Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»
ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра ТСТ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему:
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ СО СПЕКТРАЛЬНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ
Выполнил: студент гр. РТЭ-51-10
Карпов Д.А.
Научный руководитель:
Васильева Л.А.
Чебоксары – 2013
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ 5
2.ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ 7
3.КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ 11
4.СПОСОБЫ ОРГАНИЗАЦИИ ДВУСТОРОННЕЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННО ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ 14
5.СПОСОБЫ УПЛОТНЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ 16
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 24
1.Расчет длины регенерационного участка 31
2.Расчет длины усилительного участка ВОСП со спектральным разделением каналов 32
3.Расчет предельной протяженности регенерационной секции 32
4.Расчет дисперсии 35
5.Расчет ожидаемой защищенности 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 43
Современные телекоммуникационные системы и сети представляют сложный комплекс разнообразных технических средств, обеспечивающих передачу различных сообщений на любые расстояния с заданными параметрами качества. Основу телекоммуникационных систем составляют многоканальные системы передачи по электрическим, волоконно-оптическим кабелям и радиолиниям, предназначенные для формирования типовых каналов и трактов.
Основным направлением развития телекоммуникационных систем является широкое применение волоконно-оптических систем передачи. Волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) это совокупность оптических устройств и оптических линий передачи, обеспечивающая формирование, обработку и передачу оптических сигналов. Физической средой распространения оптических сигналов являются волоконно-оптические или, просто, оптические кабели и создаваемые на их основе волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). Совокупность ВОСП и ВОЛС образует волоконно-оптическую линию передачи (ВОЛП). Без широкого использования ВОЛС невозможно развитие телекоммуникационных технологий в области телефонной и телеграфной связи, кабельного телевидения и факсимильной связи, передачи данных, создания единой цифровой сети с интеграцией служб СЦИО (Integrated Services Digital Network ISDN), внедрения на телекоммуникационных сетях технологии асинхронного способа передачи (Asynchronous Transfer Mode ATM) и построения транспортных сетей на основе синхронной цифровой иерархии СЦИ (Synchronous Digital Hierarchy SDH). Область применения ВОСП не ограничивается передачей любых видов сообщений практически на любые расстояния с наивысшими скоростями, а имеет более широкий спектр, от бортовых систем (самолетов, кораблей и др.) до локальных и глобальных волоконно-оптических телекоммуникационных сетей. В ВОСП передача сообщений осуществляется посредством световых волн от 0,1 мкм до 1 мм. Диапазоны длин волн (или частот), в пределах которых обеспечиваются наилучшие условия распространения световых волн по оптическому волокну, называются его окнами прозрачности.
В настоящее время на многих ВОЛС общего пользования используются скорости передачи до 622 Мбит/с, но все большее применение получают ВОСП на скорости передачи 2,5 Гбит/с и выше. По таким ВОЛС можно организовать от 7680 до 100 000 каналов тональной частоты (КТЧ) или основных цифровых каналов (ОЦК) с пропускной способностью 64 кбит/с. В настоящее время разработаны ВОСП на скорости до 40 Гбит/с.
Эти возможности не являются предельными: спектральное уплотнение (СУ) и когерентный прием позволят на несколько порядков увеличить суммарную скорость передачи информации по ВОЛС. Если обратиться к третьему окну прозрачности ОВ шириной 140 мкм на длине волны 1,55 мкм, то в нем можно разместить до 630 спектральных каналов (СК) при разносе частот между ними 24 ГГц и скорости передачи 2,4 Гбит/с в каждом. Это соответствует примерно суммарной скорости 1,5 Тбит/с или 23 млн КТЧ или ОЦК.
Для описания параметров оптических кабелей и компонент ВОСП используется как частота, так и длина волны оптического излучения. Поэтому полезно знать соотношения между этими переменными, что особенно важно при описании полос пропускания в терминах отклонений длины волны или частоты.
Связь между длиной волны и частотой оптического сигнала определяются соотношением
,
где длина волны оптического излучения в среде распространения;
частота сигнала; с скорость света в среде распространения.
Скорость света при распространении его через оптически прозрачный материал, в свою очередь, связана с его показателем преломления следующим образом:
,
здесь скорость света, равная 300 000 000 м/с; n показатель преломления среды распространения оптического сигнала.
Очевидно, что длина волны оптического сигнала изменяется с изменением показателя преломления среды
,
где называется длиной волны в свободном пространстве, т.е. длиной волны, которая будет измерена в вакууме.
Очень часто особое значение приобретает разница между длинами волн или разница частот . Важно знать, как можно преобразовать эти две переменные, как они между собой связаны:
или
.
Эти уравнения весьма полезны, так как часто возникает необходимость преобразования данных параметров из одних единиц измерения в другие.
В состав волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) входят следующие технические средства:
Обобщенная структурная схема ВОСП приведена на рис. 1
Рисунок 1 – Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи: а тракт передачи; б тракт приема
Для модуляции оптической несущей многоканальным электрическим сигналом можно использовать частотную (ЧМ), фазовую (ФМ), амплитудную (AM), поляризационную (ПМ) модуляции, модуляцию по интенсивности (МИ) и др.
При фиксированных пространственных координатах мгновенное значение электрического поля монохроматического оптического излучения можно записать в виде
,
где амплитуда поля; и соответственно частота и фаза оптической несущей. Тогда мгновенное значение интенсивности оптического излучения
,
а усредненное значение по периоду
.
Величина называется средней интенсивностью или мощностью оптического излучения.
При модуляции интенсивности (МИ) именно величина изменяется в соответствии с модулирующим многоканальным сигналом.
Обладая волновой природой, оптическое излучение в то же время является дискретным. Оно излучается и поглощается только в виде дискретных квантов фотонов с энергией , где постоянная Планка. Поэтому мощность оптического излучения можно характеризовать интенсивностью потока фотонов (числом в единицу времени) , которая и модулируется многоканальным сигналом.
Отметим, что МИ нашла самое широкое применение при построении волоконно-оптических систем передачи, так как приводит к относительно простым техническим решениям при реализации устройств управления (модуляции) интенсивностью излучения полупроводниковых источников и обратного преобразования оптического сигнала в электрический, т.е. демодуляции.
Существует разнообразная классификация ВОСП, но в основном применяется следующая.
1. ВОСП в зависимости от применяемого каналообразующего оборудования делятся на:
2. ВОСП в зависимости от способа модуляции оптического излучения подразделяются на:
3. ВОСП в зависимости от способа приема или демодуляции оптического сигнала подразделяются на:
4. ВОСП в зависимости от способа организации двусторонней связи ВОСП подразделяются на:
5. По назначению и дальности передачи ВОСП подразделяются на:
6. По методам уплотнения оптического волокна, в основе которых лежит процесс мультиплексирования ВОСП подразделяются на:
В случае организации двухволоконной однокабельной однополосной ВОСП, передача и прием оптических сигналов ведутся по двум оптическим волокнам (ОВ) и осуществляются на одной длине волны . Каждое ОВ является эквивалентом двухпроводной физической цепи и, так как взаимные влияния между оптическими волокнами кабеля отсутствуют, то тракты передачи и приема различных систем организуются по одному кабелю,
т.е. такие ВОСП являются однокабельными однополосными.
Принцип построения двухволоконной однокабельной однополосной ВОСП показан на рис. 2, где приняты обозначения: КОО канало-образующее оборудование; ОС оборудование сопряжения;
ОПер оптический передатчик; ОВ оптическое волокно; Опр оптический приемник. Достоинством такой ВОСП является использование однотипного оборудования трактов передачи и приема оконечных и промежуточных станций, а недостатком весьма низкий коэффициент использования пропускной способности ОВ.
Рисунок 2 Принцип построения двухволоконной однокабельной однополосной ВОСП
В случае организации одноволоконной однокабельной однополосной ВОСП используют одно оптическое волокно для передачи сигналов в двух направлениях на одной и той же длине волны; на рис. 3 к ранее принятым обозначениям добавились следующие: ОРУ оптическое развязывающее устройство, осуществляющее поляризацию световых волн или разделение типов направляемой волны оптического излучения.
В случае организации одноволоконной однокабельной двухполосной ВОСП передача в одном направлении ведется на длине волны оптического излучения , а в другом . Разделение направлений передачи осуществляется с помощью направляющих оптических фильтров (ОФ), настроенных на соответствующие длины волн оптического излучения; обобщенная схема такого способа организации двусторонней связи приведена на рис. 4.
Рисунок 3 Принцип построения одноволоконной однополосной однокабельной ВОСП
Рисунок 4 Принцип построения одноволоконной двухполосной однокабельной ВОСП, направляющие оптические фильтры, выделяющие соответствующие длины волн.
ВОСП со спектральным уплотнением или мультиплексированием с разделением длин волн (wavelength division multiplexing, WDM) предполагает, что по одному ОВ одновременно передается несколько спектрально разнесенных оптических несущих, каждая из которых модулируется многоканальным сигналом, сформированным соответствующим каналообразующим оборудованием.
Возможность построения таких систем основывается на сравнительно слабой зависимости коэффициента затухания ОВ в пределах соответствующего окна прозрачности от частоты (или длины волны) оптической несущей. Поэтому, применяя метод частотного разделения, по одному ОВ можно организовать несколько широкополосных оптических каналов, увеличив тем самым результирующую скорость передачи информации.
Структурная схема ВОСП со спектральным разделением оптических каналов показана на рис. 5, где к уже принятым обозначениям добавляются новые: ОФМС оборудование формирования многоканального сигнала, представляющего совокупность каналообразующего оборудования (КОО) и оборудования сопряжения (ОС), предназначенного для формирования электрического сигнала, параметры которого согласованы с оптическим передатчиком (ОПер) и оптическим приемником (ОПр); УСО или MUX мультиплексор; УСР или DMUX демультиплексор.
Рисунок 5 Структурная схема ВОСП со спектральным разделением
На передающей станции имеются n систем передачи (однотипных или разнотипных), сигналы которых подаются на n оптических передатчиков, излучающих различные оптические несущие .
С помощью УСО осуществляется ввод различных несущих в ОВ.
На приемной стороне в УРС оптические несущие разделяются и подаются на оптические приемники и далее на ОФМС. Таким образом, по одному ОВ организуется n спектрально разделенных оптических каналов, т.е. пропускная способность ОВ увеличивается в n раз по сравнению с традиционным построением оптических систем передачи.
Кроме того, этот метод позволяет обеспечить развитие сетей связи без проведения дополнительных строительных работ, а также создавать разветвленные сети любой структуры с пассивными элементами спектрального уплотнения в местах разделения или выделения световых потоков. При этом расширяются возможности передачи различных сигналов (телефонии, телевидения, телеметрии, передачи данных и др.) с различными скоростями или шириной полосы частот и типами модуляции цифровой и аналоговой. Это обеспечивает создание экономичных многофункциональных телекоммуникационных систем и сетей.
Для объединения и разделения оптических несущих могут использоваться различные оптические спектральные устройства: мультиплексоры, демультиплексоры, работа которых основана на явлениях физической оптики: дисперсия, дифракция и интерференция. В основе структуры мультиплексоров и демультиплексоров может быть оптическая призма, многослойный диэлектрик, дифракционная решетка и др.
ВОСП с частотным или гетеродинным уплотнением. В системах передачи с частотным мультиплексированием исходным многоканальным сигналам различных источников в линейных трактах отводятся определенные полосы частот. В этом случае для получения группового линейного оптического сигнала требуются близко расположенные стабильные оптические несущие. Однако нестабильность частоты оптического излучения, особенно при высокоскоростной модуляции, приводит к тому, что расстояние по спектру между рабочими длинами волн соседних каналов во много раз превышает полосу информационного сигнала. Поэтому для получения близко расположенных спектральных каналов в ВОСП используются различные несущие не от разных источников, а от одного, но достаточно стабильного, с помощью соответствующего сдвига оптической несущей. Уплотнение с таким принципом формирования оптических несущих, называется частотным (гетеродинным) уплотнением.
Структурная схема, поясняющая принцип формирования группового оптического сигнала, приведена на рис. 6.
Рисунок 6 Схема формирования группового оптического сигнала при частотном уплотнении
Оптическое излучение с выхода источника оптического излучения ИИ, содержащего ряд несущих , поступает на анализатор А1, представляющий собой спектральную призму Глана-Тейлора, а затем, пройдя четвертьволновую призму на фильтр первого канала Ф1. Это фильтр пропускает оптическую несущую первого канала к оптическому модулятору ОМ1 где она и модулируется информационным оптическим сигналом OC1.
Оптическое излучение с частотами (т.е. кроме ) отражается фильтром и возвращается к анализатору А1. По пути оно вторично проходит через четвертьволновую призму и попадает на анализатор A2. Оптическая несущая первого канала, промодулированная в OM1 информационным сигналом, отражаясь от зеркала также возвращается к анализатору А1.
Плоскость поляризации оптического сигнала, дважды прошедшего четвертьволновую призму, поворачивается на по отношению к плоскости поляризации исходного колебания, в связи с чем световой пучок отклоняется в призме и выходит из нее. Далее общий сигнал поступает на анализатор A2 и процесс повторяется, с той лишь разницей, что модулируется оптическое излучение с частотой . Таким образом, формируется оптический групповой сигнал, поступающий в оптическое волокно кабеля.
Принимаемый групповой оптический сигнал, содержащий ряд промодулированных оптических несущих, поступает на анализатор А1 (рис. 7), а затем после прохождения через четвертьволновую призму и фильтр первого канала на оптический смеситель ОСМ.
Рисунок 7 Схема приема группового оптического сигнала при частотном (гетеродинном) уплотнении
Фильтр Ф1 пропускает только оптический сигнал с несущей частотой , сигнал с другими частотами отражается и поступает на А2. Оптическая промодулированная несущая частота перемножается в ОСМ с частотой местного гетеродина Гет, затем промежуточная частота выделяется полосовым фильтром ПФ и поступает на фотодетектор ФД, на выходе которого формируется электрический информационный сигнал. Таким образом, прием осуществляется гетеродинным способом. Аналогично происходит детектирование сигнала во всех остальных каналах.
Достоинства метода частотного (гетеродинного) уплотнения заключаются в том, что длина регенерационного участка за счет гетеродинного приема возрастает до 200 км и значительно повышается коэффициент использования пропускной способности ОВ. Недостатками данного метода является то, что требуется оптический тракт приема и передачи с сохранением поляризации, а также ряд дополнительных устройств: сдвигателей частоты, оптических вентилей, контроллеров поляризации, оптических усилителей, систем автоподстройки частоты и т.п., что значительно усложняет и увеличивает стоимость ВОСП.
Цифровые ВОСП с временным уплотнением (с временным мультиплексированием) предполагают, что несколько информационных или компонентных потоков объединяются в один, и для передачи каждого компонентного потока по одному ОВ отводится свой временной интервал. Объединение может быть осуществлено на уровне электрическихА сигналов и на уровне оптических сигналов.
Временное мультиплексирование на уровне электрических сигналов приведено на рис. 8, где приняты следующие обозначения: 1,…, N источники компонентных информационных потоков, представляющих многоканальные электрические сигналы; MUX временной мультиплексор, который, создавая групповой электрический сигнал, последовательно подключает компонентные многоканальные электрические сигналы к общему оптическому передатчику ОПер на определенный временной интервал; ОВ оптическое волокно; ОПр оптический приемник, преобразующий оптический сигнал в групповой электрический, содержащий N компонентных многоканальных электрических сигналов; DMUX временной демультиплексор, распределяет принятые компонентные многоканальные электрические сигналы по соответствующим приемникам 1,…, N.
Рисунок 8 Временное мультиплексирование на уровне электрических сигналов
Мультиплексор и демультиплексор должны работать синхронно. Отметим, что компонентные информационные потоки могут быть сформированы как на основе систем передачи с частотным разделением каналов, так и на основе систем передачи на основе импульсных и цифровых методов модуляции.
Схема с временным мультиплексированием (уплотнением) на уровне оптических сигналов приведена на рис. 9, где приняты следующие обозначения: оптические передатчики 1,…, N компонентных информационных потоков (многоканальных электрических сигналов аналоговых или цифровых, преобразованных в оптические сигналы); OMUX оптический мультиплесор, осуществляющий задержку оптического сигнала от каждого ОПер на величину (здесь N число компонентных информационных потоков или многоканальных оптических сигналов), объединяющий N многоканальных оптических сигналов в групповой оптический поток и направляющий его в оптическое волокно (ОВ); ODMUX оптический демультиплексор, осуществляющий на приеме обратные преобразования.
Рисунок 9 Временное мультиплексирование на уровне оптических сигналов
При временном мультиплексировании как на уровне электрических сигналов, так и на уровне оптических, требуется передача коротких (наносекундных) световых импульсов. Однако передача субнаносекундных импульсов предъявляет чрезвычайно высокие, близкие к предельным, требования к быстродействию оптоэлектронных компонентов оптических передатчиков и приемников ВОСП. Кроме того, скорость передачи или широкополосность оптических трактов ограничивается дисперсионными свойствами ОВ.
Основными достоинствами временного мультиплексирования являются увеличение коэффициента использования пропускной способности ОВ (уже достигнуты скорости передачи до 16 и выше Гбит/с) и возможность создания полностью оптической сети связи.
Дана ВОСП SDH схема, которую нужно реконструировать в ВОСП со спектральным разделением канала.
Рисунок 10 – Схема синхронной цифровой иерархии.
Но прежде чем начать реконструкцию, нужно произвести серию расчетов. Данные для расчетов будут браться из таблиц.
Таблица 1
Таблица 2
Таблица 3
Таблица 4
Таблица 5
Таблица 6
Таблица 7
Таблица 8
Таблица 9
Таблица 10
Таблица 11
Таблица 12
Таблица 13
Сначала нужно определить длину волны λ, просмотрев технические характеристики оборудования (см. табл.5). Можно использовать либо 1310 нм либо 1550. В данном расчете за длину волны λ возьмем значение 1310 нм.
Далее выясним код применения по параметрам оптических секций (см. табл.1 и 2). Так как мы имеем сеть STM-16, то код применения L-16.1 (Д-16.1).
Затем выбираем стандарт оптического кабеля по коду применения (см.табл.3). Выбор падает на стандарт кабелей G.652. В итоге устанавливаем в сеть между всеми пунктами кабель ОКЛ-01.
Как правило, при использовании стандартного оборудования линейных трактов совместно с рекомендуемыми для них оптическими кабелями максимально допустимая длина регенерационного участка, определенная по энергетическим характеристиками системы, меньше максимальной длины, определяемой дисперсионными характеристиками или широкополосностью ОК. Поэтому сначала рекомендуется эту длину определять по энергетическим параметрам. После этого находят максимальную длину по дисперсионным характеристикам. В качестве максимальной проектной длины выбирается наименьшая из двух.
Необходимые для расчетов параметры указаны в таблице 1. При выполнении расчетов будем полагать, что затухание оптического соединителя , а энергетический запас .
Определим энергетический потенциал
Так как коэффициент затухания кабеля и строительная длина , а также учитывая, что применяется двухволоконный линейный тракт, т.е. на кабеле отсутствуют дополнительные пассивные компоненты (), получим
Длину регенерационной секции, ограниченную дисперсией оптического волокна. Если в нее подставить значения и , то получим
В качестве максимальной проектной длины выбирается наименьшая из двух расчитанных, т.е. .\
В случае усилительного участка типа Д с промежуточными линейными усилителями максимальное перекрываемое затухание . При значениях коэффициента затухания кабеля , затухания оптического соединителя и строительной длины , получим
Видим, что длина превышает расстояния между любыми смежными пунктами реконструируемой ВОЛП. Следовательно, можно сделать вывод о том, что все промежуточные линейные усилители могут быть размещены в населенных пунктах реконструируемой ВОЛП, обеспечивающих их гарантированное энергоснабжение.
Примем из табл.1. Это позволит в последующем наращивать число каналов. При этом уровень суммарной мощности не превысит максимально допустимого значения.
Полосу частот будем брать из табл. 12 для скорости передачи 2,5 Гбит/с составляет 50 ГГц. Центральную частоту примем равной базовой частоте сетки частот G.694.1, т.е. .
Найдем квантовый шум
Примем, что логарифмический коэффициент шума и допустимая защищенность имеют значения, удовлетворяющие требованиям (см. табл.12 и 13), и составляют допустимую защищенность; логарифмический коэффициент шума .
Найдем максимальное число усилительных участков типа применения Д на регенерационной секции. Принимая , получим
,
где .
Так как для типа применения Д , то имеем
Как видно, величина превосходит протяженность реконструируемой линии, которая равна . Следовательно, можно сделать вывод о возможности применения реконструируемой ВОЛП регенерационной секции с максимальной длиной и усилительными участками типа Д. Далее можно выполнить предварительное размещение оборудования линейного тракта.
Линейные усилители () расположим в населенных пунктах Ш, М, С и Кл. В пункте К, находящемуся между пунктами Ш и М, предусмотрим установку оптического мультиплексора ввода/вывода (ОМВВ). ОМВВ вносит в оптический тракт дополнительные потери. Учитывая, что расстояние между пунктами Ш и М существенно превышает максимальную длину усилительного участка, для компенсации потерь в каждом из направлений передачи передачи на входе и выходе ОМВВ необходимо установить соответственно предварительный ()и мощный () оптические усилители с усилениями и. Сумма усилений этих усилителей должна равняться сумме затухания предшествующего участка и затухания, вносимого мультиплексоров ввода/вывода в каналы прямого прохождения .
Необходимо определить затухание усилительного участка между пунктами С и Кл, которые имеет максимальное значение. Величина этого затухания
По данным табл. 13 при максимальном числе каналов ввода/вывода до 16, которое предполагается использовать в перспективе, ОМВВ может вносить в каналы прямого прохождения затухания до . Тогда суммарное затухание усилительного участка и ОМВВ
На основании табл.9 получаем:
минимальная сумма усилений
максимальная сумма усилений
Видим, что . Следовательно, можно обеспечить . Отсюда следует, что и позволит полностью компенсировать потери на участке между Ш и М, как в прямом, так и в обратном направлениях.
Найдем ожидаемую дисперсию для канала с максимальной центральной длиной волны, где дисперсия для ОВ G.652 максимальна. Согласно сетке частот ОСТ.45.178 величина максимальной длины волны λ составляет 1560,61нм. Для её нахождения необходимо предварительно выполнить несколько вычислений.
Для оптического кабеля ОКЛ-01 значение коэффициента хроматической дисперсии волокна , коэффициент наклона дисперсионной характеристики . Находим удельную хроматическую дисперсию
Найдем ширину спектра цифрового сигнала в коде NRZ. Будем принимать значения , и .
Ширина спектра источника оптического излучения находится из соотношения , где f берется из табл.9 для соответствующей скорости и частотного расстояния между каналами.
Найдем ожидаемую дисперсию . Т.к скорость передачи в оптическом канале не превышает , поэтому поляризационной модовой дисперсией можно пренебречь. Получим
Найдем допустимую дисперсию. Для NRZ кода следует принять . Получим
Сравнивая ожидаемую дисперсию с допустимой видим, что условие. Приходим к выводу о необходимости компенсации дисперсии.
По типовым параметрам и находим длину компенсационного волокна
и его затухание
Поскольку это затухание весьма существенно, то его необходимо распределить по линейным усилителям, число которых в нашем случае . Следовательно, затухание модуля компенсации дисперсии составит
Проверим выполнение условия для усилительного участка максимальной протяженности, а именно между С и Кл, расстояние между которыми .Затухание этого участка
Согласно табл.9 максимальное усиление линейного усилителя . Тогда
Следовательно, условие выполняется и уменьшение длины участка не требуется.
Для расчета ожидаемой защищенности необходимо построить внешнюю диаграмму уровней. Основой для построения диаграммы уровней является схема организации связи, которую можно составить исходя из структуры применяемого оборудования и размещения оконечных пунктов, промежуточных усилительных пунктов ввода вывода оптических каналов.
Упрощенная схема организации связи для направления передачи P-B имеет вид, представленный на рис.5. Здесь оконечными пунктами Р и В являются соответственно ОП-Р и ОП-В. Пункты Ш, М, С, Кл – усилительные пункты; обозначены УП-Ш, УП-М, УП-С, УП-Кл соответственно. Пункт К является пунктом ввода/вывода оптических каналов ПВВ-К.
80км 67км
80км
74км 80км 81км
Рисунок 5 – Схема организации связи ВОЛП Р-В на основе ВОСП-СР.
На оконечных пунктах, как следует из схемы организации связи, установлены: мультиплексоры STM-16 (каналообразующее оборудование), транспондеры (Тр), оптические мультиплексоры (ОМ) и оптические демультиплексоры (ОД), а также оптические усилители ( – усилитель мощности, – предварительный усилитель). Усилительные пункты оборудованы линейными оптическими усилителями () с модулями компенсации дисперсии (МКД), включенными между каскадами линейных усилителей. В пункте К располагается оптический мультиплексора ввода/вывода (ОМВВ) с установленными на входе и выходе усилителями и , а также транспондеры каналов ввода/вывода. Все усилители выполнены на основе оптического волокна легированного эрбием (EDFA).
Примем уровни передачи по оптическому каналу на выходах и одинаковыми и равными , что обеспечивается регулировкой коэффициентов усилений оптических усилителей. Уровень передачи на выходе пункта ОП-В необходимо установить таким, чтобы не было перегрузки приемного транспондера (точка ). Согласно нормам (см.табл.9) уровень перегрузки не должен превышать . При этом следует учесть, что между и транспондером включен оптический демультиплексор ОД, затухание которого составляет (см.табл.12) при организации 16 оптических каналов . Очевидно, что во избежание перегрузки транспондера уровень на выходе пункта ОП-В не должен превышать . Поэтому этот уровень можно также принять равным .
Целесообразно усиления принять равными затуханиями прилегающих усилительных участков, которые рассчитываются по формуле
Уровни приема на входах усилителей пер
Логарифмический коэффициент шума примем равным для и для , что соответствует нормативным параметрам (см.табл.11). Уровень квантового шума
Защищенность от шумов на усилительных участках
Параметры диаграммы уровней направления Р-В
|
Пункт ВОЛП |
, |
, |
, |
, |
, |
|
ОП-Р УП-Ш ПВВ-К УП-М УП-С УП-Кл ОП-В |
5 5 5 5 5 5 5 |
– 21,6 18,09 19,44 19,98 27,54 21,87 |
– -16,6 -13,09 -14,44 -14,98 -22,54 -16,87 |
– -74,0 -75,5 -74,0 -74,0 -74,0 -75,5 |
– 57,4 62,41 59,56 59,02 51,46 58,63 |
80км 67км 72км 74км 102км 81км
57,4 62,41 57,4 59,02 57,4 58,63
-74,0 -75,5
Рисунок 6 – Диаграмма уровней оптического канала ВОЛП направления Р-В.
Теперь можно рассчитать ожидаемую защищенность от накопленных на регенерационной секции шумов.
Мощность рассчитаем по формуле
Суммируя мощности шумов от отдельных усилительных участков, получаем мощность накопленных шумов
Ожидаемая защищенность на регенерационной секции максимальной протяженности будет равна
Видим, что ожидаемая защищенность превышает допустимую величину с запасом . Следовательно, требования на качественные показатели будут выполнены: , а коэффициент ошибок не превысит . Можно сделать вывод о правильности принятых решений по выбору оборудования ВОСП-СР и размещению усилительных пунктов на реконструируемой ВОЛП.
Расчеты мощности шумов усилительных участков
|
№ усилительного участка |
, |
, |
|
1 2 3 4 5 6 |
-52,4 -57,41 -54,56 -54,02 -46,46 -53,63 |
|
В данном курсовом проекте были рассмотрены теоретические основы оборудования STM-16, используемое оборудование. Помимо всего, была проведена реконструкция волоконно-оптической системы передачи SDH в волоконно-оптическую линию передачи WDM. Такое оборудование используется для связи между населенными пунктами, расстояние между которыми не превышает 80 км.