Приведены технические характеристики источников
и приемников оптического излучения, оптических тестеров и
импульсных рефлектометров. <...> Другими словами, ВОСП —
это совокупность оптических устройств и оптических линий передачи для создания, обработки и передачи оптических сигналов. <...> При
этом оптическим сигналом служит модулированное оптическое излучение лазера или светодиода. <...> Промежуточные станции оптической системы передачи могут
быть представлены различными устройствами электронными регенераторами, оснащенными оптическими конверторами, электронными мультиплексорами с доступом к определенному числу каналов,
оптическими усилителями, служащими для ретрансляции оптических сигналов оптическими мультиплексорами с формированием доступа к отдельным оптическим каналам. <...> Излучение с разными длинами волн, несущее для каждой длины волны свою информацию, вводится в один волоконный световод
с помощью специального устройства — мультиплексора, усиливается оптическим усилителем и распространяется по волоконной линии
связи. <...> Профиль показателя преломления волоконного световода
где µ1 и µ2 — магнитная проницаемость сердечника и оболочки соответственно; ε1 и ε2 — диэлектрическая проницаемость сердечника
и оболочки. <...> Это название особенно хорошо закрепилось за параболическим профилем, имеющим u = 2,
оптические волокна с таким профилем имеют технически очень хорошие характеристики передачи света. <...> С увеличением радиуса сердцевины волокна величина V растет,
а с увеличением длины волны уменьшается. <...> Чем меньше разность ∆n = n1 − n2 , тем при большем
радиусе световода обеспечивается одномодовый режим. <...> Как видно из таблицы, только одна одномодовая волна HE11
не имеет критической частоты. <...> где V — нормированная частота; α — радиус сердцевины волокна;
n1 —показатель преломления сердцевины волокна; n2 — показатель
преломления оболочки; λ — длина волны оптического сигнала. <...> Одной из основных характеристик <...> 
								
							
							
								
								
									
										Методы_и_средства_измерения_параметров_оптических_телекоммуникационных_систем.pdf
										
									
										Методы_и_средства_измерения_параметров_оптических_телекоммуникационных_систем_(1).pdf
										
                                            
                                            		
								                        
Субботин Е. А.
Москва
Горячая линия - Телеком
2013
								                        
									                        Стр.1
								                        
								                     
                                                
                                            		
								                        
УДК 621.372.8 
ББК 32.88 
С89 
Р е ц е н з е н т ы : доктор техн. наук, профессор 
доктор техн. наук, профессор 
Субботин Е. А. 
С89 
Методы и средства измерения параметров оптических 
телекоммуникационных систем. Учебное пособие для 
вузов. – М.: Горячая линия–Телеком, 2013. – 224 с: ил. 
ISBN 978-5-9912-0304-3. 
Систематизированы обширные сведения в области методов 
и средств измерений параметров систем и устройств связи оптического 
диапазона. Рассмотрены вопросы метрологического 
обеспечения и сертификации средств измерений параметров 
волоконно-оптических систем передачи информации. Особое 
внимание уделено измерениям в волоконно-оптических линиях 
передачи. Приведены технические характеристики источников 
и приемников оптического излучения, оптических тестеров и 
импульсных рефлектометров. Пособие подготовлено в соответствии 
с ФГОС 3-го поколения. 
Для студентов старших курсов, обучающихся по направлению 
210700 – «Инфокоммуникационные технологии и системы 
связи». 
ББК 32.88 
Учебное издание 
Субботин Евгений Андреевич 
Методы и средства измерения параметров 
оптических телекоммуникационных систем 
Учебное пособие для вузов 
Редактор Ю. Н. Чернышов 
Компьютерная верстка Ю. Н. Чернышова 
Обложка художника В. Г. Ситникова 
Подписано к печати 28.10.2012. Формат 60×88 1/16. 
Усл. печ. л. 14. Изд. № 12304. Тираж 500 экз. (1-й завод 200 экз.) 
ISBN 978-5-9912-0304-3 
© Е. А. Субботин, 2012 
© Издательство «Горячая линия–Телеком», 2012 
; 
Ю 
. 
В. В. Л 
е 
б 
е 
дянцев 
А. П 
а 
ль 
чун 
А 
дрес изда 
тельства 
в И 
н 
тер 
н 
ет WWW 
. 
TECH 
B 
O 
O 
K 
. 
RU 
								                        
									                        Стр.2
								                        
								                     
                                                
                                            		
								                        
Введение
Интенсивный прогресс волоконно-оптических телекоммуникационных
технологий невозможен без достижений измерительной
техники, развитие которой, с одной стороны, зависит от достижений
теории передачи информации, физической и квантовой оптики, математического
моделирования информационных, физических и технологических
процессов, физики и технологии волоконно-оптических
и полупроводниковых элементов, схемотехники, микроэлектроники,
а с другой — влияет на их развитие, являясь базой, без
которой невозможен прогресс ни в одной области техники. Следует
также отметить, что повышение качественных показателей предоставляемых
телекоммуникационных услуг обусловливает необходимость
в высокоточных средствах измерений как при выходном
контроле оптических компонентов, так и в процессе эксплуатации
волоконно-оптических систем передачи.
В настоящее время в ряде вузов страны ведется подготовка специалистов
по физике и технике оптической связи. Однако до настоящего
времени отсутствуют учебники и учебные пособия, в которых
была бы сосредоточена вся необходимая информация по методам и
средствам измерения в оптических телекоммуникационных системах.
Информация подобного характера разрознена и мало доступна
студентам. Из большого объема сведений, имеющихся в современной
технической литературе, отобрана лишь та информация, которая,
на наш взгляд, позволяет оценить состояние и тенденцию развития,
а также сделать правильный выбор средств измерений. Такой
подход определил структуру и содержание настоящего учебного пособия.
Его материал условно можно разделить на три, казалось бы,
самостоятельные части, включающие:
• методы и средства измерений в волоконно-оптических линиях
передачи;
• методы и средства измерений в волоконно-оптических системах
передачи;
• метрологическое обеспечение и сертификация средств измерений
параметров волоконно-оптических систем передачи информации.
На
самом деле эти разделы тесно связаны между собой, так как
обеспечивают комплексное понимание задач и предмета измерений
параметров систем и устройств связи оптического диапазона.
								                        
									                        Стр.3
								                        
								                     
                                                
                                            		
								                        
ОГЛАВЛЕНИЕ 
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 Физические основы передачи информации по волоконно-оптическим
линиям ïåðåäà÷è. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1.1. Структурная схема оптической системы передачи . . . . 
1.2. Основные параметры оптических волокон . . . . . . . . . . . . 
1.2.1. Оптические параметры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
3 
4 
4 
8 
8 
1.2.2. Волновые параметры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 
1.2.3. Собственные затухания в оптических волокнах . . 12 
1.2.4. Дополнительные затухания в оптическом кабеле . 16 
1.3. Дисперсия оптического волокна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 
1.3.1. Модовая дисперсия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 
1.3.2. Хроматическая (частотная) дисперсия . . . . . . . . . . . 23 
1.3.3. Поляризованная модовая дисперсия . . . . . . . . . . . . . . 29 
1.4. Полоса пропускания оптического волокна . . . . . . . . . . . . 30 
Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 
2. Классификация и технологии измерений в волоконнооптических
системах ïåðåäà÷è. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 
2.1. Основные понятия и определения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 
2.2. Виды измерений в волоконно-оптических системах передачи 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 
2.3. Основные виды и характеристики контроля в волоконно-оптических 
системах передачи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 
Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 
3. Измерения параметров волоконно-оптических линий
ïåðåäà÷è. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 
3.1. Назначение и виды измерений в волоконно-оптических 
линиях передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 
3.2. Методы и средства измерения затухания . . . . . . . . . . . . . 50 
3.2.1. Метод двух точек. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 
3.2.2. Метод обрыва . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 
3.2.3. Метод вносимых потерь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 
3.2.4. Измерение приращения затухания при воздействии 
внешних факторов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 
								                        
									                        Стр.221
								                        
								                     
                                                
                                            		
								                        
