549_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_

ширины на половине максимума) была успешно осуществлена путем внедрения вырожденных четырехволновых смешений в собственном состоянии поляризации с использованием поляризационно-стабилизированного волокна (PMF). Однако, если длина волокна L уменьшается, даже ограниченное двойное лучепреломление Δn может до некоторой степени контролировать проблему несовпадения поляризации. Если волокно укорачивается, то его длины будет недостаточно, чтобы произвести нелинейные взаимодействия. Чтобы компенсировать это, было решено использовать высокую нелинейность дисперсии волокна (HNL-DSF).

4. Эксперименты в широкополосном преобразовании длины волны с помощью HNL-DSF

Рис. 2 показывает профиль показателя преломления из HNL-DSF, используемые в этих экспериментах. Волокно имело нелинейный коэффициент приблизительно в пять раз больше значения для обычного DSF. На рис. 3 показана экспериментальная установка.

Рис. 2. Показатель преломления профиля HNL-DSF

Из источников сигналов шли непрерывные волны. Световые волны были связаны с использованием соединителя 10 дБ. Поляризаторы на выходе терминала связи и анализаторы состояния поляризации несущей и сигнала на входе в HNL-DSF находятся на одной прямой. Выход измеряли оптическим анализатором спектра, чтобы найти уровень оптической мощности. Таким образом, можно было найти эффективность преобразования Gс:

	,	(4)

Рис. 4 показывает измеренные значения коэффициента преобразования, полученные для волокон длиной 24.5 км, 1.2 км и 0.2 км.

Из рис. 4 видно, что, как длина HNL-DSF уменьшается, полоса пропускания расширяется, достигая 23.3 нм HWHM при длине 200 м - самая большая пропускная способность до сих пор достигается не с помощью волокон с сохранением поляризации [14].

351

Рис.3. Установка для эксперимента преобразования длины волны

Рис. 4. Измеренные значения эффективности преобразования для волокон отдельных длин

5.Заключение

Вданной статье рассмотрены методы для достижения широкополосного оптического синхронного преобразования длины волны, с использованием эффекта четырехволнового смешения (FWM), возникающих в волокне, наряду с методами для одновременного измерения нелинейностей и коэффициента хроматической дисперсии.

Показано, что использование короткометражных HNL-DSF волокон одновременно решает проблемы хроматической дисперсии, дисперсии вдоль продольного направления и поляризации несоответствия несущей и сигнала. Экспериментально было показано, что одновременное преобразования длины волны можно над полосой на 23.3 нм, с сохранением поляризации волокон.

Литература

1.Agrawal G. P., «Nonlinear Fiber Optics, Second Edition», Academic Press, San Diego, USA, (1995) Chap. 10

2.Yamamoto, Optical Fiber Communications Technology, Nikkan Kogyo Shimbun, (1995), Chap. 11 (in Japanese)

3.Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. – М.: Радио и связь, 2000. – 468 с.

4.Скляров О.К. Волоконно-оптические сети и системы связи. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 272 с.

5.Yoo S. J. B., J. Lightwave Technol., 14, 6, (1996) 955

6.Stubjaer K. E., et.al., IEICE Trans. Electron., E82-C, 2, (1999) 338

7.Antoniades N., et.al., J. Lightwave Technol., 17, 7, (1999) 1113

8.Watanabe S., et.al., ECOC' 97, post-deadline paper TH3A, (1997) 1

9.Watanabe S., et.al., ECOC' 98, post-deadline paper (1998) 85

352

10.Aso O., et.al., To appear ECOC' 99, paper Th B1.5(1999)

11.Hill K. O., et.al., J. Appl.Phys., 49, 10, (1978) 5098

12.Stolen R. H., Bjorkholm J. E., J. Quantum Electron, QE-18, 7,(1982) 1062

13.Watanabe S., et.al., ECOC' 98, post-deadline paper (1998) 85

14.Aso O., et.al., To appear ECOC' 99, paper Th B1.5(1999)

Полякова Марина Николаевна

магистрант (2 год обучения), кафедра «Линии связи», СибГУТИ, (630102, Новосибирск,

ул. Кирова, 86) тел. [phone], e-mail: [e-mail]

The effect of four-wave mixing in the optical fiber and its application

M. Polyakova

This article discusses theory of FWM, and then describes its further application - synchronous broadband optical wavelength converter designed using high nonlinearity dispersion fiber (HNL-DSF), which effectively makes the FWM.

Keywords: four-wave mixing (FWM), converter, optical fiber, nonlinearity

353

Принципы и системы мониторинга разветвленных волоконно-оптических сетей

Г.А. Потапов

Одним из основных эксплуатационных факторов, позволяющих прогнозировать ухудшение характеристик оптических волокон и обеспечивать требуемый уровень надежности ВОЛС, является непрерывный мониторинг ОК ВОЛС. При этом системы мониторинга ОК ВОЛС должны предусматриваться уже на этапе планирования и проектирования современных цифровых сетей связи. Это особенно важно и актуально для ВОЛС на воздушных линиях электропередачи (ВОЛС-ВЛ), применяемых при создании больших корпоративных сетей связи крупными энергокомпаниями. Такие ВОЛС-ВЛ имеют очень высокую надежность, но при этом в случае аварии требуют значительных затрат времени и материально-технических ресурсов на проведение аварийно-восстановительных работ.

Ключевые слова: Мониторинг мониторинг ОК ВОЛС, ВОЛС-ВЛ ВОЛС на воздушных линиях электропередачи.

1.Введение

Проблема надежности ВОЛС охватывает широкий круг вопросов и по своей сути является комплексной. Ее решение требует применения соответствующих методик оценки, расчета и контроля различных параметров оптических кабелей (ОК) и показателей надежности ВОЛС. Надежность ВОЛС зависит от различных конструктивно- производственных и эксплуатационных факторов. К первым относят факторы, связанные с разработкой, проектированием и изготовлением ОК и других вспомогательных изделий и устройств, входящих в состав ВОЛС. Ко вторым - все факторы, влияющие на надежность ОК

впроцессе его прокладки, монтажа и последующей эксплуатации.

Внастоящее время ОК с одномодовыми оптическими волокнами различного типа являются наиболее совершенной средой для передачи информации. По полосе пропускания (скорость передачи свыше 10 Гбит/с), линейным потерям (затухание 0,2-0,25 дБ/км) и дальности передачи (свыше 150 км) ОК не имеют себе равных. Одна из важнейших задач - поддержание характеристик волокна на надлежащем уровне. Именно поэтому системы непрерывного мониторинга оптических волокон в ОК ВОЛС приобретают особую значимость при построении современных цифровых мультисервисных сетей.

Такие системы - системы дистанционного тестирования волокон RFTS (Remote Fiber Test System) - в настоящее время выпускаются рядом зарубежных компаний. Однако для практического применения подобных систем при построении больших протяженных сетей связи требуется серьезный сравнительный анализ возможностей различных систем RFTS и изучение проблемы их интеграции с системами информационной поддержки и управления такими сетями.

Внастоящей статье рассмотрены основы построения систем RFTS, их применение в сетях связи, представлены результаты сравнительного анализа систем RFTS для больших корпоративных сетей на основе ВОЛС и даны практические рекомендации по выбору таких систем для различных применений.

354

2. Общие требования к системам RFTS:

1.Система RFTS должна предусматривать возможность наращивания (вместе с развитием сети) и перехода на новые методы измерений при использовании новых сетевых технологий, например, технологии плотного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing).

Поэтому система RFTS должна иметь полностью модульную архитектуру.

2.Важна возможность гибкой и экономичной организации системы RFTS для больших сетей. Потому предпочтительны системы, позволяющие устанавливать в узлах RTU сети как оптические рефлектометры, совмещенные с оптическими коммутаторами, так и только оптические рефлектометры или только оптические коммутаторы.

3.Система RFTS должна предусматривать возможность локального управления узлами. Для обслуживания большой сети требуется значительное количество персонал. Поэтому важна возможность локального управления модулями системы RFTS, без использования внешнего компьютера (notebook). Это позволяет не только снизить затраты на установку системы RFTS, но и упростить обслуживание такой системы, так как обслуживающему персоналу не потребуется носить с собой дополнительное оборудование.

3.Общие принципы построения систем мониторинга

Входе проектирования и реализации архитектуры системы мониторинга могут быть приняты во внимание следующие общие положения:

Система мониторинга должна иметь иерархический характер, обеспечивая быстрое и надежное взаимодействие разных уровней, обратную связь и достаточно высокий уровень автономности каждого компонента системы.

1.Реализация программных и аппаратных модулей в системе мониторинга должна учитывать общие рекомендации, международные и отраслевые стандарты на построение систем мониторинга и управления промышленной автоматики и сетями электросвязи.

