553_Innovatsii_i_nauchno-tekhnicheskoe_2013_

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ FTTH

Животова Т.Н., Карпешина Е.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Семендилова Л.В., доцент СибГУТИ

В 21-м веке глобальные сети широкополосного доступа находятся в фазе большого развития. В большей степени, такая ситуация объясняется постоянным ростом требований к пропускной способности каналов связи, поскольку сейчас наблюдается бум развития «тяжелых» интернет-приложений, включая онлайн-видео, 3D онлайн-видео, онлайн-игры и прочие сервисы. При этом запланированный набор услуг и необходимая для его предоставления полоса пропускания имеют самое непосредственное влияние на выбор технологии FTTx. Поэтому чем выше скорость доступа и чем больше набор предоставляемых абоненту услуг, тем ближе к абонентскому терминалу должно подходить оптическое волокно, т.е. нужно использовать технологии FTTH.

Преимуществами построения сети с использованием архитектуры FTTH относительно других технологий FTTx можно отнести следующее:

из всех существующих на сегодняшний день вариантов FTTx архитектура FTTH обеспечивает наибольшую полосу пропускания;

на сегодняшний день, FTTH полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант развития сетей абонентского доступа с использованием волоконно-оптического кабеля;

решения, построенные на базе архитектуры FTTH, позволяют обеспечить массовое обслуживание абонентов на расстоянии до 20 км от узла связи;

использование решений FTTH позволяет существенно сократить эксплуатационные расходы, в первую очередь, за счет уменьшения площади технических помещений, где необходимо размещения оборудования, а также соответственно, снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.

FTTX: ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ НА РОССИЙСКИХ СЕТЯХ

Иоников А.С., Шейн Е.П. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Семендилова Л.В., доцент СибГУТИ

Динамичное развитие рынка FTTx во многом обусловлено необходимостью искать пути увеличения пропускной способности транспортных сетей.

Наибольшее распространение получили:

FTTB – волокно до здания (подразумевается многоквартирный дом) в 100м от абонента, далее к абоненту прокладывается медный кабель.

FTTH – волокно в квартиру/офис абонента (медь не используется).

101

Очевидно, что запланированный набор услуг и необходимая для их предоставления полоса пропускания имеют самое непосредственное влияние на выбор технологии FTTx. Чем выше скорость доступа и чем больше набор услуг, тем ближе к терминалу должна подходить оптика, а именно нужно использовать технологии FTTH. Если же приоритетом является сохранение имеющейся инфраструктуры и оборудования, наилучшим выбором будет

FTTB.

Технология FTTB - на сегодняшний день наиболее используемая в России технология строительства широкополосных сетей. Технология FTTH мало распространена из-за необходимости больших затрат, но все же скоро, мы считаем, именно эта технология будет наиболее востребованной.

ПРОКЛАДКА КАБЕЛЯ В КАБЕЛЬНУЮ КАНАЛИЗАЦИЮ

Клевцова Е.К. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

Телефонную канализацию прокладывают в основном под пешеходной частью улиц и по кромке газонов, а на пересечении дорог — под проезжей частью улиц. При затягивании ОК в каналы кабельной канализации ОК под воздействием растягивающих усилий в его конструктивных элементах возникают напряжения, что может привести к изменению передаточных характеристик кабеля (увеличению затухания ОВ), обрыву ОВ, появлению дефектов в OB, из-за которых возрастет затухание волокна и произойдет его разрушение в дальнейшем.

Если не применять специальные меры, то при затягивании ОК возникает его осевое закручивание. Кроме того, кабель, проложенный в канализации, в процессе его эксплуатации также может подвергаться механическим воздействиям. В качестве защитных трубопроводов применяются полимерные трубы, проложенные в канале кабельной канализации. Они фактически разделяют канал, позволяют оставлять место для последующей прокладки новых кабелей и обеспечивают защиту проложенных в них ОК в процессе эксплуатации при производстве работ в данном канале кабельной канализации. В одном канале кабельной канализации (диаметром 100 мм) располагают не более трех-четырех вспомогательных трубопроводов из полиэтиленовых труб диаметром 32 мм.

Применение вспомогательных трубопроводов позволяет существенно снизить коэффициент трения кабеля (троса) при затягивании кабеля и создает условия для прокладки ОК большой длины. Наиболее распространены вспомогательные трубопроводы из гладких пластмассовых труб.

Эффективным способом затягивания больших длин ОК в канализацию является распределение тягового усилия по длине кабеля, что достигается с помощью промежуточных тяговых устройств.

102

Для предотвращения повреждения кабеля и получения требуемого радиуса изгиба на входе и выходе канала кабельной канализации, а также в угловых колодцах применяется специальное оборудование, включающее направляющие устройства и обеспечивающее плавный поворот прокладываемого кабеля.

Прокладку кабеля в кабельной канализации следует производить при температуре окружающего воздуха не ниже -10° С. Если трасса прямолинейна, имеет не более одного-двух угловых колодцев, на ней отсутствуют изгибы и снижения, то за одну протяжку можно затянуть в одном направлении всю строительную длину кабеля. Если трасса не прямолинейна, имеет больше двух угловых колодцев и т. д, необходимо определить первый колодец и произвести прокладку кабеля от этого колодца в двух направлениях. Желательно, чтобы это был угловой колодец.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ WDM-PON

Можар Ю.С. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Елистратова И. Б., доцент СибГУТИ

WDM-PON рассматривается как наиболее многообещающая из технологий NG PON2, так как предоставляет преимущества симметричных, выделенных виртуальных соедине-ний точка-точка поверх экономически целесообразной

PON.

Это достигается с использованием оптического делителя по длине волны совместно с оптическим делителем по мощности в PON для предоставления физического соединения точка-точка. В отличие от делителя по мощности, который разделяет входящую оптическую энергию между портами, внося соответствующие оптические потери, WDM фильтры для каждой длины волны предоставляют постоянные потери, независящие от коэффициента деления в

PON.

Современные WDM-системы на основе стандартного частотного плана (ITU-T Rec. G.692) можно подразделить на три группы:

-CWDM

-DWDM

-HDWDM

Грубое спектральное мультиплексирование – CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) – технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах. 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. В совокупности все диапазоны охватывают область от 1260 до 1625 нм, в которой располагается 18 каналов с шагом 20 нм.

103

Плотное спектральное мультиплексирование – DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) – позволяет одновременно передавать по одному оптическому волокну до 160 независимых информационных каналов на различных оптических несущих (длинах волн). астотный план для DWDM систем определяется стандартом ITU G.694.1. Согласно рекомендациям ITU в DWDM системах используются »C» (1525…1565нм) и »L» (1570…1610нм)

окна прозрачности. В каждый диапазон попадают по 80 каналов с шагом 0.8нм (100ГГц). Обычно используется только »C» диапазон, поскольку количество каналов, которые можно организовать в этом диапазоне итак хватает с избытком, к тому же затухание в волокне стандарта G.652 в С-диапазоне несколько ниже, чем в L-диапазоне.

Технология UDWDM PON обеспечивает симметрично 1 Гбит/с на каждой длине волны, хотя могут быть доступны и опции с меньшими номиналами скорости.

Внедрение технологий DWDM и CWDM в оптических сетях доступа равносильно прокладке виртуальных оптических волокон, количество которых равно числу уплотненных спектральных каналов. Эти виртуальные волокна все же образуют настоящие оптические каналы. Благодаря этому неоднократно возрастает количество работающих маршрутов. Таковая оптическая сеть доступа становится мультислойной. Таким образом, достоинства внедрения технологий спектрального уплотнения не исчерпываются повышением пропускной возможности. Наличие маршрутов на различных длинах волн дозволяет значительно повысить упругость и оперативность управления сетью, оживленно изменять конфигурацию участков сети, улучшить маршрутизацию информационных потоков, сводя к минимуму время и средства, затрачиваемые на предоставление услуг абонентам.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ АТМОСФЕРНЫХ ВОСП

Назарова Е.Т. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

Волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) нашли широкое применение на линиях дальней связи и в сетях большой протяженности. Однако с началом их использования в местных сетях доступа оказалось, что они низкооперативны и не всегда предпочтительны потому, что требуют проведения земляных работ. В крупных городах такие работы, как правило, требуют немало времени. Одна из задач для любого оператора сети доступа – обеспечить доступ пользователей к услугам связи быстрее конкурентов и с меньшими затратами. Атмосферные оптические линии передачи (АОЛП) во многих случаях удовлетворяют данному требованию.

Всплеск производства аппаратуры АОЛП был обусловлен прежде всего:

104

1)преимуществом данной технологии по быстроте развертывания, широкополосности и экономичности

2)появлением новой высококачественной элементной базы, разработанной

кэтому времени для волоконно-оптических систем передачи (достаточно мощные и экономичные лазеры, высокочувствительные оптические приемники и т.д.).

Кроме того, использование АОЛП на местных сетях доступа стимулировали:

1)отсутствие требования лицензирования и разрешения на использование ИК-спектра;

2)потенциально высокая защищенность информации от перехвата;

3)отсутствие помех для других видов связи;

4)скорость передачи до 10 Гбит/с при использовании уже произведенной или готовящейся к выпуску аппаратуры АОЛП (в перспективе до 160 Гбит/с) или выше при спектральном уплотнении;

5)среднее время установки и подключения аппаратуры одной АОЛП (один-два рабочих дня).

Сегодня высоконадежное оборудование линий FSO многих производителей находит прекрасное применение на многих городских беспроводных линиях связи малой, средней и высокой пропускной способности. На интервалах малой протяженности по стоимости оно гораздо эффективнее по сравнению с радиорелейными и волоконно-оптическими линиями связи.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И КОНТРОЛЬ НАДЕЖНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

Нефедченко А.Е. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: nefedchenko.anna@mail.ru

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

Важным достоинством волоконно-оптических линий связи является их потенциальная долговечность. Однако для обеспечения долголетней работы необходимы соответствующие условия и главное из них – отсутствие механических напряжений в волокне. Повышенное натяжение волокна в кабеле вызывает деградацию его прочностных характеристик, что в конце концов приводит к разрыву волокна. Даже незначительное натяжение волокна может привести к многократному уменьшению его срока службы. Поэтому надежность волоконно-оптических линий связи невозможно оценить, не имея достоверной информации о натяжении волокна в кабеле. Обычные оптические рефлектометры не в состоянии определить натяжение волокна.

В настоящее время, когда запущены в эксплуатацию многие тысячи километров оптических линий, особую актуальность приобретает задача

105

обеспечения их многолетней надежности. Для решения этой задачи были разработаны бриллюэновские рефлектометры (Brillouin Optical Time Domain Reflectometer), которые не только измеряют оптические свойства, но и на их основе позволят прогнозировать обрыв волокна.

Метод бриллюэновской рефлектометрии обладает двумя основными преимуществами. Во-первых, это практически единственный оптический метод, позволяющий измерить величину абсолютного натяжения волокна. Для этого достаточно измерить частоту максимального сигнала в спектре бриллюэновского рассеяния, и при этом нет необходимости подвергать волокно дополнительному растяжению. В других же известных оптических методах измеряется величина удлинения волокна, возникающего при создании в волокне дополнительного натяжения, что делает эти методы непригодными для определения натяжения волокна, уложенного в линию передач. Во-вторых, бриллюэновское рассеяние приводит к образованию обратной волны в волокне. Поэтому, зондируя волокно короткими импульсами и сканируя несущую частоту этих импульсов, можно найти распределение вдоль волокна спектра бриллюэновского рассеяния и, соответственно, частоты максимального сигнала в этом спектре. Так как эта частота пропорциональна величине натяжения в волокне, то таким образом находится распределение этого натяжения вдоль волокна

Бриллюэновский рефлектометр способен обнаруживать участки с нагруженным волокном в проложенных линиях связи в процессе их эксплуатации. Результатом измерений является хорошо локализованное распределение натяжения, позволяющее выделить и учесть краевые эффекты и разброс натяжений разных волокон в случае их сварки в шлейф.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ В ПАССИВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Олефиренко А.О. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: concord-nsk@mail.ru

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

Пассивные оптические сети (PON, Passive Optical Networks) — оптические сети, предназначенные для использования в качестве «последней мили»; имеют древовидную топологию вида «точка — множество точек», не используют активные элементы (в частности — оптические повторители, усиливающие сигнал), для каскадирования и создания древовидной структуры сети применяются пассивные оптические разветвители — сплиттеры. Технология позволяет производить модульное подключение к сети оптическим волокном десятков абонентов. Активные устройства устанавливаются только у провайдера и абонента.

Преимущества технологии PON:

106

отсутствие промежуточных активных узлов; экономия оптических приемо-передатчиков в центральном узле; экономия волокон;

легкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания – подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных.

В процессе строительства сетей FTTx PON необходимо выполнять четыре основных измерения:

однонаправленное измерение потерь в кабельной секции перед сваркой; двунаправленное измерение оптических возвратных потерь (ORL); двунаправленное измерение оптических потерь между двумя

оконечными точками; двунаправленное снятие характеристик линии;

снятие рефлектограммы каждого участка оптической линии, включая сплиттеры.

В процессе ввода в эксплуатацию сетей FTTx PON необходимо выполнять два основных измерения:

измерение оптической мощности на выходе OLT;

измерение оптической мощности прямого и обратного потоков ветви сети PON при добавлении каждого нового ONT.

Проведение всестороннего тестирования линий в процессе строительства сети поможет свести к минимуму дорогостоящие и трудоемкие затраты сил и времени по поиску и устранению неисправностей, таких как проблемные соединения, загрязненные или поврежденные коннекторы и другие дефектные компоненты, еще до того как они приведут к перерыву в связи.

В идеальном случае необходимо проводить тестирование PON после прокладки каждого сегмента.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОНТАЖА ПАССИВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Петров Д.А. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: petrov.d.nsk@gmail.com

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

Данные тезисы установившейся практики устанавливают общие правила и принципы проектирования и монтажа пассивных оптических сетей (PON).

Проектирование включает в себя некоторые предпроектные работы, основные их которых : изыскания на местности и работы по выбору мест установки основных элементов и конфигурированию. Изыскания на местности предусматривают такие работы как уточнение характеристик дома( а именно: номер дома, этажность, количество подъездов и стороны входа в подъезды,

107

количество квартир и служебных помещений), уточнение распределения квартир по подъездам и этажам ( разработка эскизов этажных и межэтажных планов с промерами, фотосъемка), определение количества существующих стояков в одном подъезде, определение места установки ОРК.Работы по выбору мест установки основных элементов конфигурирования сети заключаются в выборе схемы включения OP (одноуровневая или каскадная),общего коэффициента ветвления, выборе мест установки ОРШ, выборе типов OP и мест их установки Основные принципы монтажа PON зависят от назначения объекта строительства. При монтаже оборудования и строительство линейно-кабельных сооружений в зданиях организаций электросвязивыполняют выбор места установки на АТС оборудования OLT производится, исходя из соображений минимального расстояния до оптического кросса, оптимального подключения к интерфейсам сети передачи данных, к системе электропитания и заземления, удобства обслуживания персоналом и легкости доступа к ВОК. При монтаже оборудования и строительство линейно-кабельных сооружений в зданиях организаций электросвязи основными принципами являются :

-Прокладка ВОК по подвальным этажам и техническим подпольям выполняется в поливинилхлоридной трубе, а места выхода кабеля, прокладываемого в ней, должны быть герметизированы.

-Монтаж ОРШ малой емкости в подвальном этаже либо техническом подполье выполняется с креплением ОРШ к стене. Допускается установка ОРШ большой емкости на пол с креплением к полу.

-ОРК размещается непосредственно в слаботочной нише, если это предусмотрено конструкцией ОРК. Допускается установка ОРК на стене.

-При полной загрузке стояков и вертикальных каналов следует предусматривать вариант укладки ВОК в металлорукаве или поливинилхлоридной трубе по лестничным пролетам (применяется ВОК с малым радиусом изгиба до 5 мм,

-При прокладке ВОК и выкладке запаса следует обязательно соблюдать минимальный допустимый радиус изгиба.

-ОРШ должны быть оборудованы устройствами защитного заземления.

СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА МОНИТОРИНГА ВОЛОКОННООПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ

Трофименко А.В. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: alinatrof@list.ru

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

Необходимость регулярного мониторинга волоконно-оптических линий передачи вызывает неослабевающий интерес у операторов связи к системам автоматического удаленного тестирования волокон – RFTS (Remote Fiber Test

108

System), несомненным преимуществом которых является существенное расширение зоны контроля, повышение достоверности измерений и оперативности реагирования.

Дистанционный контроль оптических волокон выполняется оптическим импульсным рефлектометром, диагностирующим состояние волокна по обратному рассеянию световой волны при введении в волокно зондирующих импульсов. Главная особенность использования стационарных рефлектометров в составе системы мониторинга по сравнению с применением портативных приборов состоит в том, что анализ полученных данных (рефлектограмм) осуществляется системой автоматически и непрерывно в режиме реального времени. При этом системы позволяют проводить мониторинг, как свободных, так и занятых волокон. В первом случае выполняется мониторинг свободных резервных оптических волокон, по состоянию которых судят об исправности всего волоконно-оптического кабеля. Во втором случае проводится мониторинг оптических волокон, по которым передается трафик систем передачи. Для реализации данного метода тестирования используется рабочая длина волны рефлектометра, отличная от рабочей длины волны систем передачи, а в схему сети мониторинга вводится оптический коммутатор с встроенными фильтрами для мультиплексирования и разделения информационных сигналов и сигналов рефлектометра.

Для правильного выбора оптического рефлектометра для модулей удаленного тестирования системы мониторинга оптических волокон пользователь должен учитывать всю совокупность характеристик прибора. В данной работе рассмотрены основные характеристики оборудования системы мониторинга, обеспечивающей измерение и контроль состояния волоконнооптических линий. В результате расчетов получены зависимости, устанавливающие связь между основными рабочими параметрами рефлектометра: влияние длины зондирующего импульса на расстояние до места определения неоднородностей, влияние значения показателя преломления оптического волокна на величину «мертвой зоны», пространственной разрешающей способности на точность результатов измерений.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ БРИЛЛЮЭНОВСКИХ РЕФЛЕКТОМЕТРОВ

Федорова СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

Оптический бриллюэновский рефлектометрэто прибор для измерения параметров волоконно-оптических линий (ВОЛП). В современном мире оптические рефлектометры применяются в таких важных отраслях как:

109

Городские телефонные станции, междугородние телефонные станции, РУС (районные узлы связи), ЭТУС, кабельные и воздушные линии связи. Энергетике: Городские предприятия электрических сетей, ГЭС, АЭС, ТЭЦ и т.д. А так же в судостроение и самолетостроение. эксплуатация судов, кораблей и самолетов, атомной энергетике и энергохозяйстве.

Брюлиэновский рефлектометр обладает такими важными параметрами как: высокая повторяемость результатов измерений (<0,02%) позволяет проводить мониторинг изменения натяжения волокна в линии с течением

времени; высокое разрешение считывания: 0,0001% по напряжению, 5 см по

расстоянию; высокое пространственное разрешение: 1 м;

динамический диапазон: 1 5 дБ; диапазон измеряемых длин кабеля: до 55 км;

разнообразные возможности анализа результатов: распределение напряжений по длине линии, спектральное распределение бриллюэновского рассеяния, распределение оптических потерь и другие функции.

Имеет широкую область применения:

контроль надежности и мониторинг эксплуатируемых оптических линий; анализ распределения потерь и напряжений при производстве опт.

кабеля; исследования и разработки в области оптических кабелей;

исследование чувствительности оптического волокна к различным факторам (изменение температуры, натяжение, изгиб).

За счет данных параметров, данный тип рефлектометров широко применяется в современной практике построения линий связи.

Недостатками известного рефлектометра является низкая точность измерений вследствие малости сигналов бриллюэновского рассеяния, а также техническая сложность реализации оптического фильтра с узкой полосой пропускания (десятки МГц). Но не смотря на это, данный тип рефлектометров прочно утвердился на современном рынке оборудования связи.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ МОНИТОРИНГА И РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ НА РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКИХ СЕТЯХ.

Филатьева О.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

ВОЛП становятся всеобъемлющими, все более сложными, увеличивается значимость этих систем. Поэтому повышение их надежности становится все более важной задачей.

110