Главная База знаний "Allbest" Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника Проектирование волоконно-оптических линий связи

Проектирование волоконно-оптических линий связи

Конструкция оптического волокна и расчет количества каналов по магистрали. Выбор топологий волоконно-оптических линий связи, типа и конструкции оптического кабеля, источника оптического излучения. Расчет потерь в линейном тракте и резервной мощности.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 09.02.2011
Размер файла 693,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание:

Введение

1. Техническое задание по проектированию волоконно-оптических линий связи

2. Исходные данные для проектирования ВОЛС

3. Расчет количество каналов по магистрали

4. Определение нужных характеристик для расчета ВОЛС

5. Выбор топологий ВОЛС

6. Вычисление параметров оптического волокна

7. Выбор тип и конструкция оптического кабеля

8. Выбор источника оптического излучения

9. Выбор фотодетектора

10. Определение длины регенерационного участка по затуханию оптического кабеля

11. Расчет потерь в линейном тракте

12. Потери на введение/извлечение света в/из оптоволокно

13. Потери в неразъемных и разъемных соединителях

14. Оценка системного запаса

15. Определение суммарных потерь

16. Определить резервную мощность

17. Определение быстродействие ВОЛС

Библиография

Введение

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА, технология передачи света по тонким нитям из прозрачных материалов. Этот свет используется для передачи электронных сигналов на большие расстояния. Оптическое волокно состоит из светопередающей сердцевины и оболочки, которая препятствует рассеянию света. Волокна собираются в кабель, который может содержать от 72 до 144 волокон. Первые оптические волокна были многомодовыми, т.е. по ним могло проходить несколько световых волн одновременно. Многомодовые волокна требовали довольно частого расположения повторителей, чтобы компенсировать поглощение и дисперсию световых лучей на их зигзагообразном пути по стержню. Одномодовое волокно новейшей технологии имеет настолько малый диаметр сердцевины, что позволяет спрямить путь отдельного луча и намного снизить потери интенсивности сигнала. Кабели из одномодовых волокон способны передавать до 1,2 млрд. бит данных в секунду, причем расстояние между повторителями достигает 50 км.

Применения. Оптические волокна не вполне прозрачны, чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым к ВОЛС. В таком кабеле свет должен проходить большие расстояния без каких-либо помех. Трещины, загрязнения или пузырьки в волокне приводят к поглощению или отражению тонкого луча. Уже удалось сократить в волокнах потери на передачу до величины менее 10% на километр.

Оптические волокна, используемые для телекоммуникаций, должны свариваться так, чтобы швы были минимальны. Генераторы света должны подсоединяться к концам волокна с очень высокой точностью.

Рис. 1.1. Основная конструкция оптического волокна

1. Техническое задание по проектированию волоконно-оптических линий связи

Для проектирования волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) нужно:

· рассчитать количество каналов по магистрали;

· определить необходимые характеристики для расчета ВОЛС;

· выбор топологий ВОЛС;

· выбор оптического волокна и расчет ее параметры;

· выбор тип и конструкция оптического кабеля;

· выбор источника оптического излучения;

· выбор фотодетектора;

· расчет потери в линейном тракте;

· определить резервную мощность;

· расчет энергетического бюджета;

· определить длину регенерационного участка и предъявить схему расположения регенераторов или линейных усилителей;

· определить быстродействие ВОЛС;

· анализ проектированных ВОЛС и предъявить расчетные параметры в виде таблицы;

· составить выводы по полученным результатам.

2. Исходные данные для проектирование ВОЛС

Терминальные пункты: Бэльцы - Бендеры

Расстояние между терминальными пунктами: 182,9 km

Диаметр сердцевины (2a, мm): 7,5

Диаметр оболочки (2b, мm): 125

Длина волны, на которой функционирует система (л, мm): 1,31

Спектральная ширина излучения лазера (?л, nm): 1,5

3. Расчет количество каналов по магистрали

Количество каналов, которые соединяют терминальные точки, в принципе зависят от количества населения в этих точках и от уровня заинтересованности личностей в коммуникациях.

Количество населения может быть определено из статических данных переписи населения. Обычно, перепись населения выполняется один раз в 5 лет, поэтому на проектирование нужно иметь в виду увеличение количество население. Численность населения в данной точки имея в виду средние увеличение население, определяется выражением:

(2.1)

где: P0 - население в период переписи населения человек, C - годовое увеличение население в данный регион, в процентах (считается по данным переписи населения 2-3 %); t - период, определен как разница между годом перспективного проектирования и годом выполнения переписи населения.

