eng
Содержание
Предисловие к первому русскому изданию
Предисловие ко второму русскому изданию
Предисловие автора
Глава 1
Введение в передачу сигнала по оптическому волокну
1.1
Требования к полосе пропускания
1.2
Модель волоконно-оптической системы передачи
1.2.1
Диапазоны длин волн, используемые для передачи сигнала по оптоволокну
1.3
Волоконно-оптический световод как среда передачи
1.3.1
Конструкция световода
1.3.2
Как свет распространяется по волоконно-оптическому световоду
Глава 2
Волоконно-оптический кабель
2.1
Типы оптических волокон
2.1.1
Определение диаметра сердцевины
2.1.2
Три типа оптических волокон
2.2
Распространение различных мод по оптоволокну
2.3
Микроизгибы и макроизгибы
2.4
Конструкция кабеля
2.4.1
Диаметр оптоволокна
2.4.2
Плотное буферное покрытие или свободная буферная трубка
2.4.3
Силовые элементы
2.5
Характеристики оптического волокна
2.5.1
Оптические характеристики
2.5.2
Механические характеристики
2.5.3
Волоконно-оптические модули
2.6
Волокно с выровненным или с профильным показателем преломления оболочки
2.7
Типичные характеристики оптического волокна высокого качества
Глава 3
Оптические разъемы, сростки и пассивные оптические устройства
3.1
Введение
3.2
Основные определения
3.2.1
Элемент, ответвляющий поток (неселективный по отношению к длине волны)
3.2.2
Оптический разветвитель (сплиттер - комбайнер)
3.2.3
Аттенюатор
3.2.4
Волоконно-оптический фильтр
3.2.5
Волоконно-оптический изолятор
3.2.6
Волоконно-оптический терминатор
3.2.7
Волоконно-оптический переключатель (коммутатор)
3.2.8
Пассивный компенсатор (хроматической) дисперсии
3.2.9
Волоконно-оптический соединитель - оптический разъем
3.2.10
Сращивание оптических волокон
3.3
Определение функциональных параметров
3.3.1
Вносимые потери (IL)
3.3.2
Возвратные потери (RL)
3.3.3
Отражательная способность
3.3.4
Предварительное обсуждение направленности, возвратных потерь и отражательной способности
3.3.5
Рабочий диапазон длин волн
3.3.6
Потери, зависящие от поляризации (PDL)
3.3.7
Зависимость отражательной способности от поляризации
3.3.8
Обратные потери (степень изоляции) волоконно-оптических изоляторов
3.3.9
Направленность
3.3.10
Однородность
3.3.11
Оптический порт
3.3.12
Матрица передачи волоконно-оптических устройств ветвления и WDM-устройств
3.3.13
Коэффициент передачи волоконно-оптических устройств ветвления и WDM-устройств
3.3.14
Логарифмический коэффициент матрицы передачи волоконно-оптических устройств ветвления и WDM-устройств
3.3.15
Матрица передачи волоконно-оптических коммутаторов
3.3.16
Коэффициенты передачи волоконно-оптических коммутаторов
3.3.17
Логарифмическая матрица передачи волоконно-оптических коммутаторов
3.3.18
Избыточные потери волоконно-оптических устройств ветвления
3.3.19
Коэффициент связи
3.3.20
Рабочая длина волны
3.3.21
Матрица времен переключений волоконно-оптического коммутатора
3.4
Оптические разъемы и неразъемное соединение (сращивание) волокон
3.4.1
Оптические разъемы
3.4.1.1
Конструкция оптических разъемов - общий случай
3.4.1.2
Типы оптических разъемов
3.4.2
Неразъемное соединение волокон
3.4.2.1
Механическое соединение
3.4.2.2
Соединение с помощью сварки
3.5
Волоконно-оптические элементы ветвления потока, или разветвители
3.5.1
Введение
3.5.2
Концепции разветвителей/элементов ветвления
3.5.3
Рабочие параметры разветвителей/элементов ветвления
3.5.4
Основные определения разветвителей/элементов ветвления
3.5.5
Звездообразные и направленные разветвители/элементы ветвления - дополнительное обсуждение
3.6
Оптические аттенюаторы
3.6.1
Основные рабочие параметры аттенюаторов
3.7
Изоляторы
3.8
Волоконно-оптические фильтры
3.9
Оптические кроссы, коммутационные панели и оптические коммутаторы
Глава 4
Источники светового излучения
4.1
Введение
4.2
Светоизлучающие диоды
4.3
Лазерные диоды
4.3.1
Многомодовые (MLM) лазеры, или лазеры с резонаторами Фабри-Перо
4.3.2
Одномодовые (SLM) лазеры
4.3.3
Полупроводниковый лазер с распределенной обратной связью (DFB)
4.3.4
DFB-лазеры с внешним модулятором
4.3.5
Лазер с вертикальной резонаторной полостью и излучающей поверхностью (VCSEL)
4.4
Частотно-модулированный импульс (чирп)
4.4.1
Понятие ЧМ импульса
4.4.2
Подробное обсуждение ЧМ сдвига
4.4.3
Параметры импульсов, характеризующие эффект ЧМ сдвига
4.5
Потери мощности
4.6
Основные параметры промышленных источников светового излучения
4.6.1
Светоизлучающие диоды (СИД)
4.6.2
Лазерные диоды (ЛД)
4.6.3
Сравнение характеристик СИД с характеристиками некоторых типов лазерных диодов
4.6.3.1
Сравнение ширины спектра излучения СИД и ЛД
4.6.4
Рабочие характеристики некоторых промышленных лазерных диодов
4.6.4.1
Настраиваемые лазерные передатчики для длинных секций и скорости 2,5 Гбит/с типа C488 компании Lucent Technologies
4.6.4.2
Лазерные DFB-передатчики для скорости 10 Гбит/с компании OKI
4.7
Настраиваемые лазеры
4.7.1
Настраиваемый DFB-лазер
4.7.2
Лазер с распределенным брэгговским отражателем (DBR)
4.7.3
DBR-лазеры с выбранными решетками (SG-DBR)
4.7.4
VCSEL-лазеры
4.7.5
Лазеры с внешней резонаторной полостью
4.8
Модулированные импульсные последовательности
Глава 5
Детекторы светового излучения
5.1
Введение
5.2
Определения
5.3
Необходимые соотношения
5.4
PIN-фотодиоды
5.4.1
Конструкция детектора на основе кремниевого фотодиода
5.4.2
Обзор фотодиодных детекторов на основе InGaAs
5.4.3
Лавинные фотодиоды (APD)
5.4.3.1
Рабочие параметры APD
5.4.3.2
Типы APD
5.4.3.3
APD с разделением процессов поглощения и умножения (SAM APD)
5.4.3.4
Рабочие параметры APD
5.4.3.5
Коэффициент избыточного шума
5.4.4
Применение APD
5.5
Оптические приемники
5.5.1
Электрические усилители, выход приемника
5.5.2
Глазковая диаграмма
5.5.3
Уровень принятого сигнала и BER
5.6
Замечания по применению детекторов
Глава 6
Ухудшение передачи света
6.1
Введение
6.2
Потери или ослабление сигнала в оптическом волокне
6.2.1
Собственные внутренние потери
6.2.2
Потери от наличия примеси (внешние потери поглощения)
6.2.3
Рэлеевское рассеяние
6.2.4
Несовершенства оптического волокна (ОВ)
6.2.4.1
Геометрия стекла
6.3
Дисперсия
6.3.1
Межмодовая дисперсия
6.3.2
Материальная дисперсия
6.3.3
Хроматическая дисперсия
6.3.4
Поляризационная модовая дисперсия (PMD)
6.3.5
Компенсация дисперсии
6.3.5.1
Волокно, компенсирующее дисперсию (DCF)
6.3.5.2
Компенсаторы на дифракционных решетках Брэгга
6.4
Нелинейные эффекты
6.4.1
Введение в оптические нелинейности
6.4.2
Вынужденное рассеяние Бриллюэна
6.4.2.1
Эффекты ухудшения передачи
6.4.2.2
Возможности снижения этих эффектов
6.4.3
Вынужденное рассеяние Рáмана
6.4.3.1
Эффекты ухудшения передачи
6.4.3.2
Возможности снижения этих эффектов
6.4.4
Фазовая самомодуляция
6.4.4.1
Эффекты ухудшения передачи
6.4.4.2
Возможности снижения этих эффектов
6.4.5
Четырехволновое смешение
6.4.5.1
