4.1 Развитие волоконно-оптических систем передачи

В настоящее время во всем мире средства телекоммуникации переживают период широчайшего внедрения ВОЛС в практику. Стремительный процесс информатизации общества явился главной причиной широкого использования волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) на информационных сетях различного назначения.

Как можно в настоящее время оценить уровень мирового развития волоконно-оптических систем связи?

В мире сейчас проложены десятки тысяч километров волоконно-оптических линий связи. Сети ВОЛС охватили страны Западной Европы, США, Японии. Речь идет о местных линиях протяженностью от нескольких десятков - сотен километров до магистралей в тысячи километров, на которых информация передается со скоростью от десятков Кбит/с до 2,4 Гбит/с.

Первые ВОСП, введенные в эксплуатацию в начале 1980-х годов, работали на длине волны λ = 0,85 мкм с применением многомодового ОК. Основной областью их внедрения были соединительные линии между автоматическими телефонными станциями (АТС) в крупных городах. С середины 1980-х годов начинается распространение ВОСП, работающих на длине волны λ = 1,3 мкм по многомодовому и одномодовому ОК. Уменьшение затухания ОК позволило увеличить в три раза длину каждого из регенерационных участков, что способствовало широкому распространению магистральных ВОСП. Внедряемые с конца 1980-х гг. ВОСП в основном работали по одномодовому ОК, что резко повысило пропускную способность магистральных линий передачи. Широкое использование длины волны λ = 1,55 мкм в свою очередь стимулировало переход от строительства отдельных линий к построению телекоммуникационных сетей с преимущественным применением ОК.

Наиболее характерным событием развития ВОСП явилось создание в 1988 г. первой трансатлантической магистрали ТАТ-8. Ее сравнение с первой подводной кабельной линией на металлическом кабеле ТАТ-1 (1956 г.) показало, что стоимость одного канала уменьшилась в 100 раз. Это обстоятельство привело к тому, что генеральным направлением последующего десятилетия явилось построение стремительными темпами сверхпротяженных подводных и подземных ВОСП. Кроме трансатлантических и транстихоокеанских магистралей следует выделить магистраль ТАЕ (Trans Asia Europe), проходящую по “шелковому пути”, подводную магистраль FLAG (Fiber Optic Link Around the Globe - волоконно-оптическая линия связи земного шара) и SEA-ME-WE-3 (South-East Asia-Middle East-East-Western Europe - линия связи Юго-Восточная Азия - Ближний Восток - Западная Европа).

Вторая половина 1990-х годов характеризуется вхождением России в мировое телекоммуникационное пространство. В последние годы значительно расширилось строительство ВОЛС в Российской Федерации. Проложены сотни коммерческих ВОСП на импортных комплектующих, ведущие предприятия кабельной промышленности развернули производство высококачественных ОК, не уступающих аналогичным зарубежным образцам, но значительно дешевле. В 2000 г. Россия полностью прекратила закупки ОК за рубежом.

Но главным достижением этого периода явилось сооружение Трансроссийской линии связи (ТЛС) в несколько этапов. В 1993 г. был создан Западный комплекс международной связи Россия - Дания (Москва - Санкт-Петербург - Копенгаген). В 1995 г. на Дальнем Востоке были введены две линии, соединившие г. Находка с г. Наоэцу (Япония) и г. Пусан (Ю. Корея). В 1996 г. было закончено строительство Южного комплекса международной связи Россия - Украина - Турция - Италия (Москва - Ростов-на-Дону - Новороссийск - Стамбул - Палермо). В том же году введен в эксплуатацию Центральный комплекс связи Москва - Хабаровск.

В 1999 г. было закончено строительство последнего, очень сложного участка ТЛС Новосибирск - Хабаровск, состоящего из подземного и подвесного ОК. Трансроссийская линия связи представляет собой комплекс современных цифровых ВОСП, резервируемых в большей части радиорелейными линиями. Трансроссийская линия связи вошла в состав мировой межнациональной сети и замкнула глобальное кольцо цифровой связи.

Трасса мировой межнациональной сети проходит через четыре континента - Европу, Азию, Америку, Австралию - и три океана - Атлантический, Тихий и Индийский.

На рубеже веков использование ОК в сетях распределения и местных сетях заметно возросло. Так, в 1997 г. смонтированная длина ОВ распределялась между информационными сетями различного назначения следующим образом: дальняя связь - 37%, сети распределения и местные сети - 30%, кабельное телевидение - 17%, другие применения одномодового и многомодового - ОВ соответственно - 7 и 9%. Данные 2002 г.: дальняя связь 21%, сети распределения и местные сети - 55%, кабельное телевидение - 8%, другие применения одномодового и многомодового ОВ соответственно - 6 и 10%. При этом необходимо учитывать, что общая длина смонтированного ОК в мире и в Европе увеличивается в среднем на 15% в год: 1997 г. - 38 и 5,7 млн. км, 2002 г. - 77 и 12,2 млн. км соответственно.

Дальнейшее развитие ВОСП, по мнению специалистов, будет происходить в двух основных направлениях.

Первое - разработка и внедрение в сетях различного назначения новых волоконно-оптических технологий, направленных на повышение эффективности ВОСП. На линиях дальней связи основное внимание по-прежнему будет уделяться повышению скорости передачи информации, увеличению длины регенерационных участков и повышению надежности. Широкое распространение получат промежуточные оптические усилители и методы волнового (спектрального) мультиплексирования. Доминирующей особенностью развития волоконно-оптических технологий в местных и локальных сетях будет приближение ОВ к конечному пользователю сети (абоненту).

Рост потребности в новых видах информационного обслуживания индивидуальных абонентов, а также совершенствование и постоянное снижение стоимости аппаратуры и средств коммутационной техники готовят окончательный переход сетей доступа на ОВ. Ведущая роль в этом процессе принадлежит сети Internet. По оценкам средний объем потока информации в расчете на одного пользователя сети увеличивается ежегодно в восемь раз. Постоянно появляются новые виды услуг. Это выдвигает повышенные требования к скорости передачи информации в сетях доступа, удовлетворить которые можно только с помощью ОВ.

Второе направление развития ВОСП - это создание линий передачи, в которых используются нелинейные свойства ОВ, обеспечивающие солитонный режим распространения. Импульс лазерного луча состоит из набора волн, несколько отличающихся по частоте. При распространении этого импульса по ОВ в линейном режиме низкочастотные волны обгоняют высокочастотные, и форма импульса изменяется. В нелинейном режиме работы ОВ высокочастотные волны «догоняют» низкочастотные. Происходит самосжатие импульсов и формирование оптических солитонов, которые характеризуются замечательным свойством распространяться без изменения формы и длительности. В таких ВОСП можно достичь скорости передачи, равной десяткам гигабит в секунду при длине регенерационного участка до 1000 км.