|
ISSN 0013-5771. "Электросвязь", №4, 2007 (http://www.elsv.ru)
С.Г. Акопов, к.ф.-м.н., технический директор ООО "Корнинг СНГ"
А.И. Корнильева, региональный менеджер по Восточной Европе, России, СНГ
Ю.В. Москалева, директор по маркетингу ООО "Корнинг СНГ"
ПРОБЛЕМА ВЫБОРА ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА
В статье делается попытка изложения основных "за" и "против" применения представленных на рынке одномодовых волокон с учетом технических и стоимостных факторов. Последние, конечно, можно анализировать лишь условно.
В качестве о травной точки возьмем следующую историю. В одной стране, бывшей пионером в прокладке оптических кабелей (ОК), проведен технический анализ состояния кабельной сети связи, проложенной около 20 лет назад. Линии сети оказались работоспособными в том смысле, что уровень затухания позволял передавать по ней оптический сигнал, но использовать сеть с современной высокоскоростной DWDM аппаратурой без применения дорогостоящих компенсирующих решений и дополнительного усиления было невозможно. В идеале следовало бы заменить кабельную сеть целиком, но стоимостные проблемы перепрокладки ОК с учетом законных интересов владельцев земель представляются и вовсе неподъемными. В связи со сложившейся ситуацией приходится слышать: "эх, если б знать все заранее, следовало бы отобрать самое лучшее волокно из доступного в то время, и тогда на момент прокладки нынешние проблемы существенно бы упростились". Конечно, проложенные 20 лет назад сети многократно окупились, да и выбор оптических волокон (ОВ) был ограничен, но сегодня при все более ускоряющихся темпах роста параметров систем передачи в аналогичной ситуации можно оказаться уже через 5 лет.
Существующие типы одномодовых ОВ. Состояние мирового рынка ОВ к 2007 г. вкратце можно охарактеризовать так.
- Одномодовые ОВ категории G.652 представлены наиболее широко и присутствуют в производственной программе всех сколько-нибудь известных производителей. Причем на рынке имеются все подкатегории данных ОВ: G.652.B, G.652.C, G.652 D (здесь и далее по классификации ITU-T). Более того, из категории G.652 выросли разновидности ОВ с новыми свойствами, а именно: с повышенной стойкостью к вводимой оптической мощности и к изгибу.
- Одномодовые ОВ с ненулевой смещенной дисперсией категорий G.655 и G.656 производятся ограниченным кругом производителей и по поводу их применения в сетях дальней связи высказываются самые противоречивые суждения, как при сравнении этих ОВ в рамках указанных категорий, так и категории G.652.
- Многомодовые ОВ категории G.651, несмотря на регулярно появляющиеся в течение последних 20 лет "похоронные" прогнозы, стабильно развиваются и прочно занимают свою нишу в локальных сетях.
Поскольку многомодовые ОВ выпадают из контекста данной статьи, целесообразно представить данные только по одномодовым ОВ разных категорий в координата: затухание-длина волны - дисперсия (рис. 1).
Польза и вред международных стандартов. О позитивной роли стандартов на ОВ говорить не приходится - стандарты определяют основные минимальные требования к параметрам ОВ. Это, в частности, позволяет превратить процесс построения систем связи в почти комбинаторную процедуру, когда заданная топология сети прямо диктует компонентный состав применяемого оборудования.
О негативной стороне упоминают реже, поэтому остановимся на ней подробнее. Одному из авторов этой статьи приходилось работать в техническом комитете МЭК ТК86. Опыт таков: параметры ОВ обсуждаются национальными комитетами более чем 20 стран, и шансы стать стандартом имеют лишь те значения параметров, которые поддерживаются большинством. Поскольку уровни технологии у разных производителей различны, максимально высокие достижения при производстве серийной продукции в отрасли никогда быстро не становятся стандартом. Узаконенные стандартами значения геометрических параметров, затухания, поляризационной мо-довой дисперсии и т.д. отражают средний уровень, достигнутый в отрасли в целом. Более того, поскольку спецификации на ОВ у всех производителей, в основном, сохраняют структуру стандарта, новые, не вошедшие в стандарт параметры ОВ, такие, например, как повышенная допустимая вводимая в волокно Corning SMF-28e+ (технология NexCor) оптическая мощность, не привлекают должного внимании при выборе ОВ для конкретного проекта. А если при подготовке проектов специалисты ориентируются только на средние параметры, то трудно ожидать, что и уровень затрат на построение сети и ее технические параметры будет оптимальным.
