Inwestorzy często stoją przed wyborem, czy budować nową sieć, czy wykorzystać technologię WDM. Wielokrotnie rozbudowa sieci nie jest możliwa (zwłaszcza w centrach dużych miast) i pozostaje próba zwiększenia przepustowości funkcjonujących łącz. Aby określić przydatność działających lub nowobudowanych włókien światłowodowych do transmisji WDM niezbędne jest precyzyjne określenie ich parametrów optycznych.
Gwałtowny wzrost potrzeb w zakresie transmisji danych w nowoczesnych sieciach optycznych wymusił opracowanie technologii pozwalającej na zwiększenie wydajności pracujących urządzeń w oparciu o stałą liczbę włókien światłowodowych. Uzyskiwanie dużych przepływności w łączach transkontynentalnych jest możliwe dzięki wzmacniaczom optycznym EDFA, oraz przez stosowanie technologii zwielokrotnienia falowego WDM (Wavelength Division Multiplexing). Szerokopasmowe wzmacniacze optycznych pozwalają w jednym włóknie światłowodowym na równoczesną transmisję wielu optycznych fal nośnych o odmiennych częstotliwościach, z których każda stanowi odrębny, całkowicie niezależny kanał transmisyjny. W zaawansowanych systemach zwielokrotnienia w jednym włóknie optycznym mieści się obecnie kilkaset kanałów optycznych, osiągając pojemność transmisyjną BL od 100 do 500 (Tb/s)*km. Aby osiągnąć taki poziom transmisji niezbędne jest zastosowanie odpowiednich typów włókien światłowodowych, wysokiej jakości materiałów oraz bardzo wysokiego poziomu usług montażu sieci.
- włókna o nieprzesuniętej dyspersji (ITU G.652) najczęściej instalowany typ włókien optymalizowane dla transmisji fali o długości 1310 nm mogą być używane dla transmisji fali o długości 1550 nm, kosztowne w użyciu dla transmisji o przepływności 10 Gbit/s i większej – są przydatne dla transmisji WDM
- włókna o przesuniętej dyspersji (ITU G.653) używane do transmisji na znaczne odległości optymalizowane dla transmisji o dużej przepływności przy długości fali 1550 nm mają ograniczenia jeśli chodzi o liczbę fal optycznych transmitowanych w oknie 1550 nm – nie są przydatne dla transmisji WDM
- włókna o niezerowej dyspersji (G.655) optymalizowane dla dużych przepływności z zastosowaniem transmisji DWDM w oknie 1550 nm szczególnie przydatne dla DWDM - Dense Wavelength Division Multiplexing
Analiza torów optycznych i włókien, które mają zostać zastosowane do transmisji WDM wymaga znacznie bardziej precyzyjnych pomiarów oraz wykonywanie badań w szerszym zakresie, niż ma to miejsce dla bardziej tradycyjnych metod transmisyjnych. Z punktu widzenia fizycznych właściwości włókien istotne jest nie tylko tłumienie, reflektancja czy analiza rozkładu tłumienia w funkcji odległości. Szczególnie istotne jest zmierzenie parametrów dyspersji chromatycznej i polaryzacyjnej, co często jest zaniedbywane ze względu na wysoką cenę takich pomiarów oraz do niedawna małą dostępność urządzeń pomiarowych. Największy wpływ na zaburzenia transmisji WDM lub jej brak mają takie zjawiska jak dyspersja chromatyczna, dyspersja polaryzacyjna, sprzęganie modów i mieszanie czterofalowe.
Tłumienie i dyspersja chromatyczna
Tłumienie i dyspersja chromatyczna (Chromatic Dispersion) odpowiadają za zmianę amplitudy impulsu światła po przejściu przez światłowód oraz jego rozmycie. Dyspersja chromatyczna spowodowana jest zależnością prędkości grupowej (współczynnika załamania) od długości fali propagującej się we włóknie. W rezultacie różne składowe spektralne emitowane przez źródło propagują się doznając zróżnicowanych opóźnień. W końcowym efekcie obserwujemy poszerzenie obwiedni transmitowanych impulsów.
1.Dyspersja polaryzacyjna
W światłowodzie jednomodowym rozchodzą się dwa mody o odmiennych polaryzacjach. Zmiany geometrii światłowodu prowadzą do tego, że mody te rozchodzą się z różnymi prędkościami. W efekcie kształt impulsu światła po przejściu przez światłowód zostaje zmieniony (rozmycie). Zjawisko to nazywamy dyspersją polaryzacyjną PMD (Polarization Mode Dispersion).
Sprzęganie modów
Zaburzenia struktury światłowodu (naprężenia, zgięcia lub spawy) powodują, że występuje wymiana energii pomiędzy modami ortogonalnymi tzw. sprzęganie modów. Zjawisko sprzęgania modów powoduje rozmycie impulsu światła po przejściu przez światłowód (dyspersja).
Mieszanie czterofalowe
W długich światłowodach gdzie poziom mocy nadawanej jest wysoki, a dostateczny poziom mocy optycznej na wejściu odbiornika uzyskujemy dzięki zastosowaniu wzmacniaczy optycznych EDFA (Erbium Droped Fibre Amplifier) występują efekty nieliniowe. Najważniejszy z nich to mieszanie czterofalowe FWM (Four Wawe Mixing). Fale optyczne o różnych długościach oddziałują na siebie w wyniku czego powstają nowe długości fal które mogą interferować z sygnałami użytecznymi. W efekcie sygnał użyteczny jest osłabiany (energia przechodzi do nowo powstających fal) i może być zakłócany przez produkty mieszania.
Liczbę nowo powstałych fal o różnych długościach można opisać wzorem = N2(N-1)/2
gdzie N - liczba fal oryginalnych
Włókna o niezerowej dyspersji wykonane zgodnie z G.655 eliminują efekt czterofalowego mieszania. W związku z tym doskonale nadają się do transmisji DWDM. Wszelkie odchylenia osi światłowodu od linii prostej powodują (zgodnie z teorią sprzęgania modów) zaburzenia propagowanej fali elektromagnetycznej, na skutek czego tracona jest część energii niesionej w rdzeniu światłowodu.
Pomiary terenowe wykorzystujące mobile laboratorium
- Pomiary reflektometryczne OTDR włókien światłowodowych wszystkich typów i we wszystkich dostępnych oknach transmisyjnych
(850, 1300, 1310, 1490, 1550, 1625, 1650 nm),
- Pomiary dyspersji polaryzacyjnej PMD
- Pomiary dyspersji chromatycznej CD,
- Analiza widma optycznego dla systemów zwielokrotniania CWDM i DWDM,
- Pomiary i analiza stopy błędów BER GbEthernet, Fiber Channel, transponderów optycznych, Add-Dropów, multiplekserów CWDM i WDM.
- Wykonywanie dokumentacji pomiarowych, analiza wyników pomiarów zgodna z normami ITU/ITA
- Projektowanie, budowa i serwis sieci telekomunikacyjnych opartych o medium światłowodowe,
- Dostawa, konfiguracja i uruchomienie systemów transmisyjnych (Fast Ethernet, GigaBit Ethernet, ATM, PDH, SDH, DWDM i CWDM),
Poznanie parametrów dyspersji włókna światłowodowego jest bardzo istotne gdyż pozwala w optymalny i najbardziej ekonomiczny sposób rozbudować, a tym samym zwiększyć możliwości transmisyjne sieci. Parametry dyspersji mają decydujące znaczenie dla możliwości zwiększenia szybkości transmisji i zastosowania zwielokrotnienia falowego DWDM i CWDM. Badanie łączy światłowodowych, które sprzęgają urządzenia pracujące z wykorzystaniem techniki WDM, musi odbywać się przy użyciu źródła światła o długości fali ustawionej na długość fali badanego kanału WDM. Szerokość spektrum tego źródła musi mieścić się w paśmie kanału WDM. Ponieważ spełnienie tych warunków jest trudne, zazwyczaj do badań zamiast testowego źródła światła wykorzystuje się urządzenia będące wyposażeniem systemów pracujących w technice WDM. Pomiary dyspersji chromatycznej łączy światłowodowych są konieczne, jeśli planujemy zwiększanie przepływności stosowanych systemów powyżej 10 Gbit/s. Pomiary te pozwalają na analizę parametrów dyspersji, a urządzenia pomiarowe automatycznie określają jej poziom w odniesieniu do obowiązujących norm. Po dyspersji polaryzacyjnej łączy światłowodowych stanowią często niedoceniane uzupełnienie pozostałych pomiarów. Praktyka operatorów telekomunikacyjnych wskazuje jednak, że często jest to parametr krytyczne dla transmisji WDM. Jej pomiar ma szczególnie duże znaczenie w wypadku światłowodów wyprodukowanych przed rokiem 2000, oraz dla światłowodów, które narażone są na przeciążenia (linie napowietrzne, tory zbudowane blisko dróg i infrastruktury kolejowej, tereny kopalniane i przemysłowe). Pomiary GbE i 10GbE pozwalają na analizę i badanie poprawności wprowadzanych danych protokołu Ethernet w trakcie światłowodowym. Analiza wyników pozwala określić czy mierzony system spełnia wymagania do transmisji sygnałów GbE. Pomiary wykonywane są zarówno po ciemnych włóknach jak i systemach CWDM, DWDM oraz SDH. Pomiary wykonywane w sieciach synchronicznych SDH określają jakość i parametry transmisyjne dla sygnałów synchronicznych o przepływności od 155Mbps do 10 Gbps. Pomiary obejmują sygnały zgodne z STM-1, STM-4, STM-16, STM-64.
Oferowane przez firmę Sotronic usługi pomiarowe i montażowe linii światłowodowych, realizowane są w oparciu o najnowsze urządzenia firmy EXFO i FUJIKURA zaimplementowane w mobilnym laboratorium optotelekomunikacyjnym.
Te atuty oraz wysoko wyspecjalizowana kadra inżynierów i techników daje możliwość świadczenia usług najwyższej, jakości na terenie całego kraju.
W ramach działań R&D Klastra INTELIGENTNA INFRASTRUKTURA
opracował: Witold Borowski - Sotronic Sp. z o.o.
Balice, 7 marca 2012
Automatyka, portal automatyki, automatyzacja, sterowanie, aparatura pomiarowa, kontrola, sterowanie, napędy