Эффекты ухудшения передачи
6.4.5.2
Возможности снижения этих эффектов
6.4.6
Модуляционная неустойчивость
6.4.6.1
Эффекты ухудшения передачи
6.4.6.2
Возможности снижения этих эффектов
6.4.7
Формирование солитонов
6.4.7.1
Использование преимуществ солитона
6.4.7.2
Эффекты ухудшения передачи
6.4.7.3
Возможности снижения этих эффектов
6.4.8
Фазовая кросс-модуляция
6.4.8.1
Эффекты ухудшения передачи
6.4.8.2
Возможности снижения этих эффектов
6.5
Поляризационные свойства
6.5.1
Поляризационная модовая дисперсия (PMD)
6.5.1.1
Эффекты ухудшения передачи
6.5.1.2
Возможности снижения этих эффектов
6.5.2
Потери, обусловленные поляризацией
6.5.2.1
Эффекты ухудшения передачи
6.5.2.2
Возможности снижения этих эффектов
6.5.3
Поляризационный провал усиления
6.5.3.1
Эффекты ухудшения передачи
6.5.3.2
Возможности снижения этих эффектов
6.6
Другие типы ухудшений системы передачи
6.6.1
Накопленный шум, связанный с оптическим усилением
6.6.1.1
Эффекты ухудшения передачи
6.6.1.2
Возможности снижения этих эффектов
6.6.2
Эффект самофильтрации
6.6.2.1
Эффекты ухудшения передачи
6.6.2.2
Учет эффекта самофильтрации
6.7.
Выбор оптических фильтров по их дисперсионным характеристикам
6.7.1
Характерные параметры одномодового ОВ, соответствующего стандарту ITU-T G.652
6.7.2
Характерные параметры одномодового ОВ с сдвигом нулевой дисперсии, соответствующего стандарту ITU-T G.653
6.7.3
Характеристики одномодового ОВ со сдвигом волны отсечки, соответствующего стандарту ITU-T G.654
6.7.4
Характерные параметры одномодового ОВ с ненулевой смещенной дисперсией, соответствующего стандарту ITU-T G.655>
Глава 7
Регенераторы и волоконно-оптические усилители
7.1
Введение
7.2
Применение регенераторов в оптических системах
7.2.1
Регенераторы в сетях SONET
7.3
Волоконно-оптические усилители
7.3.1
Типы волоконно-оптических усилителей
7.3.1.1
Усилители на лазерных диодах
7.3.1.2
Усилитель на волокне, легированном эрбием (EDFA)
7.3.1.3
Варианты усилителей типа EDFA
7.3.1.4
Другие усилители на волокне, легированном редкоземельными элементами (РЗЭ)
7.4
Критические рабочие параметры усилителей типа EDFA
7.4.1
Усиление и выходная характеристика
7.4.2
Усиленная спонтанная эмиссия (ASE)
7.5
Рáмановские усилители
Глава 8
Мультиплексирование с разделением по длине волны
8.1
Возрастание требований на пропускную способность ВОСП
8.2
Основы WDM-систем
8.3
Интерферометр Фабри-Перо
8.4
Фильтры Маха-Цендера
8.5
Решетки Брэгга и волоконно-оптические решетки Брэгга (FBG)
8.5.1
Некоторые характерные применения FBG
8.5.1.1
Уникальные фильтрующие свойства FBG
8.5.1.2
Фильтры выравнивания волновой характеристики
8.5.1.3
Использование FBG для компенсации хроматической дисперсии
8.6
Фильтры на тонких пленках
8.6.1
Оптические фильтры - подведение итогов
8.7
Дифракционная решетка на массиве волноводов
8.8
Прямая и обратная операции интерливинга
8.9
Рекомендации ITU-T (МСЭ) по назначению длин волн, используемых в системах WDM
8.9.1
Выбор минимального шага и стандартных несущих частотного плана систем WDM
8.10
Типичные характеристики систем WDM
Глава 9
Синхронные оптические сети SONET и синхронная цифровая иерархия SDH
9.1
Введение
9.2
Синхронные оптические сети (SONET)
9.2.1
Структура синхронных сигналов
9.2.1.1
Основные конструктивные блоки
9.2.1.2
Фреймы STS-N
9.2.1.3
Конкатенация STS
9.2.1.4
Структура виртуальных трибов
9.2.2
Указатель полезной нагрузки
9.2.3
Три уровня заголовков SONET
9.2.4
Процесс сборки/разборки SPE
9.2.5
Мультиплексирование ввода-вывода (ADM)
9.2.6
Автоматическое защитное переключение (APS)
9.2.7
Кольцевая архитектура SONET
9.3
Синхронная цифровая иерархия SDH
9.3.1
Введение
9.3.2
Стандартные скорости передачи SDH
9.3.3
Определения
9.3.3.1
Основные соглашения
9.3.4
Основная схема мультиплексирования SDH
9.3.4.1
Административные блоки (AU) фрейма STM-N
9.3.4.2
Взаимная связь фреймов STM-N
9.3.4.3
Скремблирование
9.3.5
Структура фрейма для интерфейса 51,84 Мбит/с
9.3.6
Методы мультиплексирования SDH
9.3.6.1
Мультиплексирование административных блоков в STM-N
9.3.6.2
Мультиплексирование трибных блоков в VC-4 и VC-3
9.3.7
Указатели
9.3.7.1
Указатель AU-n
9.4
Заключение
Глава 10
Соединение оптических систем на инженерном уровне
10.1
Понятие бюджета линии связи
10.2
Расчетные допуски для линии связи
10.2.1
Таблицы контроля
10.2.2
Практические таблицы ITU-T (МСЭ)
10.3
Бюджет линии связи: примеры
10.3.1
Общие правила
10.3.2
Пример 1
10.3.2.1
Анализ
10.3.3
Пример 2
10.3.4
Пример 3
10.3.5
Пример 4
10.4
Полоса пропускания линии связи, время нарастания фронтов, накопленная дисперсия
10.4.1
Бюджет времени нарастания
10.5
Определение уровней оптической мощности
10.5.1
Уровень мощности канала
10.5.1.1
Минимальная мощность канала
10.5.1.2
Максимальная мощность канала
10.5.1.3
Максимальный диапазон изменения мощности канала
10.5.2
Максимальная полная мощность
Глава 11
Наружная прокладка ВОЛС
11.1
Введение
11.2
Прокладка кабеля в грунт
11.2.1
Стандарты маркировки наружной кабельной прокладки
11.2.2
Глубина прокладки
11.2.3
Маркировка на трассе
11.2.4
Вертикальные опоры
11.2.5
Устройство вводов
11.2.6
Прокладка кабеля через водные преграды
11.2.7
Пересечение железных дорог
11.2.8
Прокладка по мостовым переходам
11.2.9
Пересечение автомагистралей
11.2.10
Экскаваторные работы и повреждения
11.2.11
Восстановление повреждений
11.3
Планирование трассы и прокладка ВОЛС
11.3.1
Волоконно-оптические кабели
11.3.2
Планирование трассы прокладки
11.3.2.1
Выбор трассы
11.3.2.2
Общая длина секции или пролета
11.3.2.3
Определение общей длины кабеля
11.3.2.4
Длина кабеля на катушке или барабане
11.3.2.5
Число и положение сростков/оптических разъемов
11.3.2.6
Право на проход/прокладку
11.3.2.7
Коллекторные трубы, кабельные колодцы, кабелепроводы, короба
11.3.2.8
Использование кабелеукладчика или прокладка кабеля в грунт
11.3.2.9
Использование воздушной подвески кабелей
11.3.3
Особенности прокладки кабеля
11.3.3.1
Установка кабелепровода/пластмассовой трубы
11.3.3.2
Непосредственной укладка
11.3.3.3
Использование кабелеукладчика
11.3.3.4
Воздушная подвеска
11.3.3.5
Зоны возможных проблем на пути укладки кабеля
11.3.3.6
Максимальное растягивающее усилие ВОК
11.3.3.7
Минимальный радиус изгиба
11.4
Измерения при внешней кабельной прокладке и приемо-сдаточные испытания
11.4.1
Полное затухание
11.4.2
Дисперсия
11.4.3
Тестирование показателей ошибок
11.5
Подводные кабельные системы
11.5.1
Меры по улучшению доступности
Глава 12
Доступность и безотказность систем
12.1
Важность показателей доступности и безотказности
12.1.1
Определения доступности и безотказности
12.1.2
Безотказность и форс-мажорные обстоятельства
12.1.3
Определение отказа канала
12.1.4
Показатели доступности короткой секции (Telcordia)
12.1.5
Ссылки на стандарты по надежности электронного оборудования и систем
12.1.6
Основные требования для систем передачи (TSGR): оценка надежности оборудования
12.2
Взаимосвязь показателей надежности
12.3
Вычисление доступности системы
12.3.1
Доступность и недоступность
12.4
Сетевая архитектура и безотказность
12.4.1
Автоматическое защитное переключение (APS)
12.4.2
Активирование переключения
12.4.3
Восстановление
12.4.3.1
Активация APS-функции
12.4.4
Надежность и доступность защитного переключения
12.4.4.1
Тихий отказ
12.4.4.2
Имитация отказов
12.4.5
Варианты защиты линейных сегментов
12.4.5.1
Вариант защиты линии передачи (1+1)
12.4.5.2
Защита типа N+1
12.4.6
Самовосстанавливающееся кольцо (SHR) SONET
12.4.6.1
Защитное переключение линейных сегментов в SHR
12.4.6.2
Защитное переключение маршрута в SHR
12.4.7
Конфигурация кольца
12.4.7.1
Однонаправленное кольцо с переключением маршрута (UPSR)
12.4.7.2
Двунаправленное кольцо с переключением линейных сегментов (BLSR)
12.5
Центр управления работой сети (NOCC)
12.5.1
Доставка информации о статусе и показателях ошибок в NOCC
12.5.2
Язык TL1
12.6
Показатели ошибок и сообщения об аварийных ситуациях в SONET
12.6.1
Структура заголовков по их уровням
12.6.1.1
Описание уровней заголовков
12.6.2
Мониторинг показателей ошибок
12.6.2.1.
Показатели и примитивы, используемые при мониторинге, и сетевые дефекты
12.6.2.2
Показатели ошибок
12.6.3
Сигналы, используемые для обслуживания системы
12.6.4
Каналы инженерной связи
12.6.5
Каналы пользователей
12.6.6
Каналы передачи данных (DCC)
12.7
Минимизация необходимых запасных узлов
Глава 13
Варианты сетевого питания для улучшения доступности системы
13.1
Бесперебойное питание
13.2
Кинетические системы с маховиком
13.3
Обычные статические системы бесперебойного питания
13.3.1
Классификация обычных статических систем бесперебойного питания
13.3.2
Указания по использованию вторичных элементов
13.3.3
Перезарядка/выравнивание заряда
13.3.4
Емкость батареи
13.4
Питание удаленных пунктов
13.4.1
Газотурбинные генераторы питания
13.4.2
Топливо сберегающая альтернатива
Глава 14
Гибридные системы, использующие медные жилы и оптоволокно
14.1
Введение
14.2
Основные сведения
14.2.1
Логическое обоснование
14.3
Использование передачи КТВ по волоконно-оптическому пролету КТВ магистрали
14.3.1
Передача АМ сигнала КТВ по волоконно-оптическому пролету
14.3.2
Комментарии и обсуждение бюджета мощности волоконно-оптической линии
14.4
Установка волоконно-оптического оборудования как можно ближе к ТВ приемнику пользователя
14.5
Двунаправленная схема КТВ
14.5.1
Назначение сегментов спектра КТВ для обратного трафика
Глава 15
Внутриобъектная кабельная прокладка с использованием волоконной оптики
15.1
Введение
15.2
Диапазон используемых приложений
15.2.1
Создание вертикальной (магистральной) и горизонтальной кабельной прокладки
15.3
Топология сети
15.3.1
Кампусная магистральная сеть
15.4
Замечания по поводу прокладки волоконно-оптического кабеля
15.4.1
Оптические разъемы, рекомендуемые для использования при прокладке волоконно-оптического кабеля в здании
15.4.2
Практика кабельной прокладки - учет полярности
15.5
Выбор кабеля и его использование
15.6
Тестирование эксплуатационных характеристик корпоративной сети
15.6.1
К вопросу о показателях корпоративной сети
15.6.2
Подготовка плана тестирования и методология тестирования
Глава 16
Средства, используемые для поиска неисправности сети
16.1
Сценарий
16.2
Оборудование для тестирования
16.3
Процедуры тестирования, использующие измерители оптической мощности
16.3.1
Измерение обрывов оптоволокна в ВОК, используя измерители оптической мощности
16.4
Введение в оптическую рефлектометрию во временной области (OTDR)
16.5
Тестирование BER и другие процедуры тестирования ошибок
16.5.1
Понятие BERT
16.6
Оптические спектроанализаторы (OSA)
16.7
Анализаторы световых сигналов
16.8
Оптические каналы супервизорного контроля
Глава 17
Функционирование оптической сети
17.1
Введение
17.2
Требования новых оптических технологий
17.3
Распределенная коммутация
17.4
Оверлейные сети
17.4.1
Появление двухуровневых сетей
17.5
Оптическая коммутация
17.5.1
Коммутация с помощью MEMS
17.5.1.1
Управление зеркалами и пузырьковыми доменами
17.6
Практические оптические мультиплексоры ввода-вывода (OADM)
17.6.1
OADM и OXC улучшают доступность и безотказность системы
17.7
Совершенствование управления новой сетевой архитектурой
17.8
Полностью оптические кросс-коммутаторы
17.9
Варианты сигнализации для оптического уровня
17.10
Четыре класса оптических сетей
17.10.1
Общие типы сетей
17.11
Обзор многопротокольной коммутации с использованием меток (MPLS)
17.11.1
Введение
17.11.2
Основные термины технологии MPLS
17.11.3
Архитектура MPLS-сетей
17.12
Заключение
Дополнение
Глава Д1
Cинхронизация потоков цифровых данных ВОСП
Д1.1. Введение
Д1.2. Основные типы синхронизации и связанные с ними понятия
Д1.3. Основные схемы управления в сетях ТСС
Д1.3.1. Основные определения типов источников
Д1.3.2. Точностные параметры и основные ошибки эталонных источников
Д1.3.3. Определения некоторых основных ошибок
Д1.3.4. Стандартные сигналы, используемые для целей синхронизации
Д1.3.5. Стандартные режимы работы хронирующего источника
Д1.4. Общее решение задачи синхронизации
Д1.5. Классы и характеристики хронирующих источников
Д1.5.1. Оборудование, используемое для синхронизации сети
Д1.5.2. Спутниковые системы и датчики точного времени
Д1.6. Проектирование сетей ТСС
Д1.6.1. Особенности синхронизации цифровых сетей SDH
Д1.6.2. Источники синхронизации сетей SDH
Д1.6.3. Качество хронирующего источника
Д1.7. Примеры реализации сетей ТСС
Д1.7.1. Система ТСС цифровой сети ОАО "Ростелеком"
Д1.7.1.1. Классы подключения к Базовой сети ТСС
Д1.7.1.2. Процедура подключения к Базовой сети ТСС
Д1.7.2. Система ТСС цифровой сети ЗАО "Транстелеком"
Глава Д2
Показатели ошибок ВОСП
Д2.1. Введение
Д2.2. Схема тракта ВОСП для оценки показателей ошибок
Д2.2.1. Эталонный тракт для каналов со скоростью меньшей E1
Д2.2.2. Эталонный тракт для каналов со скоростью больше E1
Д2.2.3. Спутниковый и наземный каналы передачи данных
Д2.3. Типы показателей ошибок
Д2.4. Методика оценки показателей ошибок на основе BER
Д2.4.1. Использование вероятностных оценок BER - BEP
Д2.4.1.1. Маска BEP
Д2.5. Процедура расчета показателей ошибок на основе ES и SES
Д2.5.1. Мониторинг показателей ошибок в реальных системах
Д2.5.2. Примеры расчета показателей ошибок
Д2.5.3. Новые тенденции и стандарты для оценки показателей ошибок
Глава Д3
Пассивные оптические сети PON
Д3.1. Введение
Д3.2. Волокно в сетях доступа
Д3.3. Принцип действия PON
Д3.4. Архитектуры APON, EPON и GPON
Список литературы
Список литературы на русском языке, добавленный редактором перевода
Список сокращений
Предметный указатель