Расчет длины регенерационного участка для в о л с.

В проектируемой системе предусматривается использование кабеля типа ОКЛ для одномодовой связи на длине волны оптического излучения λ = 1,55 мкм.

ОКЛ– линейный оптический кабель для прокладки в канализации, шахтах, коллекторах, трубах и.т.п.

ОКЛС – с броней из стеклопластиковых стержней для прокладки в грунтах.

ОКЛК – с броней из стальных проволок, используется в условиях отсутствия эл. магнитных влияний.

ОКЛ АК – в алюминиевой оболочке с броней из стальных проволок .

Длина регенерационного участка цифровых ВОЛС зависит от множества факторов, важнейшими из которых являются :

1. Энергетический потенциал:

Э = Рпрд · Рпрм , дБ,

где Р_прд – абсолютный уровень мощности оптического сигнала , дБм, Р_прм - абсолютный уровень мощности оптического сигнала на входе приемного устройства , при котором коэффициент ошибок (Р_ош) регенератора не принимает заданного значения , дБм.

Энергетический потенциал - определяет максимально допустимое затухание сигнала в оптическом волокне, соединителях , узлах.

2. Дисперсия в ОВ, σ_в = 10^-6 ∆λ σ_н [ ] .

∆λ – ширина полосы оптического излучения, определяется из справочных данных для конкретного источника излучения, нм; σ_н – ненормированная дисперсия, пс/нмкм . Например, для оптического линейного кабеля типа ОКЛК-0,3-0,3/3,5-8 приняты параметры ∆λ=4 нм; σ_н = 3,5 пс/нмкм; α = 0,3 дБ/км.

Дисперсные явления в ОВ приводят к рассеянию во времени спектральных или модовых составляющих сигнала, т. е. К различному времени их распространения. Следовательно, это приводит к изменению формы и длительности оптических импульсных сигналов, к их уширению.

3. Помехи, обусловленные тепловыми шумами резисторов , транзисторов , диодов , усилителей , шумами отражения оптического излучения от торцевой поверхности ОВ , модовыми шумами из-за интерференции мод , распространяющихся в ОВ , и др. Эти помехи интегрально называют собственными шумами.

4. Квантованный или фотонный шум, носителем которого является сам оптический сигнал (учитывать не будем).

5. Коэффицент затухания ОВ, α, [дБ/км].

6. Минимально-детектируемая мощность Wmqm , которая соответствует min-му порогу чувствительности приемного устройства – фотоприемнику цифровой ВОЛС с заданной вероятностью ошибки.

Wmqm = -1,15 ℓg P_ош ;

=6,62·10^-34 Вт с/Гц - постоянная Планка; - частота оптического излучения, Гц;

- квантовая эффективность фотодетектора =0,9; – скорость передачи информации бит/с, равна тактовой частоте линейного сигнала = , с = 3·10¹⁴ мкм/с ; - длина волны оптического излучения , мкм.

При использовании стандартного оборудования линейных трактов, максимально допустимая длина регенерационного участка, определенная по энергетическим характеристикам (энергетический потенциал, уровни передачи и приема оптического излучения, затухание регенеративного участка), как правило, меньше максимальной длины регенерационного участка , определенной дисперсионными характеристиками ОВ.

Для определения длины регенерационного участка составляется его расчетная схема, содержащая оптические разъемные соединители ( на участке их 2 шт.) и неразъемные соединители, число которых на единицу меньше числа строительных длин оптического кабеля.

Рис.24

ПРОМ – приемопередающий оптический модуль , преобразующий оптический сигнал в эл-ий, востанавливающий его параметры и преобразущего его опять в оптический .

ОС-Н – оптический соединитель неразъемный;

ℓ_стр – строительная длина оптического кабеля , ℓ_стр = 2 км.

Затухание регенерационного участка равно:

А_ру = 2А_оср + qА_осн + α ℓ_ру + А_t + А_в, дБ.

