телефонных аппаратов.

Республиканская радиальная магистраль-

ная синхронная сеть связи на основе воло-

конно-оптического кабеля с применением

оборудования фирмы Маркони начала

функционировать в 1996 году, связав обла-

стные центры со столицей Беларуси, и уже

к концу 1997 года были построены между-

народные линии на Латвию, Литву, Польшу

и Украину. На сегодняшний момент по тер-

ритории Республики Беларусь проложено

более 3500 км

ВОЛС, количество

каналов на ВОЛС

составляет более

десяти тысяч.

Связь Минска с об-

ластными центрами

осуществляется по

волоконно-оптичес-

ким линиям с ис-

пользованием обору-

дования синхронной

цифровой иерархии

уровней STM-4 (622

Мбит/с) и STM-16

(2,5 Гбит/с). С целью

обеспечения надеж-

ности и живучести

сети с 1998 года

«Белтелеком» при-

меняет в построении

кольцевые системы,

что гарантирует, при

необходимости, 100%-

ное резервирование

трафика.

Завершен первый этап модернизации маги-

стральной сети связи и запуск в коммерчес-

кую эксплуатацию на магистральных воло-

конно-оптических линиях связи (ВОЛС)

Минск–Брест, Минск–Гродно, Гродно–Брест

системы DWDM/SDH производства немецкой

компании Siеmens AG. Таким образом, на се-

ти связи РУП «Белтелеком» создается мощ-

ная транспортная среда, способная на маги-

стральном уровне передавать информацию

со скоростью до 400 Гбит/с. Стратегия разви-

тия сети обеспечивает широкие возможнос-

ти модернизации системы в рабочем режи-

ме, при увеличении потребностей в трафике.

Эксплуатация высокоскоростных современ-

ных сетей связи требует применения новых

измерительных приборов. Такие приборы про-

демонстрировали белорусские разработчики

и производители – Институт информационных

технологий (ИИТ), Минск. С новыми разработ-

ками ИИТ – измерительной платформой

STORM и системой мониторинга FIBERTEST

читатели журнала Lightwave RE могут позна-

комиться в разделе «Новые продукты».

Рис. 1. Магистральная сеть связи Республики Беларусь

Модернизированные магистральные линии связи DWDM/SDH

Магистральные линии связи SDH



Несмотря на относительно короткое время

существования, современные волоконно-

оптические системы связи (ВОСС) имеют

рекордные характеристики как по пропу-

скной способности, так и по перекрывае-

мым расстояниям.

Повышение мощности оптических сигна-

лов в современных сетях связи приводит

к тому, что нелинейные эффекты оказы-

вают все большее влияние на характер

их распространения.

Обсуждение нелинейных явлений в ВОСС

учеными-физиками и специалистами связи

состоялось на совместном семинаре РФО

МНТОРЭС им. А.С. Попова «Нелинейные

эффекты в волоконно-оптических системах

связи» 25 ноября 2004 года в МГУ.

В докладе М.А. Борисова рассмотрены пере-

ходные процессы, возникающие в оптичес-

ких усилителях при изменении суммарной

мощности входного усиливаемого сигнала.

Во время переходных процессов происходит

изменение коэффициента усиления, что

приводит к увеличению коэффициента оши-

бок BER в передаваемом сообщении. Для

ослабления искажений информационного

сигнала, вызванных переходными процесса-

ми, используется стабилизация коэффици-

ента усиления (рис. 1). В докладе сравнива-

ется эффективность оптической стабилиза-

ции коэффициента усиления усилителя с

электронными методами стабилизации.

Принципы действия электронных методов

стабилизации коэффициента усиления осно-

ван на автоматической подстройке коэффи-

циента усиления усилителя путем соответ-

ствующего изменения мощности накачки

сигналом отрицательной обратной связи.

Принцип оптической стабилизации коэф-

фициента усиления заключается в том, что

усиливающая область усилителя помеща-

ется в резонатор, совместно с которым она

формирует лазер. В лазере возникает ге-

нерация на нерабочей длине волны, обес-

печивающая постоянство коэффициента

усиления усилителя в рабочем спектраль-

ном диапазоне [1].

Показано, что электронные методы стаби-

лизации вполне применимы для ослабления

переходных процессов в эрбиевых усилите-

лях EDFA, в то время как в полупроводнико-

вых усилителях необходимо использовать

оптическую стабилизацию.

Доклад М.А. Величко и А.А. Сусьяна посвя-

щен анализу новых эффек-

тивных форматов модуля-

ции. Новые форматы моду-

ляции привлекают внима-

ние исследователей с двух

точек зрения: во-первых,

существуют форматы, спо-

собные увеличить спект-

ральную эффективность*

системы связи за счет

уменьшения ширины поло-

сы модуляции при сохране-

нии требуемой скорости пе-

редачи информации [2]; во-

вторых, новые форматы

позволяют увеличить даль-

ность передачи информа-

ции за счет увеличения

чувствительности приемников

и уменьшения искажений оп-

тических сигналов. (Статью о

форматах модуляции, стойких

к искажениям, редакция жур-

нала Lightwave Russian Edition

планирует опубликовать в од-

ном из ближайших номеров.)

Экономичность систем дальней связи в

значительной степени зависит от суммар-

ной скорости передачи информации в

спектральной полосе усиления эрбиевых

усилителей (EDFA). При фиксированной

ширине спектра увеличить суммарную ско-

рость передачи информации можно только

за счет увеличения спектральной эффек-

тивности, которая определяется как отно-

шение скорости передачи в конкретном ка-

нале к спектральному расстоянию между

соседними DWDM-каналами. С другой сто-

роны, для увеличения дальности передачи

информации необходима разработка фор-

матов, стойких к нелинейно-оптическим ис-

кажениям. К ним относятся различные ти-

пы форматов с дифференциальной фазо-

вой модуляцией. Особенно перспективны

такие форматы для скоростей передачи

информации 40 Гбит/с и больше.

Р.Б. Иванов предпринял попытку системати-

зации положительных и отрицательных эф-

фектов, оказываемых на характеристики

ВОСС нелинейными явлениями в оптичес-

ком волокне и в узлах аппаратуры. В ряде

случаев качественные механизмы и количе-

ственные соотношения такого влияния хоро-

шо известны. Относительно менее исследо-

ванных механизмов в ходе семинара возник-

ла дискуссия. Очевидно, необходима даль-

нейшая научная проработка этих вопросов.

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫВ ВОЛОКОННО�ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ

Совместный семинар Российского физического общества (РФО) и Московского научно-технического общества радиотехники,электроники и связи (МНТОРЭС) им. А.С. Попова при информационной поддержке журнала Lightwave Russian Еdition

Рис. 1. Форма сигнала на входе и выходе полупро�водниковых усилителей: а) присутствует паразит�ная модуляция амплитуды �А импульсов, вызван�ная нестационарным насыщением усилителя; б)модуляция амплитуды устранена (�А=0) при ис�пользовании усилителя с отрицательной обратнойсвязью (ООС)

а)

б)

* Спектральная эффективность � системы связиравна отношению скорости (В) передачи инфор-мации данной системой к ширине �� ее рабочейспектральной полосы: �=B/��. Единица измере-ния спектральной эффективности: (бит/с)/Гц.



Доклад Н.А. Казанцевой «Ширина полосы

усиления параметрического усилителя»

посвящен вопросам оптимизации характе-

ристик нового и очень перспективного ти-

па оптических усилителей. Параметричес-

кие усилители привлекают в последнее

время повышенное внимание исследова-

телей тем, что позволяют увеличить поло-

су усиления до 100 нм, а возможно и

больше. В докладе приведены результаты

численного моделирования работы пара-

метрического усилителя. На основании

проведенных исследований и сравнения с

экспериментальными данными сделан вы-

вод о том, что для повышения эффектив-

ности волоконно-оптических параметри-

ческих усилителей необходимо изготовле-

ние волокна с очень высокой нелиней-

ностью. Перспективными типами волокон

являются кварцевые волокна, легирован-

ные Ge, и теллуритные волокна.

В докладе Е.Г. Павловой показано, что ос-

лабление нелинейности в брэгговском во-

локне достигается в том случае, когда нели-

нейностью сердцевины можно пренебречь.

Особенно перспективны в плане снижения

нелинейности брэгговские волокна с воз-

душной сердцевиной. В докладе отмечено,

что нелинейность таких волокон очень

быстро уменьшается с ростом диаметра

сердцевины.

Шестой доклад «Перспективная система

для передачи информации по ВОЛС» А.О.

Некучаева и В.В. Зяблова был включен в

программу семинара в последний момент. В

докладе проанализирована

перспективность нового спо-

соба передачи информации,

получившего название «ком-

бинированной передачи» с

учетом специально разрабо-

танного для него В.В. Зябло-

вым метода кодирования с

исправлением ошибок

(FEC). Метод «комбиниро-

ванной передачи» является

развитием предложенного

ранее Некучаевым и Юсупа-

лиевым метода символьной

передачи.

ВыводыПредставляется, что состоявше-

еся обсуждение проблем исполь-

зования нелинейных явлений в

ВОСС было весьма полезным.

Положительной чертой семинара

стало широкое участие молодых

ученых и студентов МГУ и Моско-

вского технического университета

связи и информатики. Проведе-

ние подобных семинаров может

стать хорошей традицией.

Руководители семинара обращаются к из-

готовителям аппаратуры и средств изме-

рений для ВОСС с предложением органи-

зовать в рамках последующих семинаров

или, возможно, научно-технических кон-

ференций демонстрацию их продукции в

действии.

Литература1. Наний О.Е. Линейные оптические усили�

тели – новый класс полупроводниковых

усилителей // Lightwave Russian Edition,

2003, № 2, с. 27.

2. Величко М.А., Сусьян А.А. Двойной

фазомодулированный бинарный формат //

Lightwave Russian Edition, 2002, № 4, с. 26.

Рис. 2. Расчетные спектры усиления в парамет�рическом усилителе на основе волокна с высо�кой нелинейностью (HNLF) при различныхотстройках �p – �0. Отстройка изменялась от 0до 3 нм с шагом 0,5 нм. Самый широкий спектрзаштрихован. Нелинейный коэффициент� = 11 (Вт км), длина волокна 100 м, мощностьнакачки 2 Вт�p – длина волны накачки,�s – длина волны усиливаемого сигнала,

�0 – длина волны нулевой дисперсии.

ВТОРОЕ

ВЫСШЕЕ

ОБРАЗОВАНИЕ

В 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


Новости технологий

15 декабря 2004 года в гостинице «Шера-

тон Палас» состоялся традиционный отк-

рытый технический семинар компании

Corning.

В докладе Стива Кендлера (Steve Candler,

Sales and Marketing Manager, COF, UK),

«Обзор рынка оптического волокна и во-

локонно-оптического кабеля» проанали-

зированы основные тенденции развития

отрасли связи, непосредственно влияю-

щие на формирование потребностей в оп-

тическом волокне. На основании этого

анализа, а также прогнозов спроса на оп-

тическое волокно и оптический кабель

господин Кендлер сделал вывод о стаби-

лизации рынка оптического волокна и оп-

тического кабеля в 2004 году. Начиная с

2005 года прогнозируется увеличение

спроса на оптическое волокно. Возобнов-

ление роста инвестиций в телекоммуни-

кации вместе с другими мерами по оздо-

ровлению отрасли привели к стабилиза-

ции цен на волокно и оптический кабель.

Более того, в некоторых секторах эконо-

мики цены на оптический кабель немного

выросли. Все это говорит о том, что ми-

ровые цены на волокно достигли зоны

стабилизации и дальнейшего падения не

предвидится.

Состояние техно-

логии высокоско-

ростной передачи

(40 Гбит/с и выше),

а также потреб-

ность в этой техно-

логии были проа-

нализированы в

докладе Сергея

Тена (Sergey Ten,

Manager, Business

Development, COF,

USA).

По мнению докладчи-

ка, технология 40

Гбит/с вовсе не миф,

а реальность ближайших лет. Об этом

свидетельствуют не только тенденции

прошлых лет, показывающие, что увели-

чение скорости передачи информации в

четыре раза происходит приблизительно

раз в 5 лет (см. рис. 1), но также техноло-

гическая готовность производителей и

экономические потреб-

ности заказчиков.

Потребности заказчиков

– операторов связи всех

видов – определяются

продолжающимся экс-

поненциальным ростом

трафика, в первую оче-

редь интернет-трафика.

Еще одна тенденция се-

годняшнего дня – кон-

вергенция (объедине-

ние) различных видов

сетей и услуг в единую

мультисервисную сеть

на основе пакетной ком-

мутации. Эти технологи-

ческие тенденции тре-

буют внедрения мощных сетевых маршру-

тизаторов. В ответ на запросы рынка ком-

панией Cisco создан первый мощный се-

тевой маршрутизатор CRS-1, пропускная

способность которого может быть доведе-

на до 92 Тбит/с! Для достижения такой

производительности нужны канальные

скорости передачи 40 Гбит/с.

Таким образом, технологии 40 Гбит/с ста-

новятся реальностью благодаря эволюции

сетей к единой IP-архитектуре и продол-

жающемуся росту объема трафика. Уже

сегодня интерфейсы для скоростей 40

Гбит/с доступны на рынке и были произ-

ведены демонстрации передачи 40 Гбит/с

трафика в реальных сетях.

Реализация технологии 40 Гбит/с стано-

вится возможной благодаря целому ряду

инноваций, к числу которых относятся:

новые форматы модуляции, упреждаю-

щая коррекция ошибок FEC, рамановское

усиление и улучшенные параметры опти-

ческого волокна.

Сергей Тен считает, что 40 Гбит/с не бу-

дет предельной скоростью передачи в

коммерческих сетях связи. Свидетель-

ством этому являются демонстрации пе-

редачи со скоростью 160 Гбит/с в реаль-

ной сети на расстояние 430 км.

Не менее интересным был второй доклад

господина Тена «Tехнические решения для

построения систем "волокно к дому"». По

мнению докладчика, основанному на иссле-

дованиях таких аналитических центров, как

RHK, Cahners In-Stst Group, Corning и др., в

обозримом будущем ожидается быстрый

рост числа абонентов FTTH (см. рис. 2).

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ И ВОЛОКОН

Технический семинар компании Corning

Рис. 1. График роста скорости передачи информациипо одному каналу. В соответствии с закономер�ностью последних 20 лет начало внедрения техноло�гии 40 Гбит/с ожидается в 2005 году

Рис. 2. График роста числа абонентов FTTH в мире(по данным RHK, Cahners In�Stst Group, Corning и др.)

В августе 2004 года подписано соглашение

о внедрении систем автоматического соеди-

нения волокон (AFH Automated Fiber

Handler) фирмы Photon Kinetics на заводах

компании OFS. Соглашение было подписа-

но после завершения испытаний AFH, подт-

вердивших существенное сокращение зат-

рат времени при проведении массовых из-

мерений продукции волоконной оптики.

Сокращение времени и стоимости тестовых

измерений при производстве волокна дости-

гается за счет автоматизации критически

важных операций: снятие полимерного за-

щитного слоя, очистка, скалывание и

собственно временное механическое соеди-

нение. Весь процесс подготовки и соедине-

ния волокон занимает менее 30 с, при этом

гарантируемые потери на соединение не пре-

вышают 1 дБ (типичное значение менее 0,1

дБ) при гарантируемом коэффициенте отра-

жения менее – 40 дБ (типичное значение ме-

нее – 50 дБ). Аналогичное оборудование в

Европе производит филиал AESA Cortaillod

(Швейцария). В планах редакции публикация

статьи на тему сравнения устройств подклю-

чения голых оптических волокон


Новости технологий

Мотивация для внедрения технологии

FTTH в разных странах может быть раз-

личной, но в большинстве регионов мира

эта технология становится реальностью.

Правительства многих стран специальны-

ми мерами способствуют ее внедрению. В

использовании FTTH лидирует Азия, на-

ращивает темпы внедрения FTTH Север-

ная Америка. В настоящее время Европа

отстает от Азии и теперь от Северной

Америки примерно на три года, но, осоз-

нав это, руководство европейских стран

наращивает усилия по внедрению широ-

кополосного доступа с целью сокращения

отставания.

Одним из наиболее перспективных вари-

антов реализации FTTH являются пассив-

ные оптические сети (PON). Пассивные

оптические сети – это полностью разрабо-

танная и стандартизированная архитекту-

ра доступа (ITU-T G.983) для FTTH, кото-

рая предоставляет возможности передачи

видео, данных и голоса*. В США пассив-

ные оптические сети являются самой по-

пулярной технологией широкополосного

доступа. Важно, отметил Сергей Тен, что

производители оборудования предлагают

полный спектр продуктов, обеспечиваю-

щий интенсивное развитие PON.

В конце семинара технический директор

компании «Корнинг СНГ» Сергей Акопов

сделал очень интересное сообщение о

том, как компания совместно с заказчи-

ками оперативно решает технические

вопросы, связанные с использованием

поставляемого волокна.

* Технологии PON посвящен цикл статейИ.И. Петренко и Р.Р. Убайдуллаева в журналеLightwave Russian Edition (см. № 1, 2 и 3 за 2004 г.).

Одним из фундаментальных препятствий

для высокоточных измерений потерь и

других параметров оптического волокна с

использованием оптических рефлекто-

метров OTDR до настоящего времени яв-

лялась его нелинейность.

Предлагавшиеся ранее модели рефлекто-

метра OTDR компании Photon Kinetics се-

рии 8000 уже обладали наилучшей линей-

ностью в отрасли (0.025 dB/dB). Это зна-

чение линейности в новой модификации

прибора улучшено сразу в десять раз

OFC 2004 и теперь составляет величину

менее 0.0025dB/dB.

Столь беспрецедентно высокая линейность

обеспечивает существенное повышение

точности измерений. Точность измерений

вносимых потерь с использованием сверх-

линейного OTDR оказывается сравнимой с

точностью измерений потерь методом об-

рыва. Высокая линейность обеспечивает

повышение точности распределенных из-

мерений, в частности однородности зату-

хания и диаметра поля моды.

СВЕРХЛИНЕЙНЫЙ OTDRКОМПАНИИ PHOTON KINETICS

Рис. 1. Интерфейс рефлектометракомпании Photon Kinetics

OFS ВНЕДРЯЕТ СИСТЕМУАВТОМАТИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ

ВОЛОКОН ФИРМЫ PHOTON KINETICS

Рис. 1. Внешний вид системы авто�матического соединения волокон


Новые книги

В монографии излагается теория почти всех известных регулярных

диэлектрических волноводов: планарных, круглых (волоконных), эл-

липтических, прямоугольных, полосковых, а также линзоподобных

сред. Книга рассчитана на широкий круг специалистов по оптике и

радиофизике, она будет полезна всем тем, кто работает в области

оптоэлектроники или интересуется вопросами оптической передачи

информации. Хотя с момента выхода первого издания книги прош-

ло 20 лет, она не только не утратила актуальности, но стала еще

более востребованной. Действительно, прошедший период ознаме-

новался исключительно большими успехами в изучении и, главное,

в практическом использовании оптических методов и оптических

систем передачи и обработки информации. Наступила так называе-

мая «тера эра». Этим названием подчеркивается, что скорость пе-

редачи информации соответствует уровню 1012 бит в секунду, ско-

рость обработки информации более 1012 операций в секунду, а ем-

кость памяти более 1012 бит. В этих достижениях основную роль иг-

рают успехи современной оптики и лазерной физики. Системы свя-

зи в большей степени становятся оптическими, изучать оптику при-

ходится все большему числу инженеров-связистов. Для них данная

книга может стать хорошим

начальным пособием по

свойствам оптических вол-

новодов.

Вместе с тем следует пре-

дупредить, что эта книга не

предназначена для легкого,

ознакомительного чтения

«на ходу», между других

дел. Придется всерьез

вспомнить математику и

потратить время на то, что-

бы разобраться в обоснова-

нии уравнений и анализе их

решений.

Большинство инженеров-

связистов сталкивается с

оптическими волоконными

световодами, которые в технической литературе принято называть

оптическими волокнами. Они представляют собой цилиндрические

диэлектрические волноводы, т.е. фактически диэлектрические сос-

тавные нити или волокна. Передача оптического сигнала в земных

условиях производится по таким оптическим волокнам. Устройства

интегральной оптики создаются на основе плоских диэлектрических

волноводов. Механизм локализации энергии и направляющего

действия оптического волокна и плоских оптических волноводов

один и тот же – полное внутреннее отражение. Поэтому физические

процессы, происходящие в них, имеют много общего. Рассмотрение

различных типов оптических волноводов с использованием единого

подхода позволяет лучше понять их свойства.

ОСНОВЫ ТЕОРИИОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВА.М. Гончаренко, В.А. Карпенко Монография. Издание второе, исправленное.М.: Едиториал УРСС, 2004

Квантовая оптика, представляющая собой синтез квантовой теории

поля и физической оптики, испытывает в настоящее время револю-

ционные изменения. Ранние исследования в области когерентных

свойств излучения, такие, как квантовая статистическая теория ла-

зера, сменяются новыми актуальными вопросами, связанными,

например, с исследованиями роли сжатых состояний светового по-

ля и атомной когерентности в подавлении квантового шума в опти-

ческих усилителях.

Книга знакомит читателя с современными проблемами квантовой

оптики, как-то: лазерная генерация без инверсии, микромазеры,

сжатые состояния света, атомная оптика и лазерное охлаждение.

Ее целью, по мнению авторов, является такое изложение этих и

многих других захватывающих результатов в области квантовой оп-

тики, которое уделяло бы

особое внимание фунда-

ментальным принципам и

их приложениям. Вместе с

тем книга содержит много

интересных с прикладной

точки зрения вопросов. В

частности, рассмотрено од-

но из интереснейших прак-

тических приложений кван-

товой оптики – квантовая

криптография. Одним из

фундаментальных положе-

ний квантовой механики яв-

ляется постулат о том, что

любое измерение парамет-

ров квантовой системы в

общем случае вызывает

возмущение последней и дает лишь неполную информацию о сос-

тоянии системы до измерения. В квантовой криптографии этот ас-

КВАНТОВАЯ ОПТИКАМ.О. Скалли, М.С. ЗубайриПеревод с английского. М.: Физматлит, 2003.

Рецензируемые ниже книги относятся к фундаментальной науке и окажутся трудны для понимания неподготовленного читателя.

Зато те, кто не пожалеет времени и труда на их прочтение,будут вознаграждены более глубоким пониманием физических явлений

в оптических системах связи


Новые книги

В книге «Основы нелинейной волоконной оптики» на современном

научном уровне излагаются основы физики нелинейных процессов

в волоконных световодах. Объяснено влияние нелинейных эффек-

тов на характер распространения световых волн в световодах. Рас-

смотрены эффекты фазовой самомодуляции, фазовой кросс-моду-

ляции, четырехволнового смешения, вынужденного комбинационно-

го рассеяния Мандельштама–Бриллюэна.

Несмотря на то что нелинейный коэффициент преломления в квар-

це по сравнению с другими нелинейными средами по крайней мере

на 2 порядка меньше, нелинейные эффекты в одномодовых квар-

цевых световодах наблюдаются при относительно низких мощнос-

тях. Это возможно благодаря двум важным характеристикам свето-

вода, а именно: малого размера моды (несколько мкм для одномо-

дового световода) и чрез-

вычайно низким потерям

(0,2 дб/км на длине волны

1,55 мкм), что обеспечивает

большие длины взаимодей-

ствий. Поскольку световод

позволяет существенно уве-

личить длину нелинейного

взаимодействия световых

волн, то эффективность та-

кого взаимодействия для

световых волн с длиной

волны 1,55 мкм возрастает

в 109 раз (!) по сравнению с

нелинейным взаимодей-

ствием в объемных средах.

В книге обсуждается воз-

действие нелинейных эф-

фектов на работу волоконно-оптических систем связи.

В зависимости от условий работы системы связи такое воздействие

может быть как положительным, так и отрицательным. С ростом

скорости передачи информации роль нелинейных эффектов быстро

увеличивается, что делает книгу особенно актуальной.

ОСНОВЫ НЕЛИНЕЙНОЙВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ

В.Г. Воронин, О.Е. НанийКурс лекций. М.: НИИЯФ МГУ, 2004

пект квантовой механики используется для такой передачи инфор-

мации от отправителя к получателю, при которой постороннему

злоумышленнику невозможно получить эту информацию даже при

наличии подслушивания. Кроме того, анализ получаемой информа-

ции позволяет обнаружить саму попытку прослушивания и принять

соответствующие меры предосторожности.

Другим важным для улучшения работы систем передачи инфор-

мации вопросом является анализ так называемых неклассичес-

ких, или «сжатых», состояний светового поля. Классическим сос-

тоянием светового поля является такое, квантовое описание ко-

торого в наибольшей степени приближается к классическому

описанию электромагнитного поля на основе уравнений Максвел-

ла. С классической точки зрения электромагнитное поле состоит

из волн с определенными значениями амплитуды и фазы. Но при

квантово-механическом описании поля это не так. В этом случае

имеют место флуктуации как амплитуды, так и фазы поля. Поле

в когерентном состоянии представляет собой состояние с одина-

ковой степенью неопределенности амплитуды и фазы. Именно

неопределенность амплитуды светового поля в когерентном сос-

тоянии определяет квантовый предел чувствительности фотопри-

емников. В принципе, возможно создание состояний, для которых

флуктуации амплитуды будут ниже квантового предела, это воз-

можно за счет увеличения флуктуаций сопряженной величины –

фазы. Такие состояния светового излучения называются сжаты-

ми состояниями. Их перспективно использовать в оптической

связи и в сверхточных измерениях, например, при детектирова-

нии гравитационных волн.

Конечно, как любая книга, посвященная квантовым явлениям, она

сложна для понимания неподготовленным читателем. Но тот, кто не

побоится трудностей, получит истинное удовольствие и обязатель-

но найдет что-то полезное для себя. Для меня, например, новым

стало более глубокое понимание того, как из законов фотоэффекта

можно сделать вывод о квантовой природе светового излучения,

т.е. о концепции фотона. Как и большинство читателей, еще в шко-

ле из учебника физики я узнал, что обоснованием существования

фотонов является наличие красной границы фотоэффекта, но это,

как оказалось, очень распространенное заблуждение. Не могу от-

казать себе в удовольствии процитировать соответствующий отры-

вок из рецензируемой книги: «Впервые понятие фотона было вве-

дено Эйнштейном при объяснении фотоэлектрического эффекта.

Отметим вновь, что это явление в значительной мере может быть

описано полуклассически. Напомним читателю, что существуют три

закономерности фотоэлектрического эффекта, которые должна

объяснить любая теория. Во-первых, когда свет частоты � падает

на фотоэмиссионную поверхность, энергия испускаемых электро-

нов Te удовлетворяет уравнению

ћ � = � + Te ,

где � – работа выхода, представляющая собой характеристику

конкретного материала. Во-вторых, скорость эмиссии электро-

нов пропорциональна интенсивности электрического поля пада-

ющего света. В-третьих, отсутствует задержка во времени меж-

ду моментом, когда свет достигает светочувствительной поверх-

ности, и моментом фотоэлектронной эмиссии. Первые два свой-

ства можно, в отличие от того, что написано в большинстве

учебников, полностью объяснить с помощью простого квантова-

ния атомов фотодетектора. Однако третий результат, а именно

полное отсутствие временной задержки, является более тон-

ким». Только для объяснения третьего свойства фотоэффекта, о

котором в школьном курсе физики вовсе не упоминается, требу-

ется вводить понятие фотона.

20 www.lightwave-russia.com

Экономика

LIGHTWAVE russian edition №4 2004

Прошедшая выставка SuperComm ясно по-

казала, что внедрение перестраиваемых ла-

зеров и мультиплексоров в телекоммуника-

ционные сети становится реальностью [1].

Крупнейший английский оператор связи

British Telecom (London, UK) объявил о ре-

шении перевести свои разнородные сети на

единую платформу. Это позволит, по сло-

вам официальных лиц компании, создать

пакетно ориентированную сеть ХХI века, ба-

зирующуюся на IP-протоколе и предостав-

ляющую все виды услуг на единой основе.

Аналогичные планы у компании AT&T

(Bedminster, NJ, USA), которые она сформули-

ровала в виде «концепции zero» («Consept of

Zero). Суть концепции – внедрение мультисер-

висной сети с полной автоматизацией процес-

са предоставления услуг пользователям.

Между тем компания МСI (Ashburn, USA)

уже внедряет свою DWDM-сеть дальней

связи, которая, по мнению разработчиков,

будет служить базой для всех видов инфор-

мационно-телекоммуникационных услуг.

Такие автоматизированные объединенные

сети основаны на использовании более

сложного оборудования, в частности, перест-

раиваемых лазеров и мультиплексоров вво-

да/вывода. В будущем широкие возможнос-

ти предоставления услуг по запросу потреби-

теля смогут обеспечить именно реконфигу-

рируемые DWDM-сети, основанные на пере-

страиваемых лазерах и мультиплексорах.

Однако реальную экономическую выгоду от

внедрения перестраиваемых элементов изв-

лекают уже сейчас в дествующих сетях. Как

отметил Джек Виммер (Jack Wimmer), вице-

президент отдела инноваций и сетевых тех-

нологий MCI, возможность использования

двух-трех перестраиваемых устройств вмес-

то 160 фиксированных дает огромный эконо-

мический эффект. По мнению аналитиков

ATLT, в современных сетях перестраивае-

мые лазеры используются по схеме «настро-

ил и законсервировал», при которой лазер

настраивается на длину волны рабочего ка-

нала только один раз при установке и в

дальнейшем не перестраивается. Но и такая

технология дает большую экономию, так как

позволяет использовать любой модуль в лю-

бом месте для любой длины волны и в лю-

бой системе. Перестраиваемые лазеры, в

конце концов, обеспечивают увеличение ско-

рости предоставления услуг заказчику, так

как не требуется заказывать специальное

оборудование – все унифицировано.

Разворачиваемая фирмой AT&T DWDM-сис-

тема производства компании Siemеns (Гер-

мания) оснащена интеллектуальными опти-

ческими переключателями и перестраивае-

мыми в пределах 80 каналов лазерами.

По словам Фила Вайсмана (Phil Wisseman),

ведущего специалиста компании SBC Labs

(Austin, USA), большинство DWDM-систем,

внедряемых SBC, работают на основе пе-

рестраиваемых лазеров. По его мнению,

широкое внедрение DWDM без перестраи-

ваемых лазеров не ожидается из-за мень-

шей экономичности.

Существует два класса перестраиваемых

лазеров: перестраиваемые в узком диапа-

зоне в пределах нескольких сот гигагерц и

перестраиваемые в широком диапазоне, ох-

ватывающем, например, всю С-полосу.

Хотя перестройки в узком диапазоне обыч-

но достаточно для применений в однократ-

но настраиваемых системах, оказалось, что

у операторов связи есть заинтересован-

ность в установке лазеров, перестраивае-

мых в широком спектральном диапазоне.

По мнению аналитика из компании IDC

(Framingham, USA) Стерлинга Перрина

(Sterling Perrin), это означает, что операторы

думают о будущем развитии своих сетей,

когда динамическое конфигурирование ста-

нет реальностью и в полной мере проявятся

возможности перестраиваемых лазеров.

В ответ на потребности и интерес заказчи-

ков в течение нынешнего 2004 года сразу

несколько производителей объявили о

включении перестраиваемых в широком ди-

апазоне лазеров в состав своих систем.

Конечно, то, что операторы связи заказы-

вают системы с перестраиваемыми в ши-

роком диапазоне лазерами, не означает,

что вскоре появятся ориентированные на

приложения многофункциональные ре-

конфигурируемые сети. Сначала такие

системы будут по-прежнему использо-

ваться в сетях, в которых требуется од-

нократная настройка длины волны (при-

ложения «set-and-forget»).

В реальных реконфигурируемых сетях кро-

ме перестраиваемых лазеров необходимо

наличие управляемых мультиплексоров

(ROADM). Управляемые мультиплексоры

позволяют осуществлять соединение любо-

го входного канала с любым выходным ка-

налом, а также подводить и выводить кана-

лы с любой длиной волны.

Свои разработки новых систем или обнов-

ленные версии систем с функциями ROADM

на конференции SuperComm представили

такие крупные поставщики систем связи, как

Fujitsu Network Communications (Richardson,

USA) и Nortel Networks (San Jose, USA).

В свою очередь операторы связи выразили

заинтересованность во внедрении ROADM.

Так, по словам Вайсмана, компания SBC за-

канчивает лабораторные исследования и в

конце нынешнего или в начале следующего

года планирует установку ROADM в своих

сетях. В конечном счете перестройка и ре-

конфигурируемость позволят реализовать

такую услугу, как «спектральный канал по

запросу» («wave bugths on demand»).

К числу компаний, включивших ROADM в

состав своих систем, относятся также ком-

пании Meriton Networks и MCI.

Литература1. Новости SUPERCOMM // Lightwave

Russian Edition, 2004, № 3.

ВНЕДРЕНИЕ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫХ ЛАЗЕРОВИ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СЕТИЕ.Г. ПАВЛОВА, МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет


WDM и оптические сети связи

– Известно, что в ТТК начата модерниза-

ция магистральной цифровой сети связи

(МЦСС), которая будет проходить в три

этапа. Расскажите, пожалуйста, подроб-

нее о сроках проведения и задачах каж-

дого этапа.

– Растущие потребности систем управле-

ния и обеспечения безопасности движе-

ния железнодорожной отрасли и всех

участников перевозочного процесса при-

вели к увеличению объемов технологи-

ческого трафика. Вместе с тем продвиже-

ние ТТК на телекоммуникационном рынке

повлекло за собой увеличение и коммер-

ческого трафика. В настоящее время на

некоторых наиболее востребованных нап-

равлениях, таких, как Северо-Западное и

Восточное, емкость каналов использова-

на практически полностью. Поэтому ста-

ла очевидной необходимость увеличения

пропускной способности МЦСС на прио-

ритетных направлениях. Применение на

МЦСС технологии DWDM предусмотрено

Системным проектом развития сети свя-

зи федерального железнодорожного

транспорта, одобренным в 2003 году Го-

сударственной комиссией по электросвя-

зи. Использование технологии спектраль-

ного уплотнения DWDM позволит многок-

ратно увеличить пропускную способность

сети, улучшить качество обслуживания

железных дорог и расширить спектр пре-

доставляемых услуг связи сторонним

пользователям.

Работы по модернизации МЦСС и переходу

на оборудование DWDM будут проводиться

в три этапа. На I этапе, который заканчива-

ется 1 марта 2005 года, будет реализована

не резервируемая DWDM-линия по маршру-

ту: Каменогорск – Санкт-Петербург – Тверь

– Москва – Арзамас – Казань – Екатерин-

бург – Омск – Новосибирск – Красноярск –

Тайшет – Иркутск – Чита – Забайкальск. На

II этапе, который заканчивается в июне

2005 года, будет осуществлено резервиро-

ЗАО «Компания ТрансТелеКом»ЗАО «Компания ТрансТелеКом» (ТТК) основано в 1997 году по инициативе Российскихжелезных дорог. Сегодня магистральная цифровая сеть связи, построенная и эксплуати-руемая компанией, протянулась более чем на 45 000 км и имеет более 900 узлов доступав 71 из 89 регионов. 100% уставного капитала компании принадлежит ОАО «РЖД».«Компания ТрансТелеКом» активно работает как на операторском, так и на корпоративномрынке. Клиентами компании становятся организации с географически распределенным биз-несом. Прежде всего, это участники железнодорожных перевозок, а также государственныепредприятия и крупные корпорации, например: Росавиакосмос, Сбербанк, Альфа-Банк, Ин-госстрах, таможенные управления, практически все сотовые операторы и другие компании.С самого начала компания руководствовалась стратегией отказа от конкуренции с традици-онными операторами связи и создания совершенно новых рынков. Компания заслуженносчитается лидером в области развития виртуальных частных сетей на базе протокола IP (IP VPN). В течение двух последних лет «Компания ТрансТелеКом» признается российскимбизнес-сообществом «лучшей компанией года в сфере телекоммуникаций». В 2004 году «Компания ТрансТелеКом» первой среди российских магистральных операто-ров связи получила сертификат Государственной технической комиссии при ПрезидентеРФ, который удостоверяет, что IP-сеть компании полностью соответствует требованиям за-щиты от несанкционированного доступа к информации. Ни одна из существующих на се-годняшний день в стране IP-сетей подобного масштаба не обладает таким сертификатом.В этом же году «КомпанияТрансТелеКом» совместно с АО«Улан-Баторская железная до-рога» и компанией China UnitedTelecommunications Corp. (ChinaUnicom) открыла трансконтинен-тальное соединение наземныхволоконно-оптических сетей свя-зи, предложив рынку самый ко-роткий телекоммуникационныймаршрут из Европы в Азию. Но-вая наземная магистраль позво-ляет существенно влиять намеждународное распределениетрафика. Протяженность магистрали 11 500 км, что почти в 2 раза короче традиционныхмаршрутов (длина «Южного маршрута» – 21 800, а «Североамериканского» – 24 900 км).Это позволяет сократить время задержки сигнала между двумя ведущими телекоммуника-ционными центрами континента – Лондоном и Гонконгом – до значений менее 200 мс. Соз-дание континентального партнерства операторов – операторской цепи позволило обслужи-вать корпоративных клиентов в России и в Азии по системе one stop shopping.ТТК уже отмечает близкую к максимальной загрузку на приоритетных направлениях сети(Северо-Западное, Южное и Восточное). Эту проблему планируется решить путем внедре-ния к середине 2005 года технологии спектрального уплотнения DWDM. Благодаря этомупропускная способность сети связи уже на первом этапе возрастет в 16 раз — с 2,5 до40 Гбит/с, причем наращивание канальной емкости будет проходить без прерывания трафика.

РАЗВИТИЕ МАГИСТРАЛЬНОЙ ЦИФРОВОЙ СЕТИСВЯЗИ РОССИЙСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГИнтервью со старшим вице�президентом — руководителем Департаментапо технической политике «Компании ТрансТелеКом» Андреем Викторовичем ПАВЛОВЫМ

Наземная магистраль связи Азия – Европакомпании ТТК ( ) и «Южный маршрут» ( )



вание по маршруту: Выборг – Петербург –

Вологда – Ярославль – Москва – Рязань –

Самара – Челябинск – Омск. На III этапе,

контракт по которому будет, как ожидается,

подписан в начале 2005 года, продолжится

резервирование по маршруту: Омск – Бар-

наул – Тайшет – и далее вдоль БАМа – Тын-

да – Сковородино – Чита. Работы по третье-

му этапу предполагается закончить до кон-

ца 2005 года.

Следует сказать, что подготовка к модер-

низации началась довольно давно, была

проведена большая и кропотливая предва-

рительная работа. Реализация же планов

началась 3,5 года назад, когда были нап-

равлены первые запросы фирмам – произ-

водителям оборудования DWDM. Сначала

рассматривалось 8 поставщиков, затем

число поставщиков сократилось до двух и

в конце концов был выбран один – китайс-

кая компания Huawei Technologies Co., Ltd.

Внедрение технологии DWDM является од-

ним из элементов бизнес-плана развития

ТТК на 2004–2007 годы, который получил

одобрение акционера – ОАО «РЖД».

Проект – результат большого труда мно-

гих людей. Срок реального начала работ

связан не только с техническими, коммер-

ческими и организационными вопросами.

Когда все вопросы были решены, интен-

сивность работ по проекту существенно

выросла. Контракт с фирмой Huawei

Technologies подписан 29 июня, 21 декаб-

ря подписан Акт приема первого участка:

Каменногорск– Санкт-Петербург–Москва.

В результате модернизации максимальная

пропускная способность существующей

сети связи на первом этапе вырастет с 2,5

Гбит/с до 40 Гбит/с. Возможности обору-

дования позволяют достичь пропускной

способности 400 Гбит/с, причем наращи-

вание каналов может проходить без пре-

рывания трафика.

– Весь комплекс работ по внедрению

оборудования DWDM, включая его пос-

тавку, монтаж и запуск в эксплуатацию,

выполнит китайская фирма Huawei

Technologies. Этой фирме удалось обой-

ти очень серьезных конкурентов. Расска-

жите, пожалуйста, по каким основным

критериям был сделан выбор?

– Критериев было много, в основном выбор

делался на основании технических решений

и коммерческих предложений. Для проведе-

ния конкурса были подготовлены техничес-

кие требования, в которых указывались па-

раметры затухания и дисперсии волоконно-

оптических линий, требования к системам

управления, возможность резервирования,

жесткие требования по работе при низкой

температуре. Среди основных требований к

системе можно выделить следующие.

•• Достаточно большая потенциальная ем-

кость сети: система должна обеспечивать

возможность одновременной передачи до

сорока независимых спектральных каналов

(40�, емкостью 10 Гбит/с).

•• Надежность, удобство в эксплуатации и

эффективность работы управляющей систе-

мы. В частности, важны критерии, по кото-

рым система будет производить переключе-

ние на резервные каналы. Необходимо, что-

бы в системе управления был предусмотрен

мониторинг качества работы каналов связи,

основанный на анализе коэффициента оши-

бок BER. При увеличении BER выше уста-

новленной границы система должна авто-

матически переключать канал.

•• Низкое энергопотребление и малые габа-

риты. Эти два критерия являются довольно

критическими, особенно в удаленных от ис-

точников энергии местах. Избыточное энер-

гопотребление могло бы потребовать в не-

которых случаях модернизации внешнего

Рис. 1. Магистральная цифровая сеть связи Российских железных дорог

– действующая SDH�сеть,

– первый этап, реконструкции,

– второй этап, реконструкции,

– третий этап, реконструкции.



электроснабжения. Всегда предпочтитель-

нее компактные решения, так как свободно-

го места часто не хватает.

•• Обязательным требованием является сты-

ковка и совместная работа новой системы с

существующим оборудованием SDH компа-

нии Lucent.

•• Технологические решения не должны

быть устаревшими, с одной стороны, но и

не должны быть абсолютно новыми.

•• Система должна быть рассчитана на ра-

боту с имеющейся кабельной инфраструк-

турой, должна выдерживать сезонные коле-

бания температуры, размах которых дости-

гает 100 градусов, быть не чувствительной

к вибрациям.

Разработанные технические требования –

это большой, многостраничный документ,

на основании которого фирмы-претенден-

ты готовили свои предложения. Принима-

лось решение по многим параметрам. Ко-

нечно, цена была одним из существенных

критериев. Но не только она принималась

во внимание. Учитывалось, повторяю, мно-

го факторов. Некоторые предложенные ре-

шения были «избыточными». Так, было

очень привлекательное, в том числе по це-

не, решение, в котором длина участка без

регенерации достигает 4000 км. Но таких

участков в сети нет, так как во всех круп-

ных городах нужен ввод-вывод значитель-

ного количества информационных потоков.

Не приняты были также предложения неко-

торых поставщиков, которые предлагали

системы, работающие в L-диапазоне проз-

рачности оптического волокна.

Важным параметром, влияющим на реше-

ние, было наличие инфраструктуры центров

поддержки и клиентской базы компании-

поставщика в России. Компании, не имею-

щие таких центров, не могли стать постав-

щиками оборудования для проекта. Важным

критерием была история работы компании

на российском рынке. Принималось во вни-

мание общее финансовое состояние компа-

нии. Понятно, мы учитывали не только раз-

мер и финансовые возможности компании в

целом, но также и то, находится ли компа-

ния на подъеме или в ее деятельности на-

метился спад.

После рассмотрения всех критериев на

последнем этапе осталось всего две ком-

пании: NEC и Huawei Technologies. Окон-

чательный выбор в пользу Huawei

Technologies связан с тем, что эта компа-

ния обеспечила лучшие условия по техни-

ТРАФИК В IP MPLS-СЕТИ ЗАО «КОМПАНИЯ ТРАНСТЕЛЕКОМ»

ПРЕВЫСИЛ 1 ПЕТАБАЙТ В МЕСЯЦ

С августа 2004 года ЗАО «Компания ТрансТелеКом» фиксирует суммарный ежемесячный

объем трафика по своей MPLS (Multiprotocol Label Switching) сети на уровне свыше 1 пета-

байта. Такой объем трафика отмечается в России впервые. Отныне масштабы российских

телекоммуникаций измеряются качественно новыми величинами.

Наглядно представить это громадное число помогут следующие сравнения. Один пета-

байт (1015 байт) эквивалентен по объему 17 миллионам томов энциклопедии «Британника»

и в 10 раз больше архива Интернет за последние 5 лет. Если записать 1 петабайт аудио-

и видеоданных в формате

DVD, то получившиеся филь-

мы можно будет непрерывно

(не отвлекаясь ни на сон, ни

на еду) смотреть в течение

более 30 лет.

Сеть была введена в эксплу-

атацию в апреле 2001 года.

Над проектом организации

IP MPLS-сети на базе воло-

конно-оптической магист-

ральной сети связи Рос-

сийских железных дорог ра-

ботало три компании – ЗАО «Компания ТрансТелеКом» (инициатор и заказчик), Микро-

тест (системный интегратор) и Cisco Systems (поставщик оборудования). Первым клиен-

том стала группа компаний «Корбина Телеком».

Сеть IP MPLS позволяет предоставлять самые современные услуги связи, в частности, ор-

ганизовывать виртуальные частные сети – IP VPN. За первый год работы сети было произ-

ведено более сотни подключений. В последующие годы популярность услуги IP VPN росла,

и за 2003 год было выполнено уже 640 подключений. В целом доля ТТК на российском

рынке IP VPN сегодня составляет 57%. Существенное увеличение числа клиентов вызвало

рекордный рост трафика. Суммарный IP-трафик, полученный и отправленный по MPLS-се-

ти ТТК, с сентября 2003 по август 2004 года вырос с 0,414 петабайта до 1,004 петабайта в

месяц. Всего с начала этого года по MPLS-сети было передано более 6 петабайт.

О сети IP MPLS ЗАО «Компания ТрансТелеКом»

Созданная на базе магистральной цифровой сети связи «Компанией ТрансТелеКом» сов-

местно с «Микротестом» и Cisco Systems мультисервисная сеть IP MPLS, узлы которой

распределены по территории России, является первой в стране MPLS-сетью такого терри-

ториального размаха и пропускной способности.

IP MPLS-сеть, организованная на базе перспективной технологии многопротокольной ком-

мутации меток, построена по иерархической двухуровневой архитектуре, включающей

опорный слой (ядро) MPLS-коммутации IP-трафика и граничный слой, который несет ос-

новную нагрузку по обслуживанию абонентов и составляет основной «интеллект» сети.

Передача данных в VPN осуществляется по протоколу MPLS (MultiProtocol Label Switching),

отвечающему за коммутацию IP-пакетов на магистральной сети ТТК. Безопасная и эф-

фективная передача данных в сети осуществляется за счет коммутации IP-пакетов, содер-

жащих дополнительные байты данных (Labels) c информацией о маршруте их следования.

Благодаря такой технологии IP-пакеты коммутируются, а не маршрутизируются, что резко

увеличивает скорость их передачи.

Сеть IP MPLS ЗАО «Компания ТрансТелеКом»



ческой поддержке и по организации ра-

бот. Важным является тот факт, что про-

ектом предусмотрено достаточное коли-

чество точек сопряжения SDH и DWDM.

Это обеспечивает возможность вводить

новые каналы передачи информации на

новых длинах волн по мере необходимос-

ти. Для обмена трафиком SDH использу-

ются кросскоммутаторы Lambda-Unite

компании Luсent Technologies. При этом

технология SDH будет продолжать ис-

пользоваться для передачи всех видов

трафика. Уместно отметить, что IP-тра-

фик растет очень быстро, он удвоился за

период с января по ноябрь. В августе

пройден важный рубеж – суммарный тра-

фик превысил 1 петабайт в месяц, а в де-

кабре приблизился к 2 петабайтам.

– Как развивается инфраструктура сети

связи? Какое количество оптического

кабеля и каких типов проложено в 2004

году, предполагается проложить в 2005

году и какие планы на более отдаленную

перспективу?

– В настоящее время компания ТТК считает

не целесообразным строительство новых

волоконно-оптических линий связи с точки

зрения коммерческой. Это связано с тем,

что имеющиеся сети уже покрывают все

густонаселенные районы России. Хотя ве-

домственная сеть железных дорог России

протяженностью 86 тыс. км переведена на

оптической кабель не полностью (длина во-

локонно-оптической части сети приближает-

ся к 50 тыс. км). Дооснащение новыми ве-

домственными линиями проводится по пла-

нам РЖД постепенно по мере возникнове-

ния необходимости.

– Какие методы строительства ВОЛС

компания ТТК считает самыми перспек-

тивными и наиболее широко применяет в

настоящее время?

– Самый распространенный метод строи-

тельства – подвеска по опорам контактной

сети или на опорах линий автоблокировки.

Тот или иной вид подвески и тип кабеля вы-

бираются исходя из конкретных условий. В

зависимости от них можно также гибко

варьировать тип применяемого кабеля. Нап-

ример, для подвески по линиям со станда-

ртными пролетами применяется кабель, вы-

держивающий усилие на разрыв – 8000 н. В

длинных пролетах, например в пролетах над

реками, используются специальные типы

оптических кабелей.

Надо особо подчеркнуть, что распростра-

ненное мнение о том, что системы связи на

базе подвесных кабелей менее надежны,

чем системы на основе кабелей, проложен-

ных в грунт, является ошибочным. Так, ко-

эффициент готовности кабельной системы

на сетях связи ТТК с подвесными оптичес-

кими кабелями больше, чем в сетях на ос-

нове кабеля, проложенного в грунт в поло-

се отвода железных дорог. Так что все

опасения по поводу эксплуатационных ка-

честв подвесного кабеля оказались нап-

расными. Да, разумеется, обрывы на под-

весных линиях случаются несколько чаще,

но вместе с тем время, затрачиваемое на

восстановление работоспособности сети,

существенно меньше.

Неудачным оказался опыт эксплуатации ка-

беля, проложенного в пластмассовой трубе.

В наших условиях трубы оказываются не-

герметичными, в них проникает вода, они

промерзают. В результате имеет место

вспучивание, проникновение песка. Ремонт

поврежденного участка в этих условиях

очень затруднен. Замена кабеля в трубе в

зимних условиях оказывается очень труд-

ным делом. Весьма трудна замена кабеля и

в летних условиях из-за проникновения в

трубы песка. Вытянуть поврежденный кусок

кабеля из трубы с целью его замены проб-

лематично, в большинстве случаев кабель

не вытягивается. В итоге время замены пов-

режденного участка оказывается сущест-

венно больше, чем при восстановлении пов-

режденного участка подвесной линии, и

значительно дороже.

Несколько лучше показали себя брониро-

ванные кабели для прокладки в грунт. Од-

нако и в этом случае восстановление ава-

рийного участка кабеля не простая задача.

Точная локализация места повреждения ка-

беля не всегда возможна. Поэтому прихо-

дится откапывать значительные участки ка-

беля. Таким образом, в линиях связи на ос-

нове бронированных кабелей обрывы реже,

но восстановление отнимает больше време-

ни, есть трудности и в эксплуатации.

Кроме того, остается проблема вандализ-

ма. Такая проблема есть и на подвесных

кабелях, и на кабелях, уложенных в грунт.

В последнее время острота этой проблемы

в отношении подвесных кабелей уменьша-

ется, так как планово-предупредительная

работа по информированию об отсутствии

меди в таких кабелях дает свои результаты.

В отношении подземных бронированных

кабелей ситуация иная. Кабели ищут с по-

мощью металлоискателей, при этом счита-

ют, что если есть металл, значит, должна

быть медь. Поэтому кабель выкапывают,

рвут, затем бросают.

Рис. 2. Главный центр управления МЦСС



В настоящее время доля подвесных кабе-

лей по длине составляет 85%. Неподвес-

ные кабели проложены, как правило, в

тех местах, где нет контактной сети (нап-

ример, на неэлектрифицированных участ-

ках дороги).

– Как развивается создание собственных

сетей доступа к МЦСС в компании ТТК?

– Специальной программы построения

собственных сетей доступа у компании ТТК

нет, так как она является компанией, пре-

доставляющей услуги магистральной связи.

Поэтому все определяется коммерческой

необходимостью. В основном мы арендуем

линии доступа. Поэтому если имеются мест-

ные провайдеры услуг связи, то мы опира-

емся на них. Строительство мы ведем толь-

ко в случае крайней необходимости.

– Андрей Викторович, позвольте задать

вопрос вам как руководителю Департа-

мента по технической политике. Какие

задачи решает возглавляемый вами де-

партамент? Как практически принимают-

ся решения по ключевым вопросам тех-

нической политики?

– В штате Департамента по технической по-

литике около 200 сотрудников, работающих

в Москве. Основные задачи департамента –

это планирование и развитие сетей связи,

определение технической политики и

эксплуатация всех сетей, в том числе сетей,

используемых РЖД.

В задачи департамента входит также уп-

равление реализацией инфраструктурных

проектов.

В 17 региональных предприятиях ТТК ра-

бота проводится через их технические

службы на основе договоров. В задачи

технических служб входит реализация тех-

нической политики и эксплуатация сети

связи в регионах. Всего действует 223 ли-

нейных подразделения поддержки линей-

но-кабельных сооружений. На один эксплу-

атационно-технический цех (ЭТЦ) прихо-

дятся участки от 150 до 200 км.

Оперативно подчинены Департаменту по

технической политике все технические

службы. Департамент следит за проведе-

нием единой технической политики в об-

ласти эксплуатации, развития применяемо-

го оборудования (типы), обеспечения

электропитанием, осуществляет монито-

ринг и проведение мероприятий по инфор-

мационной безопасности, взаимодействует

со службами связи РЖД.

Департамент фактически является органи-

зационным центром, разрабатывающим за-

конодательство для эксплуатационников:

регламенты, процедуры. Поддерживается

инженерный портал на WEB-сайте для реги-

ональных компаний.

Департаментом регулярно проводится рабо-

та по анализу и тестированию различных

видов оборудования. Если в процессе

эксплуатации возникают проблемы, то они

рассматриваются совместно с поставщиком

оборудования. В результате либо проблемы

решаются, либо от этого поставщика отка-

зываются.

– Как специалисты попадают в компа-

нию? Как происходит обучение и пере-

подготовка кадров, особенно в области

современных оптических технологий?

– Специалисты попадают в компанию по-

разному. Есть опытные специалисты со

стажем, пришедшие из других компаний. В

нашей компании их привлекают хорошие

условия работы, уровень зарплаты, меди-

цинская страховка и социальные гарантии,

надежность и репутация компании.

Действительно, работать в компании ТТК

интересно и перспективно. Молодежь при-

ходит после окончания вузов, большинство

– выпускники МТУСИ. Есть выпускники МИ-

ФИ и МФТИ – они занимаются програм-

мным обеспечением.

Как правило, первая должность для молодо-

го сотрудника – инженер дежурных служб.

Затем – работа в службах технической

эксплуатации сетей, ЛКС, линий доступа.

Те, кто склонен к аналитической работе,

после работы в эксплуатации переходит в

подразделения развития.

В нашем департаменте совместно с Депар-

таментом по управлению человеческими

ресурсами действует программа оценки ка-

чества персонала. Ее цель – подготовка

кадрового резерва. Недавно были отобраны

9 человек, которые обучаются по специаль-

ной программе.

Текущее обучение и переподготовка с

целью повышения квалификации прово-

дятся дифференцированно. Есть програм-

ма эксплуатационного обучения в головной

компании, она рассчитана на 1 год. Специ-

алисты проходят обучение в специализиро-

ванных обучающих центрах компаний-пос-

тавщиков. Специалисты, прошедшие такую

программу обучения, в свою очередь, про-

водят обучение в региональных компаниях.

Обучение линейных специалистов регио-

нальных компаний проводится своими сила-

ми непосредственно в регионах по отрабо-

танным программам и методикам. Периоди-

ческое обучение проходят все сотрудники

эксплуатационно-технических цехов, энерге-

тики, метрологи, специалисты по линиям

доступа, начальники РЦУ, сотрудники служб

поддержки пользователей, Программы обу-

чения составляются на год и периодически

обновляются.

– Существуют ли в составе ТТК подраз-

деления, занимающиеся долгосрочным

планированием, анализом перспектив

развития технологий следующего поко-

ления? Ведутся ли компанией научные

исследования либо самостоятельно,

либо научно-исследовательскими орга-

низациями по заказам (грантам) компа-

нии ТТК?

– Собственных научных разработок ком-

пания не ведет. Это не ее задачи, компа-

ния коммерческая, ее задача – получение

прибыли.

Все решаемые компанией ТТК задачи –

прикладные. Важнейшее направление ра-

боты – планирование. Основа его – прогноз

использования сети от РЖД, а также план

продаж, который готовит коммерческий де-

партамент.

Наряду с бизнес-планами разрабатывают-

ся планы технического развития. Очевид-

но, закладывая те или иные технические

решения в годовые планы, надо отчетли-

во представлять, сколько времени они

проработают, не устареют ли. Поэтому

большое внимание в компании уделяется

исследованию и анализу тенденций раз-

вития технологий.

Различными вопросами планирования за-

нимаются Дирекция развития сетей и Ди-

рекция инженерного развития. Дирекция

развития сетей занимается долгосрочны-

ми проектами развития инфраструктуры.

В ее задачи входит отслеживание состоя-

ния сети, узлов и прогнозирование воз-

можных перегрузок. Аналитическая рабо-

та проводится с целью оптимального пла-

нирования и своевременного запуска

строительных проектов.

Дирекция инженерного развития занимает-

ся новыми продуктами и предоставляемыми

услугами, а также клиентскими проектами.

В ее компетенции общесетевые вопросы,

вопросы информатизации и прикладного

программного обеспечения для поддержки

функционирования сети.

Технология спектрального разделения неза-

висимых потоков информации с плотным

расположением каналов (DWDM-техноло-

гия) открыла практически неисчерпаемые

перспективы увеличения суммарного пото-

ка передаваемой по одному волокну инфор-

мации. Уже действуют системы связи со

скоростью несколько десятков Тбит/с. Одна-

ко дальность передачи, определяемая зату-

ханием светового сигнала в волокне, не

превышает нескольких сот километров.

Проблемы дальности передачи информации

по волоконно-оптическим линиям связи ре-

шает использование оптических усилите-

лей. Но полоса усиления наиболее эффек-

тивных эрбиевых усилителей C-диапазона

равна �� = 35 нм (от 1530 до 1565 нм) или

�� = 4,4 ТГц. С экономической точки зрения

крайне целесообразно в линиях дальней

связи обеспечить передачу максимального

потока информации именно в этой спект-

ральной полосе.

При заданной ширине �� рабочего оптическо-

го спектра линии связи максимальная величи-

на суммарного передаваемого потока инфор-

мации B прямо пропорциональна спектраль-

ной эффективности � системы связи:

B = � �� .

По определению спектральная эффектив-

ность системы связи равна отношению

скорости передачи B к ширине занимаемого

спектрального диапазона ��:

� = B / �� .

Поэтому при оди-

наковой скорости

передачи инфор-

мации B спект-

ральная эффектив-

ность тем больше,

чем уже спектр

сигнала. Спектры

сигналов различ-

ных форматов при-

ведены на рис.1.

Легко подсчитать

по приведенной

формуле, что для

обеспечения сум-

марного потока

информации бо-

лее 1 Тбит/с в сис-

темах связи с усилителями C-диапазона

спектральная эффективность системы свя-

зи должна быть не хуже 0,23 (бит/с)/Гц.

Спектральная эффективность � DWDM-сис-

темы связи определяется отношением ско-

рости передачи информации по одному ка-

налу Bch к расстоянию между каналами ��ch

� = Bch / ��ch .

При стандартном расположении каналов

DWDM-системы в соответствии с сеткой меж-

дународного телекоммуникационного союза

ITU-T и расстоянием между каналами 50 ГГц

при скорости передачи информации в канале

10 Гбит/с спектральная эффективность � =

0,2 (Гбит/с)/Гц. Уменьшение вдвое спектраль-

ного интервала позволяет поднять спектраль-

ную эффективность передачи информации до

0,4 (Гбит/с) / Гц. Однако столь плотное распо-



ДВОЙНОЙ ФАЗОМОДУЛИРОВАННЫЙБИНАРНЫЙ ФОРМАТ

Интенсивные исследования на протяжении последних 10 лет перспектив использо-вания двойного фазомодулированного бинарного формата (phase shift duobinarycoding) передачи информации продемонстрировали его преимущества перед стан-дартными бинарными форматами. Двойной фазомодулированный бинарный фор-мат (ДФМБФ) обеспечивает увеличение спектральной эффективности передачи ин-формации, по сравнению с обычным бинарным форматом, вдвое, уменьшает энер-гетический штраф из-за хроматической дисперсии на 6 дБ, увеличивает дальностьпередачи без усиления на 30–40 км при скорости 10 Гбит/с, не требует использова-ния сложных алгоритмов кодирования и декодирования. Экспериментально проде-монстрированная спектральная эффективность составила 0,6 (бит/с)/Гц.

Рис. 1. Спектры 10 Гбит/с последовательностей сигналовNRZ, RZ и ДБФ�форматов и их перекрытие при расположе�нии в DWDM�системе со спектральным интервалом 25 ГГц

М.А. ВЕЛИЧКО, А.А. СУСЬЯН, МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет



ложение каналов не позволяет использовать

для передачи информации со скоростью

10 Гбит/с обычные бинарные форматы без

возвращения к нулю (NRZ) или с возвращени-

ем к нулю (RZ). Спектры передаваемых сигна-

лов при использовании этих форматов просто

не помещаются в отведенные для них спект-

ральные полосы. Перекрытие спектров сосед-

них каналов приводит к возникновению недо-

пустимо больших перекрестных помех.

Решить возникшую проблему позволяют спе-

циальные форматы, обладающие узкими

спектрами. Наиболее удобным с точки зрения

практического применения является двойной

бинарный формат передачи данных (duobinary

coding), обеспечивающий сужение спектра из-

лучения на 50% по сравнению со стандарт-

ным бинарным

форматом переда-

чи данных без возв-

ращения к нулю

(рис. 1). Формиро-

вание двойного би-

нарного формата

(ДБФ) из обычного

бинарного NRZ-сиг-

нала поясняет схе-

ма, приведенная на

рис. 2.1, и диаграм�

ма 3, а формирова-

ние двойного фазо-

модулированного

формата поясняют

рис.2.2. и диаграм�

ма 3. В процессе формирования ДБФ-сигнала

входная бинарная последовательность ak

(данные) подвергается предварительному ко-

дированию (преобразованию) в блоке ПБФ,

на выходе которого формируется преобразо-

ванная бинарная последовательность bk (см.

рис. 3). Блок ПБФ работает следующим обра-

зом: на вход 1 схемы, осуществляющей опе-

рацию «исключающее или», подается после-

довательность данных ak , а на вход 2 этой же

схемы (см. рис. 2.1) подается задержанная на

один интервал преобразования бинарная пос-

ледовательность bk–1 . Схема «исключающее

или» преобразует входные последователь-

ности ak и bk–1 в последовательность bk ; как

показано на диаграмме рис. 3. Схема «исклю-

чающее или» работает таким образом, что ес-

ли на вход подаются одинаковые сигналы (0 и

0 или 1 и 1), то на выходе формируется 0, а

если на вход подаются разные сигналы (1 и 0

или 0 и 1), то на выходе формируется 1.

Затем последовательность символов преоб-

разованного бинарного формата bk делится

на две последовательности одинаковой амп-

литуды. Вторая ПБФ-последовательность bk–1

, задержанная относительно первой на один

битовый период, bk–1 складывается с bk В ре-

зультате такого сложения формируется треху-

ровневый сигнал (см. рис. 3) с вдвое меньшей

скоростью следования символов [1–3].

Для преобразования ДБФ-сигнала в перво-

начальный битовый NRZ-сигнал требуется

специальный приемный модуль, осуществля-

ющий двухуровневое детектирование сигна-

ла, т.е. сравнивающий ДБФ-сигнал

с двумя уровнями принятия реше-

ния. Блок и принцип декодирования

изображены на рис. 2.1. Декоди-

ровка осуществляется заменой

сигнала с уровнем 2 сигналом ну-

левого уровня. Как видно из диаг-

раммы на рис. 3, в результате та-

кой замены получается последова-

тельность dk , эквивалентная вход-

ной последовательности.

Двухуровневый двойной бинарный

формат уменьшает ширину спектра

модуляции приблизительно в два ра-

за, но приводит к усложнению схемы

приемного устройства и к уменьше-

нию вдвое чувствительности. Это

поясняет диаграмма, на которой по-

казаны уровни сигналов в бинарной

и двойной бинарной последователь-

ностях (см. рис. 4). Развитием ДБФ-

формата стал двойной фазомодули-

рованный бинарный формат (ДФМБФ).

в котором три уровня имеют значения –1,0 и

+1 (см. рис. 4 в). Сигнал, соответствующий

уровням –1 и +1, передается световыми

импульсами одинаковой интенсивности, но

колебания несущей световой волны в этих

импульсах противофазны (сдвиг фазы на �).

При формировании ДФМБФ-сигнала входные

данные сначала преобразуются в блоке ПБФ,

в точности совпадающем с рассмотренным

блоком для ДБФ-формата. Затем последова-

тельность bk делится на две части, вторая

часть задерживается на один интервал bk–1 .

На последнем этапе последовательности bk и

bk–1 подаются на разные плечи интерферо-

метра Маха–Цандера, в результате формиру-

ется сигнал ДФМБФ-формата.

Рис. 2.2. Оптические схемы формирования последовательностей сигналовДБФ�формата и ее декодирования

Рис. 2.1. Оптические схемы формирования последователь�ностей сигналов ДБФ�формата и ее декодирования



Использование ДФМБФ-формата обеспечи-

вает улучшение чувствительности фотопри-

емника и одновременно не ведет к сниже-

нию разности уровней детектируемых сиг-

налов. Кроме того, для детектирования сиг-

нала ДФМБФ-формата используются стан-

дартные бинарные фотоприемники. Сравне-

ние систем передачи информации на осно-

ве стандартного БФ и ДФМБФ-форматов

продемонстрировало преимущество послед-

него, в частности, показано:

•• уменьшение перекрестных линейных по-

мех в DWDM-системах;

•• ослабление нелинейных перекрестных по-

мех из-за эффектов 4-волнового взаимо-

действия;

•• ослабление воздействия хроматической и

поляризационной модовой дисперсий.

В системе передачи информации на осно-

ве ДФМБФ-формата была достигнута сум-

марная емкость канала 2,64 Тбит/с (132

канала по 20 Гбит/с) при общей ширине

спектра 35 нм, полностью попадающей

в С-полосу усиления эрбиевого усилителя

при спектральной эффективности 0,6

(бит/с)/Гц.

ВыводыТаким образом, исследования показали

преимущество ДФМБФ-формата в достиже-

нии максимальной спектральной эффектив-

ности DWDM-систем. С использованием

этого формата осуществлена передача ин-

формации по одному ка-

налу со скоростью 320

Гбит/с в TDM-системах.

Кроме того, оптические

сигналы в ДФМБФ-фор-

мате в меньшей степени

подвержены искажениям

из-за хроматической дис-

персии, чем оптические

сигналы в NRZ-формате.

В линиях связи без ком-

пенсации хроматической

дисперсии использование

ДФМБФ-формата позво-

ляет увеличить дальность

передачи информации на

30–40 км при скорости пе-

редачи 10 Гбит/с [3]. В со-

четании с алгоритмами

коррекции ошибок (Reed-

Solomon (255,239)) даль-

ность передачи информа-

ции без компенсации хро-

матической дисперсии

может быть увеличена до 60–80 км. Для ра-

боты с этим форматом в любых условиях

требуются менее чувствительные, следова-

тельно, более дешевые приемники, при про-

чих равных условиях обеспечивается мень-

шее значение коэффициента ошибок.

Теоретические оценки, численное модели-

рование и экспериментальные результаты

показывают перспективность ДФМБФ-фор-

мата для DWDM-систем терабитной сум-

марной емкости со сверхплотным располо-

жением спектральных каналов.

Литература1. Takashi Ono, Yano Kiyoshi. Characteristics of

Optical Duobinary signals in Terabit/s Capacity,

High�Spectral Efficiency WDM systems // IEEE

JLT , vol. 16, pp. 788–797. May 1998.

2. Aisawa S., J. Kani J. A 1580�nm Band WDM

Transmission Technology Employing Optical

Duobinary Coding // IEEE JLT , vol 17, pp.

191–198. Feb 1999.

3. Yonenaga K., Kuwano S. Dispersion�

Tolerant Optical Transmission System

using Duobinary Transmitter and Binary

Receiver // IEEE JLT, vol. 15, pp. 1530–1537.

Aug 1997.

4. Elrefaie A.F., Wagner R.E. Chromatic

Dispersion Limitations in Coherent

LightWave Transmission systems // IEEE JLT,

vol. 6, pp. 704–709. May, 1988.

5. Lee С.G., Lee D.I., Kim D.Y. An Evaluation

for high speed optical line code:

Minimum Line Code MB34 // Of ICT’98, Porto

Carras, Greece, June 22–25, 1998.

6. Wicker S.B. Error Control Systems for

Digital Communication and Storage. Prentice

Hall, 1995.

Рис. 4. Диаграмма уровней сигна�лов, детектируемых при использо�вании стандартного бинарного фор�мата (а), при использовании двойно�го бинарного формата (б) и при ис�пользовании двойного фазомодули�рованного бинарного формата (в)

Рис. 3. Диаграммы входной бинарной последователь�ности, предформатированной последовательности,задержанной предформатированной последователь�ности, двойной бинарной последовательности двуху�ровневых сигналов и выходной (дешифрованной) би�нарной последовательности

Главное требование к рукописям — интересный и актуальный материал.Рукописи проходят обязательное рецензирование, к публикации принимаются статьи, получившие положительный отзыв рецензента.

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

Принимаются статьи по всем областям волоконно-оптической связи

Журнал Lightwave Russian Editionприглашает специалистов стать авторами

обзорно-аналитических статей


Кабели


Для разработки оптимальных перспектив-

ных планов развития волоконно-оптических

сетей связи, и прежде всего магистральной

сети волоконно-оптических линий связи

(ВОЛС), необходимо учитывать прогнозы

развития страны и ее экономики. В переход-

ный период, который переживает сейчас

Россия, все прогнозы развития страны но-

сят вероятностный характер, и, как пример,

один из таких прогнозов, представленный в

публикации [1], дает достаточно правдопо-

добный обзор предстоящего развития. Этот

прогноз коррелируется с позицией многих

профессиональных экспертов, которые от-

мечают усиление влияния государства на

весь ход развития России и ее экономики в

частности. К сожалению, слабая экономика

России, не имея сильных рыночных меха-

низмов, не обладая серьезной судебной

поддержкой, оказалась «придушенной» в

результате давления многочисленных госу-

дарственных чиновников с негосударствен-

ным мышлением. В этих условиях развитие

проводной электросвязи в России носит не-

упорядоченный спонтанный характер.

Стремительное развитие магистральной

электросвязи России в 1992–1997 годах

сменилось «застоем» 2000–2004 годов. Ма-

лое строительство зоновых ВОЛС в

1998–2003 годах трансформировалось в

2004 году в повсеместное большое строи-

тельство. Для составления прогноза разви-

тия магистральной сети ВОЛС в России на

ближайшие годы проведем анализ основ-

ных этапов ее создания с учетом развития

экономики России и влияния «человеческо-

го фактора».

Начало строительства волоконно-оптичес-

ких линий (ВОЛС) в России в конце 80-х –

начале 90-х годов прошлого столетия было

связано с созданием так называемой

транссоветской ВОЛС (ТСЛ), которая долж-

на была пройти от Находки на Дальнем

Востоке до берегов Балтики на западе.

Этим сразу же было заявлено место воло-

конно-оптических линий связи России в

международной телекоммуникационной се-

ти как трансконтинентальных ВОЛС, соеди-

няющих по наикратчайшему пути страны

Западной Европы и Японии, Северной Ев-

ропы и Юго-Восточной Азии. Работы по

созданию первых ВОЛС в России возгла-

вил крупнейший за последние 15 лет орга-

низатор в области телекоммуникаций и та-

лантливый инженер Олег Геннадьевич Бе-

лов – будущий генеральный директор ОАО

«Ростелеком». Под его руководством была

сформирована рабочая группа из ведущих

российских специалистов-связистов ЦНИ-

ИС, московского института «Гипросвязь» и

ГЦУМС. Эта группа в кратчайшие сроки

разработала основные положения создания

магистральных ВОЛС с учетом самого пе-

редового мирового опыта, а также сформу-

лировала концепцию строительства двух

трансконтинентальных ВОЛС, одну – ТСЛ-

1, по трассе функционировавшей в те годы

телекоммуникационной линии «Япония –

Советский Союз – Европа» (ЯССЕ), и вто-

рую – ТСЛ-2, по трассе железнодорожной

Байкало-Амурской магистрали.

Многолетнее отставание СССР от запад-

ных стран в создании волоконно-оптичес-

ких телекоммуникационных сетей и целе-

направленная деятельность Министерства

связи СССР перестроечного периода на

равноправное участие в создании всемир-

ной сети связи определили необходимость

сотрудничества рабочей группы со специа-

листами ведущих зарубежных телекомму-

никационных компаний, среди которых на-

иболее тесное взаимодействие имело мес-

то со специалистами датских компаний

Greаt Northen Telegraph Company и Telecom

Denmark, американского оператора

USWest, итальянской компании STET и

других зарубежных партнеров.

Специалисты рабочей группы в короткий

срок разработали стратегию и определили

этапы создания волоконно-оптической се-

ти страны, согласно которым предусмат-

ривалось начать строительство сети с

морских подводных систем, которые поз-

волили бы обеспечить выход на междуна-

родные телекоммуникационные сети.

Вместе с созданием международных цент-

ров коммутации (международных станций)

выходы посредством подводных ВОЛС на

сети западных стран обеспечил резкий

рост, международного трафика и тем са-

мым резкий рост доходов от эксплуатации

международной связи.

На втором этапе планировалось построить

магистральные континентальные ВОЛС

«Запад – Восток», «Север – Юг», исполь-

зуя значительную часть их емкости для пе-

редачи международного транзитного тра-

фика. К сожалению, эту часть стратегии

так и не удалось реализовать до настояще-

го времени. Сначала ограничения КОКОМ*,

а затем нерешительность правления ОАО

«Ростелеком» в продолжении реализации

стратегии развития волоконно-оптических

сетей не позволили построить отвечающие

международным стандартам магистраль-

ные ВОЛС, способные конкурировать с ве-

дущими мировыми операторами в передаче

международного транзитного телекоммуни-

кационного трафика.

МАГИСТРАЛЬНЫЕ ВОЛС РОССИИ —РОЛЬ И ПРОГНОЗЫ РАЗВИТИЯВ ИНФОКОММУНИКАЦИЯХ СТРАНЫ

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

* КОКОМ – комитет под эгидой США, запрещаю-щий поставки новой техники двойного назначенияво враждебные США страны.


Кабели

На третьем этапе предполагалось заменить

основную междугородную сеть страны,

функционирующую на медножильных кабе-

лях, сетью волоконно-оптических линий свя-

зи. Эта часть плана более или менее успеш-

но реализовывалась до 2000 года, а затем

реальное строительство междугородной се-

ти было приостановлено: в настоящее время

лишь только на некоторых направлениях

осуществляется дополнительная установка

оборудования систем передачи со спект-

ральным уплотнением на свободных волок-

нах. Но свободных волокон на построенных

ОАО «Ростелеком» ВОЛС мало, а около

180 тыс. км междугородной сети России

еще работает на медножильных кабелях.

Для страны с огромной территорией, какой

является Россия, проводная электросвязь

имеет наиважнейшее значение, а надежная

единая разветвленная сеть электросвязи

явится важной основой для обеспечения бо-

лее быстрого развития всех регионов стра-

ны. Наличие мощных трансроссийских ВОЛС

в составе такой сети позволило бы успешно

конкурировать на рынке транзитного теле-

коммуникационного трафика. О первых успе-

хах в сфере транзита международного тра-

фика заявило ЗАО «Компания ТрансТеле-

ком». Как заявлено в статье [2], совместная

с Монголией и Китаем волоконно-оптическая

линия этой компании работает со скоростью

передачи 2,5 Гбит, через каждые 150–200 км

базируются эксплуатационные службы для

обслуживания и ремонта линии.

К сожалению, возможности междугородной

сети ОАО «Ростелеком», входящей в Еди-

ную сеть связи – ЕСС России, для передачи

транзитного международного трафика

очень скромные. Построенные в 1990-х го-

дах подводные волоконно-оптические линии

«Дания – Россия № 1», «Россия – Япония –

Корея», «Италия – Турция – Украина – Рос-

сия» имеют пропускную способность в 560

Мбит/с, которая была определена решения-

ми упомянутого выше комитета КОКОМ. К

тому же срок службы этих линий уже значи-

тельно выбран. Например, для ВОЛС «Да-

ния – Россия № 1» срок службы выбран на-

половину. Реконструкции указанные под-

водные ВОЛС не подлежат. Необходимо ис-

кать новые решения, строить новые высо-

коскоростные линии. Как показывает та же

практика ОАО «Ростелеком» в строитель-

стве подводных ВОЛС, дело это долговре-

менное и дорогостоящее. Если вовремя не

приступить к этой работе, можно навсегда

потерять престиж-

ный и выгодный ры-

нок международных

подводных телеком-

муникаций.

О том, что рынок

транзитных телеком-

муникаций через

Россию привлекате-

лен, говорят амби-

циозные проекты ря-

да консорциумов,

которые заявляют о

намерениях постро-

ить свои собствен-

ные подводные и

трансконтинеталь-

ные ВОЛС.

Одним из таких про-

ектов является про-

ект «Поларнет» [3].

Первая очередь про-

екта нацелена на

создание в обход

России по Северно-

му Ледовитому оке-

ану подводной океа-

нической ВОЛС, ко-

торая соединила бы Норвегию с США и

Японией. Вторая очередь проекта «Полар-

нет» предусматривает строительство назем-

ной трансроссийской ВОЛС, которая, соеди-

нившись с океанической ВОЛС, позволила

бы создать высоконадежное гигантское

трансконтинентальное телекоммуникацион-

ное кольцо.

Проекты трансконтинентальных ВОЛС вклю-

чаются в амбициозные проекты междуна-

родных транспортных коридоров, планируе-

мых через территорию России [4]. Эти ВОЛС

должны быть многофункциональными с вы-

сокой степенью надежности и резервирова-

ния. Наряду с выполнением задач различ-

ных видов технологической связи (просле-

живание грузов по транспортному коридору,

управление транспортом и т.п.) по волокон-

но-оптическим линиям транспортных кори-

доров может быть организован транзит меж-

дународных телекоммуникационных пото-

ков, а также организована коммерческая

электросвязь для различных потребителей.

Намерения некоторых ведомственных опе-

раторов связи работать в качестве и опера-

торов международной и междугородной

связи строятся на планах создания прежде

всего общероссийских ведомственных се-

тей связи. Основу такой сети построила,

например, компания «ТрансТелеКом». Ве-

домственные сети можно использовать для

организации международной, междугород-

ной связи. Однако надо понимать, что в сос-

таве ведомственных ВОЛС коммерческая

связь играет второстепенную роль: на пер-

вом месте ведомственных ВОЛС всегда на-

ходятся интересы технологической связи.

Составляя доли одного процента в стоимос-

ти инфраструктуры основных ведомствен-

ных коммуникаций, ведомственные ВОЛС

призваны прежде всего обеспечивать на-

дежное функционирование этих коммуника-

ций (железных дорог, линий электропереда-

чи, газопроводов и т.д.). В случае аварий и

повреждений на ведомственных коммуника-

циях сначала восстанавливаются сами эти

коммуникации и лишь во вторую очередь

ВОЛС и связь вдоль этих коммуникаций.

Поэтому надежность транзитных каналов на

ведомственных ВОЛС всегда будет ниже,

чем надежность транзитных каналов маги-

стральной сети ЕСС, если такая сеть суще-

ствует и развивается.

Для магистральной сети ЕСС поддержание

надежного функционирования линий связи

является главной, а не второстепенной зада-


Кабели


чей. Поэтому операторы, заинтересованные

в надежной связи, и прежде всего операто-

ры международной связи, ориентируются на

использование каналов ЕСС. Но в послед-

ние годы развитие магистральной сети ЕСС

России остановилось, что является след-

ствием нескончаемой череды реорганиза-

ций Министерства связи и его структур.

Амбициозные планы удвоения ВВП России,

необходимость развития всех российских

регионов, экономическая интеграция со

странами СНГ, вхождение в мировой эконо-

мический рынок не могут быть обеспечены

современными емкостями магистральной

связи России: они для этих целей очень ма-

ломощные.

Если оценить состояние магистральных

ВОЛС у наших ближайших соседей, то мож-

но констатировать, что и Казахстан, и Укра-

ина уделяют гораздо большее внимание

развитию национальных волоконно-оптичес-

ких сетей, чем Россия. В этих странах соз-

рели планы создания разветвленных резер-

вируемых национальных волоконно-опти-

ческих сетей связи, охватывающих всю тер-

риторию указанных стран. Ряд ведущих рос-

сийских строительных и телекоммуникаци-

онных компаний, не найдя применения сво-

им возможностям в России, участвуют, и

весьма успешно, например, в создании

ВОЛС Казахстана. При этом эти компании

внедряют за границей новейшие техноло-

гии, например, компания «Вэлком Интер-

нешнл» внедрила в Казахстане высокоэф-

фективную технологию увеличения длины

регенерационных участков ВОЛС за счет

использования оптических усилителей.

Мощности построенных в 1990-х годах меж-

дугородных ВОЛС России оказались еще

достаточными для наблюдаемого в настоя-

щее время скачка развития зоновой и мест-

ной связи. Но эти мощности быстро запол-

няются, и в ближайшие годы будет ощу-

щаться их дефицит. Предвидя этот дефи-

цит, уже сейчас ряд региональных телеком-

муникационных компаний включили в свои

планы строительство собственных междуго-

родных ВОЛС. Среди таких компаний отме-

тим «Голден Телеком», «МТС» и «Вымпел-

ком», которые намерены создать собствен-

ные междугородные сети ВОЛС. Министер-

ство транспорта через компанию «НТЦ

МГСС» заявляет о планах создания теле-

коммуникационных сетей вдоль федераль-

ных автодорог России.

Все эти планы можно всецело приветство-

вать, но междугородные ВОЛС этих компа-

ний не дотягивают и по сути не ставят цели

дотянуть до требований надежности и ре-

зервирования междугородных ВОЛС ЕСС.

Это связано прежде всего с узковедом-

ственными интересами создателей и вла-

дельцев этих сетей. А как быть с националь-

ными интересами России? Кто будет разви-

вать магистральную телекоммуникационную

сеть России? Альтернативные операторы?

Но знают ли они о требованиях ЕСС?

Рано или поздно России придется вернуться

к проблемам развития магистральной, меж-

дугородной сети ВОЛС ЕСС. Чем позднее

придет понимание этого, тем с большими

затратами будет решаться эта задача.

Перспективы развития рыночной экономики

России на ближайшие годы не радуют. Пра-

вительство уделяет основное внимание раз-

витию предприятий военно-промышленного

комплекса, которые в основе своей оста-

лись в ведении государства и ими привыч-

нее управлять административными рычага-

ми. Что касается связи, то наибольшие при-

были сулит мобильная связь. Поэтому быст-

ро растет, например, компания «Мегафон».

Магистральная связь в настоящее время го-

сударству неинтересна: для ее развития

требуются большие капиталовложения, а

сиюминутных прибылей нет. Каковы же ос-

новные сценарии дальнейшего развития

магистральной связи в России?

Сценарий первый, наиболее вероятный.

Развитие магистральной связи будет и да-

лее осуществляться за счет созданного в

1990-х годах резерва для модернизации

ВОЛС путем установки систем со спект-

ральным уплотнением (DWDM, WDM). Воз-

можности здесь ограничены, так как необ-

ходимых для установки систем передачи

со спектральным уплотнением свободных

волокон на магистральной сети очень ма-

ло, а закрывать для замены установлен-

ные ранее обычные системы передачи

практически невозможно из-за отсутствия

резервных обходов. При этом срок службы

некоторых ВОЛС, например, ВОЛС «На-

ходка – Хабаровск» наполовину уже выб-

ран. В этих условиях весьма вероятно уси-

ление в России позиций зарубежных опе-

раторов связи (таких, как «Telia»,

«Sonera» и других), которые могут захва-

тить этот рынок связи, особенно в части

передачи транзитного трафика.

Сценарий второй, вероятный. Наиболее

продвинутые операторы ведомственной

связи смогут перестроиться под решение

наряду с задачами технологической связи

также и задач создания магистральной,

междугородной связи, отвечающей требо-

ваниям ЕСС. Для этого ведомственные опе-

раторы должны выделить в своих структу-

рах подразделения, которые разрабатывали

бы магистральную составляющую связи на

уровне требования ЕСС. В настоящее вре-

мя ни особого желания, ни намерений раз-

вивать междугородную связь среди ведом-

ственных операторов не наблюдается.

Справедливости ради надо отметить, что

желание развивать международную связь

ведомственным операторам отбивают госу-

дарственные структуры, обладающие пра-

вом разрешать этот вид деятельности и вы-

дающим лицензии на нее.

Сценарий третий, маловероятный. Среди

государственных чиновников появляется

высокопрофессиональный специалист, ор-

ганизатор и патриот из той же плеяды свя-

зистов, что и О.Г. Белов, который возглавит

работы по развитию магистральной сети

ВОЛС в России. Но об этом можно только

мечтать. А пока тем специалистам, кому это

интересно и кому это небезразлично, надо

поддерживать и продвигать в меру своих

сил идею дальнейшего развития магист-

ральной сети ВОЛС в России.

Литература1. Что же с нами будет? (Интервью с

П.В. Свиридовым) // Вечерняя Москва, 4 ию�

ня 2004 г.

2. Павлов Г. Из Европы в Азию путь сокра�

щается. Объединение оптоволоконных се�

тей России, Монголии и Китая // Российская

газета. 15 апреля 2004 г.

3. Три континента свяжет «Поларнет».

http://www.msco.ru/cgi�bin/public/publics.cgi.

4. Пять путей сквозь Россию строят для

пропуска евроазиатского трафика.

http://www.zsttk.ru/news/brauch/print/1693.php.

Рис. 1. Строительство магистраль�ной ВОЛС


Кабели

М.А. ГЛАДЫШЕВСКИЙ, Д.Д. ЩЕРБАТКИН,компания Оптиктелеком, [email protected]

Коварство ПМДНачавшееся внедрение систем спектраль-

ного мультиплексирования (DWDM) со ско-

ростью передачи 10 Гбит/с на канал в неко-

торых случаях может быть затруднено из-

за высокого значения поляризационной мо-

довой дисперсии (ПМД). Хотя само по себе

явление ПМД известно уже довольно дав-

но, только сейчас в России оно стало проб-

лемой, с которой необходимо считаться при

проектировании и строительстве реальных

волоконно-оптических систем связи.

Физическая природа ПМД – случайно

распределенное вдоль волокна паразит-

ное двулучепреломление [1,2]. Коварство

этого явления заключается в том, что ве-

личина вызванного ПМД уширения свето-

вого импульса, несущего информацию в

оптической системе связи, может сущест-

венно изменяться во времени, так как во

времени меняется разность групповых за-

держек (РГЗ) между двумя поляризован-

ными компонентами сигнала с собствен-

ными состояниями поляризации. Измеряе-

мая величина ПМД есть среднее значение

РГЗ [1,2], реальная же величина РГЗ на

рабочей длине волны меняется во време-

ни случайным образом. С учетом этого ре-

комендуется обеспечивать условия, при

которых величина ПМД tPMD должна быть

меньше одной десятой периода T следова-

ния информационных сигналов

tPMD < T/10 = (1/(10 � B), (1)

где B – битовая скорость передачи сигналов.

Максимально допустимые значения ПМД

для различных скоростей передачи сигна-

лов приведены в таблице 1.

Как видно из приведенной таблицы, мак-

симально допустимое значение ПМД сос-

тавляет всего 10 пс для скорости переда-

чи информации 10 Гбит/с. Добиться столь

малого значения ПМД в линиях дальней

связи можно только при выполнении трех

условий:

1. Применение современного волокна с

малым значением ПМД.

2. Применение современных технологий

производства оптического

кабеля и тщательное соблю-

дение всех требований тех-

нологического процесса.

3. Высокая квалификация и

опыт работы организации,

осуществляющей строитель-

ные работы.

Но даже при наличии всех

перечисленных выше условий

единственным надежным сви-

детельством действительно

малого значения ПМД может

служить только прямое изме-

рение ПMД. Это связано с

еще одним коварным свой-

ством рассматриваемого яв-

ления: ПMД вызвано наличием

очень малых отклонений от ци-

линдрической симметрии опти-

ческого волокна. Поэтому вели-

чина ПMД подвержена влиянию

внешних факторов, любым из-

менениям в технологическом

процессе как при производстве

волокна и кабеля, так и при проведении

строительных работ.

Где таится ПМД?Наличие ПМД в самом волокне – общеиз-

вестный факт. Вместе с тем не следует

забывать о том, что ПМД содержится

практически во всех устройствах ВОЛС.

Значительный вклад в суммарное значе-

ние дисперсии могут вносить такие эле-

менты, как компенсаторы хроматической

дисперсии, мультиплексоры, оптические

усилители и фильтры.

Основные производители оптического во-

локна сегодня гарантируют низкие значе-

ния коэффициента ПМД в телекоммуни-

кационном волокне: 0,2 пс/км1/2 для инди-

видуального волокна и менее 0,1 пс/км1/2

для длинной линии [3]. Однако многие ли-

ЧЕМ ОПАСНА ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯМОДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ?

SDHБитоваяскорость

Период(пс)

ПМД(пс)

STM-1 0,156 Мбит/с 6400 640,0

STM-4 0,622 Мбит/с 1600 160,0

STM-16 2,5 Гбит/с 400 40,0

STM-64 10 Гбит/с 100 10 ,0

STM-256 40 Гбит/с 25 2,5

Таблица 1

Максимально допустимые

значения ПМД

Рис. 1. Накопление ПМД в волоконной линиисвязи из N участков по 100 км с блокамикомпенсации хроматической дисперсии.Коэффициент ПМД равен: – 1 пс/ ��км; – 0,51пс/ ��км, 0,1 пс/ ��км. Каждый блок усилениясовместно с блоком компенсациихроматической дисперсии вносит ПМДвеличиной 0,8 пс


Кабели


нии связи на основе оптических кабелей

построены более 5 лет назад и величина

ПМД в них может достигать 1–2 пс/км1/2,

кроме того, при малом значении ПМД во-

локна заметный вклад в суммарное зна-

чении ПМД дают оптические усилители и

модули для компенсации хроматической

дисперсии.

Кроме того, величина поляризационной

модовой дисперсии имеет тенденцию к

увеличению при производстве оптическо-

го кабеля, особенно при нарушении тех-

нологии производства. Она также может

увеличиться при проведении строитель-

ных работ.

Проведем расчет максимальной дальнос-

ти передачи, ограниченной ПМД, в мо-

дельной линии связи, состоящей из оди-

наковых участков волокна, усилителей и

блоков компенсации хроматической дис-

персии. В таблице 2 показаны значения

максимальной дальности передачи сигна-

лов без регенерации. В расчетах счита-

лось, что усилители и блоки компенсации

дисперсии вносят суммарное значение

ПМД 0,8 пс.

Приведенные данные

показывают, что новые

оптические волокна со

значением коэффициен-

та ПМД 0,1 (пс/км1/2) при

скорости 10 Гбит/с или

меньше обеспечивают

дальность передачи,

достаточную для боль-

шинства практических

применений в России.

Тем не менее наличие

даже одного участка

длиной 100 км с плохим

волокном (DPMD = 1 пс/ км1/2 ) делает ли-

нию связи неработоспособной.

Заключение Как обеспечить работоспособностьвысокоскоростной системы связи?При введении в строй новой линии связи

необходимо стремиться к выполнению трех

условий, сформулированных в первом раз-

деле. Для этого надо использовать волокно

надежного производителя, работать с про-

веренным производителем оптического ка-

беля и поручать прокладку линии связи

опытной строительной организации. Но да-

же при выполнении перечисленных мер не-

обходим контроль величины ПМД.

Общеизвестно, что всегда предпочти-

тельнее не допустить появление пробле-

мы, чем потом с ней бороться. Поэтому

контроль ПМД при строительстве ВОЛС

необходимо производить на всех этапах:

при поставке волокна на кабельный за-

вод; при передаче кабеля заводом строи-

тельной организации и после завершения

строительства линии.

Контроль ПМД периодически нужно про-

водить и в уже построенных линиях и се-

тях связи. Это позволит оценить действи-

тельную пропускную способность каждого

участка, что необходимо для оптимально-

го проектирования развития сети связи.

Зная конкретные значения ПМД для каж-

дого волокна во всех кабелях своей сети

связи, оператор связи может более эф-

фективно распоряжаться своими ресурса-

ми. Даже продавая темное волокно сто-

ронним компаниям, владелец кабеля мо-

жет адекватно выбрать волокна каждому

покупателю в соответствии с конкретны-

ми требованиями, сформулированными в

технической спецификации.

Литература1. Наний О.Е. Основы цифровых волокон�

но�опических систем связи // Lightwave

Russian Edition, 2003, № 1, с. 48–52.

2. Kogelnik H., Jopson R.M. Polarization�mod

dispersion // Optocal fiber telecommunica�

tions, IV B, pp. 725�861, Edited by Kaminov

I., Tingye L., Elsevier Science, 2002.

3. Питерских С.Э. Оптические волокна,

представленные на российском рынке, и

их характеристики. Одномодовые волокна

// Lightwave Russian Edition, 2003, № 2,

с. 21–24.

Битоваяскорость(Гбит/с)

Коэффициент ПМД волокна DPMD (пс/км1/2)

1 0,5 0,1

2,5 1600 км 6400 км Более 40 000 км

10 100 км 400 км 6100 км

40 Менее 100 км Менее 100 км 300 км

Таблица 2

Максимальное расстояние передачи в км,

ограниченное ПМД.

Жесткий критерий (ТPMD < 0,1/В), ПМДDCM = 0,8 пс

С глубоким прискорбием сообщаем, что 10 января 2005 года на 49-м году жизни скоропостижно скончал-ся генеральный директор Института информационных технологий (Минск), кандидат технических наук АлександрАндреевич Марьенков.

Научная и производственная деятельность Александра Андреевича была посвящена созданию измери-тельной техники для волоконно-оптических систем передачи. В очень сложных условиях начала 1990-х годовАлександр Андреевич основал Институт информационных технологий, коллектив которого разработал и внедрилв серийное производство более 15 типов измерительных приборов, включая эталонные приборы. Эти разработкибыли высоко оценены специалистами России, Украины, Беларуси, других стран ближнего и дальнего зарубежья.

Ушел из жизни авторитетный ученый, талантливый руководитель, к которому с огромным уважением относились все, кто стал-кивался с ним в самых разных производственных и жизненных ситуациях.

Глубоко соболезнуем и выражаем уверенность, что коллектив Института информационных технологий достойно продолжит де-ло Александра Андреевича Марьенкова.

Коллектив ИИТ, редакция журала Lightwave Russian Edition

Памяти Александра Андреевича Марьенкова


Измерительная техника

ДАНИЭЛЬ ГАРЬЕПИ (Daniel Gariepy, Eng., M.P.M., Research Scientist), EXFO,МИШЕЛЬ ЛЕБЛАН (Michel Leblanc, Eng., M. Sc., Senior Technical Advisor),БЕНУА МАССОН (Benoit Masson, Eng., Senior Product Manager),БЕРНАР РЮШЭ (Bernard Ruchet, M. Sc., Optical Specialist)

ВведениеВ телекомунникационном мире на наших

глазах происходят быстрые изменения. В

течение последних нескольких лет было

приложено много усилий для внедрения вы-

сокоскоростных информационных каналов.

Построено большое число магистральных

систем дальней связи и городского масшта-

ба. Мы становимся свидетелями расшире-

ния скоростных волоконно-оптических сетей

вплоть до «последней мили». Создание се-

тей «волокно в здание» (FTTP) позволяет

провайдерам одновременно предлагать все

возможные типы услуг связи (три в одном:

многоканальные телефоны, высокоскорост-

ные каналы передачи данных, а также циф-

ровое и аналоговое телевидение).

Несомненно, традиционные и альтерна-

тивные операторы связи будут предлагать

новые и новые услуги, радикальным обра-

зом трансформируя способы общения и

развлечения людей, расширяя их связь со

всем миром.

Изменение инфраструктуры сетей повлечет

за собой необходимость проведений специ-

альных измерений силами компаний, зани-

мающихся установкой и обслуживанием. К

тому же волокно будет проведено непосред-

ственно к конечным пользователям, при-

выкшим работать с сетями POTS и xDSL на

основе медных проводов, и им тоже придет-

ся учиться работать с оптическим волокном.

Понимание FTTxАрхитектура сети FTTx (волокно в дом

(FTTH), или волокно в строение (FTTP) и

прочие) открывает возможности для новых

приложений. Пассивные оптические сети

(PON) создают единое волоконно-оптичес-

кое соединение, без использования актив-

ных компонентов, таких, как передатчики

или конверторы светового сигнала*. Такая

архитектура «точка-многоточка» кардиналь-

ным образом снижает стоимость строитель-

ства и управления сетью.

В центральном офисе (СО) телефонная

сеть общего пользования (PSTN) и сеть

Интернет объединяются в единую опти-

ческую сеть (ODN) с помощью централь-

ного узла (OLT). Потоки на длинах волн

1490 нм (нисходящий) и 1310 нм (восходя-

щий) задействованы для передачи голоса

и данных. Видеосигналы преобразуются в

оптический формат на длине волны 1550

нм с помощью оптического видеопередат-

чика. Длины волн 1550 нм и 1490 нм объ-

единяются с помощью WDM-мультиплек-

сора и передаются вместе. Три длины

волны, используемые в сети (1310, 1550 и

1490 нм), несут различную информацию в

двух направлениях по одному и тому же

волокну. Основное, или фидерное, волок-

но передает оптические сигналы между

СО и разветвителем, который позволяет

подключать одновременно несколько або-

нентских узлов (ONT). ONT необходим для

каждого пользователя и позволяет подк-

лючать различные услуги (POTS, Ethernet

и видео). Обычно сеть FTTx обслуживает

до 32 пользователей.

Для удобства подключения пользователей в

точке первичного ветвления (PFP) устанав-

ливается волоконно-распределительный

концентратор (FDH). Волоконно-распреде-

лительный концентратор состоит из развет-

вителя, соединяющегося с одной стороны с

фидерным волокном, и 32-портовой патч-

панели. Каждый коннектор на патч-панели

соединен с пользователем. В случае необ-

ходимости активировать нового пользовате-

ля джампером соединяется порт на патч-па-

нели с портом на разветвителе. Распреде-

лительные волокна идут от патч-панели до

обслуживаемого терминала.

ТЕСТИРОВАНИЕ СЕТЕЙ FTTx

* Подробнее о технологии PON см.:П е т р е н к о И.И., Уб а й д ул л а е в Р.Р. Пассив-ные оптические сети РОN // Lightwave RussianEdition, 2004, № 1, 2, 3.

Рис. 1. Принципиальная архитектура сети FTTx




Внимание: в случае передачи аналогового

видео используются скошенные полиро�

ванные коннекторы (APC), это связано с

необходимостью использования передатчи�

ков высокой мощности, которые чувстви�

тельны к отражениям. Ультраполированные

коннекторы (UPC) могут использоваться

только для передачи цифрового видео,

поскольку в этом случае используется

меньшая мощность.

Измерения параметров пассивныхоптических сетейТак же как и для любого другого типа сети,

специальные измерения сетей PON являют-

ся залогом производительности и надеж-

ности. В измерениях присутствуют два ос-

новных аспекта:

•• Измерения на стадиях пусконаладоч-

ных работ необходимы для того, чтобы

определить требования к оборудованию,

расположенному вне помещений. При

этом измеряются оптические потери, по-

тери на обратное рассеяние, характерис-

тики волокна, сварки, коннекторов и раз-

ветвителей.

•• Периодические сервисные измерения и

измерения после устранения неисправ-

ностей необходимы для того, чтобы под-

держивать мощность каждого оптичес-

кого сигнала (входящего и исходящего) в

пределах заданного диапазона на абоне-

нтских узлах ONT и других участках сети.

Волоконно-оптические измерительные сис-

темы, используемые для данных сетей опти-

ческого доступа, должны давать возмож-

ность проводить измерения на всех трех

длинах волн. Изготовители волоконно-опти-

ческих измерительных систем и операторы

связи в достаточной степени знакомы с

длинами волн 1310 нм и 1550 нм, но изме-

рения оптическим импульсным рефлекто-

метром длины волны 1490 нм представляют

собой новую задачу.

Многие производители и операторы

уверены, что достаточно провести изме-

рения только на длине волны 1550 нм, а

измерения на длине волны 1490 нм избы-

точны. Обычно это мнение справедливо,

но только для волокон, уложенных в кон-

це 1990-х годов и позже, особенно для

волокна с низким водяным пиком. И это

может быть в корне неправильно для во-

локон, уложенных в начале 90-х годов ХХ

века*. По этой причине многие произво-

дители измерительного оборудования

обеспечивают возможность проведения

измерений на длине волны 1490 нм

с использованием их оборудования, раз-

работанного для пассивных оптических

сетей PON.

Измерения на стадии

пусконаладочных работ

В процессе пусконаладки обычно про-

водят следующие измерения:

•• измерения оптических потерь;

•• измерения характеристик соедине-

ний.

Для каждого типа измерений возмож-

ны два следующих варианта:

•• Из конца в конец: такой вариант из-

мерений применяется, когда порты раз-

ветвителя соединены или сварены с

фидерным волокном на внешнем участ-

ке трассы.

Как правило, измерения из конца в конец про-

водят последовательно по мере построения

сети. Например, сначала измеряются характе-

ристики фидерного волокна, затем характе-

ристики фидера вместе с разветвителем, за-

тем характеристики фидера с разветвителем

и распределительным волокном и т.д.

•• На участке Per segment: такой метод ис-

пользуется, когда распределительные во-

локна не присоединены или не приварены к

разветвителю на внешнем участке сети.

В таком случае фидерное волокно обычно

сварено с входным портом разветвителя, а

выходные порты разветвителя оснащены

пигтейлами и не подсоединены. Измерение

обычно проводится на:

•• фидерном волокне и разветвителе;

•• распределительном волокне (от расп-

ределительного концентратора до

конечного пользователя).

При проведении данных измерений распре-

делительное волокно соединено с выход-

ным портом разветвителя, когда пользова-

тель активизирован.

Измерение оптических потерь

Допустимый уровень потерь для сетей PON,

основанный на рекомендациях ITU G.983.4,

приведен в таблице 1. Различия между

классами В и С в основном состоят в мощ-

ности используемых лазеров и в меньшей

степени зависят от качества оптических

компонентов. Допустимый разброс уровней

Рис. 2. Типичная установка сети FTTx

Рис. 3. Волоконно�распределитель�ный концентратор (FDH), также на�зываемый «точка первичного ветв�ления» (PFP)

Тип PON Допустимые потери (дБ)

Класс B 22

Класс C 27

Таблица 1

Допустимый уровень потерь в PON

* Оптические сети доступа стали строитьболее широко только последние 2–4 года, ноникак не в начале 1990-х годов.



потерь достаточно мал, особенно когда ис-

пользуются разветвители с большим коли-

чеством портов.

Оптические потери измеряются при помощи

двух комплектов измерителей оптических

потерь (OLTS). Перед проведением измере-

ний необходимо провести взаимную калиб-

ровку двух комплектов. Для этого два OLTS

соединяются друг с другом напрямую. За-

тем проводятся измерения потерь тестируе-

мого участка.

Рис. 4 иллюстрирует измерения оптических

потерь и обратного рассеяния в пассивной

оптической сети PON с использованием

двух OLTS.

Основная причина потерь на разветвителе

связана с делением сигнала на множество

выходных. Потери на разветвителе зависят

от числа выходных портов и составляют

3 дБ для 1х2 разветвителя и увеличиваются

на 3 дБ каждый раз, когда количество вы-

ходных портов удваивается. Разветвитель

1х32 вносит потери величиной как минимум

15 дБ. Эти потери наблюдаются как для

входящего, так и для исходящего сигнала.

Многочисленность источников потерь (муль-

типлексоры WDM, сварные соединения, кон-

некторы и потери непосредственно в волок-

не) делает очевидной необходимость дву-

направленных измерений оптических по-

терь в процессе строительства сети для

обеспечения приемлемого уровня мощности

сигнала для каждого оптического сетевого

терминала ONT.

Измерения возвратных потерь (ORL)

Возвратные потери определяются как от-

ношение выходной мощности к отражен-

ной и измеряются на входе в измеряемый

элемент, например отрезок волокна или

соединение. Возвратные потери измеря-

ются в дБ и являются положительной ве-

личиной. С другой стороны, коэффициент

отражения – это отрицательная величина

и определяется как отношение отражен-

ной от локального элемента мощности к

падающей. Чем больше значение ORL,

тем меньшая доля мощности возвращает-

ся назад, т.е. тем лучше будет работать

система связи.

Возвратные потери соединения складыва-

ются из ORL от обратного рэлеевского

рассеяния сердцевины волокна и ORL,

связанных с отражениями от всех неодно-

родностей на протяжении соединения.

ORL является критическим параметром

для аналоговой передачи данных, как,

например, для систем CATV, используе-

мых в решениях FTTx.

Рэлеевское обратное рассеяние принципи-

ально присуще волокну и не может быть

уменьшено ниже определенного уровня. В

то же время отражение вызвано множест-

вом различных элементов (в основном ком-

понентами и коннекторами), содержащих

поверхности раздела двух сред воздух/стек-

ло или стекло/воздух. Его всегда можно

уменьшить выбором элементов с малым от-

ражением или улучшением конфигурации

сети. Для обеспечения высокого качества

связи эффекты обратного рассеяния долж-

ны постоянно контролироваться, так как они

приводят к интерференции в передатчике,

ведущей к нестабильности уровня выходно-

го сигнала. Основное внимание должно

быть уделено качеству сетевых соединений,

контролировать которое помогают высоко-

точные измерения ORL.

При малой величине ORL имеют место сле-

дующие негативные явления:

•• сильные флуктуации выходной мощ-

ности лазера;

•• интерференция на стороне приемника;

•• низкое соотношение сигнал/шум в

аналоговых системах, которое приво-

дит к искажению видеосигнала;

•• увеличение коэффициента ошибок

(BER) в цифровых системах.

В связи с тем, что передача по во-

локну двунаправленная, ORL необхо-

димо измерять последовательно в

обоих направлениях. Измерения про-

водятся с использованием измерите-

лей ORL и OLTS, которые измеряют

и оптические потери, и обратное оп-

тическое рассеяние.

В таблице 2 приведены типичные значения

обратного оптического рассеяния ORL для

различных типов коннекторов. Минималь-

ный уровень ORL, согласно рекомендациям

ITU-T G.983 и G.984, составляет 32 дБ на

соединение.

Влияние ORL в аналоговыхCATV�системахКонтроль ORL особенно важен в сетях ана-

логового кабельного телевидения (CATV).

При эксплуатации таких сетей очень важно

обеспечить отсутствие локализованных от-

ражений. Дело в том, что суммарный уро-

вень ORL может составить 32 дБ даже в

случае, если локальные отражения не пре-

вышают уровень –55 дБ из-за эффекта ин-

терференции, независимо от того, находят-

ся ли локализованные отражения до или

после разветвителя с большими потерями.

Факт ухудшения качества, вплоть до потери

изображения, из-за влияния локализованных

отражений известен операторам и произво-

дителям мультиплексирующего оборудова-

ния (SCM) CATV. Поэтому применяемые

стандарты (Bellcore GR-326-CORE и TIA/EIA-

568-B.3) ограничивают отражения уровнем

–55 дБ (локальный ORL выше 55 дБ).

Вместе с тем измерители ORL и OLTS изме-

ряют ORL во всем канале, т.е. суммируют

отражения от всех элементов. Единствен-

Рис. 4. Двунаправленные измерения оптических потерь и обратного рассеяния

Тип коннектораТипичное значение ORL

(дБ)

UPC 50–55

APC 65–70

Таблица 2

Типичные коннекторы




ный способ убедиться в том, что каждое со-

единение в сети отвечает стандартам, – ис-

пользовать оптический импульсный рефлек-

тометр (OTDR).

Измерение характеристик соединения

с помощью оптического импульсного

рефлектометра OTDR

В процессе строительства сети PON необхо-

димо убедиться в том, что все участки сети

удовлетворяют соответствующим требова-

ниям. Для этого используется импульсный

оптический рефлектометр. В отличие от

OLTS, измеряющего только суммарные по-

тери, OTDR выдает детализированную кар-

ту потерь на всех участках сети (рис. 5),

позволяющую пользователю локализовать

и охарактеризовать каждое индивидуальное

событие в соединение, включая локализо-

ванные потери и отражения на коннекторах,

сварных соединениях разветвителях, муф-

тах и дефектах.

Принцип работы OTDR заключается в сле-

дующем. Излучатель OTDR посылает корот-

кий оптический импульс относительно боль-

шой энергии в волокно, а приемник OTDR

измеряет зависимость от времени мощнос-

ти, попадающей на него из-за отражений и

обратного рассеяния. Каждое событие в со-

единении (каждый оптический компонент и

оптический дефект) вызывает отражение,

или оптические потери, или и то и другое

вместе. Концы волокон, как и коннекторы

или другие компоненты, отражают часть им-

пульса обратно на OTDR. OTDR, измеряя

время, через которое отраженный сигнал

вернется, определяет расстояние до конк-

ретного элемента.

Оптическое волокно обычно рассеивает не-

большую часть света по всей длине. OTDR

измеряет зависимость мощности рассеян-

ного света от расстояния, по которой опре-

деляется коэффициент затухания в волок-

не. Резкое снижение уровня обратного рас-

сеяния указывает на наличие дополнитель-

ных потерь, связанных со сваркой или дру-

гим локальным событием. Типичные (макси-

мальные) значения величины затухания для

новых волокон G.652 на трех длинах волн,

используемых в PON, равны:

•• 0,33 дБ/км (0,35 дБ/км); � = 1310 нм;

•• 0,21 дБ/км (0,27 дБ/км); � = 1490 нм;

•• 0,19 дБ/км (0,25 дБ/км); � = 1550 нм.

В волокнах предыдущих поколений наблю-

даются более существенные изменения ко-

эффициента затухания при изменении дли-

ны волны.

С помощью OTDR можно измерять

затухание на любых дефектах,

включая несоосности или несовпа-

дения волокон, угловые дефекты,

загрязнения на наконечниках (фе-

рулах), обрывы волокна и затухание

на макроизгибах. Макроизгибы свя-

заны со скруткой волокна и вызы-

вают значительные потери, если ра-

диус изгиба меньше минимально

допустимого. Макроизгибы легко

идентифицировать при сравнении

потерь на длинах волн 1310, 1490 и

1550 нм, так как потери на макроиз-

гибах растут с увеличением длины

волны, в частности, потери на дли-

не волны 1550 нм больше, чем по-

тери на длине волны 1310 нм. Наиболее

подходящая длина волны для обнаружения

макроизгибов с помощью OTDR составляет

1625 нм (чем больше длина волны, тем луч-

ше).

Место проведения измеренийПосле сварки разветвителя с волокном из

центрального офиса рекомендуется прове-

рить его основные характеристики – потери

и обратное рассеяние, чтобы убедиться в

том, что результаты измерений соответству-

ют значениям, указанным производителем.

Измерения проводятся при помощи OTDR,

подключенного совместно с устройством

подавления импульсов. Эта комбинация

приборов используется для тестирования

фидерного волокна (от выхода разветвите-

ля до OLT в СО) и для измерения характе-

ристик разветвителя на длинах волн 1310,

1490 и 1550 нм для каждого порта. Только

использование системы подавления импуль-

сов позволяет проводить подобные измере-

ния, иначе разветвитель будет находиться в

мертвой зоне и его характеристики не могут

быть измерены. Отражение от портов раз-

ветвителя должно быть меньше –35 дБ

или меньше, согласно ITU-T G.983.1.

В процессе строительства PON измерения

необходимо проводить после установки

каждого сегмента сети. Например:

•• от FDH (выходы разветвителя) до СО;

•• от каждого терминала (или ONT) до FDH;

•• от каждого терминала ( или ONT) до CO.

Измерения через разветвитель с помощью OTDROTDR, сконструированный для тестирова-

ния PON, позволяет проводить измерения

через разветвитель.

Характеристики OTDR, необходимые для

тестирования PON:

•• Большой динамический диапазон: ди-

намический диапазон OTDR должен превос-

ходить допустимые потери PON с ощути-

мым запасом, чтобы обеспечить измерение

соединения из конца в конец.

•• Короткие мертвые зоны: некоторые эле-

менты в PON и соответствующие им собы-

тия на рефлектограмме близко расположе-

ны. Поэтому мертвая зона должна быть

максимально короткой.

•• Измерения на трех длинах волн: необ-

ходимо тестировать PON на 1310, 1490 и

1550 нм.

•• Высокая линейность и большое время

усреднения необходимы для точных изме-

рений сетей, содержащих большие потери

на мультиплексоре 1х32.

•• Конфигурационные настройки для

PON: устройство должно позволять пользо-

вателю устанавливать пороговые значения,

чтобы отличать потери на разветвителе от

конца волокна.

Для измерений PON класса В с допустимы-

ми потерями 22 дБ необходим OTDR с дина-

мическим диапазоном 30 дБ. В идеальном

случае необходим OTDR даже с большим

динамическим диапазоном, для измерений

с помощью коротких, меньших, чем 10 и

20 мкс, импульсов. Однако даже OTDR с ди-

намическим диапазоном 35 дБ или 40 дБ не

обязательно подойдет для тестирования

PON. Это связано с большими (порядка

15–18 дБ) потерями на разветвителе 1х32,

что значительно усложняет измерения с по-

Рис. 5. Упрощенная рефлектограмма OTDR



мощью OTDR. Не все OTDR имеют схемы

электронного определения, которые опреде-

ляют локализованные потери 18 дБ! В

действительности только PON-оптимизиро-

ванные OTDR могут проводить такие изме-

рения. В связи с тем, что при измерениях

OTDR свет проходит через разветвители в

обоих направлениях, мощность обратного

рассеяния, измеряемая с помощью OTDR

(после мультиплексора/до мультиплексора),

может достигать –36 дБ.

С использованием PON-оптимизированного

OTDR обследовать всю линию из централь-

ного офиса через разветвители, вплоть до

абонентских узлов. Однако, когда более од-

ного порта разветвителя подсоединено к

распределительным волокнам, рефлектрог-

рамма превращается в рефлектограмму

«точка-многоточка». Обратные рассеяния

многих волокон складываются, и интерпре-

тация OTDR-рефлектограмм значительно

усложняется. В действительности для лю-

бой линии «точка-точка» существует предс-

казуемая и легко определяемая рефлектог-

рамма. Однако обратное неверно, из задан-

ной рефлектограммы «точка-многоточка»

нельзя определить точную конфигурацию

сети потому, что схожую рефлектограмму

можно получить при тестировании несколь-

ких сетей с различными конфигурациями.

Тестирование сети PON из абонентского уз-

ла (см. рис. 8) – это лучший способ изме-

рить характеристики сети, когда все волок-

на подключены. Полученная рефлектограм-

ма будет выглядеть похожей на рефлектог-

рамму, показанную на рис. 6, 7.

Рекомендуется использовать устройство по-

давления импульсов между OTDR и терми-

налом или после терминала, чтобы вклю-

чить коннектор терминала в общие потери

линии. Также подобный PSB-приемный ка-

бель может быть подключен в центральном

офисе, чтобы включить коннекторы СО в об-

щие потери линии. Использование PSB на

обоих концах линии также может обеспечить

измерения даже на очень коротких линиях.

Требования к проведению периодичес-

ких и сервисных измерений

В связи с быстрым ростом числа абонен-

тов и, соответственно, быстрым ростом

размеров сетей потребуется резкое увели-

чение обслуживающего персонала. Квали-

фицированных специалистов с опытом

обслуживания оптических сетей уже сей-

час не хватает, а их стоимость очень высо-

ка. Поэтому для проведения измерений

при текущих регламентных работах и при

устранении неисправностей будет привле-

каться технический персонал смежных спе-

циальностей, например специалисты по

тестированию «меди».

Даже если потери были правильно изме-

рены в процессе строительства сети, су-

ществует необходимость измерений на

активной сети, чтобы убедиться, что

уровни мощности в различных точках се-

ти, в частности на абонентских узлах, на-

ходятся в рамках спецификаций. Указан-

ные величины определяются поставщи-

ком оборудования, но должны находить-

ся в рамках значений, установленных

стандартами, например G.983.

FTTx-сети, основывающиеся на архитек-

туре, предложенной рекомендацией

G.983 (или G.984), накладывают опреде-

ленные технические требования, которые

на первый взгляд кажутся простыми из-

мерениями мощности.

Прежде всего, исходящий трафик комбини-

руется из двух разных длин волн различных

мощностей. Для примера, сигнал 1550 нм

аналогового CATV, имеющий мощность

21 дБм, может быть скомбинирован с вол-

ной 1490 нм, несущей цифровую информа-

цию. Мощность этого сигнала порядка

4 дБм. Коль скоро эти сигналы распростра-

Рис. 6. Стандартная рефлектограмма OTDR�волокна смультиплексором с большим количеством портов. Поте�ри на разветвителе оказались в мертвой зоне OTDR, иизмерение уровня обратного рассеяния после мультип�лексора оказалось невозможным

Рис. 8. Измерения из ONT или терминала, по направлению к СО

Рис. 7. Рефлектограмма сети, содержащей мультиплексор сбольшим количеством портов, полученная PON�оптимизи�рованным OTDR. Хорошо видны большие потери на развет�вителе и уровень обратного рассеяния после мультиплексо�ра. Теперь измерения после мультиплексора возможны




няются по одному волокну, они должны

быть измерены на одном и том же кон-

некторе и измеритель мощности должен

различать эти два сигнала. Стандарт-

ный измеритель мощности покажет

комбинированную мощность порядка

21,1 дБм на длине волны 1555 нм.

Мощность же сигнала на длине волны

1490 нм останется неизвестной. Изме-

рение на длине волны 1490 нм должно

быть проведено отдельно с использова-

нием фильтра, подавляющего излуче-

ние с длиной волны 1555 нм. Коэффи-

циент подавления должен быть достаточ-

ным (> 38 дБ в приведенном примере),

чтобы паразитная оставшаяся мощность

была ниже уровня сигнала на длине волны

1490 нм. На 17 дБ для обеспечения точ-

ности измерений 0,1 дБ. Как правило,

мощность видеосигнала на 1555 нм силь-

нее, чем мощность сигнала на 1490 нм,

поэтому заданная точность измерений

достигается применением фильтров с

меньшим коэффициентом подавления па-

разитного канала. Таким образом, вне за-

висимости от того, цифровой или аналого-

вый сигнал передается по каналу CATV,

необходимо отфильтровывать излучение

на длине волны 1490 нм.

Измерения сигнала 1310 нм

Также требуется проводить измерения

мощности исходящего от ONT сигнала на

длине волны 1310 нм. Трудность измерений

связана не только с тем, что измеряемый

сигнал распространяется в том же волокне

в противоположном направлении, но также

с тем, что измерения мощности на 1310 нм

должны проводиться при наличии инфор-

мационного сигнала на длине волны

1490 нм, поступающего на ONT. При отсут-

ствии информационного сигнала со сторо-

ны OLT ONT будет «молчать». Это означа-

ет, что для измерения мощности сигнала

ONT между OLT (исходящий сигнал

1490 нм) и ONT (входящий сигнал 1310 нм)

должна сохроняться связь. Для проведения

измерения входящего сигнала 1310 нм не-

обходимо использовать ответвитель. Не-

большая, но достаточная для проведения

измерений часть мощности в обратном ка-

нале будет отведена ответвителем на вход

измерителя мощности. Мультиплексор дол-

жен иметь максимально низкие потери,

чтобы оставлять линию связи активной на

1490 нм, и его характеристики должны

быть хорошо известны, чтобы точно изме-

рить мощность сигнала на 1310 нм.

Измерения редкого потока данных

Кроме всего сказанного выше, измеряемый

сигнал может значительно отличаться от не-

которого усредненного потока. Хорошо

спроектированный стандартный измеритель

мощности измеряет среднюю мощность в

течение измерений периода (обычно от 1 Гц

до нескольких десятых мс). Такие измере-

ния прекрасно подходят для потоков STM-1,

4, 16, 64, 256 или даже 768 либо потока

скрэмблированного АТМ, где рабочий цикл

занимает порядка 50% времени передачи и

переключения достаточно быстры, чтобы не

влиять на работу измерителей мощности.

Однако, согласно G.983, входящий сигнал

1310 нм ONT передается только в опреде-

ленные временные промежутки, устанавли-

ваемые OLT. К примеру, при активации, по-

ка входящий сигнал посылается пользова-

телем, ONT может отвечать только опираю-

щимися на OLT ячейками (424 бита), сооб-

щая, что он не нуждается во временных

промежутках в настоящее время. Стандарт

G.983 отводит, однако, каждому ONT-пере-

датчику как минимум 100 мс. Тем не менее

424 бита при скорости 155 Мбит/с или

622 Мбит/с длится всего 2,72 мкс и 682 нс

соответственно. Считая, что рабочий цикл в

ячейке 50%, эквивалентный рабочий цикл

на 100 мс будет порядка 0,0003% (50% за

682 нс и 0% за оставшиеся 100 мс для

622 Мбит/с). Очевидно, без знания эффек-

тивного рабочего цикла стандартный изме-

ритель мощности не сможет точно померить

полученную на OLT мощность, с определен-

ными временными промежутками на ONT, и

прочтет данные только в эти промежутки.

Измерения с учетом специальных

требований

Предшествующий анализ показывает,

что измерения мощности, на первый

взгляд такие простые, в действительности

оказываются возможными только при

выполнении ряда строгих требований. При

всем при этом прибор должен оставаться

портативным и относительно простым

в работе. Измеритель мощности, разра-

ботанный для FTTx-приложений, должен

идеально отвечать всем указанным тре-

бованиям.

•• Селективно и с достаточной разрешаю-

щей способностью определять мощности

излучения на различных длинах волн, расп-

ространяющихся в одном волокне в различ-

ных направлениях.

•• Для проведения измерений должна вы-

полняться только одна операция.

•• Не прерывать обмен сообщениями между

OLT и ONT во время измерений.

•• Распознавать сигналы с очень малыми

эффективными рабочими циклами при ско-

ростях 155 Мбит/с и 622 Мбит/с и измерять

действительный уровень мощности пере-

датчика.

•• Обеспечивать возможность измерений

всего диапазона мощностей, установленно-

го стандартом, на котором базируется сеть

(например, G.983).

Правильно спроектированный PON-изме-

ритель мощности может быть подключен к

любой точке сети между OLT и ONT, не

препятствуя работе сети во время измере-

ний. Во время предоставления услуги из-

меритель обычно находится на ONT. Для

устранения неисправностей он может быть

использован на ONT, терминале, FDH, или

даже СО (см. рис. 9, 10).

Рис. 9. PO�измеритель, установленный на ONT



ЗаключениеПассивные оптические сети PON, реали-

зующие концепцию «волокно в дом»

(FTTx), открывают двери перед до сих

пор недоступными услугами, обеспечи-

вая наибольшую на сегодня скорость пе-

редачи информации. Это создает усло-

вия для появления новых сетевых воз-

можностей как провайдерам, так и конеч-

ным пользователям. Однако, как в слу-

чае любых новых телекоммуникационных

технологий, их появление выдвигает но-

вые требования к измерениям, при несоб-

людении которых могут возникнуть пробле-

мы в обслуживании. Очевидно, пользова-

тель не хочет сталкиваться с этими пробле-

мами, он предпочитает прежний уровень на-

дежности и доступности, как и у традицион-

ных POTS. Такое качество услуг может быть

достигнуто только внедрением оптимальной

стратегии измерений, которая включает:

•• измерения при конструировании и

строительстве: на этом этапе необходимо

измерить общие оптические потери, возв-

ратные потери и для полноты измерений ис-

пользование OTDR;

•• измерения при подключении пользова-

теля и устранении неисправностей: вы-

бор правильного измерительного оборудо-

вания (например, PON-измеритель мощнос-

ти) является залогом эффективной переда-

чи каждого оптического сигнала или точной

локализации проблемной зоны и устране-

ния проблем передачи.

Обозначения:

BER – коэффициент ошибок, CATV – кабель-

ное аналоговое ТВ, СО – центральный офис,

EDFA – эрбиевые волоконно-оптические уси-

лители, FDH – волоконно-распределительный

концентратор, FTTH – волокно в дом (кварти-

ру, жилое помещение), FTTP – волокно в зда-

ние (коммерческое строение, офис, склад и

т.д.), FTTx – волокно в, ODN – сеть оптичес-

кого распространения, OLT – центральный

узел, OLTS – измеритель оптических потерь,

ONT – абонентский узел, ORL – возвратные

потери, OSA – оптический спектральный ана-

лизатор, OTDR – оптический импульсный

рефлектометр, PFP – точка первичного ветв-

ления, PON – пассивная оптическая сеть,

POTS – то же, что PST (ТфОП) PSB – устрой-

ство подавления импульсов, PSTN – теле-

фонная сеть общего пользования (ТфОП),.

Рис. 10. Использование PON�измерителя на различных участках сети

для специалистов

в области волоконно-оптической связи

Продолжаетсябесплатная квалифицированная подписка

на журнал Lightwave Russian Edition

Дополнительную информацию можно получить у ответственного секретаря Марины Козловой, [email protected]

Подписку можно оформитьна сайте журнала www.lightwave-russia.com

в разделе «Бесплатная подписка»


Адресная книга


ТЕЛЕКОМ ТРАНСПОРТ

Aдрес: Россия, ГСП�7, 117997 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32,корп. Б2�2, офис 27–30

Тел.: +7 095 787�5550Факс: +7 095 333�3300E-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 корпоративных се-тях. Специалисты компании с 1994 годазанимаются проектированием и строи-тельством систем связи. Компания хорошоизвестна в России и странах СНГ как одиниз лидеров в области сетевой интеграции.

ВЭЛКОМ

OFSOPTICS

Aдрес: Россия, 103104 Москва,

Спиридоньевский пер., 9

Бизнес�центр «Марко Поло»,

офис 315

Тел.: +7 095 202 76 59

E-mail: [email protected]

Сайт: www.ofsoptics.com

www.ofssvs1.ru

Компания OFS (Optical FiberSolutions – Оптико-Волоконные Решения) –разработчик, производитель и поставщихоптических волокон, оптических кабелей,компонентов и специальных фотонных уст-ройств для широкого диапазона примене-ний в телекоммуникационной индустрии.OFS, бывшее оптико-волоконное подраз-деление Lucent Technologies.OFS имеет головной офис и головной за-вод в г. Норкроссе, шт. Джорджия, США, атакже предприятия и офисы в ряде стран,включая Россию. В Москве с 2001 г. рабо-тает представительство OFS. В Воронежев 1998 г. было создано совместное предп-риятие по производству волоконно-опти-ческих кабелей «ОФС- Связьстрой-1 Воло-конно-Оптическая Кабельная Компания».

ОПТИКТЕЛЕКОМ

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

Тел.: +7 095 901�9186(многоканальный)

Факс: +7 095 901�9186E-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»: материа-лы, технологии и решения для строитель-ства и эксплуатации ВОЛС.

PHOTONIUM

Aдрес: Photonium Oy, Sorronrinne 9

Lohja FIN�08500, FINLAND

Тел.: +358 19 357381

Факс: +358 19 3573848


Сайт: www.photonium.fi

Aдрес: Россия, 195273 Санкт�Петербург,

Пискаревский, 63,

OOO «ОТЕКС»

Факс: +7 812 2498841


Компания «Photonium» является веду-щим производителем и поставщикомоборудования для производства оптичес-кого волокна.

Корнинг СНГ


Старопименовский пер., 18

Тел.: +7 095 745�5547, 777�24�00 *

Факс: +7 095 745�5661, 777�2404 **

E-mail: [email protected] *

[email protected] **

Сайт: www.corning.com

ООО «Корнинг СНГ», мировой лидер вобласти производства и разработки опти-ческих волокон, предлагает всю номенкла-туру волокон для телекоммуникаций науровне самых высоких мировых стандар-тов. Техническая поддержка потребителейпри строительстве и обслуживании линийсвязи – важнейшее преимущество компа-нии. В России «Корнинг СНГ» имеет 2 сов-местных предприятия по производству оп-тического кабеля, а также тесно сотрудни-чает с рядом кабельных заводов.Подразделение Corning Cable Systemsпредлагает все типы оптического кабелядля внешней и внутренней прокладки,подводный кабель и OPGW, а такжеполный спектр волоконно-оптическихкомпонентов для СКС нового поколения,распределительные системы,измерительное оборудование, сварочныеаппараты.

* Подразделение оптического волокна** Подразделение локальных и корпоративныхсетей связи

ОКС�01

Aдрес: Россия, 198323 Санкт�Петербург,

Волхонское шоссе, 115

Тел.: +7 812 380�39�01,

Факс: +7 812 380�39�03


Производство и комплексные поставкиоптического кабеля связи.


Холодильный пер., 3а

Тел.: +7 095 935�7616 (многоканальный)

Факс: +7 095 935�7615


Сайт: http://www.velcom.ru

Aдрес: 630035 Новосибирск,

ул. Октябрьская, 42, офис 622

Тел.: +7 3832 106�341


ООО «ВЭЛКОМ Интернешнл»Наша быстроразвивающаяся компания –один из ведущих российских интеграто-ров на рынке телекоммуникационногооборудования, кабеля и компонентов ка-бельных систем. Основу компании сос-тавляют профессионалы в строитель-стве и эксплуатации линий связи, имею-щие многолетний опыт коммерческойдеятельности и оказания комплексныхуслуг предприятиям связи.


Интернет�директории

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

www.ofsoptics.com

ОПТЕЛШирокий спектркабельной продукциии аксессуаров

www.optel.ru

«ТЕЛЕКОМ ТРАНСПОРТ»

Оборудованиеи материалыдля монтажа,строительстваи тестирования ВОЛС

www.tt.ru

Компания«ИНСТИТУТИНФОРМАЦИОННЫХТЕХНОЛОГИЙ»Производитель контроль"но"измерительного обору"дования для ВОЛС, системмониторинга, приборов дляиспытания оптическогокабеля при производстве,эталонных приборов

www.beliit.com

Компания

«ОПТИКТЕЛЕКОМ»Материалы, технологии и решениядля строительстваи эксплуатации ВОЛС

www.optictelecom.ru

Компания«ВЭЛКОМ»Телекоммуникационноеоборудование и кабель

www.velcom.ru

Компания

«Сарансккабель-Оптик»

Производство волоконно"оптических и медныхкабелей для внутреннейи внешней прокладки

www.sarko.ru

КомпанияEXFOКомплексные решениядля диагностики, контроляи мониторингапри строительстве,пусконаладкеи техническойэксплуатации ВОЛС

www.exfo.com


Технологии будущего


ВОЛОКОННЫЕ ЛАЗЕРЫ — НОВЫЙ ПРОРЫВВ ЛАЗЕРНОЙ ФИЗИКЕ

ВведениеВолоконные лазеры являются одним из наи-

более ярких достижений современной ла-

зерной физики и волоконной оптики. Они

обладают рядом преимуществ по сравне-

нию с традиционными лазерами, к числу ко-

торых относятся следующие:

•• эффективный теплоотвод,

•• высокое качество выходного излучения,

•• высокие стабильность и надежность лазера,

•• эффективность накачки,

•• компактность и малый вес.

Эти преимущества позволяют волоконным

лазерам не только находить свою нишу в

ряде применений, но и в некоторых случаях

заменять традиционные лазеры. Наиболь-

ший интерес с практической точки зрения

представляют мощные непрерывные воло-

конные лазеры на основе активных воло-

конных световодов, легированных ионами

редкоземельных металлов, и волоконные

лазеры на основе вынужденного комбина-

ционного рассеяния (ВКР).

Конструкции непрерывных волоконныхлазеровВпервые волоконный лазер был реализован

Снитцером в 1961 году [11]. Активный эле-

мент лазера представлял собой легирован-

ную ионами Nd стеклянную нить, покрытую

оболочкой из стекла с пониженным показа-

телем преломления. Однако из-за сложнос-

ти конструкции, нестабильности выходной

характеристики и низкой эффективности

интерес к волоконным лазерам в первый

период был незна-

чительным.

Развитие техноло-

гии получения воло-

конных световодов

и полупроводнико-

вых источников на-

качки позволило

вернуться к идее

волоконного лазера

на качественно новом

уровне. Началом это-

го процесса послужило создание волокон-

но-оптических усилителей и связанное с

этим быстрое развитие мощных полупро-

водниковых источников накачки. Следую-

щий шаг – создание техники записи внутри-

волоконных брэгговских отражающих реше-

ток (брэгговских волоконных зеркал) обес-

печил создание полностью волоконных ре-

зонаторов. В результате использования ука-

занных технических разработок схема воло-

конного лазера приобрела современный

вид (рис. 1).

Основными элементами волоконного лазе-

ра являются:

•• полупроводниковый источник накачки с

волоконным выходом (блок накачки),

НАУЧНАЯ СЕССИЯ ОФН РАН, ПОСВЯЩЕННАЯДОСТИЖЕНИЯМ В ИССЛЕДОВАНИИ ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ

29 сентября 2004 года в конференц-зале Физического института имени П.Н. Лебедева РАНсостоялась Научная сессия ОФН РАН, посвященная достижениям в исследовании волоконных

лазеров. С основным докладом «Волоконные лазеры – новый прорыв в лазерной физике»(авторы Е.М. Дианов, И.А. Буфетов) выступил директор Научного центра волоконной оптики

им. А.М. Прохорова РАН, академик Е.М. Дианов. Второй доклад «Оптический разряд в волоконных световодах» (авторы Е.М Дианов., И.А. Буфетов)

представил д.ф.-м.н., с.н.с. И.А. Буфетов

Спектральные диапазоны работыволоконных лазеров

•• Мощные непрерывные волоконные лазерыYb (Nd) 1,0–1,1 мкмEr/Yb 1,5–1,6 мкмTm, Ho 1,9–2,1 мкм

•• ВКР – волоконные лазеры1,1–2,2 мкм

Рис. 1. Конструкция непрерывного волоконного лазера

Е.М. ДИАНОВ, И.А. БУФЕТОВ, Научный центр волоконной оптики им. А.М. Прохорова РАН



•• активный одномодовый волоконный све-

товод с диаметром сердцевины

dC = 10–30 мкм,

•• внутриволоконные решетки показателя

преломления (зеркала лазера).

Благодаря полностью волоконной конструк-

ции таких лазеров они обладают низкими

оптическими потерями. Типичная длина ак-

тивного волоконного световода составляет

от 5 до 50 м. Входная брэгговская решетка

(на рисунке слева) обычно имеет коэффи-

циент отражения на длине волны генера-

ции, близкий к 100%, а коэффициент отра-

жения выходной решетки существенно ниже

(обычно порядка 5%) и определяется вели-

чиной усиления и оптических потерь излу-

чения в активном световоде. Брэгговские

решетки (решетки показателя преломления)

могут быть записаны как непосредственно в

активном световоде, так и в отрезке фото-

чувствительного световода, который свари-

вается с активным.

Изготовление решеток показателя прелом-

ления основано на явлении фоточувстви-

тельности. Это явление заключается в из-

менении показателя преломления сердце-

вины световода под действием УФ-излуче-

ния определенных длин волн. Как правило,

волоконные брэгговские решетки показате-

ля преломления представляют собой отре-

зок волоконного световода с модуляцией

показателя преломления в световедущей

области на уровне 10–5 – 10–3 с периодом по-

рядка половины длины волны распространя-

ющегося излучения.

Так же как и в случае твердотельных ла-

зерных источников, наибольшее распрост-

ранение в качестве активных легирующих

добавок волоконных светово-

дов нашли ионы лантаноидов,

или редких земель. Для соз-

дания эффективных волокон-

ных лазеров средней и высо-

кой мощности особый интерес

представляет активное волок-

но, легированное ионами Yb.

В схеме уровней Yb3+ кроме ос-

новного уровня 2F7/2 существует

единственный возбужденный

уровень 2F5/2. Отсутствие дру-

гих энергетических уровней

вплоть до ультрафиолетового

диапазона означает, что в дан-

ной системе в области длин

волн, близких к длине волны

генерации, не будет иметь мес-

то поглощение из возбужденного состояния

и различные кооперативные явления. Это

приводит к высоким значениям кпд лазеров

и позволяет существенно увеличить конце-

нтрацию активной примеси по сравнению с

такими распространенными легирующими

добавками, как неодим и эрбий. Использо-

вание световодов с высокой концентрацией

активной примеси, в

свою очередь, поз-

воляет уменьшить

длину активной сре-

ды лазера, а значит,

и уменьшить отрица-

тельное влияние

различных нелиней-

ных эффектов и до-

полнительных опти-

ческих потерь на эф-

фективность лазера.

Волоконныелазеры с двойнойоболочкойОдномодовые лазеры

малой выходной мощности могут исполь-

зовать ввод излучения накачки непосред-

ственно в сердцевину световода. Но это

накладывает ограничения на характерис-

тики полупроводникового источника на-

качки, который должен иметь характер-

ный размер излучающей области 5–10

мкм. При этом мощность накачки не пре-

вышает сотен мВт. Таким образом, вы-

ходная мощность одномодовых лазеров с

вводом излучения накачки непосред-

ственно в сердцевину находится в диапа-

зоне 10–1 – 102 мВт.

Применение мощных полупроводниковых

источников для накачки волоконных лазеров

подразумевает использование волоконных

световодов с двойной оболочкой. В качестве

активной среды мощных волоконных лазе-

ров используются волоконные световоды,

состоящие из одномодовой сердцевины, ле-

гированной как активной примесью редкозе-

мельного элемента, так и примесями, фор-

мирующими профиль показателя преломле-

ния; внутренней (первой) оболочки из квар-

цевого стекла и внешней (второй) оболочки

с показателем преломления, пониженным по

сравнению с кварцевым стеклом.

Для обеспечения эффективной связи мод

оболочки с сердцевиной необходимо исполь-

зовать волоконные световоды с некруглой не-

цилидрической геометрией внутренней пер-

вой оболочки, поскольку в световодах с цир-

кулярной цилиндрической формой внутрен-

ней первой оболочки большая доля мощности

распространяется в модах, не пересекающих

область сердцевины, интенсивность излуче-

ния которых в области сердцевины мала.

Представленная на рис. 3 схема ввода на-

качки через торец лазерного световода поз-

воляет использовать лишь один (или макси-

мум два: второй – через противоположный

торец световода) источник накачки (полуп-

роводниковый лазер или сборку полупро-

водниковых лазеров), поэтому вводимая в

световод мощность ограничена современ-

ными возможностями полупроводниковой

технологии.

Одним из эффективных способов увеличе-

ния мощности накачки является примене-

ние специальных световодов с двойной обо-

лочкой, но в которых, в отличие от

конструкции лазера на рис. 3, первая обо-

Рис. 2. Спектры излучения и поглощенияионов Yb3+ в алюмосиликатном световоде.Справа вверху – схема уровней

Рис. 3. Схема лазера на основе активного волокнас двойной оболочкой




лочка состоит из нескольких отдельных све-

товодов (см. рис. 4). В дальнейшем изложе-

нии мы будем ссылаться на этот тип свето-

водов как на световоды с многоэлементной

первой оболочкой (МПО-световоды). В не-

которых англоязычных публикациях они

обозначаются как GTWave-световоды [3].

МПО-световод представляет собой структу-

ру, состоящую из активного волоконного

световода, находящегося в оптическом кон-

такте с одним или более параллельных мно-

гомодовых световодов на основе плавлено-

го кварца. При этом все световоды такой

структуры окружены общей полимерной

оболочкой с показателем преломления ни-

же показателя преломления плавленого

кварца. Один из световодов (сигнальный

или активный) имеет сердцевину, легиро-

ванную ионами редкоземельных элементов,

остальные изготовлены из плавленого квар-

ца (пассивные световоды) и находятся по

всей длине в оптическом контакте с первым

или друг с другом для ввода излучения на-

качки в сигнальный световод. Все отдель-

ные многомодовые световоды (элементы)

оптически связаны между собой и предс-

тавляют первую оболочку для сердцевины

сигнального световода. Поскольку различ-

ные многомодовые световоды механически

не связаны между собой (кроме как поли-

мерной оболочкой), то при необходимости

их можно отделить друг от друга и незави-

симо соединить пассивные световоды с ис-

точниками излучения накачки, а активные –

с одномодовыми световодами для ввода и

вывода излучения. Конструкция МПО-свето-

водов позволяет сравнительно просто соби-

рать чисто волоконные

конструкции как лазе-

ров (см. рис. 4), подва-

ривая к выходам ак-

тивного световода от-

ражающие элементы в

виде волоконных БР,

так и волоконных уси-

лителей, обеспечивая

удобный доступ к обо-

им выходам усиливаю-

щего световода. Воло-

конные схемы, собран-

ные на таких типах

световодов, могут со-

держать несколько то-

чек ввода накачки

(световод с двумя эле-

ментами – 2 точки вво-

да, с тремя – 4 и т.д.), позволяя суммиро-

вать мощность накачки, введенной в раз-

личных точках. Дополнительные возможнос-

ти наращивания мощности предоставляет

последовательное соединение волоконных

конструкций, представленных на рис. 4.

Указанные свойства МПО-световодов поз-

воляют использовать их для конструирова-

ния волоконных лазеров с высокой выход-

ной мощностью.

Другой существенной особенностью МПО-

световодов по сравнению с обычными све-

товодами с двойной оболочкой является из-

начально асимметричная геометрия попе-

речного сечения первой оболочки (рис. 4).

Это приводит к тому, что в отличие от обыч-

ных световодов с двойной оболочкой, в ко-

торых, как правило, приходится использо-

вать квадратную форму (или прямоуголь-

ную, шестигранную, D-форму и т.п.) попе-

речного сечения первой оболочки для обес-

печения эффективного поглощения излуче-

ния всех мод излучения накачки в сердцеви-

не, в световодах типа МПО можно использо-

вать круглую форму поперечного сечения

сигнального и пассивных световодов. Это

существенно упрощает процесс сварки све-

товодов и позволяет снизить потери в точ-

ках сварки сигнального световода с отрезка-

ми световодов, на которых записаны БР.

Непрерывные одномодовые волоконные

лазеры на основе активных световодов,

легированных редкоземельными ионами,

сравнительно недавно (в 1993 году) прео-

долели рубеж выходной мощности в 1 Вт.

С тех пор исследования таких лазеров ве-

дутся очень интенсивно во многих науч-

ных центрах. Целый ряд приоритетных на-

учных исследований проведен в Научном

центре волоконной оптики (НЦВО) при

Институте общей физики им. А.М. Прохо-

рова Российской академии наук.

В последние несколько лет в лучших миро-

вых научных центрах, работающих в облас-

ти волоконной оптики, наблюдается крайне

интенсивное развитие направления мощных

волоконных лазеров. Данное обстоятель-

ство иллюстрируется графиком на рис. 5,

на котором отмечен максимальный уро-

вень мощности, достигутый волоконными

лазерами в каждом году. В настоящее вре-

мя мощность излучения одномодовых во-

локонных лазеров уже превысила 1000 Вт,

а в многомодовом режиме цифры прибли-

жаются к 10 кВт.

К основным применениям мощных лазеров

следует отнести обработку материалов:

сварка, сверление, резка металлических

листов (до 25 мм толщиной). По сравнению

с СО2-лазерами, пока находящимися вне

конкуренции в этой области, волоконные

лазеры обещают такие преимущества, как

большая мобильность за счет меньшего ве-

са и отсутствия водяного охлаждения и

больший коэффициент поглощения излуче-

ния за счет более короткой длины волны.

Лазеры средней мощности в настоящее

время широко используются для накачки

эрбиевых и рамановских (ВКР) волоконных

усилителей в системах связи, в диагностике

окружающей среды, в том числе дистанци-

онной, метрологии, медицине, обработке

материалов, оптической локации, системах

наведения, а также в биофизических и фо-

тохимических научных исследованиях, в

беспроводной оптической связи и для спе-

циальных применений.

Волоконные ВКР�лазеры Волоконные ВКР-лазеры позволяют эффек-

тивно преобразовывать лазерное излучение

накачки в излучение на более низких часто-

тах, используя явление вынужденного ком-

бинационного рассеяния света (ВКР) в воло-

конном световоде. Для многих приложений

требуются лазеры с различными новыми

длинами волн в широком диапазоне частот.

За последнее десятилетие преобразование

длины волны лазерного излучения с исполь-

зованием волоконных ВКР-лазеров превра-

тилось в легко реализуемую процедуру.

Современные волоконные световоды предс-

тавляют собой уникальную среду для реали-

Рис. 4. Схема накачки волоконных лазеров на светово�дах с двух� и трехэлементной первой оболочкой. Сле�ва представлены фотографии поперечных сеченийлазерных световодов [2]



зации ВКР-лазеров: низкие оптические по-

тери позволяют использовать большие дли-

ны световодов, применение различных сте-

кол дает возможность выбора величины час-

тотного сдвига стоксова излучения.

Впервые вынужденное комбинационное рас-

сеяние света в стеклянном волоконном све-

товоде наблюдалось в 1972 году [4]. В экспе-

рименте использовались стеклянные воло-

конные световоды с низкими оптическими

потерями, разработанные незадолго до этого

фирмой Corning Glass. Схема эксперимен-

тальной установки для наблюдения ВКР в

волоконном световоде приведена на рис. 6.

Через пять лет, в 1977 году был создан пер-

вый перестраиваемый многокаскадный

ВКР-лазер (в зарубежной литературе и пе-

реводной технической литературе распрост-

ранен эквивалентный термин «рамановский

лазер» – Raman laser) [5].

Первые ВКР-лазеры

имели гибридные

конструкции, содержав-

шие как волоконные,

так и объемные элемен-

ты. Необходимость сог-

ласования элементов и

юстировки лазеров зат-

рудняли работу с ними,

снижали эффектив-

ность и ограничивали

области их применения

в основном научными

приложениями.

Применение брэгговс-

ких решеток для созда-

ния обратной связи су-

щественно упростило

конструкцию ВКР-лазе-

ров, подняло их эффективность и обеспе-

чило создание многокаскадных лазеров-

преобразователей. Схема ВКР-лазера

полностью волоконной конструкции приве-

дена на рис. 7.

Как видно из рисунка, ВКР-лазер состоит

из волоконного световода и набора брэгго-

вских решеток с резонансными длинами

волн, соответствующим стоксовым сдвигам

в материале световода. При этом брэгговс-

кие решетки, соответствующие промежу-

точным длинам волн, имеют

коэффициент отражения,

близкий к 100%.

Для получения излучения с

длиной волны 1480 нм при ис-

пользовании германосиликат-

ного световода требуется пять

каскадов преобразования (рис.

7). Упростить конструкцию позво-

лило использование в качестве

активной среды ВКР-лазера све-

товода с сердцевиной, легиро-

ванной оксидом фосфора. В

спектре ВКР-усиления такого световода со-

держится узкая полоса с центральной дли-

ной волны, сдвинутой на 1330 см-1, что в три

раза больше, чем сдвиг в максимуме усиле-

ния для германосиликатного световода.

Возможности изменения ВКР-свойств све-

товодов за счет модификации состава стек-

ла сердцевины могут быть оценены по рис.

8, на котором показаны спектры комбинаци-

онного рассеяния световодов в стеклах раз-

личного состава.

Совершенствование характеристик фос-

форсиликатных световодов позволило изго-

тавливать устройства, конкурирующие по

эффективности с ВКР-лазерами на основе

световодов с германосиликатной сердцеви-

ной, но имеющие менее сложную конструк-

цию за счет уменьшения количества каска-

дов преобразования и, соответственно, ко-

личества брэгговских решеток. Для получе-

ния генерации на длине волны 1480 нм при

использовании излучения накачки с длиной

волны 1060 нм в работе [7] потребовалось

всего два каскада ВКР-преобразования.

ВКР-лазеры на основе фосфорсиликатных

световодов обладают еще одним преиму-

ществом, связанным с наличием двух сток-

совых полос усиления: наряду с узкой по-

лосой, сдвинутой относительно накачки на

величину 1330 см–1 и связанной с наличием

Р2О5, имеется широкая полоса с максиму-

мом ВКР коэффициента усиления, сдвину-

тым относительно длины волны накачки на

величину примерно 440 см–1 и обусловлен-

ная, главным образом, присутствием SiO2.

Это открывает возможность дополнитель-

ного управления спектром ВКР-лазеров за

счет комбинации сочетания в многокаскад-

ном ВКР-конверторе каскадов с различны-

ми значениями стоксова сдвига. Такая воз-

можность была продемонстрирована в ра-

боте [8], в которой описан первый трехкас-

кадный ВКР волоконный лазер с сущест-

венно различной величиной сдвига часто-

ты в различных каскадах. Спектр излуче-

Рис. 5. Динамика развития волоконных лазеров

Рис. 6. Первое наблюдение ВКР в стеклянных световодах [4]. Схема экспери�ментальной установки

Рис. 7. Каскадный ВКР�лазер с длиной волны1480 нм на брэгговских волоконных решеткахпоказателя преломления (германосиликатныйсветовод) [6]




ния этого лазера и за-

висимости выходной

мощности на различных

длинах волн от мощнос-

ти накачки приведены

на рис. 9.

В сочетании с возмож-

ностями перестройки по

длине волны лазеров на-

качки (обычно волокон-

ных Yb-лазеров) ВКР-ла-

зеры позволяют полу-

чить практически любую

наперед заданную длину

волны. Но со стороны

длинных волн возможности

ВКР-преобразователей ог-

раничены снижением ко-

эффициента ВКР-усиления при возрастании

длины волны, снижением эффетивности

ВКР-лазеров при увеличении числа каска-

дов преобразования и конкурирующими не-

линейными эффектами в световодах в ИК-

области за длиной волны нулевой диспер-

сии световода. Поэтому до недавнего вре-

мени максимальная длина волны генерации

ВКР-лазера составляла 1,65 мкм.

Создание в НЦВО при ИОФ РАН волокон-

ных световодов с сердцевиной из стекла на

основе GeO2 позволило существенно рас-

ширить область генерации волоконных

ВКР-лазеров в ИК-области.

Известно, что минимум оптических потерь в

стекле на основе оксида германия GeO2 на-

ходится в области 2 мкм. Благодаря высоко-

му значению �n~0,1 волоконные световоды

с кварцевой оболочкой и сердцевиной, сос-

тоящей в основном из GeO2 (в дальнейшем

GeO2-световоды), обладают малым диамет-

ром поля моды и, следовательно, должны

иметь высокое значение коэф-

фициента ВКР-усиления. Кро-

ме того, сечение рамановского

рассеяния в стекле с GeO2 при-

мерно в 10 раз превосходит се-

чение в кварцевом стекле [9],

поэтому значительная концент-

рация двуокиси германия в

сердцевине является дополни-

тельным фактором, увеличива-

ющим коэффициент ВКР-уси-

ления световода.

Несмотря на то что с изготов-

лением одномодовых GeO2-

световодов с низкими оптичес-

кими потерями связаны определенные тех-

нологические трудности, удалось с по-

мощью MCVD-технологии изготовить GeO2-

световоды с минимальным значением опти-

ческих потерь около 20�100 дБ/км в облас-

ти 1,8–1,9 мкм [10].

При использовании в качестве

источника накачки Er/Yb воло-

конного лазера с длиной волны

1608 нм (для снижения числа

каскадов преобразования) кас-

кадное ВКР-преобразование в

GeO2-световодах позволяет по-

лучить источники излучения в

двухмикронном диапазоне длин

волн в области � = 2 мкм.

Спектры излучения трех- и че-

тырехкаскадных ВКР-лазеров-

преобразователей на основе

GeO2-световода приведены

на рис. 11, на рис. 12 представле-

на зависимость мощности различ-

ных спектральных компонент на выходе

трехкаскадного ВКР-лазера в зависимости

от мощности накачки.

GeO2-световоды позволили реализовать

настоящий прорыв волоконных ВКР-лазе-

ров в длинноволновую область ближнего

ИК-диапазона, достигнув длины волны

2,2 мкм и расширив почти в 2 раза доступ-

ную полосу длин волн генерации лазеров

такого типа. Значительное возрастание ко-

эффициента ВКР-усиления световода при

уменьшении длины волны позволяет соз-

давать на GeO2-световодах эффективные

лазеры и в области около 1 мкм, несмотря

на возрастание в этой области оптических

потерь в световоде. Дальнейшее увеличе-

ние концентрации GeO2 в сердцевине све-

товода при умеренном уровне оптических

потерь, по-видимому, позволит создать ра-

мановские волоконные лазеры, работаю-

щие в области 2,5�3 мкм.

Рис. 8. Спектры комбинационного рассеяния встеклообразных SiO2, GeO2, P2O5 и B2O3

Рис. 9. Трехкаскадный ВКР волоконный лазер с различной величиной сдвига частоты в различ�ных каскадах: слева – зависимости выходной мощности излучения на различных длинах волн отмощности накачки, справа – спектр выходного излучения

Рис. 10 ВКР�лазер на германатном световодес накачкой от Er/Yb�волоконного лазера



Выводы1. Создано новое поколение мощных

непрерывных твердотельных лазеров –

Yb волоконные лазеры с мощностью бо-

лее 1 кВт.

Преимущества:

– возможность воздушного охлаждения, вы-

сокая эффективность (40% по отношению к

электрической мощности), компактность и

малый вес;

– высокое качество пучка (одномодовое из-

лучение);

– высокая стабильность и надежность.

2. Создано семейство ВКР-волоконных

лазеров, генерирующих излучение

практически на любой длине волны в

диапазоне 1,1–2,2 мкм. В качестве ис-

точников накачки используются высо-

коэффективные Yb

и Er/Yb волоконные

лазеры.

Разработка ИК-воло-

конных световодов с

низкими оптическими

потерями позволит в

будущем расширить

область генерации до

3–5 мкм.

3. Создание высоко-

эффективных воло-

конных лазеров ста-

ло возможным бла-

годаря недавнему

прогрессу в области волоконной оптики

и полупроводниковых лазеров

Литература1. Snitzer E. // Phys. Rev. Letters, 1961, vol. 7,

p. 444.

2. Melkoumov M.A. et al. ECOC'2004

(Stockholm, Sweden, 2004).

3. Grudinin A.B. et. al. ECOC'2002

(Copenhagen, Denmark, 2002, PD1.6).

4. Stolen R.H. et al // Appl. Phys. Lett., 1972,

vol. 20, p. 62.

5. Jain R.K. at al // Appl. Phys. Lett., 1977,

vol. 31, No 2.

6. Grubb S.G. et al. Paper SaA4, Davos,

Switzerland, 1995, June 15–17.

7. Dianov E.M.et al // Electron Lett 1997, vol.

33, p. 1542.

8. Dianov E.M. et al. // Optics Letters, 2000,

vol. 25, p. 402.

9. Galeener F. L et al // Appl. Phys. Lett., 1978,

vol. 32, pp. 34–36.

10. Mashinsky V.M. et al. ECOC’ 2003 //

Proceedings, 2003, vol. 2, TU1.7.2, pp. 210–211.

Рис. 11. Спектр выходного излучения (a) трех� и (б)четырехкаскадного ВКР�лазера на GeO2�световоде принакачке излучением одномодового Еr�лазера на Er/Yb�световоде с двойной оболочкой и длиной волныгенерации 1608 нм

Рис. 12. Зависимость мощности различных компонентвыходного излучения трехкаскадного рамановского ла�зера от величины накачки. Максимальная мощность из�лучения на длине волны 2026 нм – 0,9 Вт при мощностинакачки 4,7 Вт.1 – непоглощенное излучение накачки, 1608 нм; 2 – излучение 1�й стоксовой компоненты, 1732 нм; 3 – излучение 2�й стоксовой компоненты, 1864 нм;4 – излучение 3�й стоксовой компоненты, 2027 нм.

а)

б)




Изучение механизма разрушения оптических

волоконных световодов лазерным излучени-

ем, начатое из чисто академического интере-

са, приобретает сегодня практическое значе-

ние [1–4]. По мере увеличения мощности оп-

тического излучения все более актуальным

стал вопрос о защите оптических волокон-

ных световодов в оптических кабелях связи,

а также активных и пассивных устройств оп-

тических сетей связи от разрушения. Мощ-

ность излучения в современных сетях связи,

достигающая 0,5 Вт, достаточно близка к по-

роговому значению мощности (~ 1 Вт), при

котором может возникнуть оптический раз-

ряд, приводящий к разрушению волоконного

световода. Плотность мощности излучения в

сердцевине стандартного волоконного свето-

вода при мощности около 1 Вт и диаметре

около 10 мкм составляет примерно 1 МВт/см2.

Хотя само волокно способно передавать без

разрушения гораздо большую световую

мощность, существуют «слабые точки», на

которых может быть инициирован оптичес-

кий разряд, вызывающий процесс разруше-

ния волоконного световода. Такими слабыми

точками являются торцы волокна, места

сварных и механических соединений, опти-

ческие разъемы. Особую опасность для во-

локонно-оптических систем связи представ-

ляет тот факт, что, возникнув на «слабой

точке», оптический разряд распространяется

вдоль волоконного световода навстречу све-

товому излучению в виде волны разрушения

со скоростью приблизительно 1 м/с. Схема

для наблюдения эффекта разрушения воло-

конного световода под действием лазерно-

го излучения приведена на рис.1.

Фронт волны разрушения при визуальном

наблюдении представляет собой яркую све-

тящуюся «звездочку», распространяющую-

ся вдоль волоконного световода. Волна

разрушения распространяется вдоль сердце-

вины волоконного световода и может прохо-

дить через коннекторы, сплавные и механи-

ческие соединители. При этом многие кило-

метры оптического кабеля, а также пассив-

ные и активные элементы волоконно-опти-

ческой системы связи будут разрушены.

Поскольку оптический разряд представляет

реальную угрозу работоспособности воло-

конно-оптических систем связи, изучение

причин его возникновения, физического ме-

ханизма и методов защиты от его разруши-

тельного действия имеет большое практи-

ческое значение. Исследования, прове-

денные в НЦВО при ИОФ РАН, показа-

ли, что сердцевина волокна после воз-

действия оптического разряда оказыва-

ется полностью разрушенной и больше

не пропускает оптическое излучение.

Характер разрушения существенно за-

висит от мощности лазерного излу-

чения и структуры волоконного све-

товода. Если мощность лазерного

излучения ненамного превышает

критическое значение мощности, то

при разрушении волокна возникает

периодическая структура с перио-

дом немного больше 10 мкм. Мощность

лазерного излучения существенно пре-

вышает пороговое значение для поддер-

жания оптического разряда, то при раз-

рушении волоконного световода в об-

ласти сердцевины обычно возникает пе-

риодическая последовательность пустот с

периодом ~10 мкм. Фотография участка

волоконного световода, разрушенного оп-

тическим разрядом под действием лазер-

ного излучения, приведена на рис. 2.

Под действием лазерного излучения идет

процесс формирования пустот (пузырей),

имеющих форму снарядов или пуль, в

сердцевине волоконного световода. Кро-

ме того, после распространения волны

разрушения по световоду наблюдается из-

менение профиля показателя преломления

в области сердцевины [4].

В работах, проведенных НЦВО, измерены по-

роговые интенсивности излучения, требуемые

для поддержания волны оптического разряда

в различных волоконных световодах на осно-

ве кварцевого стекла для разных длин волн

лазерного излучения. Показано, что пороговая

интенсивность в широком диапазоне экспери-

ОПТИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХИ.А. БУФЕТОВ, Е.М. ДИАНОВ, Научный центр волоконной оптики им. А.М. Прохорова РАН

Рис. 1. Схема наблюдения эффекта раз�рушения волоконного световода на ос�нове плавленого кварца под действиемлазерного излучения

Рис. 2. Участок волоконного светово�да, разрушенный оптическим разря�дом под действием лазерного излу�чения. Отчетливо видны пустоты(пузыри), имеющие форму снарядовили пуль, в сердцевине волоконногосветовода. Масштаб: каждое делениешкалы соответствует 10 мкм. Лазер�ное излучение распространялосьслева направо

Рис. 3. Остановка оптического разрядана участке волоконного световода суменьшенным диаметром оболочки.Конусообразный участок волоконногосветовода с уменьшенной толщинойкварцевой оболочки: а) до прохожденияоптического разряда и б), в) после про�цесса распространения. Масштаб: (а), (б)одно деление шкалы соответствует0,1 мм (в) Полная ширина кадра соответ�ствует 1 мм. Лазерное излучение расп�ространялось справа налево

а)

б)

в)



ментальных условий определяется, главным

образом, диаметром поля моды в световоде.

Одно из важнейших направлений исследо-

ваний – определение условий остановки

распространения оптического разряда. Про-

веденные исследования показали, что для

остановки лазерного разряда может быть

использован участок волокна с уменьшен-

ным диаметром оболочки из плавленого

кварцевого стекла. Результаты эксперимен-

тального наблюдения процесса распростра-

нения и остановки оптического разряда по-

казаны на рис. 3.

Интересные результаты получены при ис-

следовании процесса разрушения халькоге-

нидных и флюоридных световодов под

действием лазерного излучения мощностью

порядка 1 Вт. В таких световодах волна оп-

тического разряда не возникает, а разруше-

ние носит характер термического разложе-

ния материала световода по всему попереч-

ному сечению. Разрушение этих световодов

характеризуется существенно более низки-

ми пороговыми интенсивностями лазерного

излучения, чем в случае световодов на ос-

нове кварцевого стекла. Картина «горения»

при разрушении халькогенидных волокон-

ных световодов под действием лазерного

излучения показана на рис. 4.

Наоборот, существенно более высокие поро-

говые интенсивности лазерного излучения

требуются для возникнове-

ния лазерной искры оптичес-

кого разряда в микрострук-

турированных волоконных

световодах на основе плав-

леного кварцевого стекла.

В работе [6] впервые наблю-

дался эффект катастрофи-

ческого разрушения в микрост-

руктурированном световоде

под действием лазерного излу-

чения (рис. 3). Пороговые ин-

тенсивности излучения, необ-

ходимые для его реализации в

данном типе световода, оказа-

лись на порядок выше, чем в

стандартных световодах на ос-

нове кварцевого стекла

Таким образом, в настоящее

время проведены широкие ис-

следования эффекта разруше-

ния волоконных световодов под

действием оптического разряда

и накоплен довольно большой

экспериментальный материал.

Однако теория данного явления

еще далека от завершения. Бе-

зусловно, определяющим в

процессе формирования опти-

ческого разряда в волоконных

световодах является резкое

увеличение коэффициента погло-

щения света при возрастании

температуры выше определенно-

го значения [7]. Но сам механизм

увеличения коэффициента погло-

щения с ростом температуры не

до конца ясен. Зависимость коэф-

фициента поглощения кварцевого стекла от

температуры приведена на рис. 6.

Литература1. Kashyap R., Blow K.J. Observation of cata�

strophic self�propelled self�focusing in optical

fibers // Electron. Lett., 1988, vol. 24 (1), pp.

47–48.

2. Hand D.P., Russell P.St.J. Solitary thermal

shock waves and optical damage in optical

fibers: the fiber fuse // Opt. Lett., 1988, vol. 13,

pp. 767–769.

3. Дианов Е.М., Буфетов И.Ф., Фролов А.А.

и др. Катастрофическое разрушение

волоконных световодов различного состава

под действием лазерного излучения //

Квантовая электроника, 2002, т. 32 (6), с.

476–478.

4. Dianov E.M., Mashinsky V.M., Myzina V.A.

et al. Change of refractive index profile in the

process of laser�induced fibre damage // Sov.

Lightwave Commun, 1992,. vol. 2, pp.

293–299.

5. Dianov E.M., Bufetov I.A., Frolov A.A.

Destruction of silica fiber cladding by the fuse

effect // Optics Letters, 2004, vol. 29, pp.

1852–1854.

6. Дианов Е.М., Фролов А.А., Буфетов И.А. и

др.Эффект катастрофического разрушения

в микроструктурированном световоде //

Квантовая электроника, 2004, № 34 (1), с.

59–61.

7. Dianov E.M., Bufetov I.A., Frolov A.A. et al.

Catastrophic destruction of optical fibers of various

composition under the laser radiation // Quantum

Electronics, 2002, vol. 32, № 6, pp. 476–478.

Рис. 4. Разрушение халькогенид�ных волоконных световодов поддействием лазерного излучения.Картина горения световодов дан�ного типа: 1 – световод, 2 – потокпродуктов разложения, 3 – следпродуктов разложения на экране,4 – конец световода в момент наб�людения. Яркая точка соответству�ет рассеянию лазерного излучения(фотокамера обладала чувстви�тельностью на длине волны лазе�ра). Масштаб: сторона квадратов0,5 cм. V~1мм/с

Рис. 5. Разрушение микроструктурированныхсветоводов под действием лазерного излучения:фотографии сколов микроструктурированногосветовода, сделанные с помощью электронногомикроскопа, (а) до и (б) после прохождения опти�ческого разряда. Масштаб: длина отрезка белойлинии составляет 2 мкм

Рис. 6. Зависимость оптических потерь в воло�конных световодах на длине волны 1,06 мкм оттемпературы световода:1 – халькогенидный световод;2 – флюоридный световод,3 – германосиликатный волоконный световод [7]

a) б)


Новые продукты


1. Назначение и область применениясистемыИнтенсивное развитие волоконно-опти-

ческих телекоммуникационных сетей и

необходимость обеспечения их безотказ-

ной работы выдвигают на первый план

задачу централизованного документиро-

вания и контроля сетевого кабельного хо-

зяйства с возможностью прогнозирования

и минимизации времени устранения не-

исправностей, возникающих в волоконно-

оптических линиях связи (ВОЛС). Наибо-

лее эффективно данная задача может

быть решена с помощью автоматизиро-

ванной системы контроля ВОЛС [1]. Она

представляет собой систему удаленного

контроля оптических волокон, программу

привязки топологии сети к географичес-

кой карте местности, а также базу дан-

ных оптических линий и результатов их

контроля. При этом удаленный контроль

оптических волокон выполняется с по-

мощью оптических импульсных рефлекто-

метров, осуществляющих диагностирова-

ние волокон по обратному рассеиванию

световой волны, распространяющейся в

пассивном или активном волокне опти-

ческого кабеля [2,3].

Основными задачами системы монито�

ринга оптических волокон являются:

•• Повышение надежности функционирова-

ния ВОЛС за счет выявления предаварий-

ного состояния линий связи.

•• Уменьшение времени восстановления оп-

тических линий после аварии.

•• Оперативная и точная локализация пов-

реждения и отображение этого события на

местности. Интеграция с геоинформацион-

ной системой (ГИС).

•• Ведение статистики изменений парамет-

ров оптических волокон.

•• Проведение испытаний сети одним квали-

фицированным пользователем.

•• Уменьшение затрат на эксплуатацию оп-

тических линий за счет сокращения обслу-

живающего персонала и парка измеритель-

ного-оборудования, автоматизации процес-

сов контроля и диагностики ВОЛС.

•• Улучшение динамики и качества развития

сети передачи данных за счет облегчения

управления ее ресурсами, планирования ее

развития и проведения контрольных испы-

таний.

2. Архитектура системы FIBERTESTСистема мониторинга оптических волокон

FIBERTEST предс-

тавляет собой

комплекс аппарат-

но–программных

средств для конт-

роля и диагности-

ки работоспособ-

ности ВОЛС.

Разработанная

система состоит из

модулей удаленно-

го тестирования

(предназначенных

для снятия реф-

лектограмм и

предварительного

их анализа) и

центрального дис-

петчерского пунк-

та, с которого произ-

водится управление

системой в целом

и на котором нахо-

дится центральная

база данных с ре-

зультатами изме-

рений.

На рис.1 представ-

лена архитектура

построения

системы.

Модуль удаленного тестирования выпол-

нен в корпусе высотой 1U (при 16 комму-

тируемых ОВ) для монтажа в стойку 19’’

(см. рис. 2). Он состоит из промышленно-

го компьютера или контроллера, оптичес-

кого рефлектометра и оптического ком-

мутатора. Центральный диспетчерский

пункт представляет собой компьютер с

установленной на нем базой данных, в

которой хранятся результаты измерений и

список пользователей, имеющих право

доступа к ресурсам системы. Также дос-

туп к базе данных возможен и с удален-

Рис. 1. Структура построения системы

А.А. МАРЬЕНКОВ , к.т.н., Р.Л. НОВИК, М.С. ЗЮЗИН,Институт информационных технологий, Минск, [email protected]

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОНFIBERTEST

TCP/IP

TCP/IPTCP/IP

Базаданных

Центральныйдиспетчерский

пункт

Модулиудаленного

тестирования

Тестируемыеволокна



Рис. 2. Внешний вид модуля удаленного тестирования



ных рабочих мест операторов одновре-

менно. На рис. 3 представлен вид ГИС,

интегрированной в систему.

Преимущества системы FIBERTEST

1. Использование технологии «клиент-сер-

вер», позволяющей системе работать в ре-

жиме реального времени.

2. Построение сложноподчиненной иерар-

хической системы, позволяющей системе

иметь несколько локальных центров уп-

равления, подчиненных более высокому

уровню.

3. Три типа архитектуры системы: иерархи-

чески-распределенная, иерархически-арбит-

ражная, смешанная. В первом случае моду-

ли удаленного тестирования оснащены пол-

нофункциональным встраиваемым компью-

тером и часть нагрузки по обработке ин-

формации ложится на модуль тестирования.

Во втором случае модуль удаленного тести-

рования управляется контроллером, а ос-

новная нагрузка по обработке информации

ложится на центральный сервер. Третий

случай – это симбиоз первых двух. Преиму-

ществом второго типа архитектуры являет-

ся простота применения модулей удаленно-

го тестирования, а также уменьшение зат-

рат на их установку и обслуживание. Пер-

вый же тип архитектуры является наиболее

приемлемым в случаях малой пропускной

способности служебных каналов связи сис-

темы, поскольку использование сетевого

трафика минимизировано.

4. Организация служебной связи системы

как по Ethernet, так и по SDH.

5. Полная интеграция в другие системы уп-

равления и документооборота посредством

протоколов SNMP и TL1 (Telnet).

6. Полная адаптируемость ГИС и базы

данных (БД) системы под требования и

возможности заказчика. Совместимость

ГИС: c MapInfo, ArcView, AutoCAD и т.д.

Совместимость БД:Oracle, MS SQL Server,

MySQL и т.д.

7. Открытость системы (универсальность,

масштабируемость, документированность).

Это, а также пп. 2.2.–2.6 позволяет мак-

симально оптимизировать функциональ-

ность системы в соответствии с требова-

ниями заказчика, а также гибко реагиро-

вать на любые изменения исходных дан-

ных для построения системы.

8. Усиление безопасности передачи данных

за счет возможности обнаружения несанк-

ционированного доступа к линиям связи.

9. Автономная работа удаленных модулей

тестирования и их локальная настройка.

10. Безопасность системы (доменная орга-

низация и санкционированный доступ к ре-

сурсам системы).

11. Многопользовательский режим работы

системы, позволяющий работать одновре-

менно нескольким операторам или обозре-

вателям.

12. Уникальный инструментарий для работы

с эталонной рефлектограммой – ее размет-

ки и задания индивидуальных порогов на

каждое из обозначенных событий. Это осу-

ществляется с помощью универсальной

программы просмотра рефлектометричес-

ких файлов (GR-196-CORE), входящей в

комплекс программного обеспечения систе-

мы. Имеется возможность создания пользо-

вательских событий на эталонной рефле-

ктограмме и задания отдельных параметров

для их контроля.

13. Оптимально подготовленная эталонная

рефлектограмма является полным набором

необходимых сведений для алгоритмов ана-

лиза и сравнения. При этом в процессе ра-

боты система обеспечивает:

а) Обнаружение следующих типов событий:

– обрыв;

– появление локальной неоднородности за-

тухания;

– увеличение локальной неоднородности

затухания;

– появление локальной неоднородности от-

ражения;

– увеличение локальной неоднородности

отражения;

– увеличение общего затухания на заранее

определенных участках;

– увеличение километрического затухания

на заранее определенных участках.

б) Возможность прикрепления эталонной

рефлектограммы ко вновь измеренным, для

осуществления, если это необходимо, пос-

ледующего стороннего анализа.

в) Задание относительных (диапазон откло�

нений) и абсолютных (максимально допус�

тимых) значений порогов для каждого собы-

тия в линии.

г) Задание произвольного количества уров�

ней порогов на каждое событие в линии. По

умолчанию установлено три уровня поро-

гов: минорный, мажорный и критический.

14. Форм-фактор модуля удаленного тес-

тирования: возможность установки в

стойку 19“, высота 1U при 16 коммутируе-

мых линиях.

Рис. 3. Фрагмент топологии сетей в ГИС

3. ЗаключениеПроведенные экспериментальные тести-

рования системы мониторинга FIBERTEST

показали возможность ее широкого ис-

пользования на сетях связи. Разработан-

ная система имеет следующие функцио-

нальные и технические возможности:

– круглосуточный, непрерывный мониторинг

оптических волокон;

– управление блоком удаленного тестирова-

ния с центрального диспетчерского пункта в

режиме реального времени;

– снятие рефлектограмм с контролируемых

волокон по заданной программе;

– снятие рефлектограмм по требованию

оператора;

– задание параметров тестирования и кри-

териев обнаружения неисправности;

– сравнение полученной рефлектограммы с

эталонной;

– сигнализация обнаружения повреждения;

– документирование результатов измерений;

– санкционированный доступ к ресурсам

системы.

Литература1. Иванов А.Б. Волоконная оптика. Компо�

ненты, системы передачи, измерения. –

М., 1999.

2. Generic Requirements for Optical

Time Domain Reflectometer (OTDR) Type

Equipment. Generic Requirements GR�196�

CORE. Issue 1, September 1995.

3. Шмалько А.В., Гаскевич Е.Б.,

Убайдуллаев P.P. RFTS – системы

мониторинга ВОЛС// ВКСС. Connect!,

2001, № 1.




Фирма Pandatel AG (Германия), высококва-

лифицированный поставщик профессио-

нальных систем

связи, объявила о

начале продажи но-

вого конвертора

(optical Fast

Ethernet/STM-1).

Устройство EC-155

облегчает компани-

ям решение задачи

объединения своих

локальных IP-сетей

(LAN) через суще-

ствующие сети

SDH/SONET.

Два конвертора EC-

155 – это все, что

нужно для объединения двух удаленных

локальных сетей LANs через сеть SDH или

SONET. Первое устройство преобразует

Ethernet-сигнал в последовательность

сигналов STM-1, ко-

торая может

быть передана

на расстояние

до 100 км. На при-

емной стороне

второе устройство

преобразует пос-

ледовательность

сигналов STM-1

обратно в данные

Ethernet для вто-

рой локальной се-

ти LAN.

Кроме простейшей

топологии «точка-

точка» на базе EC-155 может быть реализо-

вана топология «звезда» для соединения

нескольких пользователей с центральным

хабом. В первую очередь коннектор пред-

назначен для компаний средних размеров,

но может представлять интерес и для опе-

раторов связи. Конвертор EC-155 поддер-

живает Ethernet, а также Fast Ethernet с по-

лосой 100 Мбит/с и виртуальные локальные

сети (VLAN). С помощью этих конверторов

операторы связи могут предложить своим

заказчикам новые услуги, опираясь на уже

существующую сеть.

КОНВЕРТОР OPTICAL FAST ETHERNET/STM�1

Рис. 1. Внешний вид конвертораEC�155

Рис. 2. Расположение конвертораEC�155 в стойке

Фирма Pandatel AG (Германия), специали-

зирующаяся на производстве передающих

систем и оборудования для сетей доступа

как на основе оптического волокна, так и

на основе медных проводов, выпустила но-

вый конвертор для преобразования сигна-

лов оптических сетей в сигналы сетей на

основе электрических проводов (ET-CE

convert).

Конвертор преобразует электрические сиг-

налы Ethernet (10 Мбит/с, 10/100 Мбит/с,

100 Мбит/с) в сигналы оптического Ethernet

(100 Мбит/с). Использование конвертора

позволяет объединять сети на основе мед-

ных проводов с сетями на основе оптичес-

кого волокна, а также увеличивать до 60 км

дальность расположения узлов в существу-

ющей локальной сети. Возможности конвер-

тора расширены за счет использования

функции оповещения при выходе из строя

устройства на одном из концов линии

(функция LFP-link fault pass through). В отсу-

тствии этой функции при выходе какого-ли-

бо устройства с одной стороны, с другой

стороны продолжается передача пакетов.

Конвертор с функцией LFP в этом случае

прекращает передачу и предупреждает уп-

равляющее прикладное программное обес-

печение о необходимости принятия мер по

устранению неисправности.

ЭКОНОМИЧНЫЙ ETHERNET�КОНВЕРТОРДЛЯ ОБЪЕДИНЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Рис. 1. Внешний вид Ethernet�конвертора

www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE russian edition №4 2004


55

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИВ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРАХ

Институт информационных технологий

(ИИТ, Минск) приступил к выпуску измери-

тельных приборов на основе новейших

микропроцессоров, выполненных по техно-

логии System-on-Chip (SoC). Это позволило

разработать действительно малогабарит-

ную профессиональную измерительную

платформу MTP 9000 Storm, которая рабо-

тает с блоками оптического рефлектомет-

ра, оптического тестера, анализатора опти-

ческого спектра, измерителя хроматичес-

кой дисперсии и другими. Отличительной

особенностью данного прибора является

также использование операционной систе-

мы Linux, что существенно повысило про-

изводительность и надежность прибора.

Эти факторы имеют важнейшее значение

для мобильных устройств.

Одним из самым востребованных приборов

на практике является оптический рефлекто-

метр. В соответствии с требованиями стан-

дарта Bellcore GR-196 все типы оптических

рефлектометров разделяются на 4 группы [1]:

1) оптические локаторы (Fiber Break

Locator, OFL);

2) оптические мини-рефлектометры

(Mini-OTDR);

3) полнофункциональные оптические реф-

лектометры (Full-Feature OTDR);

4) дистанционные модули тестирования (RTU).

В настоящее время раз-

витие технических и тех-

нологических возможнос-

тей медленно стирает

границы между этими

классами. Оптические

локаторы стали близки к

классу Mini-OTDR и поте-

ряли свое главное преи-

мущество: простоту в ис-

пользовании и возмож-

ность быстрого нахожде-

ния места повреждения.

Оптические мини-реф-

лектометры и полнофунк-

циональные рефлекто-

метры приблизились друг к другу и часто

базируются на основе универсальной плат-

формы. В результате

Mini-OTDR стали гро-

моздкими и менее мо-

бильными, а класс

полнофункциональных

рефлектометров не

развивается, так как

ограничен воз-

можностями пе-

реносной плат-

формы.

В этой ситуации

использование

новой техноло-

гии System-on-

Chip позволило создать действитель-

но мобильное устройство, сохранив и

даже расширив функциональность

полногабаритных приборов. На рис. 1

показана упрощенная структурная

схема разработанной мобильной уни-

версальной измерительной платфор-

мы MTP 9000 Storm со сменными бло-

ками OTDR, OPM и VFL.

Мобильная универсальная тестовая

платформа МТР 9000 STORM выпол-

нена в ударопрочном пыле-, влагоза-

щищенном корпусе, соответствующем

стандарту IP-65, и предназначена для ре-

шения всех измерительных задач при

строительстве, монтаже и эксплуатации

ВОЛС. Внешний вид прибора представ-

лен на рис. 2.

МТР 9000 STORM представляет собой

универсальную платформу со встроен-

ным дисплеем с функцией touchscreen,

Рис. 1. Структурная схема измерительной платформыStorm

LCD &Touch

Keyboard

Ethernet,USB

SoC ProcessorIntel XScale

OS Linux

SDRAMSDSDRAM

Flash

OTDR

OPM

VFL

Рис. 2. Внешний вид прибора MTP 9000Storm

Таблица 1

OTDR

Длины волн измерения 0.85, 1.31, 1.49, 1.55 , 1.625

Количество лазеров в сменном блоке до 3

Динамический диапазон до 43 дБ

Работа в режиме источника излучения +

OPM

Диапазон измерений – 65 ... + 3 дБм

Погрешность измерения ± 0.22 дБ

VFL

Мощность излучения � –3 дБм

А.А. МАРЬЕНКОВ , к.т.н., Е.А. БАРАНОВ, М.С. ЗЮЗИН, Д.И. СТЕЛЬМАХОВ,Институт информационных технологий, Минск, [email protected]




органами управления и широким спект-

ром сменных модулей. Удачное конструк-

тивное решение дает возвожность поль-

зователям приобретать необходимые

сменные модули и проводить все типы

измерений оптических кабелей. Прибор

обладает малыми габаритами и весом,

большим цветным экраном с высоким

разрешением. Ниже приведены общие

параметры платформы:

•• время работы от аккумулятора не менее

5 часов

•• разрешение экрана 640 x 480

•• размер экрана 7,5”

•• габариты, мм 243 x 195 x 56

•• масса, кг 2,6

•• питание акк. / 12В / ~220В

•• условия эксплуатации

–10° … +50 °С

Прибор имеет Ethernet-интерфейс, что поз-

воляет использовать его в системах RFTS,

производить дистанционное тестирование и

обновление программного обеспечения.

В платформе предусмотрена установка

одновременно двух сменных модулей,

например оптического рефлектометра

(OTDR) и измерителя оптической мощнос-

ти (OPM). Для проведения измерения за-

тухания блок OTDR может работать в ре-

жиме излучения непрерывной мощности.

Дополнительно имеется возможность ус-

тановить локатор дефектов с источником

излучения в видимом диапазоне для обна-

ружения повреждения в коротких оптичес-

ких кабелях (VFL). В таблице 1 приведены

некоторые основные характеристики пе-

речисленных выше модулей.

Управление прибором осущес-

твляется посредством интуи-

тивно понятного интерфейса.

На рис. 3 представлен внешний

вид пользовательского интер-

фейса при работе с оптическим

рефлектометром. В програм-

мном обеспечении имеются

функции автоматического ана-

лиза трассы, режим «шаблон»,

сохранение рефлектограмм в

формате BellCore и многие дру-

гие, которые сегодня стали

«стандартом» для оптической

рефлектометрии. Использова-

ние функции touchscreen позво-

ляет упростить работу с прог-

раммным обеспечением прибо-

ра. Тем не менее весь функциональный

спектр программных возможностей прибора

доступен и с аппаратных клавиш, что важно

при работе в полевых условиях.

В настоящее время идет подготовка к вы-

пуску других сменных измерительных

блоков, таких, как рефлектометр для

электрических кабелей (TDR), анализатор

оптического спектра (OSA), измеритель

хроматической дисперсии (CD) и анали-

затор поляризационной модовой диспер-

сии (PMD).

Литература1. GR�196�CORE. Generic Requirements for

Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) –

Type Equipment. Generic Requirements. –

Issue 1, Revision 2, December 1998.

Рис. 3. Внешний вид пользовательскогоинтерфейса при работе с оптическим рефлек�тометром

ОПТИЧЕСКИЕ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕИЗДЕЛИЯ ВЫСШЕГО КАЧЕСТВА

Патч-корды, пиг-тейлы, кабельные сборки

Разветвители и оптические мультиплексоры

ООО "ОПТЕЛ"Москва, 111672, а/я 120Тел. (095) 786-3497, 673-2955, 673-3352Факс (095) 234-1725E-mail: [email protected], http://www.optel.ru

ООО "НПФ "ОПТЕЛ""61106, Харьков, ул. Индустриальная, д. 3Тел./факс: (057) 717-66-81, (0572) 54-46-24E-mail:[email protected]://www.optel.com.ua

Сертификат соответствия Системы сертификации "Связь": ОС/1-ОК-362

Сертификат соответствия Системы сертификации "Связь": ОС/1-ОК-402

Кроссовые панели стоечныеи настенные, шкафы, стойки

Одномодовые, многомодовые, с полировкой PC, SPC, UPC, APC, с разъемами FC, SC, ST, LC, MU, MT-RJ, FDDI, DIN, E2000…, тестированы по затуханию,обратному отражению и по параметрам геометрии поверхности торцов ферулов.Сертификат соответствия Системы сертификации "Связь":ОС/1-ОК-403.

Lightwave 2004 04

Documents

Transcript of Lightwave 2004 04