Подводные оптические сети

Существует всемирная сеть из более чем 400 подводных кабелей. Количество подводных кабелей будет продолжать расти, чтобы справиться с постоянно растущим объемом передачи данных.
Оптические усилители были разработаны в 1990-х годах, что привело к феноменальному увеличению расстояния передачи подводных кабелей. Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM), которое было представлено в 2000-х годах, позволило одному оптическому волокну отправлять несколько сигналов одновременно, что привело к существенному увеличению пропускной способности. В настоящее время рассматривается вопрос о внедрении мультиплексирования с разделением по длине волны (SDM), которое расширяет пропускную способность путем упаковки множества жил в оптическое волокно. Ведутся исследования и разработки, чтобы позволить кабелям вмещать большую пропускную способность за счет использования технологии многожильного волокна, которая объединяет несколько жил в одно волокно.
Говорят, что срок службы подводного кабеля составляет около 25 лет, и существует необходимость в замене устаревших подводных кабелей.

Подводная кабельная система

Подводная кабельная система состоит из следующего оборудования.

Оптический кабель
Ретранслятор
- Функция оптического усиления
- Функция оптического распределения
- Функция мониторинга точки отказа
Пляжный люк (точка соединения подводного кабеля с наземным кабелем)
Станция кабельной разводки (оборудование электропитания, контрольно-измерительное оборудование, оборудование для замыкания цепи)

Подводная часть от пляжного люка называется мокрой установкой, а наземная часть — сухой установкой. В то время как подводный кабель обычно остается в эксплуатации около 25 лет, оборудование кабельной станции выхода на берег часто обновляется через короткие интервалы из-за технологических достижений.
В последние годы это привело к более широкому использованию модели открытого кабеля, в которой мокрая установка и сухая установка эксплуатируются отдельными поставщиками. Более широкое использование модели открытого кабеля сделало более четкой точку разграничения ответственности в пляжном люке, придав большее значение предэксплуатационным оценкам качества подводных кабелей.

Проблемы при монтаже и обслуживании подводных кабелей

Задача 1. Точное определение точки отказа во время установки и обслуживания.

Кабели устанавливаются как наземной станцией кабеля, так и судном-кабелеукладчиком для контроля потерь передачи кабеля и работы ретранслятора. Проверка качества кабеля как со стороны суши, так и со стороны океана обеспечивает долгосрочную гарантию качества.
Установленные подводные кабели могут быть повреждены в результате рыболовных операций, якорей кораблей и стихийных бедствий. Во время обслуживания подводных кабелей необходимо определить точку отказа, быстро подтянуть и отремонтировать поврежденный кабель, чтобы обеспечить быстрое восстановление связи. Поскольку подтягивание кабеля требует значительных временных и денежных затрат, точку отказа в кабеле большой протяженности необходимо точно определить.

Задача 2. Сигналы разной длины волн в путях передачи

Технологическая революция сделала мейнстримом соединение подводных кабелей в кольцевой топологии с помощью подводных блоков ROADM (Reconfigurable optical add/drop multiplexer) и передачу оптических сигналов с несколькими длинами волн. Поскольку другая служба использует другую длину волны, тестовое решение должно иметь возможность изменять длину волны источника света.

Задача 3. Проверка уровня сигнала

Усиление и потери в ретрансляторах и потери в оптических волокнах различаются в зависимости от длины волны. В системе WDM, передающей оптические сигналы нескольких длин волн, изменение уровня сигнала при прохождении ретранслятора или кабеля меняется в зависимости от длины волны сигнала. Поскольку насыщение определенного сигнала в оптическом усилителе приводит к ухудшению качества сигнала, необходимо проверить, что изменение уровня сигнала находится в заданном диапазоне.

Решения

Решение 1. Точка отказа, определяемая с разрешением 10 метров
Точная идентификация точки отказа в подводном кабеле требует обнаружения положения с высоким разрешением на большом расстоянии. Высокоразрешающий когерентный OTDR MW90010B позволяет находить точку отказа за короткое время измерения на расстоянии до 20 000 км.

Решение 2. Изменение длин волн для проверки каждого пути передачи
Оптические сигналы нескольких длин волн распространяются через подводную оптическую сеть. Поскольку потеря сигнала и время задержки различаются в зависимости от длины волны, тесты необходимо проводить индивидуально для каждой длины волны.
Когерентный OTDR MW90010B позволяет тестировать потери при переключении длины волны в диапазоне от 1527,60 нм до 1567,13 нм.
Кроме того, к Network Master Pro MT1040A можно подключить настраиваемый оптический трансивер. При оснащении таким трансивером тестер может измерять пропускную способность и время задержки при выборе длин волн.

Решение 3. Анализ сигнала WDM с использованием оптического анализатора спектра (OSA)
Во время работ по прокладке подводного кабеля OSA используется для проверки оптической мощности сигнала, отношения оптического сигнала к шуму (OSNR), наклона усиления (равномерности мощности каждого канала), оптической длины волны сигнала, ширины спектра и т. д.