Расчет длин регенерационных участков ВОЛП

Длина регенерационного участка определяется передаточными характеристиками волокна оптического кабеля – это коэффициент затухания и дисперсия, а также энергетическими параметрами волоконно-оптических систем передачи, которые работают по данному кабелю.

Затухание, вносимое оптическим волокном кабеля, приводит к уменьшению передаваемой мощности, и это ограничивает длину регенерационного участка.

Дисперсия приводит к уширению передаваемых импульсов, чем длиннее линия, тем больше вносимые искажения импульсов, при этом, имеет место межсимвольная интерференция, которая может привести к неверной регистрации значащих интервалов, то есть к росту коэффициента ошибок (BER),что также ограничивает длину регенерационного участка.

Необходимо рассчитать две величины длины участка регенерации по затуханию:

L_αmax–максимальная длина регенерационного участка, рассчитанная с учетом вносимого затухания;

L_αmin–минимальная длина регенерационного участка, рассчитанная с учетом вносимого затухания.

Согласно рисунку 1 расстояние между пунктами:

A-C: (Васильевская - Климовская) – 48 км, расстояние между пунктами;

B-C: (Семеновская - Климовская) – 24 км.

Исходя из названных расстояний, выберем интерфейс L- 16.2 STM-16.

Технические данные интерфейса приведены в таблице 5.

 

 

Таблица 5- Технические данные линейного интерфейса STM-16

 

Цифровой сигнал	STM16 в соответствии с рекомендациями ITU-T G.707 и G.958
Номинальная скорость передачи	2488,32 Мбит/с
Код приложения	Дальнее (таблица 1/G.957ITU-T)
	L-16.1	L-16.2	L-16.3
Диапазон рабочих длин волн, нм	1280-1335	1530-1570	1530-1570
Допустимые потери в кабеле	21дБ	20 дБ	19дБ
Расстояние передачи (типичное)	42 км	66,6 км	63,3 км
Передатчик в опорной точке S: -средняя введенная мощность: -максимум -минимум;	2 дБм -3 дБм	1 дБм -4 дБм	0 дБм -5 дБм
Тип источника	SLM	SLM	SLM

 

Продолжение таблицы 5

Цифровой сигнал	STM16 в соответствии с рекомендациями ITU-T G.707 и G.958
Спектральные характеристики: -максимальная ширина по уровню -20 дБ; -минимальный коэффициент затухания	1нм   10 дБ	≤1нм   10 дБ	≤1нм   10 дБ
Приемник в опорной точке R: - минимальная чувствительность, -минимальная перегрузка, -максимальный дефект оптического пути, -максимальная отражающая способность приемников, измеренная в точке R	-28 дБм   -10 дБм     1 дБ   -27 дБ	-28 дБм   -10 дБм     1 дБ   -27 дБ	-28 дБм   -10 дБм     1 дБ   -27 дБ

 

 

Продолжение таблицы 5

Цифровой сигнал	STM16 в соответствии с рекомендациями ITU-T G.707 и G.958
Оптический путь между точками S и R: диапазон ослабления, максимальная дисперсия, максимальные обратные потери в кабеле, включая любые разъемы, максимальный дискретный коэффициент отражения между S и R.	24дБ   250 пс/нм   24 дБ     -27 дБ	24дБ   2500 пс/нм   24 дБ     -27 дБ	24дБ   250 пс/нм   24 дБ     -27 дБ

 

Определение максимальной длины регенерационного участка

производится по формуле:

 

       L_αмак. = Э_мак.– M–n×α_р.с./α_о.в. + α_н.с. × n_стр.дл.,         (7)

 

где Э_мак.– максимальная величина энергетического потенциала интерфейса L - 16.2;

   М – системный запас на старение аппаратуры и кабеля;

 

n – число разъемных оптических соединителей на участке регенерации;

α_р.с. – затухание, вносимое разъемным оптическим соединителем;

α_о.в. – километрическое затухание выбранного оптического волокна;

α_н.с. – среднее значение затухания, вносимого неразъемным соединением (сварным);

n_стр.дл.. – количество строительных длин оптического кабеля на участке регенерации.

Максимальная величина энергетического потенциала определяется по формуле:

 

                       Э_макс. = L_прд. _макс. –L_прм. _мин.,                                 (8)

 

где L_{прд.мак}с - максимальный уровень информационного сигнала на выходе тракта передачи линейного интерфейса L-16.2;

L_{прм.мин}. - минимальный уровень информационного сигнала на входе тракта приема (чувствительность) линейного интерфейса L-16.2.

Э_макс. = 1- (-28) = 29 дБм

Количество разъемных и неразъемных соединителей ОВ определяем используя схему рисунка.

 

 

Рисунок 9 – К расчету длин регенерационных участков ВОЛП

 

Минимальная длина регенерационного участка определяется по

формуле:

 

     L_αмин. = Э_мин.- M - n×α_р.с. / α_о.в. + α_н.с. × n_стр.дл,                        (9)

 

где Э мин. – минимальная величина энергетического потенциала интерфейса L

- 16.2 определяется по формуле:

 

                      Э_мин. = L_{прд.мин}. – L_{прм. мин}.,                                    (10)

 

где L_{прд.мин}. - минимальный уровень информационного сигнала на выходе тракта передачи линейного интерфейса L-16.2

 

                      Э_мин. = - 4 - (-28) = -24 дБм

 

Применим формулу 9 для расчета минимальных длин регенерационных участков на двух направлениях:

 

A-B (24 км): L_αмин. = (24 – 3 – 4×0,3) / (0,22 + 0,05×13) = 22,7 км.,

B-C(24 км): L_αмин. = (24 – 3 – 4×0,3) / (0,22 + 0,05×13) = 22,7 км.

 

На длине волны третьего окна прозрачности (λ = 1550 нм.) величина хроматической дисперсии не должна превышать 2500 пс/нм, приведённая в таблице 5.

Для стандартного одномодового волокна на длине волны 1550 нм значение удельной хроматической дисперсии составляет величину 18 пс/нм×км, приведенная в таблице 4.

На длине регенерационного участка величина хроматической дисперсии определяется по формуле:

 

                           τ_хр. = τ_хр.1км. × L _αмак., (11)

 

где τ_хр.1 км.– величина хроматической дисперсии, вносимая одним километром оптического волокна; единицы измерения пс/(нм×км),

L_αмак -. максимальная длина регенерационного участка, рассчитанная по внесенному затуханию.

Удельная хроматическая дисперсия показывает максимальное уширение импульсов при передаче светового потока по одному километру оптического волокна при ширине спектра излучения источника излучения, измеренного на середине максимальной амплитуды, 1 нм, приведенный на рисунке 10.

 

 

Рисунок 10 – К определению удельной хроматической дисперсии

 

Проверка регенерационных участков по вносимой хроматической дисперсии

 

A-B (24 км): τ_хр. = 18×22,7= 408,6 пс/нм.,

B-C (24 км): τ _хр. = 18×22,7= 408,6 пс/нм.

 

Из результатов расчетов по формуле 9 видим, что норматив на хроматическую дисперсию выполняется при ширине спектра излучения полупроводникового лазера типа DFB не более 1 нм, установка необслуживаемых регенерационных пунктов, волоконно-оптических усилителей и компенсаторов хроматической дисперсии не требуется.