Многоканальная цифровая система передачи информации
Особенности волоконно-оптических систем передачи. Выбор структурной схемы цифровой ВОСП. Разработка оконечной станции системы связи, АИМ-модуляторов. Принципы построения кодирующих и декодирующих устройств. Расчёт основных параметров линейного тракта.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.10.2011 |
| Размер файла | 2,8 M |
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.
=0,25/f, (6.6)
здесь f - коэффициент широкополостности волокна, Гцкм (задаётся паспортными данными кабеля).
Для одномодовых ОВ в паспортных данных указывается нормированная среднеквадратическая дисперсия н, нс/(нмкм ), которая с связана отношением
=10-12н. (6.7)
Здесь - ширина полосы оптического излучения, определяемая из справочных данных соответствующего источника излучения.
Для светодиодов =25…40 нм, для ЛД - 0,2…5 нм.
Длина регенерационного участка рассчитанная по формуле (6.5), должна удовлетворять требованию
lmaxlру. (6.8)
Если это условие не выполняется, то следует выбрать кабель с другими дисперсионными свойствами.
Исходными данными для нашей системы передачи являются:
Скорость передачи B=34,368 Мбит/с;
характер (код) сигнала RZ (т.е. с возвращением к нулю), линейный код CMI;
длина волны оптического излучения =1,3 мкм;
энергетический потенциал системы Эп=pпер-pпр=38 дБ;
длина РУ 12…30 км;
длина оборудования линейного тракта L=600 км.
2. Определение требуемой скорости передачи оборудования линейного тракта
В качестве каналообразующего оборудования используется аппаратура ИКМ-480, формирующая цифровой поток со скоростью передачи B=34,368 Мбит/с. линейный код ВОСП CMI - разновидность блочного кода типа 5B6B с характером сигнала RZ. При таком кодировании между элементами сигнала имеются промежутки, использующиеся для защиты от межсимвольных помех, а возвраты к нулю обеспечивают появление в спектре сигнала дискретной составляющей тактовой частоты, что упрощает выделение последней в регенераторах. Учитывая,что применение кода типа mBnB ведет к увеличению тактовой частоты в m/n раз /2/. Для нашего случая, тактовая частота возрастёт в 6/5 раза, и скорость передачи в линейном тракте
Bлт=6/5B=6/534,368=41,241 Мбит/с.
3. Размещение линейных регенераторов
Рис 6.6 Схема размещения линейных регенераторов
Если нет каких либо ограничений на топологию размещения кабеля, то необходимо стремиться к равномерному размещению линейных регенераторов с учётом того что длина РУ была кратна строительной длине ОК.
Разместим РУ следующим образом:25 РУ длиной lру =24 км
4. Проверочный расчёт выбранной длины РУ
Для проверки необходимо точно определить затухание на РУ и сопоставить с энергетическим потенциалом системы передачи, а также определить широкополосность ОЛТ и сделать заключение о межсимвольных искажениях импульсов оптического излучения, обусловленных их уширением из за дисперсии ОВ /2/.
Составим расчетную схему РУ, включающую в себя все элементы вносящие затухание оптическому сигналу.
Найдем число строительных длин:
nc=lру/lc=24/2=12.
Для монтажа строительных длин кабеля потребуется nнс=nc-1=12-1=11 неразъёмных соединителей, а для вывода из него оптического излучения потребуется nрс=2 разъёмных соединителя.
Расчетная схема РУ с длиной lру=24 км приведена на рис. 6.7.
Рис. 6.7 Расчётная схема регенерационного участка
ПРОМ-Ц приёмопередающий оптический модуль (цифровой); ОС-Р оптический соединитель разъёмный; ГММОВ градиентное многомодовое волокно; ОС-Н оптический соединитель неразъёмный
Согласно (6.1) затухание РУ
Величина задана и равна 1 Дб/км, значения анс и арс возьмём из таб. 2 приложения допуски на температурные изменения параметров ВОСП аt приведены в таб. 2 приложения допуски на ухудшение со временем параметров элементов ВОСП ав для различных комбинаций источников излучения и фотодиодов приведены в таб. 3 приложения. В таб. 3 применены обозначения, аналогичные рис.7.6 /2/. Отметим, что выбор комбинации определяется допустимым максимальным затуханием между передающим и приёмным оптическим модулем и для нашего случая определяется энергетическим потенциалом ВОСП (ЭП=38 дБ), которому при скорости передачи 41,58 Мбит/с соответствует ЛД + pin ФД, т.е. выберем
ав=4,5 дБ.
Подставляя значения величин в (6.1), получаем
ару=0,724+110,4+21+4,5+230 дБ
Следовательно, по затуханию длина РУ выбрана правильно, т.е. ару,ЭП.
Теперь оценим правильность выбора с учётом дисперсионных свойств ОВ.
По формулам (6.5),(6.6) найдем
=0,25/f=0,25/1000106=2,510-10 с/км и
lмах0,25/B=0,25/2,510-1041,2106=24,39 км.
Таким образом, длина РУ удовлетворяет требованиям и по дисперсионным свойствам ОВ, т.е. lру lмах. При этом быстродействие системы как правило, не рассчитывается.
