Расчет длины регенерационного участка для В О Л С

Если в проектируемой системе предусматривается использование систем SDH, то используется кабель типа ОКЛ для одномодовой связи на длине волны оптического излучения λ = 1,55 мкм.

ОКЛ – линейный оптический кабель для прокладки в канализации, шахтах, коллекторах, трубах и.т.п.

ОКЛС – с броней из стеклопластиковых стержней для прокладки в грунтах.

ОКЛК – с броней из стальных проволок, используется в условиях отсутствия эл. Магнитных влияний.

ОКЛ АК – в алюминиевой оболочке с броней из стальных проволок.

Длина регенерационного участка цифровых ВОЛС зависит от множества факторов, важнейшими из которых являются:

1. Энергетический потенциал Э = Рпрд · Рпрм, дБ,

где Рпрд – абсолютный уровень мощности оптического сигнала, дБм, Рпрм – абсолютный уровень мощности оптического сигнала на входе приемного устройства, при котором коэффициент ошибок (Рош) регенератора не принимает заданного значения, дБм.

Энергетический потенциал – определяет максимально допустимое затухание сигнала в оптическом волокне, соединителях, узлах.

2. Дисперсия в ОВ, Gв [].

Дисперсные явления в ОВ приводят к рассеянию во времени спектральных или модовых составляющих сигнала, т. е. К различному времени их распространения. Следовательно, это приводит к изменению формы и длительности оптических импульсных сигналов, к их уширению.

3. Помехи, обусловленные тепловыми шумами резисторов, транзисторов, диодов, усилителей, шумами отражения оптического излучения от торцевой поверхности ОВ, модовыми шумами из-за интерференции мод, распространяющихся в ОВ, и др. Эти помехи интегрально называют собственными шумами.

4. Квантованный или фотонный шум, носителем которого является сам оптический сигнал (учитывать не будем).

5. Коэффицент затухания ОВ, α, [дБ/м].

6. Минимально-детектируемая мощность Wmqm, которая соответствует min-му порогу чувствительности приемного устройства – фотоприемнику цифровой ВОЛС с заданной вероятностью ошибки.

Wmqm = -1,15 ℓg P_ош ;

h=6,62·10^-34 Вт с/Гц - постоянная Планка.

f-частота оптического излучения, Гц.

- квантовая эффективность фотодетектора =0,9

В – скорость передачи информации, бит/с, равна тактовой частоте линейного сигнала

f =, с = 3·10¹⁴ мкм/с

- длина волны оптического излучения, мкм.

При использовании стандартного оборудования линейных трактов максимально допустимая длина регенеративного участка, определенная по энергетическим характеристикам (энергетический потенциал, уровни передачи и приема оптического излучения, затухание регенеративного участка), - меньше максимальной длины регенерационного участка, определенной дисперсионными характеристиками ОВ.

На регенеративном участке ставит оптические разумные определители ос-р (2 шт.)

ОВ ОС-Н ОВ

ПРОМ – приемопередающий оптический модуль, преобразующий оптический сигнал эл-ий, восстанавливающий его параметры и преобразующего его опять в оптический.

ОС-Н – оптический соед-ль неразъёмный;

ℓстр – строительная длина оптического кабеля, ℓстр = 2 км.

Итак:

Затухание регенеративного участка равно:

Ару = 2Аоср + qАосн + α ℓру + Аt + Ав, дБ.

Аоср - затухание разъемного соединителя = 0,5…1,5 дБ.

Аосн - затухание неразъемного соединителя.

α - коэффициент затухание оптического кабеля;

Аt – допуски на t –ные изменения параметров ВОЛС = 0,5…1,5дб.

Ав– допуски на ухудшение параметров со времени =2…6.

Для линейного оборудования систем передачи SDN уровень передачи является известным Рпер = +2…- 4дБ.

Минимально-детектируемая мощность на входе ПРОМ:

Рмдм = 10 ℓg + 10 ℓg [-1.15 ℓgРош], Дб.

Это значение абсолютного min-го допустимого уровня приема q.б. увеличено на 15…20 дБ, чтобы учесть мешаюшее действие дестабилизирющих факторов и различных помех, которые лежат выше уровня min-но допустимой мощности детектирования.

Обозначим это увеличение Ас:

Следовательно Рпр = Рмдм -Ас, Дбм.

Тогда max-e затухание регенер-ного уч-ка (энерг-ий потенциал) будет:

Аmax = Рпрд – Рпрм, дБм.

Следовательно: ℓ_ру = , км.

Q – величина, на единицу меньше числа строительных длин.

можно полагать что Аосн = 0.

Теперь зная

ℓ_{ру max}= , определяем

число строительных длин оптического кабеля:

q = Ц ()

q = q_стр – 1

Для учета q ·А_осн длину регенеративного участка нужно уменьшить на величину ∆ℓ = , км. Следовательно ℓ_ру = ℓ_{ру max} - ∆ℓ, км.

Длина регенеративного участка с учетом дисперсии оптического волокна:

ℓg = , км.

В – скорость передачи цифрового потока, соответствующая коду линейного цифрового сигнала.

11. Определим длину регенеративного участка для синхронного транспортного модуля типа STM – 4, если известно, что скорость передачи цифрового потока В=622,08 Мбит/с,

λ _{оптич.излучения}=1,55мкм,

Р_ош=10-10 - одиночного регенератора;

Р_прд= -1 дБм –уровень оптического излучения;

А_1оср=0,75 дБ; Аош=0,1 дБ;

Кабель ОКЛС с коэффициентом затухания α₁ = 0,3 дБ/км. Дисперсия G_в=3,5 пс/нм·км.

Допуски А_t=0,75 дБ – по t⁰; А_в=4 дБ – по времени. Квант. Эффек-ть ФПУ η=0,9.

1). Уровень минимально допустимого излучения на входе приемопередающего модуля:

2). Определим уровень приема: пусть, DА_с = 20 дБ; Р_пр = Р_мдм + DА_с = - 40 дБ.

3). Энергетический потенциал: Э = А_max = Р_пер – Р_пр = - 4 – (- 40) = 36.

4).

5). Число строительных длин для данного регенерационного участка:

q_{стр =} l _{р у max} / l _стр = 99,2 / 2 @ 50.

Число неразъемных оптических соединений q = q_стр – 1 = 49.

Затухание неразъемных соединений DА_осн = 49*0,1 = 4.9 дБ.

Длина, на которую следует уменьшить длину регенерационного участка:

D l = q А_осн. / a₁ = 49*0,1/0,3 = 16,3 км.

6). Искомая длина регенерационного участка: l _{р у} = l _{р у max} - D l = 99.2 –13,6 = 82,9 км.

7). Длина, ограничиваемая дисперсией оптического волокна:

l _д = 0,25/s_в В = 0,25*10¹² /3,5*622,08*10*10 = 115 км.

Для примера рассмотрим еще один вариант расчета максимальной длины участков регенерации при использовании коаксиальных и симметричных пар заданных размеров и выбора типа кабельной цепи, основываясь на технико-экономических показателях.

Рассчитываем ожидаемую величину защищённости от собственной помехи в ТРР по формуле:

,

где -– абсолютный уровень пиковой мощности на выходе регенератора, дБм;

-– коэффициент затухания кабельной цепи на полутактовой частоте, дБ/км;

-– коэффициент шума КУ;

-МГц – тактовая частота цифрового сигнала в линии;

-– протяженность участка регенерации, км.

Данная формула справедлива при дБдБ.

Величины ивычисляем по формулам:

; ,

где -– параметр функции, аппроксимирующей частотную зависимость

коэффициента затухания, находится по таблице 6 [1];

-В – амплитуда импульса на выходе регенератора;

-– волновое сопротивление цепи, находится по таблице 6 [1].

Рассчитываем величины и. Результаты расчетов для каждого типа кабеля записываем в виде таблицы 5.1. Сюда же заносим пределы значений из условия дБдБ.

Таблица 5.1.

Тип кабеля и размер пар, мм	Коаксиальный	Симметричный
2,6/9,4	1,2/4,6	0,7/3,0	1´4´1,2
	2,54	5,47	9,03	5,35
, Ом
, дБ/км	3,61	7,76	12,82	7,59
, дБ	23,29	23,29	23,29	20,58
, км	13,9…24,9	6,4…11,6	3,9…7,0	6,6…11,9

Требуемую величину защищённости при использовании квазитроичного кода в линии и гауссовской помехе можно оценить по формуле:

где: -– вероятность ошибки в одиночном

регенераторе.

-дБ – принятый в данном курсовом проекте запас

помехоустойчивости, учитывающий неидеальность регенератора.

Выполняем расчеты и для разных типов кабеля в интервале длин участка регенерации км. Результаты расчетов заносим в таблицу 5.2.

Таблица 5.2.

, км	3,9
, дБ	2,6/9,4	–	–	–	–	–	–	–	–
1,2/4,6	–	–	–	71,41	62,29	53,17	44,05	34,94
0,7/3,0	76,49	59,92	44,85	29,79	–	–	–	–
1´4´1,2	–	–	–	70,10	61,18	52,26	43,34	34,42
, дБ	31,61	31,55	31,50	31,47	31,43	31,40	31,38	31,36

, км	11,9	13,9
, дБ	2,6/9,4	–	76,27	71,61	67,37	63,12	58,88	54,64	50,40
1,2/4,6	–	–	–	–	–	–	–	–
0,7/3,0	–	–	–	–	–	–	–	–
1´4´1,2	26,40	–	–	–	–	–	–	–
, дБ	31,34	31,30	31,28	31,26	31,25	31,23	31,22	31,20

, км					24,9
, дБ	2,6/9,4	46,16	41,92	37,67	33,43	29,61
1,2/4,6	–	–	–	–	–
0,7/3,0	–	–	–	–	–
1´4´1,2	–	–	–	–	–
, дБ	31,19	31,18	31,17	31,16	31,15

По результатам расчетов строим графики и (рисунок 5.1). Графически находим точки пересечения кривых для разных типов кабеля с кривой . Величины , соответствующие точкам пересечения, являются максимальными длинами участка регенерации для разных типов кабеля.

Для симметричного кабеля дополнительно находим защищенность от переходной помехи, которая в данном случае равна защищенности цепи на дальнем конце на полутактовой частоте:

Частотная зависимость среднего значения защищенности на дальнем конце имеет вид:

,

где – защищенность на дальнем конце на частоте МГц, принимаем дБ.

Отсюда находим:

дБ

Поскольку дБ, делаем вывод о возможности использования симметричного кабеля.

Составляем таблицу для выбора типа кабеля по экономическим соображениям (таблица 5.3). В таблицу заносим:

- найденные значения максимальных длин участка регенерации;

- количество НРП ;

- стоимость НРП , тыс. рублей;

- затраты на кабель , тыс. рублей;

- суммарные затраты тыс. рублей.

Таблица 5.3

Тип кабеля	, км	, шт.	, тыс. руб.	, тыс. руб.	, тыс. руб.
Коакс. 2,6/9,4	24,6
Коакс. 1,2/4,6	11,4		192,5		832,5
Коакс. 0,7/3,0	6,9		313,5		673,5
Симметр. 1´4´1,2	11,3		192,5		468,5

Анализируя полученные данные, делаем вывод, что по экономическим соображениям наиболее выгодно использовать симметричный кабель.

Дата добавления: 2014-01-05