Standardy światłowodów

W skład rodziny G.657 wchodzą 2 kategorie oznakowane jako A oraz B. Każda z tych kategorii została podzielona na podkategorie, które zostały odpowiednio nazwane: A1, A2, B2 oraz B3.

• Kable światłowodowe
• Sieci FTTH

Twórcy standardów założyli, że pierwsza kategoria (G.657.A) będzie miała zastosowanie w dowolnych sieciach, w których występują także instalacje włókien G.652. Zastosowanie drugiej kategorii (G.657.B) zostało ograniczone do sieci optycznego dostępu. Do najbardziej zbliżonych do siebie, pod względem konstrukcyjnym oraz parametrów teletransmisyjnych, można zaliczyć światłowody standardów ITU-T G.652.D oraz ITU-T G.657.A1/2.

Tabela 1 - Parametry włókna G652.D wg ITU-T

Tabela 2 - Parametry włókna G657.A1/2 wg ITU-T

Dzisiejsze wymagania stawiane włóknom światłowodowym to zapewnienie parametrów, które umożliwią spełnienie oczekiwań inwestorów. Powinny zatem umożliwiać prowadzenie transmisji minimum 10Gb/s w magistrali sieci oraz transmisje minimum 1Gb/s w warstwach niższych, z jednoczesną możliwością stosowania technik zwielokrotnienia falowego. W szczególności parametry włókien powinny odpowiadać minimalnym zaleceniom standardu ITU-T G.657.A1, IEC-60793-2-50, B6-a1

• Spawanie światłowodów
• Światłowody ADSS

W przypadku łączenia światłowodów (metodami rozłącznymi lub fuzyjnymi, jak spawanie w łuku elektrycznym) wielkość MFD stanowi najistotniejszy czynnik określający tzw. modowe dopasowanie włókien. Przy dużej różnicy pól modowych, w punkcie połączenia wystąpi strata mocy optycznej (tłumienie). Według najnowszych norm ITU-T G652 i 657, porównanie włókna G.652.D z G.657.A1 pozwala zauważyć, że posiadają one taki sam zakres średnic pól modowych. Również tolerancja MFD jest taka sama i wynosi ± 0.4 μm, dodatkowo gwarantując występowanie mniejszych wartości tłumień w punktach połączeń odcinków fabrykacyjnych kabli, co przyczyni się do zwiększenia zasięgów transmisji o zwielokrotnieniu falowym.

Niecentryczność rdzenia w standardzie G.657 A1 oraz standardzie G.652 D

Niecentryczność rdzenia to kolejny parametr, który wpływa na wzrost tłumienia połączenia (każdego rodzaju). Wpływ tej technologicznej niedokładności w połączeniu z dużą tolerancją średnicy płaszcza można zminimalizować wyłącznie poprzez fuzyjne spawanie światłowodów precyzyjną spawarką wykorzystującą metodę centrowania do rdzenia.

W standardzie G.657.A1 dopuszczalna niecentryczność rdzenia jest mniejsza lub równa 0.5 μm, a w standardzie G.652.D wynosi maksymalnie 0.6 μm. Jest to kolejny pozytywny czynnik ponieważ z racji tak niewielkich różnic teoretyczne tłumienie będzie bardzo niewielkie(o ile w ogóle by się pojawiło).

Niekołowość płaszcza w standardzie G.657 A1 oraz standardzie G.652 D

Niekołowość(owalność) płaszcza na poziomie 1% to wartość, która została ustalona w obydwu standardach na tym samym poziomie (do 1 % w stosunku długości osi krótkiej i długiej, poprzecznego przekroju włókna). Wielkość ta wpływa na dokładność realizacji połączeń każdego rodzaju. Parametr ten jest także istotny ze względu na dyspersję polaryzacyjną. Jest to powodowane tym, że przy zwykle niekołowym płaszczu, niekołowości doznaje także rdzeń. Niekołowość rdzenia bezpośrednio wpływa na wzrost współczynnika dyspersji polaryzacyjnej, a jej zwiększona wielkość ogranicza szybkość, z jaką dane mogą być transmitowane przez włókno światłowodu.

Długość fali odcięcia w tych światłowodach wynosi 1260 nm, wiec obydwa rodzaje światłowodów charakteryzują się jednomodowością w tym samym zakresie długości fal optycznych. Zakres ten z powodzeniem pozwala na transmisję wszystkich 18 (w praktyce 16) optycznych kanałów transmisyjnego systemu CWDM.

Tłumienie makrozgięcia włókien kategorii G.657.A oraz G.652

Tłumienie makrozgięcia według parametrów z tabeli 2 to parametr, który zasadniczo odróżnia standard włókna G.657.A1 od pozostałych standardów światłowodów jednomodowych. Zwiększenie odporności na makrozdarzenia w światłowodach kategorii G.657.A jest zwykle realizowane poprzez nieznaczne zmniejszenie średnicy rdzenia oraz zwiększenie względnego współczynnika załamania włókna (zwiększenie domieszki w obszarze rdzenia). Realizowane w granicy nie zmieniającej dyspersyjnych parametrów włókna oraz wielkości pola podstawowego modu (powierzchni świetlnej plamki). Zabiegi tego rodzaju powodują, że mod podstawowy jest „mocniej" prowadzony w środku rdzenia w odniesieniu do włókna o parametrach standardowych (G.652), a jednocześnie zachowuje zgodność w modowym dopasowaniu ewentualnych połączeń G.657.A1 i G.652.D. Kable zawierające włókna G.657.A1 będą mniej podatne na występowanie strat w miejscach, gdzie mamy ograniczoną przestrzeń do jego ułożenia. Jednocześnie układanie zapasów włókien, w kasetach do tego przeznaczonych, nie będzie powodowało pojawiania się strat, gdy nastąpiło przypadkowe skręcenie włókien lub używano zmniejszonych gabarytowo kaset światłowodowych optymalizowanych do włókien G657.A1.

• Światłowód jednomodowy
• Światłowód wielomodowy

Współczynnik dyspersji chromatycznej w obydwu standardach światłowodów

Współczynnik dyspersji chromatycznej według parametrów z tabel 1 i 2; w obydwu standardach jest opisany takimi samymi charakterystykami. Podane zakresy w tabelach wskazują na dokładnie takie same właściwości w całym zakresie jednomodowości. Oznacza to, że współczynnik dyspersji chromatycznej powinien osiągnąć zerową wartość w zakresie optycznych długości fal od 1300 do 1324 nm, jako też to, że dla długości fali z zerowym współczynnikiem dyspersji chromatycznej nachylenie charakterystyki względnego opóźnienia nie powinno przekroczyć 0.092 ps/(nm2 x km).

Na tej podstawie można stwierdzić, że właściwości dyspersyjne (pasmowe) obydwu światłowodów (G.652.D i G.657.A1) są dokładnie takie same, tym bardziej, że podany zakres między wartościami jest bardzo mały i nie pozwala na dowolność, jaką można np. spotkać w standardach włókien G.653 lub G.655.

Tłumienność jednostkowa według parametrów z tabel 1 i 2 dla obu standardów została opisana takimi samymi wartościami. Światłowód wyprodukowany zgodnie z jednym i drugim standardem powinien być pozbawiony jonów OH, co obrazuje maksymalną tłumienność dla długości fali 1383 nm ± 3 nm, która nie może przekroczyć 0.4 dB/km. Parametr ten potwierdza zastosowanie obydwu włókien w systemie zwielokrotnienia falowego.

Taka sama maksymalna graniczna tłumienność jednostkowa dla długości fal 1530÷1565 nm wynosi 0.3dB/km i wskazuje na możliwość stosowania tych światłowodów, w takim samym zakresie dynamiki systemów pracujących w paśmie xWDM.

Współczynnik dyspersji polaryzacyjnej według parametrów z tabeli 1 i 2, PMD w obydwu standardach

Współczynnik dyspersji polaryzacyjnej  jest taki sam i wynosi 0.20 ps/ pierwiastek z km. Parametr ten bezpośrednio wynika z faktu, że światłowód krzemionkowy jest ośrodkiem dwójłomnym, czyli prowadzi dwa promienie ortogonalne, które opóźniają się względem siebie. W przypadku znaczącej niekołowości rdzenia światłowodu jednomodowego, promień zwyczajny i nadzwyczajny pokonują drogę w różnych czasach, co bezpośrednio przekłada się na wzrost względnego opóźnienia ortogonalnych polaryzacji.

• Światłowody napowietrzne

W przypadku tej samej wartości PMD (w G.652.D i G.657.A 1), obydwa światłowody będą cechowały się tym samym pasmem (przy założeniu, że charakterystyki współczynnika dyspersji chromatycznej także są takie same).

Porównane parametry pozwalają stwierdzić, że włókna powyższych standardów są ze sobą w pełni kompatybilne. Powyższe stwierdzenie możemy również znaleźć w standardzie ITU-T – można więc założyć, że włókna G.657.A1/2 nie są całkowicie nowym standardem a stanowią one niejako rozszerzenie standardu G.652.D.

Potwierdzenie parametrów włókien G.657 oraz G.652.D

Celem potwierdzenia parametrów włókien G.657 jak również ich parametrów transmisyjnych z połączenia z standardem G.652.D, przebadaliśmy włókna znajdujące się w naszych kablach tj. włókno TFO G.657.A1 z włóknem Corning SMF-28 G.652.D. Wykonaliśmy to badanie w niezależnym laboratorium; Instytucie Łączności w Warszawie. Badania te potwierdziły porównanie dokonane powyżej czego potwierdzeniem jest poniższy certyfikat.