Модернизация зоновой сети Самарской области на базе волоконно-оптический линий передач (стр. 5 из 14)

Рпр – абсолютный уровень мощности оптического сигнала на входе приёмного устройства, при котором коэффициент ошибок или вероятность ошибки Рош одиночного регенератора не превышает заданного значения, дБм;

Э – энергетический потенциал определяет максимально-допустимое затухание оптического сигнала в оптическом волокне (ОВ), разъёмных и неразъёмных соединителях на РУ, а также в других узлах ЦВОСП.

- дисперсия в ОВ, sв, пс/нм км. Дисперсионные явления в ОВ приводят к расширению во времени спектральных и модовых составляющих сигнала, то есть к различному времени их распространения, что приводит к изменению формы и длительности оптических импульсных сигналов, к их уширению;

- помехи, обусловленные тепловыми шумами резисторов, транзисторов,полупроводниковых диодов, усилителей, шумами источников оптического излучения, шумами из-за отражения оптического излучения от торцевой поверхности ОВ, модовыми шумами из-за интерферентности мод, распространяющихся в ОВ; этот вид помех интегрально учитывается как собственные шумы;

- квантовый или фантомный шум, носителем которого является сам оптический сигнал (в силу его малости по сравнению с другими составляющими шумов оптического ЛТ, в проекте его не учитываем и влияние учитывается как влияние дестабилизирующих факторов);

- коэффициент затухания ОВ; a1, дБ/км;

- минимально детектируемая мощность (МДМ) Wмдм, соответствующая минимальному порогу чувствительности приёмного устройства – фотоприёмника ЦВОСП с заданной вероятностью ошибки.

Для определения длины РУ составляется его расчётная схема (рисунок 1.5).

ОС-Р – оптический соединитель разъёмный (их число на РУ равно 2);

НРП – необслуживаемый регенерационный пункт;

ПРОМ – приёмопередающий оптический модуль, преобразующий оптический сигнал в электрический, восстанавливающий параметры последнего и преобразующий его в оптический;

ОС-Н – оптический соединитель неразъёмный, число которых на единицу меньше числа строительных длин ОК, составляющих РУ;

Рисунок 1.5 - Расчётная схема РУ ЦВОСП

Как следует из рисунка 1.5 затухание РУ равно:

Ару = 2Аоср + q Аосн + a1 lру + Аt + Ав, дБ, (1.6)

где Аоср – затухание, вносимое разъёмным оптическим соединителем, равное 0,5…1,5 дБ;

q – число неразъёмных оптических соединителей;

Аосн – затухание, вносимое неразъёмным оптическим соединителем, дБ;

a1 – коэффициент затухания ОВ, дБ/км;

lру – длина регенерационного участка, км;

Аt – допуски на температурные изменения параметров ЦВОСП, в том числе и ОК, для типовых ВОСП равные 0,5…1,5 дБ;

Ав – допуски на ухудшение параметров элементов ЦВОСП со временем (старение, деградация и т.п.), Ав=2…6 дБ (зависит от типов источника и приёмника оптического излучения и их комбинаций).

Для линейного оборудования СП синхронной цифровой иерархии всегда известным является уровень передачи, то есть Рпер = +2…-4 дБ.

Длину регенерационного участка найдём по формуле:

lру =

, км (1.7)

Энергетический потенциал Э возьмём из технических данных аппаратуры SMA1, равный 36 дБ (таблица 1.2).

Все величины в формуле (1.7) известны, кроме q – числа неразъёмных оптических соединений. Число q на единицу меньше числа строительных длин.

Определим длину РУ lру мах, считая, что затухание вносимое неразъёмными соединителями равно нулю. При таком допущении длина РУ определится из выражения:

lру мах =

, км (1.8)

lру мах =

= 99 (км)

Теперь зная lру мах, определим число строительных длин ОК, составляющих РУ по формуле (1.9):

q

= Ц (1.9)

где символ Ц означает округление в сторону большего числа.

q

= = 50

Число неразъёмных оптических соединителей вычисляем по формуле (1.10):

q = q

- 1 (1.10)

q = 50 – 1 = 49

Затухание, вносимое этими соединителями, равно q Аосн. Следовательно, длина РУ должна быть уменьшена на величину

Dl =

, км (1.11)

Dl =

= 16 (км)

С учётом (1.8) - (1.11) длину РУ определим по формуле:

lру = lру мах - Dl, км

lру = 99 – 16 = 83 (км)

1.9 Схема организации связи

Схема организации связи между районными центрами Елховка, Сергиевск, Кошки, Исаклы, Шентала, Челно-Вершины представлена на рисунке1.6.

Для обеспечения связи между выбранными населёнными пунктами организуется 30 двухмегабитных потоков. Осталные потоки – резервные, используются на транзит, развитие, для аренды, а также для организации связи с областным кольцом.

Рисунок 1.6 - Схема организации связи

2. Расчёт параметров линейного тракта

2.1 Расчёт первичных параметров оптического волокна

Одномодовое оптическое волокно (ООВ) является направляющей системой для распространения электромагнитных волн. Для их распространения по световоду используется известное явление полного внутреннего отражения на границе двух диэлектрических сред n1 и n2, где n1 – среда распространения волны НЕ11, ограниченная средой n2, при этом n1 < n2 /1/.

Средой распространения и ограничения является кварцевое стекло с различной концентрацией легирующих добавок для получения различных показателей преломления (ПП) n1 и n2, n1 =1,46 и n2 = 1,457.

Определим относительное значение ПП:

D =

,

D =

= 0,00205

По оптоволокну эффективно передаются только лучи, Заключённые внутри телесного угла q, величина которого обусловлена углом полного внутреннего отражения. Этот телесный угол характеризуется числовой аппертурой:

NA = sin s =

NA =

= 0,093

где s - апертурный угол падения луча,

s = arcsin 0,093 = 5,336°

Для ООВ диаметр сердечника выбирается таким, чтобы обеспечить условия распространения только одной моды НЕ11. В этом случае, из условия одномодовости, нормированная частота:

V =

,

где d = 10 мкм – диаметр сердцевины ОВ;

l =1,3 мкм – длина волны оптического излучения.

V =

= 2,25

Одномодовая передача реализуется на гибридной волне НЕ11. Эта волна нулевое значение корня бесселевой функции Рnm=0,000, следовательно, она не имеет критической частоты и может распространяться при любой частоте. Все другие волны имеют конечное значение, и они не распространяются на частотах ниже критической. Интервал значений Рnm, при которых распространяется лишь один тип волны НЕ11, находится в пределах 0<Рnm<2,25. Поэтому при выборе диаметра сердцевины ОВ и выборе частоты передачи исходим из этого условия Рnm=1,883.

Определим критическую частоту, при которой распространяется лишь один тип волны НЕ11:

f

= , Гц,

где с = 3 × 10

м/с – скорость света.

f

= = 2,31 × 10 (Гц)

Определим также длину волны:

l

= = = 1,298 (мкм)

Таким образом, по данной направляющей системе распространяется лишь одна волна НЕ11 при lо = 1,298 мкм.

2.2 Расчёт вторичных параметров оптичёского волокна

В одномодовых световодах отсутствует модовая дисперсия и в целом дисперсия оказывается существенно меньше. В данном случае возможно проявление волноводной и материальной дисперсии, но при длинах волн l = 1,2…1,6 мкм происходит их компенсация, то есть tмат » » tвв /4/.

При взаимодействии всех факторов форма сигнала на приёме не известна. Поэтому в качестве меры дисперсии используется среднеквадратическая дисперсия в оптоволокне:

s = Dl × sн, пс/км,

где Dl = 5нм – ширина полосы длин волн оптического излучения;

sн = 3,5 пс/км – номинальное значение среднеквадратической дисперсии для ОК типа ОКЛ.

s = 5 × 3,5 = 17,5 , пс/км.

Итак, s = 17,5 пс/км, что существенно меньше модовой дисперсии многомодового ОК.

2.3 Расчёт быстродействия ВОСП

Выбор типа ОК может быть оценён расчётом быстродействия системы и сравнением его с допустимым значением.