Модернизация зоновой сети Самарской области на базе волоконно-оптический линий передач (стр. 6 из 14)

Быстродействие системы определяется инертностью её элементов и дисперсионными свойствами ОК.

Полное допустимое быстродействие системы определяется скоростью передачи В¢, бит/с, способом модуляции оптического излучения, типом линейного кода и определяется по формуле:

t

=

, нс,

где b - коэффициент, учитывающий характер линейного сигнала (вид линейного кода). b=0,7 для кода NRZ.

В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т линейным кодом транспортных систем SDH является код NRZ.

t

=

= 4,52 (нс)

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП определяется по формуле:

t

= 1,111 , нс,

где tпер – быстродействие передающего оптического модуля (ПОМ), зависящее от скорости передачи информации и типа источника излучения; tпер = 1 нс (для скорости 155 Мбит/с);

tпр – быстродействие приёмного оптического модуля (ПРОМ), определяемое скоростью передачи информации и типом фотодетектора (ФД), tпр = 0,8 , нс;

tов – уширение импульса на длине РУ.

tсв = s × lру, нс,

где s - дисперсия, определяемая в зависимости от типа волокна.

tсв = 17,5× 83 = 1,45 нс

t

= 1,111 = 1,69 (нс),

Так как tож S = 1,69 нс < tдоп S = 4,52 нс, то выбор типа кабеля и длины РУ сделан верно. Величина

Dt = tдоп S - tож S

Dt = 4,52 – 1,69 = 2,83, нс

называется запасом по быстродействию.

При tож S < tдоп S станционное и линейное оборудование ВОЛП будут обеспечивать безыскажённую передачу линейного сигнала.

2.4 Расчёт порога чувствительности ПРОМ

Одной из основных характеристик приёмника оптического излучения является его чувствительность, то есть минимальное значение обнаруживаемой (детектируемой) мощности оптического сигнала, при которой обеспечиваются заданные значения отношения сигнал/шум или вероятность ошибок.

В условиях идеального приёма, то есть при отсутствии и шума искажений для обеспечения вероятности ошибок не хуже 10

требуется генерация 21 фотона на каждый приёмный импульс. Это является фундаментальным пределом, который присущ любому физически реализуемому фотоприёмнику и называется квантовым пределом детектирования.

Соответствующая указанному пределу минимальная средняя мощность оптического сигнала длительностью

t =

, с/бит,

t =

= 6,45 × 10 (с/бит)

называется минимально детектируемой мощностью (МДМ).

Минимальная средняя мощность оптического сигнала на входе ПРОМ, при которой обеспечивается заданное отношение сигнал/шум или вероятность ошибок, называется порогом чувствительности.

2.5 Расчёт затухания соединителей ОВ

Уровень оптической мощности, поступающей на вход ПРОМ, зависит от энергетического потенциала системы, потерь мощности в ОВ, потерь мощности в разъёмных и неразъёмных соединителях.

Потери мощности в ОВ нормируются и составляют, например, во втором окне прозрачности 0,36 дБ/км, а в третьем окне прозрачности 0,22 дБ/км (берутся из паспортных данных ОК).

Потери мощности в неразъёмном соединителе нормируются и составляют 0,1 дБ.

Потери в разъёмном соединителе определяются суммой

Ар = S аi, i = 1,2,3,4,

где а1 – потери вследствии радиального смещения на стыке ОВ (рисунок 2.1);

а2 – потери на угловое рассогласование (рисунок 2.2);

а3 – потери на осевое рассогласование (рисунок 2.3);

а4 – неучтённые потери.

Потери вследствие радиального смещения в одномодовом ОВ рассчитываются по формуле:

а1 = - 10 lq

, дБ,

где d - величина максимального радиального смещения двух ОВ, d = 1,138 мкм;

w – параметр, определяющий диаметр моды ООВ, w = 10 мкм.

а1 = - 10 lq

= 0,056 (дБ)

Угловое рассогласование ОВ также приводит к существенным оптическим потерям. В формулы для расчёта указанных потерь, кроме угла рассогласования q, входят ещё и показатели преломления и воздуха. Из-за того, что в паспортных данных ОВ не приводится величина ПП, расчёт потерь из-за углового рассогласования вызывает определённые трудности. Поэтому принимаем а2 = 0,35 дБ.

Рисунок 2.1 - Радиальное смещение ОВ

Рисунок 2.2 - Угловое рассогласование ОВ

Рисунок 2.3 - Осевое рассогласование ОВ

Оптические потери в разъёмных соединителях увеличиваются также в результате осевого рассогласования.

Для расчёта потерь из-за осевого рассогласования можно воспользоваться следующей формулой

а

= - 10 lq , дБ,

где Z – максимальное расстояние между торцами ОВ;

d – диаметр ОВ;

qа – аппертурный угол.

Для достижения малых величин потерь для ООВ можно принять максимальное значение Z = 2,95. qа = 5,336° (п.2.1.).

а

= - 10 lq = 0,01 (дБ),

Неучтённые потери в разъёмном соединителе можно принять равным а4 =0,01 дБ.

При существующих технологиях потери в разъёмном соединителе не превышают величины

Ар =

£ 0,5 дБ,

Ар = 0,056 + 0,35 + 0,01 = 0,426 £ 0,5 (дБ)

а в неразъёмных соединителях не более Ан £ 0,1 дБ.

2.6 Расчёт распределения энергетического потенциала

Уровень оптической мощности сигнала, падающего на вход ПРОМ, зависит от энергетического потенциала ВОСП, потерь мощности в ОВ, потерь мощности в разъёмных соединителях, потерь в неразъёмных соединителях. Исходные данные для расчёта распределения энергетического потенциала поместим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Параметры	Обозначение	Единица измерения	Значения
Уровень мощности передачи оптического сигнала	Рпер	дБм	- 4
Минимальный уровень мощности приёма	Рпр min	дБм	- 40
Энергетический потенциал ВОСП	Э	дБ	36
Длина РУ	Lру	км	83
Строительная длина ОК	Lс	км	2
Количество строительных длин ОК на РУ	Nс	-	50
Количество разъёмных соединителей на РУ	Nр	-	2
Затухание оптического сигнала на разъёмном соединителе	Ар	дБ	0,5
Количество неразъёмных соединителей ОВ на РУ	Nн	-	49
Затухание оптического сигнала на неразъёмном соединителе	Ан	дБ	0,1
Коэффициент затухания ОВ	a	дБ	0,3

Уровень передачи оптического сигнала Рпер = - 4 дБм. Уровень сигнала после первого разъёмного соединителя:

Рр1 = Рпер – Ар = - 4 – 0,5 = - 4,5 дБм

Уровень сигнала после первого неразъёмного соединителя станционного ОК и линейного ОК

Рн1 = Рр1 – Ан = - 4,5 – 0,1 = - 4,6 дБм

Уровень сигнала после неразъёмного соединителя на позиции 2 км

Рн2 = Рн1 – lс × a - Ан = - 4,6 – 2 × 0,3 – 0,1 = - 5,3 дБм

Уровень сигнала после неразъёмного соединителя на позиции 4 км

Рн3 = Рн2 – lс × a - Ан = - 5,3 – 2 × 0,3 – 0,1 = - 6 дБм

Таким образом, рассчитаем уровни сигнала после всех неразъёмных соединителей. Например:

Рн4 = - 6,7 дБм

Рн5 = - 7,4 дБм

И так далее, до

Рн49 = - 38,2 дБм

Уровень сигнала после 49-го неразъёмного соединителя равен –38,2 дБм.

Уровень сигнала после 2-го разъёмного соединителя

Рр2 = Рн49 – Ар = - 38,2 – 0,1 = - 38,3 дБм

Уровень сигнала после 2-го разъёмного соединителя является уровнем приёма

Рпр = Рр2 = - 38,3 дБм

Общее затухание на оптической соединительной линии составляет

Ару = Рпер – Рпр = - 4 – ( - 38,3) = 34,3 дБм

По результатам расчётов можно сделать вывод, что затухание на оптической соединительной лини меньше энергетического потенциала ВОСП, равного Э =36 дБ.

Эксплуатационный запас системы можно принять аз = 4 дБм.

Для транспортных систем SDH в технических данных приводится максимальный уровень приёма. Рассчитанный уровень приёма не должен быть больше максимально возможного уровня приёма, но и не должен быть ниже минимально возможного уровня приёма:

Рпр min £ Рпр £ Рпр max

- 40 дБм £ - 38,3 дБм £ - 4 дБм

Таким образом, уровни оптического сигнала в точке приёма больше минимально возможного и меньше максимально возможного уровней, приводимых в технических данных ВОСП.