Аналіз мережевого тракту (стр. 2 из 3)

Ділянка до точки 1 може бути теоретично проаналізована, але параметри випромінювачів і є тим підґрунтям, на якім буде лежати даний аналіз. Саме туї є можливість оцінити первинний взаємний вплив сусідніх каналів, ще до вводу в оптичний тракт.

Після точки 2 існує лише один критичний параметр, на який слід звернути увагу - це шуми приймача при заданому рівні чутливості. Необхідно відзначити, що при оптичному демультиплексуванні використовується, як правило, дзеркальна копія механізму мультиплексування, тому характеристики взаємних канальних впливів на цій ділянці є аналогічними до тих самих характеристик оптичного мультиплексора.

3.3 ЗВ'ЯЗОК МІЖ Q-ФАКТОРОМ КАНАЛУ ТА КОЕФЩІЄНТОМ ПОМИЛОК

Основним системним параметром, що характеризує якісні характеристики системи з цифровим методом передачі є достовірність передавання інформації. Як вже відмічалося, для цифрових систем передачі таким коефіцієнтом є Кпом (BER) або ймовірності Рпом, що виникають в процесі передачі деякого числа повідомлень (біт інформації). Взагалі кажучи Рпом можна інтерпретувати, як функцію від відношення с/ш , тобто

. Для двійкових цифрових каналів такою функцією є функція Крампа, що протабульована та широко використовується в інженерних розрахунках. Таким чином розрахунок Рпом еквівалентиний розрахунку с/ш, а це у свою чергу реалізується за допомогою аналізу загальних шумів каналу системи, до складу яких включаються перехресні завади, шуми апаратури, волокна і т.д.

Отже, як було зазначено вище, пропонується розрахувати якісні показники роботи системи передавання інформації - а саме коефіцієнти помилок на виходах. Якщо розглядати коефіцієнт помилок Рпом то для його запису існує формула:

Q- фактор - це системний параметр, що визначається статистичними закономірностями на приймальному кінці системи при прийнятті рішень шодо рівня сигналу у кожен момент часу. Щоб забезпечити визначення якості передавання інформації каналом волоконно-оптичної системи передавання, ці закономірності мають враховувати всі шуми (і, відповідно, завади) цієї системи, описові та визначенню яких і присвячена основна частина даної науково - дослідної роботи.

4 АНАЛІТИЧНИЙ ОПИС МОДЕЛІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ ПЕРЕХРЕСНИХ ЗАВАД СИСТЕМИ DWDM

4.1 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Існує аналітичний запис для знаходження величини Q-фактора:

Відповідно, в децибелах Q- фактор запишеться, як

із виразу (2).

Таким чином, отримуємо можливість вивести формули для коефіцієнта помилок системи, виходячи з виразів (2) та (1), маючи сумарний оптичний шум системи та потужність за умови передавання рівня нуля.

4.2 РОЗРАХУНОК ЗАГАЛЬНОГО РІВНЯ ШУМІВ СИСТЕМИ

В загальному пропонується рівень шумів розрахувати за допомогою наступного виразу:

Тут N- кількість частотних каналів,

k1, ...k4 - коефіцієнти співвідношень,

Кш.ДВ - значення коефіцієнта шумо-завад для джерел випромінювання,

Кш.ОМ - коефіцієнт шумо-завад оптичного мультиплексора,

Кш.ОП - коефіцієнт шумо-завад для оптичного підсилювача,

М — кількість підсилювачів,

Кш.ФП - коефіцієнт шумо-завад для фотоприймачів ВОСПІ,

Кш.ОВ - коефіцієнт шумо-завад для волокна оптичних трактів.

Всі коефіцієнти мають бути подані для абсолютних потужностей.

4.3 ВРАХУВАННЯ НЕЛІНІЙНИХ ЕФЕКТІВ ОПТИЧНИХ КОМПОНЕНТІВ

(SRS - StimulatedRamanScattering) представляє собою значно меншу проблему у порівнянні зі стимульованим Брілюенівським розсіюванням (SBS). Реальні волоконно-оптичні лінії зв'язку (ВОЛЗ) допускають використання оптичного підсилювача (EDFA) cрівнем порядку 25 дБп або декількох підсилювачів з меншим рівнем вихідного сигналу. SRSза своєю природою близьке до SBS, але викликається іншими фізичними явищами.

SRSє частотно-залежним і проявляється більш виражено на коротких хвилях у порівнянні с довгохвилевими (тобто на більш високих частотах). Можна зауважити, що короткохвилеві канали мають набагато меншу амплітуду у порівнянні с довгохвилевими каналами, тобто спостерігається зміна амплітуд сигналів по кожному з каналів. При цьому більшому затуханню піддаються саме більш короткохвилеві (високочастотні) канали. У системах WDM вплив цього типу розсіювання полягає у перерозподілі потужності з короткохвильових у довгохвильові канали. У цьому випадку це явище працює як раманівський підсилювач і довгохвильові канали підсилюються за рахунок короткохвильових до тих пір, доки різниця у довжинах хвиль лежить у смузі частот раманівського підсилення. Це явище може виникнути у кварцовому волокні, де підсилення може стати результатом використання кроку між каналами 200 нм.

Найбільш збіднюються короткохвилеві канали, так як їх потужність може одночасно перекачуватися у багато каналів одночасно. Такий перерозподіл потужності між каналами можна визначити за характеристиками системи, тому що він залежить від характеру розташування біт - підсилення проходить тільки у тому випадку, коли двійкові «1» присутні в обох каналах одночасно. Таке підсилення приводить до збільшення флуктуацій потужності, яка збільшує рівень шуму приймача та погіршує його характеристики. Раманівських перехресних завад можна запобігти, якщо потужності каналів зробити такими малими, що підсилення вийде незначним за всією довжиною волокна. При використанні в системах DWDM Раманівських підсилювачів необхідно враховувати факт виникнення перехресних завад, що викликаються наявністю декількох сигналів, переданих на різних довжинах хвиль.

SRSможе виникнути у системах, що використовують як одномодове, так і багатомодове волокно. Для того, щоб спостерігати SRSза наявності тільки одного каналу, без використання оптичного підсилювача, необхідно мати рівень сигналу порядку +30 дБп. У літературі для SRS вказується, що поріг, за якого в багатоканальній системі спостерігається погіршення на 1 дБ, що викликається наявністю раманівського випромінювання може бути оцінений з нерівності:

де Рtot - сумарна потужність всіх каналів WDM (мВт),

- смуга оптичного спектру (нм), у якій розподілені ці канали, Leff- ефективна довжина, виражена в мегаметрах - Мм, що визначається як:

де а - коефіцієнт загасання волокна (дБ), aL - довжина волокна (км), Отже запишемо з (4),(5):

Поріг SRSдля систем, що використовують волокно типу G.653 дещо нижчий, ніж для систем, що використовують волокно типу G.652, завдяки меншій ефективній площі волокна G.653. SRSпрактично не вносить погіршень в одноканальні системи. Ефект SRSфактично обмежує світлову потужність в каналі.

При використанні одно канальних систем небажані ділянки спектру можуть бути прибрані з допомогою фільтрів. Для WDMсистем до цієї пори практично немає технічних прийомів, що дозволили би прибрати вплив SRS. Разом із цим вплив SRSможна знизити шляхом зменшення вхідної оптичної потужності.

(SBS - StimulatedBrillouinScattering) установлює верхню межу на рівень оптичної потужності, що може бути переданий оптичним волокном. При перевищенні визначеного рівня оптичної потужності, іменованого порогом SBS, в ОВ виникає акустична хвиля, під впливом якої змінюється величина індексу рефракції п. Зміни п викликають розсіювання світла, приводячи до додаткової генерації акустичних хвиль. Для збудження РМБ спектральна густина початкового випромінювання повинна бути значно більшою, ніж для раманівського розсіювання - 10 мВт у смузі частот 10-50 МГц. У кінцевому рахунку, унаслідок цього ефекту, виникає хвиля зі зміщеною частотою (хвиля Стокса - Stokes), що поширюється в зворотньому напрямку до джерела світла, у результаті чого корисна передана оптична потужність послаблюється. Тим самим обмежується гранично досяжна потужність, що може бути передана передавачем у лінію. Наприклад, при довжині хвилі 1550 нм розсіяне світло зсувається вправо приблизно на 11 ГГц. Це розсіювання (SBS) має найнижчу порогову потужність. Було показано, що поріг SBS може змінюватися в залежності від типу волокна і навіть в залежності від конкретного волокна. Поріг має порядок від 5 до 10 мВт для вузькосмугових лазерів із зовнішньою модуляцією. Для лазерів з безпосередньою модуляцією ця потужність може бути порядку 20-30 мВт. Для волокон G.653 поріг SBSдещо менший, ніж для систем G.652. Це виникає завдяки меншій ефективній площі волокон типу G.653. Можна також сказати, що це справедливо для всіх нелінійних ефектів, що розглядаються. Поріг SBSчутливий до спектральної ширини джерела випромінювання і рівня випромінюваної потзокності. Одначе, він не залежить від числа каналів WDM.

Крім ефекту зниження корисної потужності виникають і шуми (підвищується відносна інтенсивність шуму - RIN, наприклад, 3-155 дБ/Гц до – 138 дБ/Гц), що погіршують характеристики BER (імовірність виникнення помилки). Особливо важливо контролювати SBSу високошвидкісних транспортних оптичних системах, обов'язково використовуючи модулятори з зовнішньою модуляцією (Externalmodulators) і лазерні джерела безупинних коливань (CW - ContinuousWave).

Акустична хвиля, що з'являється за своєю природою є гіперзвуковою, і її частотний спектр може розташовуватися до 10...13 ТГц (1013 Гц). SBSобмежує рівень світлової енергії, що може бути передана волокном. Рівень вхідної потужності, яка подається у волокно, за якої проходить різке наростання визначається як поріг SBSта описується формулою: