Обоснование технических требований к основным компонентам системы dwdm 31 1 Мультиплексоры и демультиплексоры 31 (стр. 10 из 21)
Важнейшие параметры практически всех многочисленных компонентов, используемых в системах DWDM, могут зависеть от температуры и влажности, поэтому обеспечение работоспособности системы при всех возможных изменениях компонентов выглядит проблематичным. Чтобы обеспечить высокую управляемость измерительной системы на всех этапах тестирования, необходимо выработать методики, позволяющие тестировать в одной измерительной процедуре как можно большее число параметров желательно всех устройств, или набор методик, использующих одну и ту же измерительную установку. Там, где это возможно, используют полностью автоматизированные процедуры тестирования и компьютеризованные средства сбора, обработки, отображения и анализа данных.
Современный модульный подход к построению измерительного оборудования упрощает эту задачу. Модули, имеющие общую структуру и командный язык управления, можно соединять многочисленными способами и удовлетворять при этом требованиям большинства измерительных процедур. Программное обеспечение управления измерительными установками позволяет перепрограммировать процедуры измерений на языках высокого уровня.
4.5 Рефлектометрические измерения
Оптический рефлектометр OTDR (Optical time-domain reflectometer) представляет собой электронное устройство, и являются наиболее полнофункциональным прибором для эксплуатационного анализа оптических кабельных сетей.
Наиболее распространены рефлектометры, использующие принцип измерения уровня обратного рассеяния. Мощность отраженного или рассеянного в обратном направлении света измеряется и изображается на экране дисплея. С помощью рефлектометра можно оценить распределение затухания по длине линии, определить местонахождение неоднородностей и оценить степень их влияния на передаваемый сигнал. Рефлектометр удобен для диагностики состояния волокна, позволяет проводить измерения с одного конца волокна.
По рефлектограмме определяют:
- общие потери в волокне и его коэффициент затухания;
- распределение потерь по длине волокна;
- расположение муфт (сварных и механических соединений и потери в них;
- место повреждения волокна;
- оптическую длину волокна.
Динамический диапазон рефлектометров находится в пределах 25-40 дБ, что позволяет им измерять ОВ длиной до 200 км.
Встроенный процессор и соответствующее программное обеспечение делают возможной скоростную автоматическую обработку данных, усовершенствованный фильтр и возможность многократного (до 1 млн.) усреднения результатов измерений позволяют обнаружить и измерить локальные потери точнее 0.01 дБ.
В настоящее время полномасштабные рефлектометры используются в тех случаях, когда необходимы очень высокие разрешение и динамический диапазон. К сожалению, эти технологические преимущества не позволяют уменьшить размеры и вес приборов. С другой стороны, требование миниатюризации измерительных приборов является сильным стимулом развития волоконно-оптической техники. Данное требование привело к созданию рефлектометров вчетверо меньших, чем стационарные рефлектометры, и менее дорогих. Мини-рефлектометры уступают стационарным по своим возможностям, но иногда превосходят их по уровню автоматизации измерений.
Принцип работы оптического рефлектора (Optical time – domain reflectometer) основан на обратном рассеянии света при прохождении через волокно. Рассеянный назад свет представляет собой оптический сигнал, достигающий входного конца волокна. Рассеяние назад складывается из эффектов Релеевского рассеяния и отражения Френеля. В качественном волокне рассеянный свет распределяется случайным образом. Френелевское отражение возникает из-за скачков показателя преломления на соединителях и концах волокна. Часть света, рассеянного и отраженного назад, достигает входного конца волокна, составляет отраженный назад сигнал.
На экране дисплея оптического рефлектометра показывается вертикальная развертка сигнала в зависимости от его мощности и горизонтальная временная развертка. Затухание в волокне определяется кривой амплитуды сигнала, спадающей слева (от входного конца волокна). Оба сигнала, входной и рассеянный назад, затухают с расстоянием, при этом сигнал с временем уменьшается. Соединитель или кольцевой скол волокна, равно как любое несовершенство волокна, проявляются в виде увеличения амплитуды сигнала на дисплее, при этом вклад эффекта Френелевского отражения в рассеянный назад сигнал значительнее по сравнению с вкладом Релеевского рассеяния. Качество выполненного соединения может быть оценено по амплитуде рассеянного назад сигнала: большее расстояние означает более высокие потери на соединении. Включение соединителя обуславливают как проявление некоторого дополнительного рассеянного сигнала, так и спад мощности из-за дополнительных потерь. Величина вносимых соединителем потерь определяет его качество.
Большинство оптических рефлектометров используют курсор для обозначения места нахождения особых точек на линии, и показывает на дисплее расстояние до них как в терминах времени, так и физической длины. Например, можно измерить расстояние до соединителя с точностью до 50см.
Величина диапазона длин, для которого пригодно использование оптического рефлектометра зависит от двух характеристик. Во-первых, от динамического диапазона, который определяется минимальным и максимальным значениями оптической мощности, воспринимаемой детектором. Кроме того, определенную роль играют затухание волны и потери на соединителях. Динамический диапазон оптического рефлектометра и потери внутри волоконной системы определяют максимальную длину оптического кабеля, которая еще может быть проверена на основе анализа улавливания управления рассеянного назад сигнала.
Оптический рефлектометр дает пользователю много информации и позволяет детально исследовать некоторые ее элементы.
На рисунке 4.4 в качестве примера представлен образец рефлектограммы ОВ. Импульс в точке 0 соответствует локальному Френелевскому отражению от стыка входного торца общего канала ответвителя и входного торца тестируемого ОВ, точка 1 соответствует месту соединения волокон (например, при сращивании строительных длин). Наличие импульса и заметного скачка свидетельствует о плохом качестве соединения. Выброс 3 может свидетельствовать о наличии локальной неоднородности типа микротрещины, точка 4 – френелевскому отражению от выходного торца ОВ.
Рисунок 4.4 – Рефлектограмма ОВ
5 Расчет параметров регенерационного участка
5.1 Определение длины участка по затуханию и дисперсии
При проектировании высокоскоростных ВОСП должны рассчитываться отдельно длина участка регенерации по затуханию (La) и длина участка регенерации по широкополосности (Lш), т.к. причины, ограничивающие предельные значения La и Lш независимы.
В общем случае необходимо рассчитывать две величины длины участка регенерации по затуханию:
La max - максимальная проектная длина участка регенерации;
La min - минимальная проектная длина участка регенерации.
Для оценки величины длин участка регенерации могут быть использованы следующие выражения:
(5.1) 
(5.2) 
(5.3)где Аmax, Аmin (дБ) - максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания аппаратуры ВОСП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более 1*10-10;
αок=0,22 дБ/км - километрическое затухание в оптических волокнах кабеля;
αнс=0,05 дБ - среднее значение затухания мощности оптического излучения неразъемного оптического соединителя на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации;
Lстр=4 км - среднее значение строительной длины кабеля на участке регенерации;
αрс=0,5 дБ - затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя;
n - число разъемных оптических соединителей на участке регенерации;
D=3 пс/нм.км - суммарная дисперсия одномодового оптического волокна;
d=0,09 нм - ширина спектра источника излучения;
B=9953 МГц - широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту;
М=6 дБ - системный запас ВОСП по кабелю на участке регенерации.
Если по результатам расчетов получено: Lш < La max , то для проектирования должны быть выбраны аппаратура или кабель с другими техническими данными (D,d), обеспечивающие больший запас по широкополосности на участке регенерации. Расчет должен быть произведен снова. Критерием окончательного выбора аппаратуры или кабеля должно быть выполнение соотношения:
Lш > La max , (5.4)
с учетом требуемой пропускной способности трафика (В) на перспективу развития.
Максимальное значение перекрываемого затухания (Amax) определяется как разность между минимальным уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем чувствительности приемника для ВОСП.
Минимальное значение перекрываемого затухания (Аmin) определяется как разность между максимальным уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем перегрузки приемника для ВОСП.