2.Система мониторинга должна обеспечивать открытые интересы для последующей интеграции с программами сторонних производителей, осуществляющих взаимосвязанное выполнение всех функций по оперативному управлению (например, обеспечить в будущем простую интеграцию с системами, выполняющими автоматизацию задач бухгалтерского учета и аудита, складского учета, учета сетевых ресурсов, капитального строительства, управления персоналом, управления производством, взаимодействия с клиентами и.т.п.).

3.Система мониторинга должна предоставлять среднему и высшему звену руководства инструментарий и методологии по глубокому анализу данных с целью поддержки управленческих решений (Data Warehousing, OLAP).

4.Система мониторинга должна поддерживать эффективную организацию процессно- ориентированного принципа управления.

5.Система мониторинга должна обеспечивать сокращение расходов на местах за счет использования и быстро настраиваемых решений по контролю оборудования[1].

Всоответствии с вышеприведенными положениями общая архитектура системы выглядит следующим образом[4]:

355

Рис. 1-Общая архитектура системы мониторинга

4. Архитектура RFTS

Все системы RFTS, как правило, строятся по одной и той же схеме (рисунок 2). При этом выделяют следующие функциональные элементы и устройства:

аппаратную часть;

систему управления;

атакже интегрированные элементы:

геоинформационную систему (ГИС) привязки топологии сети к карте местности;

базы данных ОК, оборудования сети, критериев и результатов тестирования ОК ВОЛС и сети в целом, и другие внешние базы данных.

Аппаратная часть включает:

блоки дистанционного тестирования волокон RTU (Remote Test Unit), в которые могут устанавливаться модули оптических рефлектометров OTDR (Optical Time

Domain Reflectometer), модули доступа для тестирования волокон OTAU (Optical Test

Access Unit) - оптические коммутаторы и другие модули;

356

центральный блок управления TSC (Test System Control) системой RFTS - центральный сервер;

станции контроля сети ONT (Optical Network Terminal).

Элементами системы управления RFTS являются: станции контроля сети ONT (notebook или стационарные рабочие станции); соответствующее программное обеспечение; блоки управления в RTU; центральный блок управления TSC и сетевое оборудование, обеспечивающее связь между компонентами управления RFTS.

В стратегически важных точках сети устанавливаются блоки RTU (см. рис. 2). Конфигурация системы RFTS (выбор блоков RTU, их размещение по узлам сети и комплектация модулями OTDR, OTAU и др.) оптимизируется исходя из топологии сети, стоимости оборудования, требований надежности системы RFTS и других критериев. При этом тестироваться могут как пассивные волокна ВОЛС (метод тестирования пассивных оптических сетей), так и активные волокна (метод тестирования активных оптических сетей).

Оптический рефлектометр периодически снимает данные по затуханию с подключаемых к нему оптических волокон сети. Каждая полученная рефлектограмма сравнивается с эталонной, отражающей обычно исходное состояние волокна. Если отклонение от нормы превышает определенные, заранее установленные пороги (предупреждающий или аварийный), то соответствующий блок RTU автоматически посылает на центральный сервер системы предупреждение или сообщение о неисправности. Все рефлектограммы также поступают на центральный сервер, который сохраняет их в базе данных для дальнейшей обработки. Центральный сервер системы обеспечивает доступ ко всем результатам тестирования волокон для любой станции контроля сети и автоматически рассылает сообщения о неисправностях в зависимости от уровня серьезности события на заранее заданные IP- или электронные адреса, пейджеры и телефоны, узлы обслуживания ВОЛС [2- 3].

357

Общая система управления сети

SNMP

TSC	ГИС заказчика

		База данных ГИС
		Сообщение на
	ONT	пейджер,	ONT
		GSM/PSC?e-mail
		База данных SQL
			RTU
		LAN WAN
	RTU	RTU	OTDR
	OTDR
		OTAU
		OTAU
		Рис. 2 - Архитектура системы RFTS

TSC – центральный блок , RTU – блок дистанционного тестирования, ONT – станция контроля сети, OTDR – оптический рефлектометр, OTAU – оптический коммутатор, SNMP – простой протокол сетевого управления.

5. Сравнение существующих систем RFTS

Автоматизированные системы непрерывного мониторинга ОК сетей связи выпускаются рядом зарубежных компаний. В настоящее время на российском рынке представлены четыре системы RFTS, выпускаемые ведущими мировыми производителями подобного оборудования:

AccessFiber (компания Agilent Technologies, бывшая Hewlett-Packard, HP);

Atlas (компания Wavetek Wandel&Goltermann);

FiberVisor (компания EXFO);

358

Orion (компания GN Nettest).

Известны также системы RFTS SmartLGX (Lucent Technologies), OCN-MS (Nicotra Sistemi) и некоторые другие, но они слабо представлены на отечественном рынке.

Сравнительный анализ систем автоматизированного мониторинга волокон в ОК ВОЛС основан на результатах, опубликованных в технической периодике и на Web-сайтах основных производителей систем RFTS. В таблицах 1 и 2 представлены функциональные и технические характеристики систем RFTS для мониторинга ОК ВОЛС.

Для удобства сравнения систем RFTS по функциональным, техническим и другим характеристикам результаты сравнительного обобщающего анализа рассматриваемых систем представлены в таблице 3.

Сравнительный анализ различных систем RFTS показывает, что для практического применения лучшими в функциональном и техническом плане являются системы FiberVisor (EXFO), Orion (GN Nettest) и Atlas (Wavetek Wandel&Goltermann). С учетом требований расширяемости, масштабируемости и возможности интеграции с различными ГИС предпочтение следует отдать системе FiberVisor (EXFO)[4].

Окончательный выбор той или иной системы должен производиться с учетом стоимости конкретной системы мониторинга ОК для всей планируемой сети и с учетом ее дальнейшего развития.

Таблица 1. Основные функциональные характеристики систем мониторинга ОК.

Функции \ Система

AccessFiber

Atlas

FiberVisor

Orion

Agilent

Wavetek

EXFO

GN Nettest

Technologies

Wandel&

(HP)

Goltermann

Мониторинг

активных

+

+

+

+

(занятых) волокон

Тестирование

в ручном

+

+

+

+

режиме по запросу

Тестирование

по

+

+

+

+

заданному расписанию

Функция

+

+

+

+

документирования сети

Интеграция

с

Mapinfo

Mapinfo

InterGraph

Mapinfo

электронной картой ГИС

(функция импорта

других

форматов,

включая Mapinfo)

Архитектура

―клиент-

На платформе

На платформе

На

платформе

На платформе

сервер‖, операционная

Windows NT

Windows

NT,

Windows NT

UNIX

система

UNIX (опция)

Организация

+

+

+

+

многоуровневого доступа

к системе

Поддержка

удаленного

-

-

+

+

доступа к серверу TSC со

станции ONT

Поддержка

функции

+

+ (с построением

+

+

статистического анализа

графиков)

359

характеристик ОВ

Локальное

-

+ (необходим

-

+

конфигурирование

и

Notebook или

управление блоком RTU

ПК)

Автономная

работа

+

+

+

+

модуля RTU при потере

связи с сервером

Готовые решения

для

-

-

+ (модули OSA и,

-

мониторинга

DWDM

PMD)

сигналов и PMD*

Поддержка

протокола

-

-

+

н/д

SNMP**

* PMD – Polarization Mode Dispersion, поляризационная модовая дисперсия

** SNMP – Simple Network Management Protocol

Таблица 2. Основные технические характеристики систем мониторинга ОК.

Параметры

\

AccessFiber

Atlas

FiberVisor

Orion

Система

Agilent

Wavetek Wandel

EXFO

GN Nettest

Technologies

& Goltermann

(HP)

Возможность

Монтаж

Монтаж

Установка

Установка

в

в

установки

модуля

возможен

возможен

поставляемую

стандартную

RTU в стойку

только

в

производителем

или

стойку 19‖ и 23‖

стойку 19‖

только в стойку

стандартную стойку

19‖

19‖

Оптический

Встроенный в

Встроенный в

Устанавливаемый

в

Внешний

коммутатор

(модуль

RTU

RTU

RTU или внешний

OTAU)

Максимальное число

96

48

96 (+31)

96

портов

для

подключения ОВ на

один

оптический

коммутатор

	Протоколы			Q3 TMN
	взаимодействия
	Диапазон
				36-60
	напряжений
	стационарного
	питания, В
	Наличие	индикации
				-
	состояния	модуля
	RTU

	SNMP	Q3 TMN, SNMP		Q3 TMN
	28-72	48-60		38-72

Светодиодные	Светодиодные		Светодиодные
индикаторы,	индикаторы	на	индикаторы,
ЖК-дисплей	модулях, дисплей

дисплей, локальный модуль доступа

360