222 
Оглавление 
3.2.5. Измерение переходного затухания. . . . . . . . . . . . . . . . . 60 
3.2.6. Метод обратного рассеяния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 
3.2.7. Приборы для измерения затуханий в оптических 
кабелях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 
3.3. Методы и средства измерения полосы пропускания и 
дисперсии оптических волокон. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 
3.3.1. Измерение межмодовой дисперсии . . . . . . . . . . . . . . . . 81 
3.3.2. Измерение хроматической дисперсии. . . . . . . . . . . . . . 85 
3.3.3. Измерение поляризационной модовой дисперсии. . 91 
3.4. Измерение профиля показателя преломления . . . . . . . . 102 
3.4.1. Метод сканирования отражения от торца . . . . . . . . . 103 
3.4.2. Метод исследования пространственного распределения 
излучения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 
3.4.3. Метод рефракции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 
3.4.4. Интерферометрические методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 
3.4.5. Метод фокусировки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 
3.5. Измерение числовой апертуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 
3.5.1. Метод «трех колец» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 
3.5.2. Метод ближней зоны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 
3.5.3. Метод дальней зоны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 
3.5.4. Метод калиброванного зазора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 
3.6. Измерение длины волны отсечки одномодовых волокон 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 
3.7. Измерение диаметра поля моды одномодовых световодов 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 
3.8. Измерение электрического сопротивления наружной 
оболочки оптического кабеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 
3.9. Измерение геометрических и механических характеристик 
оптических волокон . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 
Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 
4. Мониторинг разветвленных волоконно-оптических
сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 
4.1. Задачи и методы мониторинга волоконно-оптических 
линий передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 
4.2. Принципы построения и сравнительный анализ систем 
мониторинга. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 
4.2.1. Общие требования к системам мониторинга . . . . . . 137 
4.2.2. Специальные требования для систем RFTS корпоративных 
сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 
4.2.3. Общие принципы построения систем мониторинга 139 
4.2.4. Функции систем мониторинга . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 
								                        
									                        Стр.222
								                        
								                     
                                                
                                            		
								                        
Оглавление 
223 
4.2.5. Сравнительный анализ систем мониторинга ВОК 146 
4.3. Организация проведения ремонтно-восстановительных 
работ по результатам мониторинга. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 
4.3.1. Основные положения по технологии проведения 
ремонтно-восстановительных работ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 
4.3.2. Планово-профилактические работы наЛКСВОЛП 
151 
4.3.3. Технология выполнения ППР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 
4.3.4. Аварийно-восстановительные работы . . . . . . . . . . . . . 153 
4.3.5. Технология проведения АВР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 
Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 
5. Методы измерения параметров оптического стыка систем
передачи SDH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 
5.1. Классификация и основные параметры оптических стыков 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 
5.2. Общие вопросы измерений параметров оптических стыков 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 
5.3. Измерения в точке соединения станционного и линейного 
кабеля в оптической цепи на передаче [Пд(S)] . . . 166 
5.3.1. Измерение спектральных характеристик. . . . . . . . . . 166 
5.3.2. Измерение уровня мощности оптического излуче5.4. 
Измерения между точками соединения станционного и 
линейного кабеля в оптической цепи на передаче и на 
приеме. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 
5.4.1. Измерение диапазона перекрываемого затухания . 169 
5.4.2. Измерение суммарной дисперсии. . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 
5.4.3. Измерение затухания отражения кабельного оборудования 
и коэффициента дискретного отражения между 
точками Пд(S) и Пр(R). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 
ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 
5.3.3. Измерение коэффициента гашения и характеристик 
формы оптического сигнала на передаче. . . . . . . . . . . . 167 
5.3.4. Измерение фазового дрожания оптического сигнала 
168 
5.5. Измерение параметров в эталонной точке Пр(R) . . . . . 172 
5.5.1. Измерение уровня чувствительности . . . . . . . . . . . . . . 172 
5.5.2. Измерение уровня перегрузки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 
5.5.3. Измерение коэффициента отражения приемного 
устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 
5.5.4. Измерение допустимого фазового дрожания оптического 
сигнала. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 
5.5.5. Измерение коэффициента передачи фазового дрожания 
регенератора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 
								                        
									                        Стр.223
								                        
								                     
                                                
                                            		
								                        
224 
Оглавление 
5.5.6. Определение дополнительных потерь оптического 
тракта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 
Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 
6. Метрологическое обеспечение и сертификация средств
измерений параметров волоконно-оптических систем
передачи информации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 
6.1. Задачи и структура метрологической службы отрасли 180 
6.2. Задачи метрологического обеспечения измерений параметров 
волоконно-оптических систем передач . . . . . . 182 
6.3. Правила разработки и использования в отрасли методик 
выполнения измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 
6.4. Порядок сертификации СИЭ в отрасли «Связь». . . . . . 189 
6.5. Технические основы метрологического обеспечения . . 191 
Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 
Глоссарий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 
Список сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 
Список обозначений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 
Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 
Приложение А . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 
Приложение Б. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 
Приложение В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 
Приложение Г. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 
								                        
									                        Стр.224