Для одномодового ступенчатого и многомодового градиентного волокна используется эмпирическая формула Селмейера:
. Коэффициенты А, В, С являются погогочными, и выбираются так, чтобы экспериментальные точки лучше ложились на кривую . Тогда удельная роматическая дисперсия вычисляется по формуле: , где - длина волны нулевой дисперсии.Для волокна со смещенной дисперсией эмпирическая формула временных задержек записывается в виде t(l)=A+B+Cllnl. Коэффициенты A, B, C являются подгоночными, и выбираются так, чтобы экспериментальные точки лучше ложились на кривую t(l). Соответствующая удельная дисперсия определяется как
, со значениями параметров l0=e-(1+B/C) и S0=C/l0, где l – рабочая длина волны, для которой определяется удельная хроматическая дисперсия, l0 – длина волны нулевой дисперсии, и S0 – наклон нулевой дисперсии.Хроматическая дисперсия связана с удельной хроматической дисперсией простым соотношением t(l)=D(l)×Dl, где Dl – ширина спектра излучения источника. К уменьшению хроматической дисперсии ведет использование более когерентных источников излучения.
Поляризационная модовая дисперсияtpmd – возникает вследствие различной скорости распространения двух взаимно перпендикулярных поляризационных составляющих моды. Коэффициент удельной дисперсии T нормируется в расчете на 1км и имеет размерность (пс/
), а tpmd растет с ростом расстояния по закону tpmd=T .Из-за небольшой величины tpmd может проявляться исключительно в одномодовом волокне, причем, когда используется передача широкополосного сигнала (полоса пропускания 2,4 Гбит/с и выше) с очень узкой спектральной полосой излучения 0,1 нм и меньше. В этом случае хроматическая дисперсия становится сравнимой с поляризационной модовой дисперсией.
В одномодовом волокне в действительности может распространяться не одна мода, а две фундаментальные моды – две перпендикулярные поляризации исходного сигнала. В идеальном волокне, в котором отсутствуют неоднородности по геометрии, две моды распространялись бы с одной и той же скоростью (рис. 1.14 а). Однако на практике волокна имеют не идеальную геометрию, что приводит к различной скорости распространения двух поляризационных составляющих мод (рис. 1.13 б). При передаче цифрового высокоскоростного сигнала (>2,4 Гбит/с) из-за наличия tpmd может возрастать битовая скорость появления ошибок.
Рис. 1.13. Появление поляризационной модовой дисперсии.
Таблица 1.4. Опорный коэффициент поляризационной модовой дисперсии, при котором обеспечивается необходимый уровень ошибок по битам в приемнике в соответствии с требованиями рекомендаций ITU-T
Скорость передачи | Максимальная задержка PMD, пс | Коэффициент PMD для ОВ длиной 400км, пс/км |
2,5 | 40 | 2 |
10 | 10 | 0,5 |
20 | 5 | 0,25 |
40 | 2,5 | 0,125 |
Главной причиной возникновения поляризационной модовой дисперсии является нециркулярность (овальность) профиля сердцевины одномодового волокна, возникающая в процессе изготовления или эксплуатации волокна. При изготовлении волокна только строгий контроль позволяет достичь низких значений этого параметра.
1.2.2 Классификации систем со спектральным уплотнением
Эта технология в зарубежной литературе получила название "wavelength division multiplexing" (WDM).
В середине 1990-х годов благодаря широкому внедрению эрбиевых оптических усилителей, начала бурно развиваться технология DWDM. Для стандартизации набора оптических несущих систем DWDM с разносом 50 ГГц (около 0,4 нм) и 100 ГГц (около 0,8 нм) международный союз электросвязи (МСЭ) в октябре 1998 года выпустил рекомендации ITU-T G.691 и ITU-T G.692. В них предусмотрено разделение всей рабочей области оптического волокна на диапазоны: L (longwavelength, длинноволновый) диапазон (1570 – 1625 нм), С (conventional, обычный) диапазон (1530 – 1570 нм) и S (shortwavelength, коротковолновый) диапазон (1460 – 1530 нм). В С-диапазоне при шаге 0,4 нм можно разместить до 100 каналов, что при скорости передачи в пределах 2,5 – 10 Гбит/с дает информационную емкость одного волокна 250 – 1000 Гбит/с.
В таблице 1.5 приведен один из вариантов классификации систем со спектральным уплотнением.
Таблица 1.5. Классификация систем WDM
В соответствии с рекомендацией ITU-T G.694.2, в таблице использованы следующие обозначения спектральных диапазонов:
- O – начальный, первичный (Original, 1260 – 1360 нм);
- E – расширенный (Extended, 1360 – 1460 нм);
- S – коротковолновый (Short wavelength, 1460 – 1530 нм);
- C – обычный, стандартный (Conventional, 1530 – 1570 нм);
- L – длинноволновый (Long wavelength, 1570 – 1625 нм).
Рекомендации МСЭ-Т и распределение длин волн. В 2002 году МСЭ выпустил новый стандарт, регламентирующий несущие частоты для систем DWDM: рекомендацию ITU-TG.694.1 (T-REC-G.694.1-200206), определяющую сетку частот для DWDM.
Номинальные центральные частоты для DWDM систем:
- Для канальных расстояний 12.5 GHz в волокне, допустимые канальные частоты (в THz) определены как: 193.1 + n . 0.0125 где n - положительное или отрицательное целое включая 0;
- Для канальных расстояний 25 GHz в волокне, допустимые канальные частоты (в THz) определены как: 193.1 + n . 0.025 где n - положительное или отрицательное целое включая 0;
- Для канальных расстояний 50 GHz в волокне, допустимые канальные частоты (в THz) определены как: 193.1 + n . 0.05 где n - положительное или отрицательное целое включая 0;
- Для канальных расстояний 100 GHz в волокне, допустимые канальные частоты (в THz) определены как: 193.1 + n . 0.1 где n - положительное или отрицательное целое включая 0;
Согласно рекомендации ITU-T G.694.2 в системах CWDM кроме широко известных диапазонов С, S, L используются еще два диапазона O (original, основной) 1260–1360 нм и E (extensive, расширенный) 1360–1460 нм.
Рис. 1.14. Распределение длин волн по диапазонам согласно рек. G. 694.2
1.3 Технологии передачи информации в ОЛС
При выборе сетевой магистрали, необходимо принимать во внимание следующие моменты:
1) соответствие стандартам — совместная работу и взаимозаменяемость изделий различных производителей, снижается риск привязки к частному решению;
2) коммерческая поддержка — соответствие международным стандартам, поддержка достаточным числом производителей;
3) отказоустойчивость — нечувствительность к отказам и разрывам соединений между взаимодействующими узлами (резервирование);
4) ремонтопригодность — поддержка простых процедур подключения или отключения дополнительных узлов сети.
5) высокая пропускная способность — в нашем случае этому уделяется отдельное внимание.
6) предсказуемое поведение в режиме реального времени — передача данных с малыми задержками для обеспечения предсказуемости откликов в режиме реального времени;
7) средства поддержки для эксплуатации в жестких условиях — надежная работа при экстремальных температурах, сильной вибрации и т.д.
1.3.1Обзор современных цифровых технологий передачиинформации на глобальных сетей связи
Развитие телекоммуникаций идет ускоренными темпами. Получили широкое развитие современные цифровые технологии передачи данных, к которым можно отнести ATM, Frame Relay, IP, ISDN, PCM, PDH, SDH и WDM. Причем такие технологии, как АТМ, ISDN, PCM, PDH, SDH и WDM можно отнести к технологии глобальных сетей (ГС), или к магистральным технологиям передачи данных.
Технологии ГС основаны на коммутации цепей, они используют предварительное установление соединения. С другой стороны, они относятся к магистральным технологиям, т.е. технологиям, способным передавать данные между ЛВС, районами, городами, зонами/регионами и государствами, использующих развитую адресацию на основе стандарта ITU-T E.164.
Рассмотрим кратко перечисленные выше технологии под углом зрения их использования как технологий ГС.
Технология IP – пакетная, неотъемлемый атрибут сети Internet и яркий пример сетевой технологии ЛВС, все шире и шире используется для передачи пакетизированного голосового трафика по сети Internet. Благодаря наличию маршрутизаторов и шлюзов в сети общего пользования, IP-телефония может рассматриваться как глобальная магистральная технология. Успех ее обусловлен следующим:
· наличием сформированной среды передачи -Internet, абонентами которой являются миллионы;
· низкими тарифами на использование сети для голосовой связи по сравнению с соответствующими тарифами традиционной междугородной и международной связи;