82Научно-технические разработки

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Оптическая система на длину волны 1550 нм в применениях для кольцевых структур ВОЛС в городских массивах


В.Возняк (KLONEX, Ополе, Польша),
И.Гайович, С.Парвов (РОМСАТ, Киев, Украина
Теле-Спутник - 2(28) Февраль 1998 г.


В современной технологии строительства сетей кабельного телевидения в крупных городских массивах предусматривается создание инфраструктуры, которая дает возможность передавать на существенные расстояния (10-40 км) достаточно большое количество аналоговых (более 30) и цифровых телевизионных каналов, а также осуществлять дуплексную передачу сигналов прочих услуг (телефония, передача данных, Интернет, мониторинг состояния сети). При этом важнейшим вопросом является поддержание высокого уровня электрических параметров передаваемых сигналов (CNR, CTB, CSO).

В настоящее время применение городской сети гибридного типа HFC (HFC — hybrid fiber coax — оптоволоконно-коаксиальная сеть) предусматривает вынос точки окончания оптической сети ONU (optical node unit — блок оптического узла, или оптический приемник) так далеко, чтобы магистральный участок, по которому выполняется дальнейшее распространение сигнала, состоял из 2-3 усилителей. Предоставление оператором кабельного ТВ дополнительных телекоммуникационных услуг требует внедрения новых технических подходов, повышающих надежность работы сети: резервное переключение путей прохождения сигналов по ВОЛС, обратный канал высокой емкости в оптоволоконной сети, а также дистанционное управление и мониторинг состояния сети CATV. Такой подход определяет конфигурирование крупномасштабной городской системы кабельного ТВ в виде оптического кольца, в котором оптические узлы служат для ответвления сигнала по сети уже звездообразной структуры.

Электрические параметры мультимедийной сети


Рис.1
Анализ существующих концепций мультимедийных сетей дает возможность задать общие требования к параметрам, определяемым для абонентского выхода (розетки) (см. табл. 1).

Учтя влияние коаксиальной части сети абонентской дистрибуции, приводящее к ухудшению электрических параметров передаваемых сигналов, можно определить их значения на выходе ONU (оптического приемника) (см. формулу 1).

При этом эти параметры должны выдерживаться при передаче по оптоволокну как на участке оптического кольца, так и в оптических ветвлениях локального масштаба. Следует подчеркнуть, что создание системы ВОЛС, обладающей такими параметрами, относительно большой длины является нетривиальной задачей.

ТАБЛИЦА 1

Емкость ONU1200 абонентов
Кол-во видеоканалов60 PAL (полоса канала 5 МГц)
Полоса для данных (прямой канал)150 МГц
Полоса для данных (обратный канал)50 МГц
CNR (прямой канал) 47 дБ
CTB (прямой канал)55 дБ
CSO (прямой канал)55 дБ

(например, таковы технические требования к параметрам при эксплуатации системы WESTBOUND 9600 — широкополосной платформы доступа для реализации услуг телефонии, Интернет, WAN по существующей сети CATV).



CNRopt (прямой канал) = 50 дБ(1)
CTBopt (прямой канал) = 60 дБ
CSOopt (прямой канал) = 60 дБ

Концепция реализации оптической сети

 Рис. 2
Рис.2
Возможна реализация следующих вариантов: сеть, состоящая из
  1. одного аналогового передатчика DFB на длину волны 1310 нм и одного приемника ONU;
  2. соединенных в каскад сегментов типа а), т.е. двух передатчиков DFB и двух приемников ONU;
  3. аналогового передатчика на длину волны 1550 нм с оптическим усилителем EDFA и приемником ONU (теоретически также возможно реализовать цифровую передачу для оптической технологии передачи в сети, однако использование такого метода на практике ограничивается из-за высокой стоимости оборудования и дополнительных системных технических требований, накладывающих ограничение на развитие таких сетей).

Аналоговая передача по ВОЛС на длине волны 1310 нм является проверенным и доступным по цене техническим решением для небольших сетей. Однако время диктует необходимость создания длинных магистралей, либо колец. Протяженность оптических волокон в таких сетях достигает 100 км, что вполне реально для крупного города, либо группы небольших поселков. Для эффективного функционирования подобных сетей требуется оборудование, обладающее высоким оптическим бюджетом, т.е. большим запасом оптической мощности. Высокий оптический бюджет также необходим в сетях, где велика плотность дистрибуции и один узел ONU обслуживает 500-2000 абонентов. Расчеты показывают, что стоимость реализации ВОЛС на 1310 нм для описанных структур становится очень высокой.

Пример 1

Линия ВОЛС в виде оптического кольца
(25 км), доходящего до точки ответвления оптической мощности на 4 приемника в конфигурации типа "звезда" (рис. 1).

 Рис.3
Рис.3
Несмотря на то, что расчет вышеуказанной схемы проводился для наиболее эффективной среди DFB-передатчиков 1310 нм модели PWL-4813 фирмы Harmonic Lightwaves (подробнее об этих изделиях — см. "Теле-Спутник", № 7, 1997), для которой оптическая мощность на выходе составляет 16 мВт, значение шумового параметра SNR получается неожиданно очень малым. Выполнение требований к ONU по параметру SNR возможно исключительно в случае подачи сигнала по оптоволокну согласно правилу "с одного передатчика на один приемник". В результате получаем схему, для которой требуется большое количество передатчиков, оптических волокон в кольце, а также дорогое оборудование приемной части ONU.

Каскадирование участков аналоговой передачи на 1310 нм обычно дает возможность расширить зону обслуживания оптической сети, уменьшить необходимое количество оптических волокон и затраты на оборудование, однако такой каскад DFB характеризуется значительным ухудшением электрических параметров, особенно CTB и CSO.

Пример 2

Линия ВОЛС в виде оптического кольца
(25 км), доходящего до точки ответвления оптической мощности на приемник. Дальнейшее распространение на 4 приемника осуществляется в конфигурации типа "звезда" с помощью локального передатчика (рис. 2).

В данной системе параметры SNR и CTB удерживаются на требуемом уровне, однако вследствие каскадирования ухудшается CSO.

Аналоговая передача по линии ВОЛС на длине волны 1550 нм является современной альтернативой предыдущим подходам. Оптический передатчик на 1550 нм с внешней оптической модуляцией, дополнительно оснащенный усилителем оптической мощности EDFA, дает возможность передавать большое количество программ в удаленные пункты с сохранением высоких значений электрических параметров, определяющих качество распространения программ. Благодаря схеме контроля искажений SBS, такая схема работает с использованием стандартных оптических волокон, для которых дисперсия на длине волны 1310 нм является нулевой.

ТАБЛИЦА 2

DFB (точка-точка)DFB-DFB (каскад)1550 нм
SNRхорошохорошохорошо
CTBочень хорошоплохоочень хорошо
CSOочень хорошоочень плохоочень хорошо
Необходимое кол-во волокон в кольцеочень большоемалоемалое
Совместное использование волокон для обратного каналанетнетда
Возможность расширенияслабаяслабаяхорошая
Стоимость оборудованияочень высокаявысокаясредняя

Пример 3

Линия ВОЛС в виде оптического кольца
(25 км), по которой оптический луч распространяется на длине волны 1550 нм до точки ответвления мощности, после которой сигнал поступает на приемник. В расчетах использованы данные для оборудования высокого класса — передатчика HLT-7803 и усилителя HOA-7020 -, которые также производятся фирмой Harmonic Lightwaves (рис. 3).

Этот вариант дает оптимальное решение. Технические параметры получаются выше базовых требований. При этом важно отметить хорошую экономичность решения. Следует также обратить внимание на значительное уменьшение количества задействованных волокон, поскольку обслуживание обратного канала на длине волны 1310 нм выполняется на тех же волокнах, что и передача прямого канала на длине волны 1550 нм.

Средняя цена на ONU

Использование оптических усилителей с высоким уровнем выходной мощности дает значительную экономию при строительстве магистральной части сети кабельного ТВ на ВОЛС. В реальности представленные выше варианты имеют значительно большее количество узлов ONU, чем изображено на рисунках. В таблице 2 приведены сравнительные оценки вариантов построения широких сетей кабельного ТВ в городских условиях.

Анализ технических и экономических аспектов использования техники ВОЛС в больших сетях кольцевой структуры показывает преимущества использования устройств на длину волны 1550 нм. Большой оптический бюджет оптических усилителей дает возможность строить протяженные участки, а также осуществлять глубокую локальную дистрибуцию.

Конструкция передатчиков и усилителей 1550 нм дает возможность получить высокий уровень параметров линейности, а также уменьшить требуемое количество оптических волокон, благодаря потенциальной возможности передачи сигналов обратного канала на длине волны 1310 нм.

Использование системы на 1550 нм дает существенную экономию затрат на оборудование в пересчете на один оптический узел, особенно для широких сетей с большим количеством приемников.

 ROMSAT Публикуется на правах рекламы.




 
Теле-Спутник Февраль 1998
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт