После успешного полевого испытания в Чикаго в 1977 году наземные световые системы стали коммерчески доступными только с 1980 года [31] – [33]. Таблица 5.1 приводит рабочие параметры нескольких наземных систем, разработанных с тех пор. Первое поколение работало на волне 0,82 мкм и использовало многомодовый волоконный кабель с градиентным индексом в качестве среды передачи.
Как видно из рис. 5.4, произведение BL таких систем ограничено значением 2 (Гб/с)-км. Коммерческая световая система (FT-3C) (F – волоконная, Т – наземная) работала со скоростью 90 Мб/с при разнесении повторителей на 12 км. Произведение BL около 1 (Гб/с)-км на рис. 5.4 обозначено заполненным кружочком. Во втором поколении световых систем рабочую длину волны изменили на 1,3 мкм, чтобы использовать такие преимущества, как более низкое затухание и малую дисперсию. Много коммерческих световых систем работало вблизи этой длины волны. Произведение BL таких систем (l = 1,3 мкм) ограничено значением 100 (Гб/с)-км при использовании многомодового полупроводникового лазера в передатчике. В 1987 году коммерческая световая система на волне 1,3 мкм (Ft-G-1,7) (G – градиентное, F – волокно) обеспечило передачу цифровой информации со скоростью 1,7 Гб/с при расстоянии между усилителями 4,5 км. Затемненный кружок на рис. 5.4 показывает, что система работает очень близко к дисперсионному пределу.
Третье поколение световых систем стало коммерчески доступным в 1991 году. Такие системы работают на длине волны около 1,55 мкм на скорости свыше 2 Гб/с (обычно при 2,448 Гб/с), соответствующие по уровню Ос – 48 в спецификации SONET (синхронная оптическая сеть) или STS –16 в спецификации SDN. Переход на волну 1,55 мкм позволяет увеличить дальность передачи, ограниченную затуханием волокна, до величины более 150 км, потому что потери в волокне составляют только 0,2 дБ/км на этой длине волны. Однако, расстояние между повторителями часто выбирают менее 100 км из-за высокой дисперсии стандартных волокон связи. Фактически, разработка световых систем третьего поколения стала возможной только с появлением полупроводниковых лазеров DFB (с распределенной обратной связью), с которыми уменьшается влияние дисперсии из-за уменьшения спектра источника (света) в режиме непрерывных колебаний (CW) до значения ниже 100 МГц (см. раздел 2.4).
Дальнейшее увеличение скорости систем в диапазоне 1,55 мкм требует использования волокон со сдвинутой дисперсией, в которых как потери, так и GVD (дисперсия групповой скорости) минимальны на этой рабочей волне. Однако более чем 50 миллионов километров стандартного для связи волокна уже установлено во всемирной телефонной сети. Экономические соображения диктуют, что четвертое поколение световых систем будет использовать эту, уже существующую базу. Два подхода наметились для решения проблемы дисперсии. Первый подход включает несколько методов компенсации дисперсии, рассмотренные в главе 9. Эти методы дали возможность увеличить скорость в битах до 10 Гб/с (уровень STS – 64), сохраняя расстояние между повторителями до 100 км. Второй подход, когда несколько цифровых потоков 2,5 Гб/с можно передавать одновременно, используя метод волнового уплотнения (WDM – разделение каналов по длине волны), рассмотренный в главе 7 при изложении вопросов построения многоканальных световых систем. Разнесение повторителей может быть при этом достаточно большим, так как расстояние ограничивается скоростью в битах в индивидуальных каналах, а не суммарной скоростью (пропускной способностью) в битах. Более того, если использовать принцип волнового уплотнения в комбинации с методами компенсации дисперсии, дальность передачи может составить несколько сотен километров, в случаях когда потери компенсируются периодически оптическими усилителями. Такие коммерческие системы были разработаны к 1997 году. Одна такая система обеспечивала общую скорость передачи 40 Гб/с, объединяя 16 каналов по 2,5 Гб/с в каждом.
Подводные световые системы.
Подводные световые системы передачи [34] – [38] используются в основном для межконтинентальных связей (см. рис. 1.3). Надежность является главной проблемой для таких систем, так как ремонт обходится очень дорого. Обычно подводные системы конструируются на 25 – летний срок службы, наибольшее число поломок не должно превышать трех (за весь срок эксплуатации). В таблице 5.2 перечислены основные характеристики систем ТАТ (передача через Атлантический океан) и ТРС (передача через Тихий океан) оптоволоконных световых систем.
Первая подводная (система) на оптических кабелях относилась к системам второго поколения. Она была установлена в 1988 году через атлантический океан (ТАТ – 8) и работала на скорости 280 Мб/с при расстоянии между повторителями 70 км. Как видно из рис. 5.4, система была консервативной (работала на скорости меньше максимально возможной для волны 1,3 мкм), главным образом, чтобы обеспечить достаточную надежность. Такая же технология была использована для системы через Тихий океан ТРС – 3, которая введена в эксплуатацию в 1989 году.
К 1990 году были закончены разработки третьего поколения световых систем. Подводные системы ТАТ – 9 и ТРС – 4 использовали технологию, аналогичную второму поколению и были сконструированы для работы на волне 1,55 мкм со скоростью 560 Мб/с и расстояниях между повторителями 80 км. Возрастающий обмен через атлантический океан привел к 1993 году к разработке световых систем ТАТ – 10 и ТАТ –11 по той же технологии (В = 560 Мб/с и L = 80 км). Появление оптических усилителей сразу было использовано в следующем поколении подводных световых систем. Первыми из них были ТРС – 5 и ТАТ – 12, обе были введены в эксплуатацию в 1996 году. Они принадлежат к четвертому поколению световых систем, в которых использовались оптические волоконные усилители вместо оптоэлектронных регенераторов. Они работали со скоростью 5,3 Гб/с при расстоянии между усилителями 50 км и длине линии до 10000 км. Скорость передачи несколько больше, чем в системе STM-32 (5 Гб/с). Это увеличение связано с использованием исправления ошибок без запроса повторения (метод прямого исправления ошибок). Как показано ранее, конструирование таких световых систем является более сложным сравнительно с ранее рассмотренными из-за явлений накапливания волоконной дисперсии и нелинейности, которые необходимо исключать при больших расстояниях. Более того, необходимо учитывать шум усилителей, мощность передатчика и профиль (характер изменения) дисперсии вдоль линии должны оптимизироваться, чтобы исключить такие воздействия (уменьшить накапливание). Даже при этом расстояние между усилителями ограничено 50 км, а схема исправления ошибок должна уменьшить вероятность ошибки (BER) до 2*10-11 (в 50 раз по сравнению с обычно допустимым значением 10-9).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.