3.5. Полоса пропускания

Концепция полосы пропускания в спектре частот обсуждалась в главе 2. По отношению к оптическим волокнам рабочая полоса пропускания не соответствует изменениям частоты в той же степени, как для кабелей на медной основе, но более непосредственно связана с рассеянием. Все факторы, влияющие на полосу пропускания, будут возрастать по мере увеличения длины кабеля. Например, с увеличением длины кабеля возрастает модовая дисперсия увеличивая ширину импульса в конце кабеля и тем самым усиливая межсимвольную интерференцию), что на самом деле снижает максимальную скорость передачи данных, другие факторы, влияющие на полосу пропускания, будут обсуждаться в разделе 3.7.

Полоса пропускания волокна приводится в технических характеристиках производителя, не будет указана в форме "частота полосы пропускания на километры" (то есть МГц/км). Полоса пропускания волокна представляет собой диапазон, на границах которого уровень оптической мощности снижается на 3 дБ (это равносильно снижению уровня электрической мощности в детекторе оптической мощности на 6 дБ). Например, если волоконная система предназначена для работы со средней длиной волны 1310 нм, что эквивалентно работе лазера или светодиода на частоте 2,3 х 1014 Гц, а указанная полоса пропускания оптического волокна составляет 500 МГц, источник, сможет модулировать с частотой, создающей частотные компоненты вплоть до 250 МГц по обе стороны от этой рабочей частоты. Это показано на рис. 3.22.

Рис. 3.22. Рабочая полоса пропускания волокна

Следовательно, для кабеля с рабочей полосой пропускания 500 МГц/км уровень мощности на частоте 500 МГц через 1 км понизится на 3 дБ, на частоте 250 МГц - через 2 км и т. д. На 5 км у этого волокна результирующая полоса пропускания будет равна 100 МГц.

3.6. Спектральное уплотнение

Методом, обычно используемым в системах связи на длинные дистанции для значительного увеличения полосы пропускания, является спектральное уплотнение (WDM - wave division multiplexing), иногда называемое плотным спектральным уплотнением (DWDM - dense wave division multiplexing). Эта методика совмещает в едином волокне излучение лазеров с высокоточно стабилизированной температурой, работающих на слегка различающихся частотах. Для точного определения длин волн и гарантирования отсутствия перекрывания излучений лазеров на передающем конце линии связи используются оптические фильтры. Фильтры используются также на принимающем конце канала, чтобы дать возможность принять и декодировать каждый канал (длину волны).

Например, система может состоять из 32 лазеров, передающих в оптическое мультиплексирующее устройство 32 различные длины волны. Длины волн центрируются вокруг длины волны 1310 или 1550 нм, но располагаются очень близко друг к другу. Система такого размера может иметь длины волн, отстоящие друг от друга на 1,6 нм. Коммерческие системы обычно способны совмещать в едином волокне 80 длин волн на расстоянии 0,4 нм друг от друга. Если каждый лазер передает на скорости 10 Гбит/с, тогда пропускная способность единственной волоконной системы составит 800 Гбит/с.

Сейчас на рынке появляются системы, поддерживающие до 160 длин волн в одном волокне.

На рынке имеется также ряд более дешевых систем с меньшей пропускной способностью, которые иногда называют системами линейного спектрального уплотнения (CWDM -course wave division multiplexing). В своей основе это системы, использующие спектральное уплотнение, но без температурной стабилизации лазеров и с интервалами между длинами воли 20 нм. Они предоставляют недорогие решения для высокой пропускной способности. Система подобного типа может работать с 8 длинами волн на скорости 1,2 Гбит/с каждая, давая суммарную пропускную способность 9,6 Гбит/с.