В качестве наиболее очевидного примера рассмотрим следующую ситуацию: при проектировании линий связи зачастую принимают значение затухания в линии на уровне 0,25...0,27 дБ/км, в то время как среднее затухание в волокне Corning SMF-28e не превышает 0,185 дБ/км, а в новом волокне Corning SMF-28 ULL оно вообще менее 0,17 дБ/км.
Сколько усилительных пунктов со всеми проблемами их строительства и поддержания можно исключить, если принять более реалистические значения затухания в линии зависит от конкретного случая, но выигрыш может быть разительным.
Конечно, сразу же может быть задан вопрос: а каков риск того, что в процессе эксплуатации, при старении полимерных покрытий ОВ и ОК, при климатических вариациях температуры затухание в ОВ не "уплывет" до вышеупомянутых проектных значений? Ответ можно получить и на этот вопрос, если только производитель О В проводит всеобъемлющие полевые и лабораторные исследования и регулярно осуществляет периодические испытания своей продукции.
Так, компания Corning, наиболее массовый мировой производитель ОВ, работает в этой сфере более 35 лет и непрерывно анализирует свойства ежегодно закладываемых объемов ОВ в лабораториях, изучает поведение образцов старых ОВ, отработавших в сетях при разных условиях эксплуатации десятки лет. Новые ОВ производятся в соответствии с накопленным опытом, и компания может предсказать поведение своего ОВ на мнотис годы вперед. Вне зависимости от условий будущей эксплуатации, в правильно сделанном и смонтированном ОК с волокном Corning возможные приросты в течение 40 лет эксплуатации в разы меньше того запаса в 0,06...0,10 дБ/км, который закладывается ныне при проектировании сетей.
Ценовой аспект. Конечно, упомянутые выше технические различия ОВ должны сказываться на их цене. Одни только многолетние масштабные исследования надежности ОВ требуют постоянных вложений средств, не говоря уже об отработке пионерских технологий. Удивительно не то, что ОВ разных производителей отличаются по цене, а то, что существующий разброс цен для ОВ разных производителей весьма невелик: 1-2 доллара США за километр. В общей стоимости 1 км.кабельной линии на волокне G.652 это различие между стоимостью на верхнем и нижнем ценовом пределе для доступных на рынке ОВ не превышает и десятых долей процента. Поэтому ни о какой разорительности применения высококачественных и проверенных многолетней работой ОВ говорить не приходится.
Иногда можно услышать: "А зачем, собственно, нужно закладывать в сеть дальней связи ОВ без пика воды, если выбранные рабочие длины волн DWDM-системы находятся вдалеке от 1383 нм. Лучше применить чуть более дешевое ОВ". Один ответ на этот вопрос может прозвучать для кого-то неожиданным - применение римановской накачки для наращивания расстояния передачи, не являющееся экзотикой уже сейчас, требует низкого затухания в областях, примыкающих к водяному пику. А сколько еще не вошедших в практику решений в технике связи могут потребовать прозрачности ОВ в области водяного пика? И что, с появлением каждого нового поколения оборудования передачи укладывать новые ОК? Понятно, что речь идет не только о водяном пике, это лишь пример. Фактически любое потенциально полезное пионерское нововведение, расширяющее границы применения ОВ и не ухудшающее исходных качеств, закладывает основу гибкости и конкурентоспособности сети в будущем.
Также и технология NexCor, позволяя ОВ работать с более высокой оптической мощностью, еще не раскрыла до конца своего потенциала, но несомненно проявит себя в дальнейшем.
Компания Corning оказалась единственной волоконной компанией, последовательно проводящей следующую техническую политику: с появлением новой технологии, потенциально расширяющей сферу применения ОВ, компания переходит на производство нового ОВ, полностью наследующего свойства предшествующего ОВ, но изготавливаемое с применением новой технологии. Уникальность подхода компании состоит в том, что за исключением переходных моментов, в каждый период времени она производит только один продукт из категории G.652, соединяющий все последние достижения. Это относилось к замене волокна SMF-28 волокном SMF-28e без водяного пика (и, кроме того, внутренне защищенному от появления этого пика в будущем даже в присутствии водорода) и к переходу от SMF-28e к волокну SMF-28e+ с применением технологии NexCor. И происходят такие переходы без ценовых скачков.
Различие в стоимости ОВ категорий G.652 и G.655 заметнее, но и выигрыш, в первую очередь экономический, при грамотном использовании ОВ категории G.655 в сетях дальней связи может быть еще значительнее. Некоторое ослабление внимания к волокнам G.655 в мировых публикациях вполне понятно, поскольку центр внимания стран, традиционно потребляющих значительные объемы ОВ, сместился в сторону программ "волокно к дому".
Сети дальней связи в основном были построены до кризиса телекоммуникаций в 2000 г. и зачастую с избытком. Кризис и стагнация в целом преодолены, но интерес к развитию кабельной части инфраструктуры сетей дальней связи в мире пока не вырос. В нашей стране развитие таких сетей на подъеме и оценивать выгоду от применения ОВ категории G.655 следует без постоянной оглядки на текущий иностранный опыт.
Основополагающее преимущество волокна Corning LEAF категории G.655 состоит в четырехкратном снижении хроматической дисперсии на длине волны 1550 нм по сравнению с любым ОВ G.652 (примерно 17 пс/нм*км). При наличии волоконных компенсаторов для обоих типов ОВ об этом можно было бы и не беспокоиться, но дисперсия 17 пс/нм требует в 4 раза более длинного компенсирующего ОВ в модуле DCM, чем в соответствующем модуле компенсации для LEAF. В первую очередь, из-за этого падает динамический диапазон в системе, требуется дополнительное усиление. Не столь очевидно, но часто более важно то, что с применением LEAF можно существенно снизить уровень PMD в системе: уже в спецификации на LEAF стоит значение PMD для линии связи 0,04 пс/^/км , хотя многие ОВ категории G.652 имеют PMD в линии на уровне 0,1 пс/^/км". Кроме того, поскольку длина ОВ в модуле DCM для LEAF примерно в 4 раза короче, его вклад в PMD системы ориентировочно в 2 раза ниже, чем у соответствующего DCM для ОВ G.652. В общем виде эти расчеты представлены на рис.2. В системе с усилением сигнала средний выигрыш в PMD от применения LEAF составляет минимум 40 %.
Преимущества волокна LEAF могут быть ярко реализованы и в сочетании с новой технологией - электронной компенсацией дисперсии. Наиболее часто встречающиеся 10Гбит/с системы передачи этого типа (без волоконной компенсации) ограничены расстояниями до 200-300 км, что не соответствует требованиям систем дальней связи. Волокно LEAF с присущей ему пониженной дисперсией может обслуживать системы с электронной компенсацией дисперсии уже на расстояниях передачи до 1000 км, что меняет статус таких систем.
Таким образом, приступая к строительству сети, приходится принимать ответственное решение: выбрать ли продукт, свойства которого десятилетиями "отшлифовывались" как скрипка Страдивари, или, прельстясь копеечной выгодой (воистину копеечной!), превратить свою сеть в полигон для климатических и иных испытаний.
Удивительно, что ОВ, не внося даже заметной доли в стоимость системы, определяет ее будущее на долгие годы. В дальнейшем можно многое исправить и усовершенствовать: скажем, заменить элементы активного оборудования, вставить компенсаторы хроматической дисперсии и PMD. Но заменить проложенную кабельную сеть целиком нереально. И думать о том, насколько конкурентоспособной и гибкой получится сеть, надо, начиная с выбора волокна.
| |