А_оср-затухание раземного соединителя = 0,5…1,5 дБ.

А_осн- затухание нераземного соединителя дБ .

α₁ - коэффициент затухания оптического кабеля дБ/км;

А_t – допуски на t –ные изменения параметров ВОЛС = 0,5…1,5дб.

А_в– допуски на ухудшение параметров со временем =2…6 дб.

Для линейного оборудования систем передачи SDH уровень передачи является известным Р_пер = +2…- 4дБ.

Минимально-детектируемая мощность на входе ПРОМ :

Р_мдм = 10 ℓg + 10 ℓg [-1.15 ℓgРош] , Дб.

Это значение абсолютного min-го допустимого уровня приема должно быть увеличено на 15…20 дБ, чтобы учесть мешаюшее действие дестабилизирющих факторов и различных помех , которые лежат выше уровня минимально допустимой мощности детектирования.

Обозначим это увеличение А_с. Следовательно Р_пр = Р_мдм + А_с , Дб.

Тогда max-e затухание регенерационного участка (энергетический потенциал) будет:

А_max = Р_прд – Р_прм , дБм.

Следовательно, длина регенерационного участка равна :

ℓ_ру = , км.

q – величина, на единицу меньшая числа строительных длин q_стр.

Можно полагать, что А_осн = 0 дБ.

Теперь, вычислив ℓ_{ру max} :

ℓ_{ру max}= ,

определяем число строительных длин оптического кабеля :

q = Ц ( ); q = q_стр – 1.

Для учета q ·А_осн длину регенеративного участка нужно уменьшить на величину ∆ℓ = , км . Следовательно ℓ_ру = ℓ_{ру max} - ∆ℓ , км.

Длина регенеративного участка с учетом дисперсии оптического волокна:

ℓ_{ру д} = , км.

В – скорость передачи цифрового потока , соответствующая коду линейного цифрового сигнала.

Пример расчета длины регенерационного участка для В О Л С.

Определение длины регенеративного участка для данной системы , если известно , что скорость передачи цифрового потока В=8045,76 кбит/с,

λ _{оптич.излучения}=1,55мкм,

Р_ош=10-10 - одиночного регенератора;

Р_прд= - 4 дБ уровень передачи;

А_оср=0,75 дБ ; Аош=0,1 дБ ; А_осн = 0.1 дБ;

Кабель ОКЛС с коэффициентом затухания α₁ = 0,3 дБ/км. Дисперсия σ_в=3,5 пс/нм·км.

Допуски А_t=0,75 дБ – по температуре и А_в=4 дБ – допуски по времени. Квантованная эффективность ФПУ η=0,9.

1. Уровень минимально допустимого излучения на входе приемопередающего модуля:

2. Определим уровень приема: пусть, DА_с = 20 дБ; Р_пр = Р_мдм + DА_с = - 40 дБ.

3. Энергетический потенциал линейного оборудования:

Э = А_max = Р_пер – Р_пр = - 4 – (- 40) = 36.

4.

5. Число строительных длин для данного регенерационного участка:

q_{стр =} l _{ру max} / l_стр = 99,2 / 2 @ 50.

Число неразъемных оптических соединений q = q_стр – 1 = 49.

Затухание неразъемных соединений DА_осн = 49*0,1 = 4.9 дБ.

Длина, на которую следует уменьшить длину регенерационного участка:

Dl = q А_осн. / a₁ = 49*0,1/0,3 = 16,3 км.

6. Искомая длина регенерационного участка: l _ру = l _{ру max} - Dl = 99.2 –16,3 = 82,9 км.

7. Длина, ограничиваемая дисперсией оптического волокна:

l _д = 0,25/s_в В = 0,25*10¹² /3,5*622,08*10*10 = 115 км.

Также, можно воспользоваться методикой расчета предельных длин регенерационных участков, изложенной в учебном пособии [Корнилов].

Известно, что длина регенерационного участка ВОСП определяется двумя параметрами: суммарным затуханием РУ и дисперсией сигналов ОВ.

Ширину полосы оптического излучения определяю из справочных данных источника излучения, который задан в технических параметрах аппаратуры SDH уровня STM-1. Так, например, характеристиками источника в виде лазерного диода, являются

Фирма - изготовитель	Марка
NEC Corp.	NDL5050A	1270…1345

Дисперсия составляет .

Для определения длины регенерационного участка воспользуемся формулой:

где Э - энергетический потенциал системы передачи, дБ;

- затухание оптического сигнала на разъемном и неразъемном соединениях, дБ

( , );

- количество разъемных соединений ОВ на регенерационном участке ( );

- коэффициент затухания ОВ, дБ/км ( =0,3);

- строительная длина ОК ( = 4км) ;

При проектировании оптической линии передачи SDH энергетический потенциал ВОСП рассчитывается как разность уровней передачи и минимального уровня приема:

(4.4)

Уровень передачи и минимальный уровень приема задаются в технических параметрах выбранной аппаратуры.

Длина регенерационного участка составляет:

Тогда можно найти максимальную длину регенерационного участка с учетом потерь на затухание в ОВ, потерь в устройствах ввода/вывода оптического сигнала (в разъемных соединителях), потерь в неразъемных сварных соединениях при монтаже строительных длин кабеля:

(4.8)

где - энергетический (эксплутационный запас) системы, необходимый для компенсации эффекта старения элементов аппаратуры и ОВ; = 6 дБм,

С учётом выбираю длину регенерационного участка равной 70 км.

Длина регенерационного участка ВОСП зависит также и от дисперсии сигнала в 0В. Максимальная длина РУ с учетом дисперсионных свойств ОВ рассчитывается по следующей формуле:

где σ - дисперсия сигнала в ОВ (σ= мкс/км);

В - скорость передачи цифрового сигнала в линейном тракте. Для STM–1 В=155.5Мбит/с.

Для транспортных систем SDH соответствие рассчитанной длины регенерационного участка техническим параметром системы можно проверить по допустимому максимальному затуханию, приведенному в технических параметрах выбранной аппаратуры. Затухание, рассчитанное по формуле:

должно быть не больше допустимого затухания на РУ, приведенного в технических параметрах выбранной аппаратуры.

(допустимое затухание на РУ).

Расчёт быстродействия ВОЛП

Выбор типа ОК может быть оценен расчетом быстродействия системы и сравнением его с допустимым значением.

Быстродействие системы определяется инертностью ее элементов и дисперсионными свойствами ОВ. Полное допустимое быстродействие системы определяется скоростью передачи В, Мбит/с, способом модуляции оптического излучения, типом линейного кода и определяет­ся по формуле:

где β - коэффициент, учитывающий характер линейного сигнала (вид линейного кода) и равный 0,7 для кода NRZ. В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т линейным кодом транспортных систем SDH является код NRZ.

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП определяется по формуле:

где - быстродействие передающего оптического модуля (ПОМ), зависящее от скорости передачи информации и типа источника излучения;

- быстродействие приемного оптического модуля (ПРОМ), определяемого скоростью передачи информации и типом фотодетектора (ФД);

- уширение импульса на длине РУ.

где σ – дисперсия. Следовательно,

Быстродействие ПОМ и ПРОМ СП плезиохронной и синхронной иерархий приведено в таблице11.

Таблица 11

Скорость передачи	Мбит/с
tпер.	нс			0,5	0,15		0,1	0,05
tnp.	нс		2,5	0,4	0,1	0,8	0,08	0,04

Если выбор типа кабеля и расчёт длины РУ сделан, верно, то должно выполниться неравенство:

.

Для нашего случая: 1,442<4,5 неравенство выполняется.

Величина называется запасом по быстродействию. При выполнении условия, станционное оборудование работает без помех.