Подводные оптические сети

В мире существует сеть из более чем 400 подводных кабелей. Количество подводных кабелей будет продолжать увеличиваться, чтобы справляться с постоянно растущим объемом передачи данных.

Оптические усилители были разработаны в 1990-х годах, что привело к феноменальному увеличению расстояния передачи подводных кабелей. Введение мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) в 2000-х годах сделало возможным отправку нескольких сигналов по одному оптоволокну одновременно, что привело к значительному увеличению пропускной способности передачи. Сейчас рассматривается возможность введения мультиплексирования с разделением пространства (SDM), которое расширяет пропускную способность, упаковывая множество ядер в одно оптоволокно. Ведутся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, чтобы позволить кабелям вмещать больше пропускной способности за счет использования многожильной оптоволоконной технологии, которая интегрирует несколько ядер в одно волокно.

Срок службы подводного кабеля составляет примерно 25 лет, и существует необходимость замены стареющих подводных кабелей. 

Система подводных кабелей

Система подводных кабелей состоит из следующего оборудования: 

• Оптический кабель
• Репитеры
  • Функция оптического усиления
  • Функция оптического распределения
  • Функция мониторинга точек отказа
• Береговой колодец (место, где подводный кабель выходит на поверхность и соединяется с наземной инфраструктурой)
• Станция выхода подводного кабеля (находятся специализированные устройства и оборудование для мониторинга и управления состоянием подводного кабеля, а также для проведения технического обслуживания и ремонта)

Подводная часть от берегового колодца называется подводной частью системы (wet plant), а наземная часть - наземной частью системы (dry plant). В то время как подводный кабель обычно остается в эксплуатации около 25 лет, оборудование станции выхода подводного кабеля часто обновляется с небольшими интервалами из-за технологических достижений.

В последние годы это привело к увеличению использования модели открытого кабеля, в которой подводная и наземная части системы обслуживаются разными поставщиками. Возрастающее использование модели открытого кабеля четко определило точку разграничения ответственности на береговом колодце, придавая большее значение предварительным оценкам качества подводных кабелей до начала их эксплуатации.

Проблемы при прокладке и обслуживании подводных кабелей

Проблема 1: Точное обнаружение места повреждения при прокладке и обслуживании

Кабели устанавливаются как на станции выхода подводного кабеля, так и на кабелеукладочном судне для мониторинга потерь передачи кабеля и работы репитеров. Проверка качества кабеля как с наземной, так и с морской стороны обеспечивает долгосрочную гарантию качества.

Установленные подводные кабели могут быть повреждены рыболовной деятельностью, якорями судов и природными катастрофами. Во время технического обслуживания подводных кабелей необходимо точно определить точку повреждения, быстро поднять и отремонтировать поврежденный кабель для обеспечения быстрого восстановления связи. Поскольку поднятие кабеля требует значительных времени и денег, точка повреждения в кабеле на большом расстоянии должна быть определена с высокой точностью.

Проблема 2 Сигналы разных длин волн в путях передачи

Благодаря технологической революции подводные кабели стали соединяться в кольцевую топологию с помощью подводных ROADM (перестраиваемых оптических мультиплексоров добавления/удаления каналов) и передачу оптических сигналов на нескольких длинах волн. Поскольку разные службы используют разные длины волн, тестовое решение должно обеспечивать возможность изменения длины волны источника света.

Проблема 3 Проверка уровня сигнала

Коэффициент усиления и потери в репитерах и потери в оптических волокнах зависят от длины волны. В системе WDM, передающей оптические сигналы нескольких длин волн, изменение уровня сигнала при прохождении репитера или кабеля зависит от длины волны сигнала. Поскольку насыщение конкретного сигнала в оптическом усилителе приводит к ухудшению качества сигнала, необходимо проверять, чтобы изменение уровня сигнала находилось в заданном диапазоне.

Решение

Решение 1 Определение места повреждения с точностью до 10 метров

Точное определение места повреждения в подводном кабеле требует определения его положения с высоким разрешением на большом расстоянии. Когерентный рефлектометр высокого разрешения MW90010B позволяет найти участок повреждения за короткое время измерения на расстоянии до 20 000 км.

Решение 2 Изменение длины волны для тестирования передачи данных 

В подводной оптической сети распространяются оптические сигналы с несколькими длинами волн. Поскольку потери сигнала и время задержки зависят от длины волны, испытания необходимо проводить отдельно для каждой длины волны.
Когерентный рефлектометр 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 перестраиваемый оптический приемопередатчик. При использовании такого приемопередатчика тестер может измерять пропускную способность и время задержки при выборе длины волны.

Решение 3 Анализ сигналов WDM с помощью оптического анализатора спектра (OSA)

Во время прокладки подводного кабеля Оптический анализатор спектра MS9740B используется для проверки оптической мощности сигнала, отношения оптического сигнала к шуму (OSNR), наклона коэффициента усиления, оптической длины волны сигнала, ширины спектра и т. д.