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 _{р у 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:

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

 

6. Искомая длина регенерационного участка: l _{р у} = l _{р у max} - D l = 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.