Проектирование линейного тракта волоконно-оптических систем передачи (стр. 3 из 6)
В некоторых системах применяется код класса 2В4В, получивший название кода с позиционно-импульсной модуляцией (ПИМ). В этом коде используются разрешённые комбинации с единственным импульсом, временное положение которого зависит от блочной комбинации двух исходных импульсов. Четырём таким возможным комбинациям 00, 01, 10, 11 соответствуют в коде с ПИМ комбинации 1000, 0100, 0010, 0001 (рис.3).
Достоинством ПИМ комбинаций является выигрыш по мощности передаваемых сигналов. В то же время этому коду присущ ряд недостатков: удвоение передаваемой полосы, сложность кодопреобразователей, проблемы контроля ошибок, возрастание трудности синхронизации. В высокоскоростных системах используют блочные коды, для которых m > 2, n > m, причем чем выше скорость передачи, тем ближе m к n, с целью сокращения передаваемой полосы.
Одним из решений, применяемых в этих кодах, является проверка на четность с целью обнаружения ошибок. К блоку из m символов исходной двоичной последовательности добавляется еще один контрольный символ "1" или "0" для того, чтобы сумма по модулю 2 новой комбинации m + 1 символов равнялась 0. Появление в сумме m + 1 символов "1" означает наличие ошибки. Введённый дополнительный символ обозначают буквой Р. Также в этих кодах вводят ещё один дополнительный символ для определения границы кодовой комбинации. Чаще всего по отношению к последнему символу данной комбинации вводится инверсный символ. Этот символ обычно обозначают буквой С. Возможно также использование символа С для сигналов служебной связи и синхронизации. Тогда этот символ обозначают буквой R .
В выбранной нами аппаратуре ВОСП «Сопка-3М» используем код 2В4В. И для данного кода и определяем скорость передачи сигналов в линии. Энергетический спектр этого кода представлен на рис. 5. Наличие 2-х дополнительных символов приводит к частоте передачи.
, (2)При сохранении такого же соотношения скоростей передачи в линии и исходного кода можно за счет увеличения ёмкости блока символов расширить возможности наборов R и PДостоинства кода 2В4В – отсутствие низкочастотной составляющей.
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА В ЛИНЕЙНОМ ТРАКТЕ
На основе формулы (2) по известному коду и скорости передачи ЦСП может быть определена скорость передачи сигнала в линейном тракте. Все дальнейшие расчеты в курсовом проекте ведутся на основе значения частоты ƒл [МГц], что соответствует численно величине В - скорости передачи в линии в МБит/с.
fЛ = 1,2 ×fT.= 1,2 ×34,368=41,2416 (МГц)
В=41,2416Мбит/с.
6. РАЗМЕЩЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РЕГЕНЕРАТОРОВ
В данном курсовом проекте отсутствует привязка к конкретной трассе прокладки кабеля, что не вызывает необходимости учёта топологии трассы (рельеф, горы, реки и т.д.). Поэтому можно воспользоваться принципом равномерного распределения регенераторов, максимально используя кратность целому числу строительных длин кабеля.
Для определения количества регенераторов, которые необходимо установить на линии, используем формулу:
(3)где: l – длина линии, км, lру - максимальная длина регенерационного участка для выбранной аппаратуры, км (так как максимальная длина регенерационного участка выбранных аппаратуры и кабеля равна 70 км, то с учетом запаса возьмем lру=55км).
Длина линейного тракта (300 км) не превышает максимальную длину между линейного тракта (600 км), поэтому нет необходимости в организации ОРП (ОРП также является регенератором).
7. РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА
При проверочном расчете правильного выбора длины участка регенерации руководствуются двумя параметрами: суммарным затуханием регенерационного участка и дисперсией оптического волокна (ОВ).
Если исходить из затухания с учетом всех потерь, имеющих место в линейном тракте, то расчетная формула длины регенерационного участка выглядит следующим образом:
(4)Здесь: Эп - энергетический потенциал ВОСП, дБ, определяемый как Эп=Рnер - Рnр и указываемый в технических характеристиках ВОСП (для аппаратуры «Сопка-3М» - Эп=38дБ) ;
a - коэффициент затухания оптического волокна, дБ/км;
nрс - число разъёмных соединителей (их количество равно 2, они установлены на вводе и выводе оптического излучения в ОВ);
aрс - потери в разъёмном соединителе, дБ;
nнс - число неразъёмных соединителей на участке регенерации,
анс - потери в неразъёмном в соединителе, дБ;
аt- допуск на затухание потерь оптического волокна с изменением температуры;
аВ - допуск на затухание потерь, связанных с ухудшением характеристик компонентов регенерационного участка (источники излучения - кабель - приёмники излучения) со временем.
Величина Эп характеризует необходимый перепад уровней для нормальной работы аппаратуры, а остальные члены в скобках формулы (4) - суммарные потери участка регенерации.
Расчёт проводится для самого длинного участка регенерации. Сначала определяется число строительных длин на участке регенерации:
(5)где lc- строительная длина кабеля (строительную длину возьмем lc=2км).
Общее число строительных длин для участка регенерации определяет число неразъёмных соединителей:
(6) 
Величина a задана в исходных данных для выбранного кабеля: a=0,3 дБ/км. Значения величин анс и арс выбираем исходя из значений потерь в разъемных и неразъемных соединителях для разных типов ОВ (табл.6 методического указания [1]): анс =0,3…0,5 дБ; арс=0,5…1,5 дБ (исходя из того, что возможно старение соединений будем полагать анс =0,4 дБ; арс=1 дБ).
Допуски на температурные изменения параметров ВОСП при ΔТ=10ºС: at=2 дБ (табл.7 методического указания).
Для определения допуска на потери от старения во времени необходимо определить комбинацию источников излучения передатчика и приемника. Эта комбинация определяется согласно заданному энергетическому потенциалу Эп, дБ и скорости передачи в линии В, МБит/с выбранной аппаратуры. Так у нас определена следующая комбинация источников излучения передатчика и приемника – ЛД + pin ФД (при данной скорости передачи в линии, только токая комбинация обеспечивает передачу энергетического потенциала 38 дБ, что и указано в данных аппаратуры). Следовательно, допуски на потери от старения во времени элементов aВ=4…5дБ (возьмем aВ=4дБ ).
Проверяем условие (4):
км 
км55 км < 64км – т.е. условие выполняется.
Исходя из полученных значений величин арс, анс, аt, аВ, определим затухание участка регенерации ару
, (7)ару = 0,3×55+1×2+0,4×27+2+4 = 35,3 дБ
Сопоставим величину ару и энергетический потенциал Эп. При этом должно выполняться условие:
, (8)35,3 дБ< 38 дБ, следовательно, длина участка регенерации выбрана верно.
Правильность выбора длины регенерационного участка lрунеобходимо также проверить с учётом дисперсионных свойств оптического волокна.
Максимальная длина регенерационного участка с учётом дисперсии ОВ выбирается из условия
, (9)где В - скорость передачи информации, бит/с;
s- среднеквадратичное значение дисперсии выбранного оптического волокна, с/км.
Для одномодовых оптических волокон задается нормированная среднеквадратичная дисперсия sн, нс/(нм×км) или пс/(нм×км).
Величина s определяется в этом случае по формуле:
, (10)где К =10 –12в случае sн [ пс/(нм×км)], К = 10 -9 в случае sн [нc/(нм×км)], Dl - ширина полосы оптического излучения в нм. Для светодиодов Dl = 25-40 нм, для лазерных диодов Dl = 0,2-0,5 нм. В нашем случае:
Dl = 0,2 нм (задана в исходных данных),
sн = 3,5 пc/(нм×км) (с учетом наихудшей дисперсии кабеля ОКЛ),
тогда К=10-12 и получаем
s =10-12×0,2×3,5= 0,7×10-12 с/км
lру£ 0,25/(0,7×10-12×41,2416×106), км
55 км < 866 км
Значит, условие выполняется.
ПОМ – передающий оптический модуль
ПРОМ – приемный оптический модуль
ОС-Р – разъемный оптический соединитель
ОС-Н – неразъемный оптический соединитель
ОК – оптический кабель
8. РАСЧЕТ МИНИМАЛЬНОЙ ДЕТЕКТИРУЕМОЙ МОЩНОСТИ
ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА
Одним из наиболее важных параметров приёмника оптического излучения является минимальная обнаруживаемая мощность оптического сигнала, при которой обеспечивается заданное значение отношения сигнал-шум иливероятности ошибки. Это значение получило название минимальной детектируемой мощности (МДМ). Для внутризоновых первичных сетей вероятность ошибки в расчете на 1 км длины линейного тракта не должна превышать p’ £ 1,67×10-10 , для магистральных сетей p’ £ 1,67×10-11, для местных сетей p’ £ 1,67×10-9. Исходя из этих значений вероятности ошибки, можно определить вероятность ошибки для полученной длины регенерационного участка.