Год перспективного проектирования полагается взять на 5-10 лет больше чем текущий год. В этом проекте считаем 5 лет.

Соответственно,

t = 5 + ( tm - t0 ),

где: tm год проектирование ВОЛС; t0 год соответствующим данным для P0.

t = 5 + ( 2010 - 2001 ) = 14

Уровень интереса некоторых групп населения в коммуникациях зависят от политически, экономических, культурных и социалистических отношений между этих групп. Коммуникация между терминальные и промежуточные точки, определяется коэффициентом притяжения f1, который, как показывает эксперименты, меняется в больших пределах 0,1-12 %. В данном проекте считается f1=5 %, имея это в виду, будем определить количество телефонных каналов между терминальные точки:

,

где б1 и в1 постоянные соответствующие определенному доступу для некоторых потерь (обычно потери считаются 5 %, б1 = 1,3; в1 = 1,6); f1 - коэффициент притяжения; f1 =0,05 (5 %); y - нагрузка , то есть средняя нагрузка созданной абонентом y=0,05 Erl; NA и NB - количество абонентов обслуживаемых на терминальных станциях соответственно в точках А и В.

Количество абонентов обслуживаемых одной или другой станцией, определяется в зависимости от количества населения из зоны обслуживания. Считав средний коэффициент обеспечения населения с телефонными аппаратами равный 0,3, количества абонентов в данной зоне определяется формулой:

Таким образом, рассчитывается количество каналов для телефонной связи между терминалами, но на кабельной магистрали организуется каналы и для других телекоммуникационных служб, в том числе необходимо иметь в виду транзитные каналы. Суммарное количество каналов между двумя междугородными станциями определяется:

где: - количество дуплексных каналов для телефонной связи; -количество дуплексных каналов для телеграфной связи; -количество дуплексных каналов для передачи телевидения; - количество дуплексных каналов для передачи кабельной вещание; -количество дуплексных каналов для передачи данных; -количество дуплексных каналов для передачи газет; -количество транзитных каналов.

Количество каналов для организаций связи с различными предназначениями может быть выражено через количество телефонных каналов, например: 1 TV канал = 1600 телефонных каналов; 1 телеграфный канал =1/24 телефонных каналов; 1 канал для передачи кабельной вещание = 3 телефонных каналов и.т.д. Разумно выражать суммарное количество каналов между терминальные точки в телефонных каналов. В проекте полагается:

Тогда, полное количество каналов можно вычислить по следующей формуле:

В проекте необходимо предвидеть два дуплексных TV канала.

4. Определение нужных характеристик для расчета ВОЛС

Основные характеристики необходимых для расчета конструкций волоконно-оптической линий связи:

· Скорость передачи информаций;

· Точность воспроизведения сигнала - для цифровых систем определяется коэффициентом ошибок (BER - Bit Error Ratio);

· Длина волоконно-оптической линий связи и количество конечных устройств.

На данном этапе проектирования анализируются и конкретизируются данные технического задания. Можно привести следующие подразделы:

Подраздел 1. Определяется скорость передачи информаций, в зависимости от количества каналов предназначены передачи, имея в виду, что телефонный канал имеет скорость 64 кбит/с.

B = n · Bканал,

где: В это групповая скорость передачи информаций; n-количество каналов; Вканал - скорость передачи одного канала (64 кбит/с).

B = 3418 · 64 = 218,8 (Mb/s)

Выбирается коэффициент ошибок BER (Bit Error Ratio). Для цифровых ВОЛС, этот коэффициент зависит от типа сети и определяется формулой :

BER = BER*· L,

оптический волокно линия связь

где: ВER* (Bit Error Rate) - вероятность появления ошибок что соответствует оного километру ВОЛС. Для локального участка (длина участка является сотни километров) ВER*лок=10-9.

L - длина трансляционного участка, км.

BER = 182,9 · 10-9

Подраздел 2. Выбирается оптимальный линейный код.

Проблема выбора линейного кода не имеет определенное решение для всех ВОЛС. Для каждой ВОЛС в частности нужно тщательно анализировать временные и спектральные параметры линейных кодов, в тоже время, иметь в виду техноэкономические факторы.

Для участков сети со скоростями передачи свыше 100 Мb/s обычно выбираются блочные коды: например, код 5В6В.

5. Выбор топологий ВОЛС

В настоящее время волоконно-оптические системы связи используют технологию SDH (синхронная цифровая иерархия). Для протяжённых магистральных линий используется топология точка-точка.

6. Вычисление параметров оптического волокна

Для изготовления оптического волокна выбираем следующие материалы: 3,1% GeO2 96,9% SiO2 - для сердцевины и 3,0% Be2O3 97,0% SiO2 - для оболочки. Показатели преломления этих материалов характеризуются формулой Селмейра.

Коэффициенты Ai и li берутся из нижеследующей таблицы:

Cостав стекла

Тип коэффициента

Значение коэффициента при i, равном:

1

2

3

3,1% GeO2

96,9% SiO2

Ai

li

0,7028554

0,0727723

0,4146307

0,1143085

0,8974540

9,896161

SiO2

Ai

li

0,6961663

0,0684043

0,4079426

0,1162414

0,8974794

9,896161

Оптические свойства выбранных материалов сердечника и оболочки должны обеспечивать одномодовый режим работы волоконного световода. Для этого необходимо рассчитать значение нормированной (характеристической) частоты:

где a - радиус сердечника световода, мкм; л - длина волны, мкм; n1 -показатель преломления сердечника; n2 - показатель преломления оболочки.

Нормированная частота V<2,405, а значит в световоде распространяется лишь один тип волны НЕ11, и компоненты волоконного световода выбраны правильно для обеспечения одномодового режима.

Важной характеристикой световода является числовая апертура NA (Numerical Aperture), которая представляет собой синус от апертурного угла ().

Апертурный угол - это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, воздействующего на торец световода.

Числовая апертура рассчитывается по формуле:

Диаметр модового поля в ООВ определяется из соотношения

,

где: V - нормированная частота; d - диаметр сердцевины.

Полученное значение соответсвует рекомендациям ITU-T: G.652, G.653, G.654, то есть удовлетворяет требованиям на оптические волокна.

Световоды характеризуются частотой отсечки и через них передаются только длины волны меньше диаметра сердцевины световода (л<d). Частота отсечки рассчитывается формулой:

.

Соответственно длина волны отсечки:

,

где: d диаметр сердцевины; pnm(pnm = 2,405) - параметр, который характеризует тип волны (мода).

Важнейшими параметрами световода является оптическое потери и соответственно затухание передаваемой энергии. Эти параметры определяют дальность связи по оптическому кабелю и его эффективность.

Затухание световодных трактов обусловлено собственными потерями в волоконных световодах (бс) и дополнительными потерями, так называемыми кабельными (бк), обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления оптического кабеля, т.е.

.

Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения (бп) и потерь рассеивания (бр), т.е.

.

Затухание в результате поглощения связано с потерями на диэлектрическую поляризацию и существенно зависит от свойств материала световода:

,

где: n1 - показатель преломления сердечника; - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде (tg = 2,4 • 10 - 12); л - длина волны, km.

Затухание на рассеяние рассчитывается по формуле:

где: K - постоянная Больцмана, ; T -температура перехода стекла в твердую фазу, T = 1500 K; ?-коэффициент сжимаемости, ; л - длина волны, m.

=1,0534

В световодах при передаче импульсных сигналов после прохождения некоторого расстояния импульсы искажаются, расширяются и наступает момент, когда соседние импульсы перекрывают друг друга. Данное явление в теории световодов носит название дисперсии.

Дисперсия возникает по двум причинам: некогерентность источников излучения и появление спектра , существование большого числа мод.

Хроматическая (частотная) дисперсия, которая делится на материальную и волноводную. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента преломления материала световода от длины волны. Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды и связана со световодной структурой моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны.

В одномодовых световодах проявляются только материальная и волноводная дисперсии, расчет которых производится по формулам:

где - ширина спектра излучения источника, при использовании в качестве источника излучения полупроводникового инжекционного лазера, = 0,1 - 4 нм; - удельная дисперсия материала; - удельная волноводная дисперсия.

Коэффициент удельной волноводной дисперсии рассчитывается по формуле:

где - длина волны, мкм; - относительная разность показателей преломления.

Коэффициент удельной хроматической дисперсий:

= + = -17*(ps/(km•nm)) .

Этот же показатель пересчитанный с учетом ?л на 1 km длины световода: = -17*•1== -17* (ps/km).

Волновое сопротивление волоконного световода может быть представлено через компоненты электромагнитного поля, определение которых получается довольно сложным. В практических расчетах пользуются предельными значениями волнового сопротивления сердечника и оболочки для плоской волны. При этом:

,

где: -волновое сопротивление идеальной среды; м0 - относительная магнитная проницаемость, м0 = 4·10-7, Гн/м; 0 -относительная диэлектрическая проницаемость, .

В соответствии с основным уравнением передачи по волоконным световодам коэффициент фазы зависит от волнового числа среды и находится в пределах:

,

где: - волновое число оболочки; - волновое число сердечника. Волновое число идеальной среды k0 рассчитывается по формуле:

,

где: = 2f - угловая частота, 1/с; л - длина волны, мкм.

В соответствии с основными положениями электродинамики в однородных средах плоская электромагнитная волна распространяется с фазовой скоростью и групповой скоростью .

Для недисперсионной среды фазовая скорость не зависит от частоты, и тогда групповая скорость равна фазовой скорости. Однако, в дисперсионных средах, где фазовая скорость электромагнитной волны является функцией частоты, и имеют разные значения.

Фазовая скорость рассчитывается по формуле:

где в - коэффициент фазы.

При больших значениях длин волн, близких к критической, энергия распространяется в оболочке с фазовой скоростью , при уменьшении длины волны вся энергия концентрируется в сердечнике, которой соответствует скорость распространения . Таким образом, с увеличением длины волны фазовая скорость уменьшается от значения скорости в оболочке до значения скорости в сердечнике световода.

Следует иметь ввиду, что скорость распространения волны по световоду всегда меньше скорости света, т.е. поверхностная волна всегда имеет замедленный характер распространения.

Групповая скорость распространения по световоду определяется выражением:

км/с.

Полоса пропускания это величина, которая характеризует ёмкость волокна для передачи некоторого объёма информации в момент времени. Чем больше полоса пропускания, тем больше информационная способность волокна. Полоса пропускания выражается в MHz•km. Ширина полосы пропускания оптической линии приближенно определяется по формуле:

,

7. Выбор тип и конструкция оптического кабеля

Самый дорогой элемент ВОЛС это оптический кабель (OК). Рациональный выбор ОК уменьшает затраты для конструирования и эксплуатаций проектированных ВОЛС.

Чтобы выбрать ОК для установки, нужно иметь в виду следующие факторы:

· влияние окружающей среды над кабелем;

· число волокон, которые располагаются;

· оптические характеристики ОК.

А также, ОК должен удовлетворить следующие технические требования:

· возможность установки ОК в тех же самых условий как установка электрического кабеля;

· возможность использование на максимум метод, техник и существующих устройств для установки кабеля;

· возможность монтажа в полярных условиях, удобность и в термин;

· устойчивость на воздействие окружающей среды (механические, климатические) которые появляются во время эксплуатации линий;

· высокая надежность, большой срок эксплуатации.

Для проектирования магистральной линии является необходимым кабель, предназначенный для прокладки в грунт. Выбранное оптическое волокно удовлетворяет рекомендации:

Основные оптические и физико-механические свойства ОК приведены в табл.

Кабели оптические ОМЗКГМ для прокладки в грунте

Конструкция:

1. Центральный силовой элемент - стеклопластик

2. Модуль

3. Гидрофобный компаунд

4. Оболочка из ПЭ

5. Стальная проволока

6. Защитный шланг

Кабель оптический магистральный и внутризоновый многомодульный с центральным силовым элементом (ЦСЭ) из стеклопластикового стержня или стального троса, вокруг которого скручены модули (ОМ), содержащие до 12 оптических волокон (ОВ) каждый, и кордели, с оболочкой из полиэтилена (ПЭ), броней из круглых стальных оцинкованных проволок и защитным шлангом из ПЭ.

Применение

Кабель используется для прокладки в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, тоннелях на мостах и в шахтах, через неглубокие болота и несудоходные реки.

Сертификаты:

Сертификат пожарной безопасности № ССПБ.RU.ОП004.В.00427 (ОМЗКГМН)

В кабелях используются оптические волокна в соответствии с Рекомендациями ITU-Т G.651, G.652В, G.652D, G.655.

По требованию заказчика кабели изготавливаются в оболочке из негорючего материала, с низким газодымовыделением (типа LS) и не содержащего галогенов (типа HF).

Кабель магистральной связи ОМЗКГ (рис.16) содержит одномодовые волокна, обеспечивающие многоканальную связь на большие расстояния. Кабель содержит четыре или восемь волокон, расположенных в пазах профилированного пластмассового сердечника. Защитный покров изготавливается в двух модификациях: из стеклопластиковых стержней или стальных проволок. Снаружи имеется пластмассовая оболочка. Кабель предназначен для прокладки в грунт.

Рис.16. Магистральный оптический кабель марки ОМЗКГ:

1 -- профилированный сердечник; 2 -- волокно; 3 -- силовой элемент; 4 -- внутренняя пластмассовая оболочка;

5 -- стеклопластиковые нити; 6 -- наружная полиэтиленовая оболочка

Основные характеристики кабеля приведены в таблице:

Наименование

Параметры

Система передач

Сопка-4; ИКМ-1920

Число цифровых каналов

1920

Скорость передачи, Мбит/c

140

Длина волны, мm

1,3

Коэффициент затухания, дБ/км

0,7

Энергетический потенциал, дБ

38

Полоса пропускания, МГц-км

5000

Длина регенерационного участка, км

40

Дальность связи, км

До 2500

Число волокон

2 и 4

Тип волокна

ООВ

Диаметр кабеля, мм

20

Масса кабеля, кг/км

350

Срок службы, лет

25

Электропитание

Автономное, ДП

8. Выбор источника оптического излучения

Оптические излучатели выполняется в виде единого оптоэлекроного устройства и включает источник света (светоизлучающий диод СИД (LED) или лазерных диодов ЛД (LD)), схема стабилизаций его рабочих режимов и устройство введения света в ОВ.

Выбор излучателя выполняется в соответствии с требованиями к основным параметрам источника света, определенных во время проектированных этапов. Эти требования перечислены ниже:

1. Рабочая длина волны источника света должна соответствовать параметрам передачи ОВ.

2. Спектральная ширина излучения ?л нужно настраивать с частотными характеристиками ОВ, максимальная полоса пропускания или скорость передачи информации ВОЛС.

3. Абсолютный уровень средней оптического мощность излучения должна соответствовать уровня передачи через ВОЛС, как правило, Pemis ? - 10 dBm. Если использовать псевдослучайный NRZ-сигнал (сигнал в формате «без возвращения к нулю» -- БВН), тогда возможно уменьшения мощности излучения с 3 dB, а в случае использования кодирования с возвращение к нулю RZ (Return to Zero) - с 6 dB.

Нужно обратить внимание, что типичное единица измерения оптического мощности излученной лазерного или светоизлучающего диода использованная в ВОЛС это dBm - измеряемая мощность в отношение с уровнем 1 mW (0,001 W)

.

4. Фоновая мощность излучения, то есть средняя оптическая мощность излучения в отсутствий модуляторного сигнала, должна быть минимальной.

5. Сфокусированный поток света (пространственная когерентность) должен быть максимальный и обеспечить минимальные потери при вводе света в оптоволокне.

6. Частота модуляций должна обеспечить полосу пропускания или необходимую скорость передачи информаций.

7. Изменения длины волны и выходной мощности оптического излучения от отклонения температуры не должна превышать допустимых значений.

8. Среднее время наработки на отказ. Это значение оценочное, при условии, что устройство работает в нормальных условиях (должна быть больше 105 - 106 часов).

Изходя из этих требований в качестве источника излучения выбирается лазерный диод производства LaserMate Group, Inc.: 1550nm InGaAsP/InP MQW-DFB laser diode (LD) T15D -XYZ-WM-I.

Данный диод удовлетворяет следующим требованиям:

· рабочая длина волны - 1550 nm

· максимальное значение ширины спектра излучения - 1 nm

· выходная мощность - 2 mW

С учетом использования NRZ кода Pemis = Pmed - ?P = 3 - 3 = 0 dB.

9. Выбор фотодетектора

Оптические приемники выполняются в виде конструктивного блока, в котором включаются устройства для ввода света из ОВ в приемник, фотодетектор, усилитель, корректор и другие устройства для обработки электрического сигнала. Основные параметры оптического приемника:

1. Максимальная чувствительность в рабочем диапазоне длин волн, порог чувствительности или минимальная детектируемая мощность, абсолютный уровень которого Pmin, dBm, зависит от скорости передачи цифровой ВОЛС, вероятность ошибки BER.

2. Чувствительность по току (A/W) или по напряжению (V/W), которая характеризует свойство преобразований фотодиода.

3. Время нарастания и спада переходной характеристики.

4. Вероятность ошибки (не больше BER ? 10 - 9).

5. Потребляемый ток от источника питания.

В качестве фотоприемника выбирается InGaAs PIN Photodiode R-13-033-G-B фирмы LaserMate Group, Inc.

Optical and Electrical Characteristics (Tc=25oC)

Parameter

Symbol

Min.

Typ.

Max.

Unit

Test condition

Active Area (Dia.)

33

µm

-

Detection Range

950

1270

1330

nm

-

Responsivity

R

0.75

0.8

-

A/W

VR=5V,Јf=1300nm

Dark Current

Idark

0.7

nA

VR=5V

Capacitance

0.7

pF

VR=5V

Rise/Fall Time

Tr / Tf

0.3

ns

VR=5V, 10%~90%

Bandwidth

BW

3

GHz

VR=5V
Минимальный уровень приемной мощности определяется, используя следующую формулу:
10. Определение длины регенерационного участка по затуханию оптического кабеля
Уровень оптического сигнала с увеличением расстояния от начала регенерационного участка уменьшается:
(12.1)
где - минимально допустимая мощность на входе фотоприемника, дБм;
- уровень мощности генератора излучения, дБм;
- потери в разъемном соединении используются для подключения приемника и передатчика к оптическому кабелю, дБ;
- потери при вводе и выводе излучения из волокна, дБ;
- потери в неразъемных соединениях, дБ;
- коэффициент ослабления оптического волокна, дБ/км;
- строительная длина оптического кабеля, км.
Величина (12.2) носит название энергетического потенциала аппаратуры и определяется типом источника излучения и фотоприемника.
Из последнего выражения можно определить длину регенерационного участка, определяемого затуханием линии:
(12.3)
Современные способы сращивания оптических волокон, посредством сварки автоматическими устройствами, обеспечивают величину потерь на одном сростке в пределах 0,01-0,03 дБ.
При этой длине регенерационного участка пропускная способность одного волокна:
Учитывая, что в кабеле 2 волокна, при данной длине регенерационного участка обеспечивается заданная пропускная способность.
11. Расчет потерь в линейном тракте
Этот этап проектирования заключается в расчете полных потерь бtot. Определяются следующие типы потерь:
Потери в оптоволокне бFO, которые вызваны процессов рассеивания и поглощения внутри ОВ. Метод расчета этих потерь был предъявлен выше. Единица измерения - dB / km.
Потери на регенерационном участке: 100•0,22 = 22
Потери в оптоволоконном кабеле (бCO). Лишнее затухание обусловлено потерями в кабеле, которые состоят минимум из семь типов коэффициентов затухания.
бco = ,
где:
б1 - появляется в результате применения термомеханических действий в процессе производства оптоволоконного кабеля (ОК);
б2 - появляется в результате зависимости коэффициента преломления материала ОК от температуры;
б3 - обусловленный микроизгибов ОК;
б4 - появляется в результате нарушения линейного характера ОК (выкручивание);
б 5 - появляется в результате выкручивание ОК соответственно своей оси;
б6 - появляется в результате неоднородного покрытия ОК;
б7 - появляется в результате потерях в защитные оболочки ОК.
Таким образом, лишние потери определяются, в общем, процессами рассеяния энергий, вызванные неоднородностями в результате феноменов выше отмеченных.
Значений коэффициентов затухания в ОК представлены в спецификациях производителей.
Значение потерь в оптоволоконном кабеле зависит от технологических факторов таких как: строительная длина, условия прокладки, условия эксплуатации.
12. Потери на введение/извлечение света в/из оптоволокно
Потери на внесение света в ОВ определяются (обратно пропорциональные) эффективностью настраивания СИД или ЛД с ОВ. Единица измерения - дБ.
Потери на извлечение света на приеме также зависят от эффективности настраивания оптоволокна с фотодетектором. Единица измерения - дБ.
На данном этапе, типичные значений потерях на введения волны света из ДЛ в ОВ , а на извлечение света на приеме . Выбираем средние значения: , .
13. Потери в неразъемных и разъемных соединителях
Потери в неразъемных и разъемных соединителях определяются экспериментально на тестирование линий после установки всех компонентов.
Заметка. Современные методы неразъемных соединений (сварки) ОВ обеспечивают потери в пределах 0,01 - 0,03 дБ (выбираем 0,02 dB).
