Проектирование магистральной волоконно-оптической системы передачи с повышенной пропускной способностью (стр. 17 из 31)
Предварительно, для оценки параметров распределений состояний "1" и "0", определяют точку максимального раскрыва глаздиаграммы (рис. 2.25):
Рассчитывают границы раскрыва глаз-диаграммы (зоны принятия решения), соответствующие минимальной зарегистрированной мощности при передаче логической "1" P1min и максимальной зарегистрированной мощности при передаче логического "0" P0max:
Рис. 2.25. К оценке параметров распределений логических состояний "1" и "0".
Исходя из предположения гауссова распределения состояний логической "1" и логического "0", определите характеристики распределений состояний – математическое ожидание E1 и E0:
и среднеквадратическое отклонение σ1 и σ0 , соответственно, воспользовавшись правилом "три сигма":
Q-фактор рассчитывается по следующей формуле:
. При этом сам коэффициент ошибок BER определяется по следующей формуле: 
где erfc – вспомогательная функция интеграла ошибок: 
3. Техническая часть
3.1 Разработка структурной схемы ВОСП со спектральным уплотнением
Анализируя исходные данные технического задания: скорость передачи 10 Гбит/с и λ=1550 нм, можно сделать вывод, что система передачи подходит под уровень STM – 64 (9,953,280 Мбит/с) синхронной цифровой иерархии (SDH).
Исходя из этого, структуру двухточечной системы связи, разрабатываю согласно стандарту SDH (ANSIT1.105-1998 DigitalHierarchyOpticalInteerfaceRatesandFormatsSpecification)
Рис. 3.1. Структурная схема системы передачи используемая в стандарте Sonet (SDH)
В соответствии с данной структурой иерархия уровней, отражающая данный стандарт, включает:
1. Волоконную оптику (PHOT – в стандарте описана как фотоника), содержащую источник излучения, фотоприемник, кабель, коннекторы, соединители и другие оптические компоненты, служащие для передачи оптического сигнала;
2. Секцию (STE), включающую интерфейс и электронику оптического передатчика и приемника, которые определяют условия прохождения сигнала, следовательно, именно здесь сигнал окончательно преобразуется в нужный формат для оптического передатчика;
3. Линейное терминальное оборудование (LTE), которое обычно представляет последний мультиплексор, объединяющий все сигнальные каналы в один канал;
4. Канальное терминальное оборудование (РТЕ), которое конвертирует входные аналоговые или цифровые сигналы в канальный формат, совместимый с мультиплексором на конце линии, и включает электронную аппаратуру модулирования и мультиплексирования низкого уровня.
Все оборудование конца линии и конца маршрута можно объединить в одну категорию под названием "формирование сигнала". В условиях современного производства большинство оборудования для формирования сигнала представляет собой стандартизированные подсистемы, разработанные для различных классов сетей. Выходной сигнал последнего в линии мультиплексора (передающий конец LTE) и требования к сигналам на входе линейного демультиплексора (принимающий конец LTE) определяют тип интерфейса и параметры функционирования уровня волоконной оптики. Поэтому в результате модуляции и мультиплексирования данный уровень будет функционировать в совершенно другом формате сигналов и полосе частот, чем исходный сигнал или сигналы. Например, аудиоканалы могут быть преобразованы в кодированный импульсами сигнал и затем мультиплексированы по длине волны с тем, чтобы сформировать для передачи поток цифровых импульсов, который требует ширины полосы рабочих частот и SNR на порядок больше чем каждый аудиоканал в отдельности.
Интерфейсы входного и выходного сигналов, как правило, соответствуют стандартной скорости передачи, формату и уровням сигнала, так, например, вход 1.544 Мбит/с DS1 и выход 44.736 Мбит/с DS3.
Стандарты синхронной передачи
Стандарт синхронной волоконно–оптической системы передачи был разработан американским институтом национальных стандартов (ANSI) и ассоциацией по обмену стандартами (ESCA) как средство, обеспечивающее стандартизацию электрических и оптических интерфейсов для будущих систем передачи. Он обеспечивает стандартизацию оптического интерфейса, помогая добиться совместимости оборудования разных производителей, а также единства электрического мультиплексирования, позволяющего объединить и переносить различные, ранее несовместимые форматы сигналов.
Данный стандарт определяет:
- североамериканскую иерархию сигналов, используемых сегодня в цифровых телефонных системах (DS-0, DS-1, DS-lc, DS-2, DS-3), цифровую сеть с интеграцией служб (ISDN) и четвертый иерархический уровень DS4NA, являющийся международным стандартом;
- набор стандартизированных сигналов управления сетью, которые обеспечивают соответствующее прохождение пользовательской информации.
Таким образом, согласно структуре SONET, она состоит из канального, линейного, секционного уровней и уровня волоконной оптики, однако не все оборудование требует использования всех уровней. Так, например, в регенераторе имеются в наличии только секционный уровень и уровень волоконной оптики, а в терминалах, которые не занимаются пропуском и вставкой сигналов, отсутствует канальный уровень. Особенности данных уровней:
Канальный уровень
Канальный уровень является высшим уровнем SONET/SDH иерархии. Он обеспечивает подготовку и мультиплексирование сигнала, необходимые для объединения передаваемых сигналов (называемых "услуги") вместе с любыми маршрутными заголовками (РОН) в единый цифровой (битовый) поток в виде синхронного фрейма (SPE). Согласно стандарту канал определяется как логическое соединение между точкой, в которой создается стандартный цикл SPE, и точкой, в которой он разъединяется. Связь в пределах уровня линии осуществляется через РОН. При этом сигналы, имеющие скорость передачи данных ниже минимальной скорости линейного уровня STS-1 (51.480 Мбит/с), переносятся в виртуальных потоках, которые объединяются с сигналами других виртуальных потоков при помощи оборудования, установленного в конце линии, чтобы создать сигнал SPE, имеющий STS скорость передачи данных: и формат, совместимый с оборудованием линейного уровня. Скорости мультиплексирования STS-N и виртуального потока приведены в табл.3.1.
Таблица 3.1
| Уровень STM | Уровень OC | Линейная скорость (Мбит/с) |
| STM-1 | OC-1OC-3OC-9 | 51.840155.520466.560 |
| STM-4 | OC-12OC-18OC-24OC-36 | 622.080933.1201244.1601866.240 |
| STM-16 | OC-48 | 2488.320 |
Хотя большая часть мультиплексирования (или преобразования) конвертирует сигналы в STS-1 фреймы согласно стандарту, предусмотрен также формат суперфрейма STS-N, который предназначен для выполнения таких множественных услуг, как широкополосный канал ISDN H4.
Линейный уровень
Линейный уровень предназначен для мультиплексирования SPE уровней трассы и служебной линии в битовый поток STS-N, использующий пакетный протокол для последующей передачи через уровни секции и волоконной оптики. Доступ к LOH возможен во всех точках окончания линии где порождаются сигналы STS-N.
Кроме функции мультиплексирования линейный уровень обеспечивает техническое обслуживание и защиту линии. Для этого уровня задано переключение защиты 1:1 и 1:N. Число каналов, которые могут быть переключены на оптическую защиту, составляет от 1 до 14.
Уровень секции
Используя пакетный протокол, уровень секции переносит STS-N сигналы через физическую среду путем преобразования STS-N сигналов и секционных заголовков (SOH) в битовый поток для уровня волоконной оптики. Кроме этого, уровень секции обеспечивает формирование циклов и преобразование сигнала в вид, совместимый с оптической передачей уровнем волоконной оптики, а также осуществляет мониторинг ошибок. Секционный заголовок используется для коммуникационных операций, обеспечения, передачи административной информации, а также как служебная линия. При этом полоса рабочих частот коммуникационного канала данных SOH составляет 576 кбит/с.
Уровень волоконной оптики
Это уровень волоконно-оптической передачи. Он конвертирует электрические сигналы STS-N в синхронные оптические сигналы (OC-N) с битовой скоростью, равной электрическому сигналу STS-N. Спецификации для уровней мощности, усиления системы, длины волны, физической совместимости и формы оптического импульса регламентированы T1X1/87-128R1. Некоторые характеристики уровня волоконной оптики в соответствии с данным стандартом включают: