Проектирование линейного тракта волоконно-оптических систем передачи (стр. 2 из 6)
Вариант №4
1. длина тракта передачи L=300 км;
2. число необходимых каналов N=300;
3. допуск на температурные изменения параметров ВОСП DT=30 0С;
4. схема температурной компенсации (СТК) в блоке передачи не присутствует;
5. ширина полосы оптического излучения источника Dl=0,2 нм;
6. квантовая эффективность фотодиода h=0,75;
7. полная емкость цепи фотодиода С=10 пФ;
8. коэффициент шума усилителя ПРОМ Fш=8;
9. расчетная температура ПРОМ в градусах Кельвина = 283 К;
10. коэффициент лавинного умножения фотодиода М=25;
11. быстродействие ПОМ tпер=4 нс;
12. быстродействие ПРОМ tпр=1 нс.
Выбор аппаратуры волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) для проектируемой волоконно-оптической системы передачи произведем в соответствии с исходными данными. Так как длина проектируемой ВОЛС составляет 300 км, а число необходимых каналов равно 300, то наиболее оптимальным вариантом является аппаратура “Сопка-3М”(число стандартных каналов ТЧ составляет 480). Система передачи «Сопка-3М» обеспечивает передачу третичного цифрового потока (34,368 Мбит/с), работает в диапазоне волны 1,55 мкм с использованием одномодовых ОВ.
Комплекс аппаратуры «Сопка-3М» представляет собой второе поколение аппаратуры третичной ЦСП. В диапазоне оптических длин волн 1,55 мкм передача сигналов по ОК с одномодовыми ОВ осуществляется с меньшими потерями и дисперсионными искажениями , чем по ОК с градиентными ОВ на длинах волн 1,3 мкм.
Принцип работы аппаратуры линейного тракта систем передачи «Сопка-3М» представлен на рис.1. Аппаратура содержит: стандартное каналообразующее оборудование(стойки СВВГ,САЦО,СТВГ); стойку оборудования линейного тракта (СОЛТ-О) для передачи вторичного и третичного цифровых потоков со скоростями 8,448 и 34,368 Мбит/с; стойку телемеханики и служебной связи (СТМСС); оборудование линейного тракта, устанавливаемое в НРП; стойку дистанционного питания (СДП-О); специализированную контрольно-измерительную аппаратуру; комплект инструментов и приспособлений для монтажа ОК. Трехуровневый сигнал в коде HDB-3 по станционному электрическому кабелю поступает от оборудования временного группообразования на вход стойки СОЛТ-О, где происходит его преобразование в двухуровневый сигнал с линейным кодом 2В4В при одновременном увеличении скорости. Сигналы СТМСС объединяются с информационным сигналом передающей части стойки СОЛТ-О методом ЧРК и передаются нижней части спектра линейного сигнала. Объединенный электрический сигнал поступает на вход платы передачи (ПП), на которой установлен ЛД. С выхода ЛД оптический сигнал передается в оптический станционный кабель, который в устройстве соединения станционного и линейного кабеля(УССЛК) состыкован с линейным кабелем. На стойке СОЛТ_О противоположного оконечного пункта происходит обратное преобразование.
Стойки телемеханики и служебной связи предназначена для сбора и отображения информации о положении датчиков на контролируемых ОП, ОРП, НРП по двум ОВ в цифровом виде в низкочастотной части спектра совместно с информационным сигналом, с также для организации оперативной телефонной связи между ОП, ОРП и НРП по двум ОВ совместно с информационным сигналом. Одна стойка обслуживает два линейных тракта при установке на ОП и четыре при установке на ОРП.
Комплект блоков НРП обеспечивает передачу по каждой паре ОВ цифровых сигналов совместно с сигналами СС и ТМ. Оптический сигнал поступает на оптический линейный регенератор (РЛ-О), в котором производится оптоэлектронное преобразование, после чего сигнал усиливается, из него выделяются низкочастотные сигналы ТМ и СС, которое подаются соответственно в блоки телемеханики и сервисного обслуживания (БТМ-О и БССС-О). Информационный сигнал поступает на видеорегенератор, где восстанавливается по амплитуде и временному положению и объединяется с сервисными сигналами ТМ и СС. Объединенный сигнал преобразуется в оптический с помощью ЛД и излучается в ОВ ОК.
Электропитание оборудования НРП рассчитано на работу от устройства дистанционного питания (УДП) по отдельно проложенному кабелю, либо по медным жилам ОК, либо от автономного источника питания . Стойка дистанционного питания (СДП-О) обеспечивает электропитание до двух НРП, по одному в каждую сторону. В качестве автономного источника питания НРП предполагается использовать термоэлектрический генератор (РИТЭГ).
Допустимые значения наведенных ЭДС на цепи дистанционного питания составляют: долговременно 150 В; грозовой импульс 3 кв.
Таблица 1
Характеристики аппаратуры ВОСП “Сопка-3М”
| Число стандартных каналов ТЧ | 480 |
| Скорость передачи, Мбит/с | 34,368 |
| Линейный код | 2В4В |
| Тип приемника излучения | PIN-FET |
| Тип оптического волокна | ООВ |
| Длина волны, мкм | 1,55 |
| Тип источника излучения | ЛД |
| Энергетический потенциал, дБМ | 38 |
| Затухание ОВ, дБ/км | 0,3 |
| Максимальная длина регенерационного участка, км | 70 |
| Рекомендуемый кабель | ОКЛ |
| Максимальная длина линейного тракта, км | 600 |
Примечание: PIN-FET –p-i-n фотодиод, ЛД – лазерный диод, ООВ – одномодовое оптическое волокно.
Структурная схема ВОСП «Сопка-3М» приведена на рис.1.
Рекомендуемым кабелем для использования совместно с аппаратурой «Сопка-3М» является ОКЛ. Для магистральных ВОСП, работающих на длине волны 1,55 мкм, согласно ТУ 16.К71-79-50 кабельной промышленностью выпускаются одномодовые оптические кабели типа ОКЛ.
ОКЛ - оптический кабель для линейной магистральной связи.
Характеристики кабеля ОКЛ представлены в таблице 2
Таблица 2
Характеристики кабеля
| Система передачи | “Сопка-3М” |
| Число цифровых каналов | 480 |
| Длина волны | 1,55 мкм |
| Коэффициент затухания | 0,3 дБ/км |
| Число ОВ и их тип | 4,8,16 ОМВ с ГПП |
| Дисперсия, пс/(нм км) | 2;3;5 |
| Строительная длина | 1;2 |
На рис.2 изображен оптический кабель типа ОКЛ.
Магистральный кабель ОКЛ изготавливается из одномодовых волокон с сердцевиной диаметром 10 мкм, имеет две модификации: с медными проводниками диаметром 1,2 мм для дистанционного питания регенераторов и без медных проводников с питанием от местной сети или автономных источников теплоэлектрогенераторов (ТЭГ). Центральный силовой элемент выполнен из стеклопластиковых стержней. Наружный покров кабеля имеет несколько разновидностей: для прокладки в канализации — это полиэтиленовый шланг (марка ОКЛ), для подземной прокладки—броневой покров из стеклопластиковых стержней (ОКЛС), стальных лент (марка ОКЛБ), круглой проволоки (ОКЛК).
1. оптическое волокно фирмы "Корнинг"
2. гидрофобный заполнитель
3. центральный силовой элемент (стеклопластиковый стержень или стальной трос в ПЭ оболочке)
4. водоблокирующая лента (по требованию)
5. полимерная трубка
6. скрепляющая лента
7. вспарывающий корд(по требованию)
8. кордель
9. полимерная защитная оболочка
10. маркировка
4. ВЫБОР ЛИНЕЙНЫХ КОДОВ ЦИФРОВЫХ ВОСП
К линейным сигналам ВОСП предъявляются следующие требования:
· спектр сигнала должен быть узким и иметь ограничение как сверху, так и снизу. Чем уже спектр сигнала, тем меньше требуется полоса пропускания фотоприемника, а соответственно уменьшаются мощность шума и его влияние. Ограничение спектра сверху снижает уровень межсимвольной помехи, а ограничение снизу — флуктуации уровня принимаемого сигнала в электрической части фотоприемника, имеющего цепи развязки по постоянному току. Минимальное содержание низкочастотных составляющих позволяет также обеспечивать устойчивую работу цепи стабилизации выходной мощности оптического передатчика;
· код линейного сигнала должен обеспечивать возможность выделения колебания тактовой частоты, необходимой для нормальной работы тактовой синхронизации;
· код линейного сигнала должен обладать максимальной помехоустойчивостью, которая позволяет получать при прочих равных условиях максимальную длину участка регенерации;
· код линейного сигнала должен облачать избыточностью, которая позволяет по нарушениям правила образования кода судить о возникновении ошибок;
· код линейного сигнала должен быть простым для практической реализации преобразователей кода.
Совокупности указанных требований в полном объеме не удовлетворяет ни один код. Поэтому для разных ВОСП применяются различные коды. Во всех оптических кодах исходная электрическая комбинация в виде простейшего кода NRZ (NonReturntoZero - без возврата к нулю) перекодируется, причём каждым m импульсам исходного кода сопоставляются n импульсов линейного оптического кода, где n>m. Отсюда формула кода mBnB. При этом тактовая частота линейного оптического сигнала
(1)где
- тактовая частота исходной цифровой последовательности.Наиболее простыми кодами, сравнительно легко реализуемыми, являются коды класса 1B2B, для которых согласно (1) fл = 2×fT. Однако, в условиях ограничения полосы частот применение кодов класса 1B2B нецелесообразно и обычно они используются в системах, где скорость передачи не превышает нескольких десятков мегабит в секунду.