Потери самых лучших разъемных соединений (коннекторами) имеют значения 0,35 - 0,5 дБ на соединение (выбираем 0,4 dB).
14. Оценка системного запаса
В ВОЛС, используемые в практике, в зависимости от условий эксплуатации, необходимо предвидеть некоторое отклонение параметров системы. Вводится понятие об системный запас М, который имеет в виду следующие факторы:
- Срок эксплуатаций оптического передатчика (мощность оптических передатчиков, как правило, со временем уменьшается);
- Любое увеличение физического напряжения над кабелем (в данных случаях потери в кабель увеличиваются);
- Деградация коннекторов на установки и их замена.
- загрязнение оптических коннекторов (пыль и грязь могут блокировать переход некоторую часть сигнала через коннектор).
Значения системного запаса (M) указывается на проектирование ВОЛС в зависимости от предназначений и эксплуатированных условий ВОЛС. Диапазон рекомендованных значений от 2 дБ (для благоприятных эксплуатированных условий) до 6 дБ (для самых неблагоприятных эксплуатированных условий).
15. Определение суммарных потерь
По расчету значений потерь выше указанных определяется суммарные потери в линии:
,
где nоmbin количество неразъемных соединителей.
16. Определить резервную мощность
Запас мощности представляет разность между выходной оптической мощности оптического передатчика и минимальной чувствительности оптического приемника:
(11.1)
Этот результат показывает, что для преодоления всех потерь из линейного тракта имеется мощность 31,6 дБм.
17. Определение быстродействие ВОЛС
Быстродействие систему рассчитывается для определения, если выбранные составляющие для данной ВОЛС обеспечивают необходимую скорость передачи информаций или полосу пропускания сигнала. Затем, определяется полное время нарастания сигнала в системе. Время нарастания означает необходимое время для увеличения уровня оптической мощности от 10 % до 90 % из значения выходной мощности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изображение времени нарастания
Информацию с полосой ?f переданной по ВОЛС можно выражать через постоянною времени f, которая и есть время нарастания сигнала в системе.
Она определяется формулой (11):
,
T = 3,18 ns
где: RZ это формат кодирования с возвращением к нулю (Return to Zero); NRZ - формат кодирования без возвращения к нулю (Non Return to Zero).
Отношения между шириной полосы ?f и скоростью передачи информаций B зависит от используемого формата
.
?f = 220/2 = 110 MHz
Быстродействие системы определяется временем нарастания мощности для передатчика t, оптоволокна f и приёмника r и рассчитывается по формуле:
,
где t и r - время нарастания мощности для передатчика и приёмника. Их значения описаны в спецификациях от фирмы-изготовители.
Время нарастания мощности в оптоволокне определяется межмодовой, материальной и волноводной дисперсией:
.
Полученное значение S, сравнивается с временем нарастания сигнала . Так как , тогда чувствительность системы считается удовлетворительное и выбранные составляющие обеспечивают передача информаций с скоростью B.
Вывод: В процессе проектирования ВОЛС были выявлены основные достоинства волоконно-оптической связи - малые значения коэффициента затухания, высока защищенность от внешних электромагнитных полей, отсутствие излучения во внешнюю среду, большая строительная длина кабеля, высокая пропускная способность линий.
Полученная линия связи обладает по меньшей мере вдвое большей скоростью передачи (обеспечивает 2•256,78 = 513,56 Мбит/с .Кроме того, на всю длину связи требуется лишь один регенератор.
Библиография
1. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. Москва: Радио и связь, 1990. - 224 .
2. Дж. Гауэр. Оптические системы связи. - Москва: Радио и связь, 1989. - 504 с.
3. Волоконно-оптические линии связи. Справочник /Андрушко Л.М. и др. - Киев: Техника, 1988. - 240 с
4. В.А. Андреев, В.А. Бурдин. Оптические волокна для оптических сетей связи. - Электросвязь, 2003, N11.
5. В.И. Иванов. Оптические системы передачи. - Москва: Радио и связь, 1994. - 224 с
6. http://www.rusoptika.ru
7. http://www.morion.ru
8. http://www.informost.ru
Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены