eng
Выпуск #6/2007
Н.Слепов.
Развитие технологий оптической связи и волокон. Семинар компании Corning: Москва, 28.11.07
Развитие технологий оптической связи и волокон. Семинар компании Corning: Москва, 28.11.07
Просмотры: 2201
28 ноября 2007 года компания Corning, США, провела в Москве очередной семинар [1]. Его программа, кроме обзора рынка ОВ в 2007 г., включала доклад о новом ОМ-волокне с малыми потерями на изгиб компании Corning и обзоры последних достижений в оптической связи при развертывании систем FTTH. Как всегда, материалы семинара – предмет для изучения.
Рынок ОВ в 2007 году и тенденции его развития
В обзоре рынка ОВ Арина Корнильева (директор по маркетингу и продажам) отметила существенное оживление и общий рост рынка ОВ и капиталовложений, связанных в основном с развитием сетей широкополосного доступа (ШПД) и архитектурных решений типа FTTH и FTTB, что, в общем, подтверждает прогноз распределения мирового рынка ОВ прошлого года: сети доступа – 55%, городские сети – 30%, магистральные сети дальней связи – 10%, ЛВС – 5% [2].
Что касается РФ, то в 2007 году наблюдался повышенный (около 40%) рост капиталовложений и закупок ОВ в РФ на цели развития ШПД (Министерства информационных технологий и связи РФ), вызванный развитием сетей на основе технологии FTTH.
Общий итог развития рынка ОВ и оптического оборудования на 2007 год по материалам компании Corning тот же, что и раньше [2], а вклад компании при этом состоит:
* в полном переходе на ОВ Corning SMF-28e+NexCor;
* в использовании ОВ Corning SMF-28e XB (Extra Bend) с улучшенными изгибными характеристиками;
* в использовании ОВ Corning SMF-28 ULL со сверхнизким затуханием (0,17 дБ/км) и минимальным значением ПМД (0,04 пс/км-1/2);
* в поддержании полной совместимости указанных ОВ с уже проложенным волокном SMF-28.
Развитие оптических волокон
Интересный доклад "Поколения волокон с пониженной чувствительностью к изгибам" представил зав. лаб. систем связи компании Corning Сергей Тен. Он был посвящен таким вопросам, как:
* проблемы прокладки оптического кабеля (ОК) в многоквартирных домах;
* стандарты на волокна с пониженной чувствительностью к изгибам;
* уменьшение изгибных потерь в оптическом волокне (ОВ);
* подсчет бюджета для покрытия потерь новых типов ОВ.
Проблемы прокладки ОК в домах
К ним относятся: приемлемые размеры распределительных шкафов; скорость и простота развертывания распределительных кабелей; большое количество разветвлений и бюджет потерь ОВ, проведенного в дом (FTTH). Эти проблемы вызваны тем, что оптические сетевые окончания (ONT) находятся внутри здания, доступ к ним усложнен, они должны быть компактными, чтобы занимать минимум места в квартирах. В результате ОК претерпевает много изгибов, которые существенно увеличивают бюджет потерь. Решением может быть создание кабеля, нечувствительного к изгибам с радиусом до 5 мм.
Стандарты ОВ с низкой чувствительностью к изгибам
МСЭ разработал рекомендацию G.657 для таких волокон, которая определяет два класса волокон (А и В) с различными допусками на потери за счет изгибов. Так, волокно типа G.657A работоспособно вплоть до радиусов изгиба 10 мм,
а волокно типа G.657В – до 7,5 мм (тогда как стандартное ОВ – G.652D – было ограничено 30 мм). Сравнительные потери от микроизгибов этих волокон приведены в таблице.
Третий класс волокон с пониженной чувствительностью к изгибам необходим для наиболее трудных условий прокладки, при которых радиус изгиба может быть уменьшен до 5 мм.
Уменьшение изгибных потерь в ОВ
Рассмотрим способы минимизации изгибных потерь (рис.1):
* увеличить показатель преломления (ПП) сердцевины;
* уменьшить размер модового пятна;
* уменьшить ПП оболочки;
* сформировать "траншеи" в ПП оболочки.
