Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка

Факультет інформаційних та телекомунікаційних технологій і систем

Кафедра комп'ютерної інженерії

Розрахунково-графічна робота

з навчальної дисципліни: «Волоконно-оптичні системи передачі»

Виконав:

студент 202-ТТ групи

Казидуб О.О.

Перевірив: к.т.н., доцент Слюсар І.І.

Полтава 2012



ЗМІСТ

1. Задача №1

2. Задача №2

3. Задача №3

4. Задача №4

Список використаної літератури



1. ЗАДАЧА №1

Маємо ОВ з параметрами: , , ,, . Виконати розрахунок основних параметрів ОМ і ММ ОВ [співвідношення коефіцієнтів переломлення, числову апертуру, нормовану частоту, число мод, що поширюються по світловоду, критичну частоту та довжину хвилі, втрати енергії на поглинання(загасання поглинання), втрати на розсіювання, загальні втрати у волокні, міжмодову дисперсію (розрахунок тільки для ММ ОВ), межі зміни фазової швидкості, межі зміни хвильового опору].

І. При [мкм] маємо ОМ ОВ. Проводжу розрахунок параметрів ОМ ОВ.

Розв'язання:

1. Співвідношення коефіцієнтів переломлення:

.

2. Числова апертура:

.

3. Нормована частота:

[Гц].

4. Число мод, що поширюються по світловоду:

.

5. Критична частота [Гц], при :

[Гц].

6. Критична довжина хвилі [нм]:

[нм].

7. Втрати енергії на поглинання (загасання поглинання) [дБ/км], при :

[дБ/км].

8. Втрати на розсіювання [дБ/км], при :

[дБ/км].

9. Загальні втрати у волокні [дБ/км]:

[дБ/км].

10. Межі зміни фазової швидкості[м/с]:

нижня межа: [м/с], верхня межа: [м/с].

11. Межа зміни хвильового опору [Ом], при [Ом]:

нижня межа: [Ом], верхня межа: [Ом].

ІІ. При [мкм] маємо градієнтне ММ ОВ. Проводжу розрахунки параметрів градієнтного ММ ОВ:

1. Співвідношення коефіцієнтів переломлення:

.

2. Числова апертура:

.

3. Нормована частота:

[Гц].

4. Число мод, що поширюються по світловоду:

5. Критична частота [Гц], при :

[Гц].

6. Критична довжина хвилі [нм]:

[нм].

7. Втрати енергії на поглинання (загасання поглинання) [дБ/км], при :

[дБ/км].

8. Втрати на розсіювання [дБ/км], при :

[дБ/км].

9. Загальні втрати у волокні [дБ/км]:

[дБ/км].

10. Міжмодова дисперсія [нс],при [км]:

[нс].

11. Межі зміни фазової швидкості[м/с]:

нижня межа: [м/с], верхня межа: [м/с].

12. Межа зміни хвильового опору [Ом], при [Ом]:

нижня межа: [Ом], верхня межа: [Ом].

ВІДВОВІДІ НА ЗАПИТАННЯ:

1). Дати визначення типів ОВ:

ОМ - це оптичне волокно, в якому поширюється тільки одна мода (промінь).

ММ - це оптичне волокно, в якому передається одночасно 2 і більше мод.

СОМ - це східчасте або стандартне одномодове оптичне волокно, тобто волокна зі східчастим профілем показника переломлення. Міський, зоновий і магістральний зв'язок, протяжні мережі кабельного ТВ.

СДОМ - це ОМ ОВ зі зсунутою дисперсією (у третє вікно) нульовою дисперсією. Супермагістралі (SDH. ATM); національні мережі зв'язку, що охоплюють великі території.

НСДОМ - це ОМ ОВ з ненульовою зсунутою дисперсією. Супермагістралі (SDH. ATM); над протяжні мережі, цілком оптичні мережі.

ГОВ - це градієнтні ОВ, тобто волокна з плавним (монотонним) зменшенням показника переломлення в серцевині.

2). Навести сутність і математичний закон Снеліуса:

Закон Снеліуса, або закон Снела визначає напрям розповсюдження променя світла, який падає на плоску границю розділу двох середовищ.

Закон Снеліуса записується: , де - кут падіння, - кут переломлення, і - показники переломлення двох середовищ.

3) Дати визначення моди:

Мода - це один з можливих розподілів електромагнітного поля, що задовольняє рівняння Максвелла та граничних умов.

4) Навести визначення нормованої частоти, хвилі відсічки:

Нормована частота - , де - довжина хвилі у вакуумі. За цією величиною можна судити про режим роботи оптоволокна. Якщо (2,405 то в ньому розповсюджується тільки одна основна мода). Якщо >2,405 то має місце багатомодовий режим.

Хвиля відсічки - це мінімальна довжина хвилі, при якій волокно підтримує лише одну просторову моду.

2. ЗАДАЧА№2

І. Визначити для випадку «без ретрансляційної» передачі (тобто відсутні підсилення або регенерація оптичного сигналу) загасання, дисперсію, смугу пропускання та максимальну швидкість передачі двійкових імпульсів у ВОСП з довжиною секції [км], кілометричним загасанням [дБ/км] на довжині хвилі випромінювання передавача [нм], ширині спектра випромінювання [нм] на рівні половини максимальної потужності випромінювання, а також можливий одноканальний інтерфейс.

ІІ. Побудувати графік залежності максимальної швидкості передачі двійкових імпульсів від ширини спектра випромінювання для випадку використання лазера (0,1…5нм) і світлодіода (СВД) (15…80нм).

І.Розв'язання:

1. Визначаю максимальне загасання секції довжиною :

[дБ].

2. Визначаю сукупну дисперсію секції:

.

Визначаю міжмодову дисперсію :

[пс].

Визначаю хроматичну дисперсію при [нм]:

[пс].

Поляризаційна модова дисперсія буде оскільки в мене використовується ММ ОВ, а поляризаційна модова дисперсія проявляється лише в ОМ ОВ.

Тому сукупна дисперсія секції буде:

[пс].

3. Обраховую питому смугу пропускання:

[МГц].

4. Обраховую оптичну смугу пропускання при :

[МГц/км0,55].

5. Максимальна швидкість передачі для гаусівської форми двійкових оптичних імпульсів:

[Мбіт/с].

6. Порівнявши значення розрахованої смуги із табличним значенням обраного інтерфейсу, я прийшов до висновку, що моє обраховане значення менше від табличного значення для обраного інтерфейсу.

ІІ. Побудуємо графік залежності максимальної швидкості передачі двійкових імпульсів від ширини спектру випромінювання , у випадку використання лазера (рис.2.1) і у випадку використання світлодіода (рис.2.2).

Лазер:

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

Рис.2.1

Світлодіод:

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

При [нм], маємо [Мбіт/с].

Рис.2.2

ВІДВОВІДІ НА ЗАПИТАННЯ:

1). Які прилади в оптичних інтерфейсах забезпечують максимальну дальність передачі в ОМ і ММ ОВ?

а) оптична платформа MTS-6000;

б) оптичний рефлектометр MTS 5200e;

в) мультимодульна платформа MTS 8000.

2). Які характеристики визначені для оптичних інтерфейсів GigaEthernet?

Тип Інтерфейсу	Тип ОВ	Смуга пропускання, МГц*км	Відстань, км
1000Base-LX (лазерний діод 1300нм)	ОМ (9 мкм)	-	5000
	ММ (50 мкм)	500	550
	ММ (62.5 мкм)	320	400
1000Base-SX (лазерний діод 850нм)	ММ (50 мкм)	400	500
	ММ (62.5 мкм)	200	275
	ММ (62.5 мкм)	160	220



3. ЗАДАЧА№3

Провести ідентифікацію рефлекторами ВОЛЗ та визначити вплив показника переломлення на точність вимірів.

1. Відкриваю в програмному забезпеченні OTDR OP-2-3 згідно варіанту файл рефлектограми (LR_7_27.sor).

2. Виконую ідентифікацію рефлекторами (визначаю параметри ВОЛЗ), результати заношу до таблиці 3.1.

Таблиця 3.1

Тип ОВ	Умови виміру	Тип рефлектограми	Точна довжина хвилі(нм)	ПП ОВ	Довжина ВОЛЗ(км)	Тривалість зондуючого імпульсу(нс)
[G.652] Стандартне ОМ ОВ	При прокладці	standard trace	1569	1.46700	10	30
Тривалість виміру(с)	Загасання в з'єднанні(дБ)	Коефіцієнт відбиття(дБ)	Коефіцієнт загасання (дБ/км)	Коефіцієнт зворотнього розсіювання (дБ)	Тип неоднорідності	Відстань до неоднорідн. (км)
14	0.100	-50.000	0.250	-84.8	R	0.3847

3. Визначаю параметри неоднорідностей, результати заношу до таблиці 3.2, для подальших досліджень беру неоднорідність №1.

Таблиця 3.2

№з/п	Тип неоднорідності	Загасання неоднорідності (дБ)	Відстань до неоднорідності (км)
0	R		0.0000
1	R	0.132	0.3847
2	R	1.952	3.7668
3	S	2.836	4.1581
4	R	3.527	7.4963
5	S	3.813	7.8928
6	R	3.736	8.2821



4. В меню OTDR OP-2-3 вкладка послідовно змінюючи значення ПП в межах з кроком (-5%), одчосно фіксую зміни параметрів ВОЛЗ (відстань до подій, величину її загасання).

5. Отримані результати заношу до таблиці 3.3.

Таблиця 3.3

№ з/п	Параметр ВОЛЗ	Зміна значення ПП, в %
		0	-5	-10	-15	-20	-25	-30
1.	Показник переломлення	1.4670	1.3937	1.3203	1.2469	1.1736	1.1003	1.0269
2.	Довжина ВОЛЗ [км]	10	11	11	12	12	13	14
3.	Відстань до неоднорідності [км]	0.3847	0.4049	0.4274	0.4526	0.4808	0.5129	0.5495
4.	Загасання неоднорідності [дБ]	0.507	0.507	0.507	0.507	0.507	0.507	0.507

6. Будую графік зміни похибки вимірювань (рис.3.1)

Рис.3.1

ВІДВОВІДІ НА ЗАПИТАННЯ:

1). Що таке профіль показника переломлення?

Профіль показника переломлення (ППП) - це залежність (закон) зміни показника переломлення вздовж діаметра ОВ.

2). Види з'єднань ОВ:

- роз'ємні з'єднання (різні типи механічнічних з'єднувачів);

- нероз'ємні з'єднання (різні типи нероз'ємних механічних з'єднувачів, зварене, склеювання).

3). Обладнання для забезпечування з'єднання:

- оптичні з'єднувачі (конектори);

- розетки (адаптери).

Основними типами оптичних з'єднувачів в дійсний час є:

а) ST-конектор ;

б) LC-конектор ;

в) FDDI-конектор;

г) Е-2000.

4. ЗАДАЧА №4

оптичний волокно інтерфейс прийом

Використовуючи дані для оптичних інтерфейсів SDH згідно G.957, визначити число проміжних регенераторів, відстань між ними, рівень прийому [дБ] на вході першого регенератора, допустиму ймовірність помилки одного регенератора.

За типом оптичного інтерфейсу визначаю наступні параметри:

[нм] - основна довжина хвилі випромінювання;

[дБ] - втрати при введенні випромінювання в волокно;

[дБ] - втрати на стику ВВ і ФПУ;

[мВт] - потужність на виході джерела випромінювання;

[дБ] - енергетичний потенціал ВОСП,

[Мбіт/с] - швидкість передачі оптичного сигналу.

1. Відстань між регенераторами:

[км].

2. Середнє квадратичне відхилення на 1 км ОВ складатиме:

[дБ/км].

3. Для всієї ділянки відхилення складатиме:

[дБ].

4. Довжина регенераційної ділянки з урахуванням відхилення загасання на будівельних довжинах кабелю:

[км].

5. Визначаю сукупну дисперсію, яка не повинна перевищувати значення [пс]:

, де - [пс],

- при [пс].

Тоді, сукупна дисперсія буде:

[пс], бачимо, що умова виконується .

6. Визначаю кількість регенераторів:

.

7. Оптимальна довжина ділянки регенерації:

[км].

8. Визначаю рівень прийому на вході першого регенератора:

[дБ].

9. Імовірність помилки:

ВІДПВОВІДІ НА ЗАПИТАННЯ:

1). Де виникають втрати в ЛТ ВОСП?

Втрати виникають:

а) в джерелі випромінювання;

б) при введенні випромінювання у волокно;

в) на стиках будівельних довжин кабелю;

г) на рознімних з'єднаннях та відгалужувачі;

д) на вигинах оптичного кабелю.

2). Основні характеристики ЛТ ВОСП:

а) енергетичний бюджет;

б) допустима ймовірність помилок;

в) швидкість передачі

3). Від яких параметрів залежить довжина ділянки регенерації?

Довжина ділянки регенерації залежить:

а) від затухання оптичного кабелю;

б) від втрат в лінійному тракті;

в) від швидкості передачі;

г) від величини дисперсійних спотворень.

4). Чим визначається дальність дії цифрової ВОСП?

Максимальна дальність дії цифрової ВОСП визначається допустимим коефіцієнтом помилок однієї ділянки регенерації.



СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи. Аппаратура и элементы. - М.: Солон-Р, 2001.

2. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. - М.: Техносфера, 2003.

3. Розорінов Г.М., Соловйов Д.О. Високошвидкісні волоконно-оптичні лінії зв'язку. Навч. Посіб. - К.: Ліра-К, 2008.

Размещено на Allbest.ru