Перспективными в этом отношении оказываются микроструктурированные (МСВ) и фотонно-кристаллические волокна (ФКВ) [3]. Компания Corning разработала волокно типа ClearCurve с использованием технологии наноструктурирования. Его схематический разрез приведен на рис.2. Эта технология позволила получить допустимый радиус изгиба 5 мм при дополнительном затухании на 1 виток порядка 0,1 дБ, что в два раза меньше, чем у волокна типа G.657B (см. таблицу), и дало возможность удовлетворить требованиям в наиболее трудных условиях прокладки ОК. Кроме того, волокно ClearCurve лучше или не уступает волокнам типа G.652D, G.657A и G.657B по другим важным показателям: затуханию в контрольных точках (1310, 1383, 1550 и 1625 нм), дисперсии, ПМД, точности геометрии и показателям, зависящим от изменения условий окружающей среды. Его преимущества по затуханию наглядно представлены на рис.3.
Подсчет бюджета для покрытия потерь
Для подсчета бюджета мощности волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), требуемого для покрытия потерь на изгибах у новых типов ОВ, нужно рассмотреть оптические потери в здании. Общие потери Z складываются из потерь в фидерном и распределительном кабеле X и потерь в здании Y, то есть Z [дБ] = X+Y+<Запас на ухудшение и ремонт>. Потери Z (которые не должны выходить за рамки наложенных требований – 28 дБ, если следовать бюджету GPON) рассчитываются стандартно и могут быть известны из анализа на уровне ТЗ. Для расчета потерь Y нужно разработать соответствующую модель расчета, учитывающую наличие изгибов и закрепление кабеля скобами.
Так, если запас на ухудшение и ремонт выбран на уровне 1,5 дБ, а расчет потерь в кабеле X = 26,1 дБ, то (при ориентации на бюджет GPON) на дополнительные потери, вызванные наличием изгибов и скобок, остается 0,4 дБ (28–26,1–1,5 дБ), что можно удовлетворить (при наличии, например, 12 изгибов (90°) и 20 скоб) только при использовании волокна ClearCurve компании Corning, что и показано на рис.4. Использованная модель расчета в результате дает, что потери на изгибы и скобы для ОВ типа G.652D составляют 18 дБ, для G.657B – 1,3 дБ, а для ClearCurve только 0,13 дБ [1].
Итак, можно констатировать, что волокно ClearCurve компании Corning, соответствуя, в целом, стандарту G.652, превосходит по техническим характеристикам ОВ типа G.657A,B и позволяет удовлетворить бюджету потерь сети GPON, используемой для решения проблем в рамках развития широкополосной связи на базе FTTH.
Развитие широкополосной связи на базе FTTH
Прогресс в использовании ОВ для реализации технологии волокна в дом FTTH рассматривается практически на каждом семинаре компании Corning. Не стал исключением и этот семинар, на котором были представлены два доклада на эту тему: Обена Улука (Oben Uluc) и Майкла Эммериха (Michael Emmerich) – специалистов компании Corning Cable Systems, образованной в 2000 году.
В первом из них содержался краткий анализ развития систем ШПД. Согласно опубликованным данным, число пользователей технологии FTTH/FTTB в 2007 году составит около 270 млн. [2]. Вместе с тем, развитие стран в этом направлении происходит очень неравномерно, что видно на рис.5. Наилучшие результаты (по материалам обзора 11 стран за июль 2007 года) демонстрируют Гонконг, Южная Корея и Япония, наихудшие – США. При этом первые две страны и ряд других (Тайвань, Италия и Китай) используют в основном технологию FTTB+LAN (они помечены на рис.5 оранжевым цветом), тогда как остальные – технологию FTTH (они помечены синим цветом). По оси ординат отложен процент обустроенных этой технологией домов (нижний уровень отсечения был выбран при этом 1%, поэтому большинства стран, в том числе и России, в нем нет).
Во втором докладе рассмотрены решения для FTTH с использованием предварительно оконцованного волокна. Вне зависимости от архитектуры FTTH (точка-точка, BPON, GPON и др.), основными вопросами, решаемыми при строительстве, остаются: скорость прокладки сети, простота и надежность.
При прокладке сети в многоквартирных домах существует своя специфика: большое число поворотов и изгибов малого радиуса, а также большое число соединений, которые традиционно свариваются, что замедляет процесс и требует квалифицированных кадров. Возможный выход из этого, позволяющий ускорить и упростить прокладку сети, в замене сварки на оптические разъемы, что предполагает использование предварительно оконцованного на заводе волокна для конструктивных элементов сети: кабелей, муфт и сетевых интерфейсных устройств. Расчет на то, что высокое качество заводских соединений и использование разъемов с низкими потерями может:
* снизить требования к квалификации инсталляторов;
* снизить затраты на прокладку сети;
* уменьшить сроки создания/развертывания сети (в 5– 10 раз)
* снизить риски (оборудование сертифицировано по ISO TL9000).
Одним из таких решений может быть использование:
* распределительных шкафов с предварительно оконцованным волокном, например OptiTect (с числом волокон: 144, 288 и 432), для подключения абонентов в сетях ПОС (PON), с установкой разветвителей по мере надобности;
* сетевых муфт, например OptiTect (с числом волокон 144 и 5 разветвителями 1:32), в точках сетевого доступа;
* адаптерных муфт, например OptiSheath (мультипортовых терминалов с числом адаптеров 4–16), с настенной и подземной установкой или установкой на воздушной линии для подсоединения абонентских кабелей.
При этом используются: оконцованный с одной или двух сторон абонентский кабель (например, OptiFit), распределительный кабель FlexNAP, точки ответвления, например FlexNAP, на 12, 72 и 216 волокон.
Для систем FTTH в многоквартирных домах такие решения особенно удобны, учитывая ограниченное пространство на этажах и в подвалах, сложность конфигурации и особенности доступа, а также большое количество требуемых точек доступа с разъемными соединениями. При использовании нового волокна ClearCurve преимущество использования решений с предварительной оконцовкой волокна и кабелей для развертывания сетей в домах становится особенно очевидным, достаточно взглянуть на схему требуемой кабельной проводки (рис.6).
Подключение абонента при этом осуществляется путем установки оптического разъема SC-APC на месте с помощью предварительно оконцованного разъема OptiSnap (рис.7), механически соединяемого с волокном кабеля, расположенного в квартире, используя гель, имеющий соответствующий оптический индекс. Использование предварительно оконцованного волокна ClearCurve и кабеля для сетевых FTTH-решений в многоквартирных домах является, несомненно, прогрессивным шагом, позволяющим сократить сроки и стоимость развертывания FTTH-сетей.
Литература
1. Развитие технологий оптической связи и волокон: Материалы семинара Corning. – Москва, 28 ноября 2007.
2. Н.Слепов. Фотоника, 2007, №4, с.2-5.
3. Н.Слепов. Фотонно-кристаллическое волокно – уже реальность. – Электроника: НТБ, 2004, №5, с.80-84.
В обзоре рынка ОВ Арина Корнильева (директор по маркетингу и продажам) отметила существенное оживление и общий рост рынка ОВ и капиталовложений, связанных в основном с развитием сетей широкополосного доступа (ШПД) и архитектурных решений типа FTTH и FTTB, что, в общем, подтверждает прогноз распределения мирового рынка ОВ прошлого года: сети доступа – 55%, городские сети – 30%, магистральные сети дальней связи – 10%, ЛВС – 5% [2].
Что касается РФ, то в 2007 году наблюдался повышенный (около 40%) рост капиталовложений и закупок ОВ в РФ на цели развития ШПД (Министерства информационных технологий и связи РФ), вызванный развитием сетей на основе технологии FTTH.
Общий итог развития рынка ОВ и оптического оборудования на 2007 год по материалам компании Corning тот же, что и раньше [2], а вклад компании при этом состоит:
* в полном переходе на ОВ Corning SMF-28e+NexCor;
* в использовании ОВ Corning SMF-28e XB (Extra Bend) с улучшенными изгибными характеристиками;
* в использовании ОВ Corning SMF-28 ULL со сверхнизким затуханием (0,17 дБ/км) и минимальным значением ПМД (0,04 пс/км-1/2);
* в поддержании полной совместимости указанных ОВ с уже проложенным волокном SMF-28.
Развитие оптических волокон
Интересный доклад "Поколения волокон с пониженной чувствительностью к изгибам" представил зав. лаб. систем связи компании Corning Сергей Тен. Он был посвящен таким вопросам, как:
* проблемы прокладки оптического кабеля (ОК) в многоквартирных домах;
* стандарты на волокна с пониженной чувствительностью к изгибам;
* уменьшение изгибных потерь в оптическом волокне (ОВ);
* подсчет бюджета для покрытия потерь новых типов ОВ.
Проблемы прокладки ОК в домах
К ним относятся: приемлемые размеры распределительных шкафов; скорость и простота развертывания распределительных кабелей; большое количество разветвлений и бюджет потерь ОВ, проведенного в дом (FTTH). Эти проблемы вызваны тем, что оптические сетевые окончания (ONT) находятся внутри здания, доступ к ним усложнен, они должны быть компактными, чтобы занимать минимум места в квартирах. В результате ОК претерпевает много изгибов, которые существенно увеличивают бюджет потерь. Решением может быть создание кабеля, нечувствительного к изгибам с радиусом до 5 мм.
Стандарты ОВ с низкой чувствительностью к изгибам
МСЭ разработал рекомендацию G.657 для таких волокон, которая определяет два класса волокон (А и В) с различными допусками на потери за счет изгибов. Так, волокно типа G.657A работоспособно вплоть до радиусов изгиба 10 мм,
а волокно типа G.657В – до 7,5 мм (тогда как стандартное ОВ – G.652D – было ограничено 30 мм). Сравнительные потери от микроизгибов этих волокон приведены в таблице.
Третий класс волокон с пониженной чувствительностью к изгибам необходим для наиболее трудных условий прокладки, при которых радиус изгиба может быть уменьшен до 5 мм.
Уменьшение изгибных потерь в ОВ
Рассмотрим способы минимизации изгибных потерь (рис.1):
* увеличить показатель преломления (ПП) сердцевины;
* уменьшить размер модового пятна;
* уменьшить ПП оболочки;
* сформировать "траншеи" в ПП оболочки.
Перспективными в этом отношении оказываются микроструктурированные (МСВ) и фотонно-кристаллические волокна (ФКВ) [3]. Компания Corning разработала волокно типа ClearCurve с использованием технологии наноструктурирования. Его схематический разрез приведен на рис.2. Эта технология позволила получить допустимый радиус изгиба 5 мм при дополнительном затухании на 1 виток порядка 0,1 дБ, что в два раза меньше, чем у волокна типа G.657B (см. таблицу), и дало возможность удовлетворить требованиям в наиболее трудных условиях прокладки ОК. Кроме того, волокно ClearCurve лучше или не уступает волокнам типа G.652D, G.657A и G.657B по другим важным показателям: затуханию в контрольных точках (1310, 1383, 1550 и 1625 нм), дисперсии, ПМД, точности геометрии и показателям, зависящим от изменения условий окружающей среды. Его преимущества по затуханию наглядно представлены на рис.3.
Подсчет бюджета для покрытия потерь
Для подсчета бюджета мощности волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), требуемого для покрытия потерь на изгибах у новых типов ОВ, нужно рассмотреть оптические потери в здании. Общие потери Z складываются из потерь в фидерном и распределительном кабеле X и потерь в здании Y, то есть Z [дБ] = X+Y+<Запас на ухудшение и ремонт>. Потери Z (которые не должны выходить за рамки наложенных требований – 28 дБ, если следовать бюджету GPON) рассчитываются стандартно и могут быть известны из анализа на уровне ТЗ. Для расчета потерь Y нужно разработать соответствующую модель расчета, учитывающую наличие изгибов и закрепление кабеля скобами.
Так, если запас на ухудшение и ремонт выбран на уровне 1,5 дБ, а расчет потерь в кабеле X = 26,1 дБ, то (при ориентации на бюджет GPON) на дополнительные потери, вызванные наличием изгибов и скобок, остается 0,4 дБ (28–26,1–1,5 дБ), что можно удовлетворить (при наличии, например, 12 изгибов (90°) и 20 скоб) только при использовании волокна ClearCurve компании Corning, что и показано на рис.4. Использованная модель расчета в результате дает, что потери на изгибы и скобы для ОВ типа G.652D составляют 18 дБ, для G.657B – 1,3 дБ, а для ClearCurve только 0,13 дБ [1].
Итак, можно констатировать, что волокно ClearCurve компании Corning, соответствуя, в целом, стандарту G.652, превосходит по техническим характеристикам ОВ типа G.657A,B и позволяет удовлетворить бюджету потерь сети GPON, используемой для решения проблем в рамках развития широкополосной связи на базе FTTH.
Развитие широкополосной связи на базе FTTH
Прогресс в использовании ОВ для реализации технологии волокна в дом FTTH рассматривается практически на каждом семинаре компании Corning. Не стал исключением и этот семинар, на котором были представлены два доклада на эту тему: Обена Улука (Oben Uluc) и Майкла Эммериха (Michael Emmerich) – специалистов компании Corning Cable Systems, образованной в 2000 году.
В первом из них содержался краткий анализ развития систем ШПД. Согласно опубликованным данным, число пользователей технологии FTTH/FTTB в 2007 году составит около 270 млн. [2]. Вместе с тем, развитие стран в этом направлении происходит очень неравномерно, что видно на рис.5. Наилучшие результаты (по материалам обзора 11 стран за июль 2007 года) демонстрируют Гонконг, Южная Корея и Япония, наихудшие – США. При этом первые две страны и ряд других (Тайвань, Италия и Китай) используют в основном технологию FTTB+LAN (они помечены на рис.5 оранжевым цветом), тогда как остальные – технологию FTTH (они помечены синим цветом). По оси ординат отложен процент обустроенных этой технологией домов (нижний уровень отсечения был выбран при этом 1%, поэтому большинства стран, в том числе и России, в нем нет).
Во втором докладе рассмотрены решения для FTTH с использованием предварительно оконцованного волокна. Вне зависимости от архитектуры FTTH (точка-точка, BPON, GPON и др.), основными вопросами, решаемыми при строительстве, остаются: скорость прокладки сети, простота и надежность.
При прокладке сети в многоквартирных домах существует своя специфика: большое число поворотов и изгибов малого радиуса, а также большое число соединений, которые традиционно свариваются, что замедляет процесс и требует квалифицированных кадров. Возможный выход из этого, позволяющий ускорить и упростить прокладку сети, в замене сварки на оптические разъемы, что предполагает использование предварительно оконцованного на заводе волокна для конструктивных элементов сети: кабелей, муфт и сетевых интерфейсных устройств. Расчет на то, что высокое качество заводских соединений и использование разъемов с низкими потерями может:
* снизить требования к квалификации инсталляторов;
* снизить затраты на прокладку сети;
* уменьшить сроки создания/развертывания сети (в 5– 10 раз)
* снизить риски (оборудование сертифицировано по ISO TL9000).
Одним из таких решений может быть использование:
* распределительных шкафов с предварительно оконцованным волокном, например OptiTect (с числом волокон: 144, 288 и 432), для подключения абонентов в сетях ПОС (PON), с установкой разветвителей по мере надобности;
* сетевых муфт, например OptiTect (с числом волокон 144 и 5 разветвителями 1:32), в точках сетевого доступа;
* адаптерных муфт, например OptiSheath (мультипортовых терминалов с числом адаптеров 4–16), с настенной и подземной установкой или установкой на воздушной линии для подсоединения абонентских кабелей.
При этом используются: оконцованный с одной или двух сторон абонентский кабель (например, OptiFit), распределительный кабель FlexNAP, точки ответвления, например FlexNAP, на 12, 72 и 216 волокон.
Для систем FTTH в многоквартирных домах такие решения особенно удобны, учитывая ограниченное пространство на этажах и в подвалах, сложность конфигурации и особенности доступа, а также большое количество требуемых точек доступа с разъемными соединениями. При использовании нового волокна ClearCurve преимущество использования решений с предварительной оконцовкой волокна и кабелей для развертывания сетей в домах становится особенно очевидным, достаточно взглянуть на схему требуемой кабельной проводки (рис.6).
Подключение абонента при этом осуществляется путем установки оптического разъема SC-APC на месте с помощью предварительно оконцованного разъема OptiSnap (рис.7), механически соединяемого с волокном кабеля, расположенного в квартире, используя гель, имеющий соответствующий оптический индекс. Использование предварительно оконцованного волокна ClearCurve и кабеля для сетевых FTTH-решений в многоквартирных домах является, несомненно, прогрессивным шагом, позволяющим сократить сроки и стоимость развертывания FTTH-сетей.
Литература
1. Развитие технологий оптической связи и волокон: Материалы семинара Corning. – Москва, 28 ноября 2007.
2. Н.Слепов. Фотоника, 2007, №4, с.2-5.
3. Н.Слепов. Фотонно-кристаллическое волокно – уже реальность. – Электроника: НТБ, 2004, №5, с.80-84.
Отзывы читателей