5. Расчёт минимально допустимой мощности оптического сигнала
Минимально детектируемая мощность (МДМ), или порог чувствительности, определяется допустимой вероятностью ошибки. Для внутризоновых сетей вероятность ошибки в расчете на 1 км линейного тракта не должна превышать
pвз'= 1,6710-10,
а для РУ длиной lру=24 км должна быть не более
pош=pвз' lру=1,6710-1024=0,4010-8, /2/
С учетом дестабилизирующих факторов (неточность работы АРУ, устройство выделения тактовой частоты и т. п.) положим pош=10-8. Это значение обеспечивает хорошее качество передачи, удовлетворяющее требованиям МККТТ.
Ранее при определении допусков на ухудшение с течением времени параметров ВОСП была определена комбинация «источник излучения--приемник излучения»: ЛД+pin ФД.
Уровень МДМ, или порог чувствительности ПРОМ с pin ФД, определим по формуле (6.8):
pмин=-55+11lgB, если B50 Мбит/с,
pмин=-55+10lgB, если B50 Мбит/с.(6.8)
следовательно для нашего случая:
pмин=-55+11lgB=-55+11lg 41,24106=-55+17,77=-37,23 дБ.
Если задаться вероятностью ошибки pош=10-9, то МДМ можно определить по графикам на рис.7.4 /2/.
6. Выбор и ориентировочное определение параметров приёмника и источника оптического излучения
Комбинация «источник-приемник оптического излучения» выбирается исходя из максимально допустимого затухания между ПОМ и ПРОМ.
На выбор типа фотодетектора оказывают влияние значения МДМ (порога чувствительности), быстродействия, темновой ток и емкость переходов ФД.
Если значение МДМ лежит в пределах - 30... -40 дБм, то рекомендуется реализовать фотодетектор на основе pin ФД, если МДМ менее -40 дБм, то целесообразно использовать ЛФД. Значение быстродействия p-i-n ФД находится в пределах 3...10 нс, токовая чувствительность -0,2...0,7 А/Вт, емкость переходов 1... 30 нФ. Значение быстродействия ЛФД находится в пределах 0,1... 1 нс, токовая чувствительность -- 20... 100 А/Вт, емкость переходов -- 2... 30 пФ.
При реализации нужно иметь в виду следующее:
p-i-n ФД обеспечивает лучшую чувствительность при использовании предусилителей на полевых транзисторах, если скорость передачи информации В<15 Мбит/с. При В>15 Мбит/с лучшие параметры обеспечивает предусилитель на биполярных транзисторах;
ЛФД с M30 (почти оптимальное значение) позволяет улучшить чувствительность фотодетектора на 10... 15 дБ независимо от скорости передачи и типа предусилителя (трансимпедансный или интегрирующий);
фотодетекторы с p-i-n ФД оказываются более чувствительны для скоростей B=10...100 Мбит/с (в зависимости от темнового тока, значение которого лежит в пределах 4...100 нА). Для более высоких скоростей преимущества в чувствительности -- на стороне ЛФД.
На выбор источника излучения влияют следующие факторы: максимальная частота следования импульсов оптического излучения, ширина спектра излучения, быстродействие, состав излучения (многомодовый или одномодовый), выходная мощность и гарантийный срок службы СИД или ЛД. Для СИД ширина спектра излучения лежит в пределах =20…40 нм; ток инжекции (накачки) 100... 150 мА; быстродействие 10... 20 нс; состав излучения, как правило, многомодовый; мощность излучения 0,4... 2 мВт при гарантийном сроке службы не менее 105 ч. Для ЛД ширина спектра излучения равна 1...2 нм; ток инжекции 10... 120 мА; состав излучения может быть одномодовый и многомодовый;
выходная мощность оптического излучения 1... 40 мВт при гарантийном сроке службы не менее 5104 ч.
Из типовых ПРОМ для рассчитанных параметров ОЛТ наиболее подходящим является квантово-электронный модуль КЭМ 34-4ПРБ с уровнем МДМ --50 дБм, вероятностью ошибки рощ= 10-9, быстродействием не хуже 7 нс, гарантийным сроком службы 104 ч,.табл.5 приложения.
Из типовых ПОМ рассчитанным параметрам ОЛТ наиболее полно отвечает ПОМ-4Б или КЭМ-34-4ПД с шириной спектра излучения =4 нм, средней мощностью излучения Ризл =0,1 мВт (Pизл=-10 дБ), быстродействием не хуже 7 нс, скоростью передачи B-34 Мбит/с, гарантийным сроком службы не менее 104 ч,табл.6 приложения.
7. ИССЛЕДООВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИЧЕСКОГО ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА
7.1 Формулировка цели исследования
Моделирование систем и обработка результатов измерений с применением ЭВМ позволяет скорректировать параметры системы без применения линеаризованных моделей и построения макета системы. При этом возможен анализ работы как линейных так и нелинейных систем любой сложности.
Измерения - это единственный способ при строительстве и последующей эксплуатации объектов связи, убедиться что время, силы и материальные ценности израсходованы не зря, речь идёт о технических измерениях, которые позволяют установить соответствие реальных параметров заданным требованиям и об измерениях при поиске повреждений.
Эксплуатационные измерения на волоконно - оптических линиях связи (ВОЛС) включают измерения: уровней оптической мощности; измерения затухания сигналов; определение места и характера повреждения волоконно - оптического кабеля (ВОК); стрессовое тестирование аппаратуры волоконно - оптической системы передачи (ВОСП).
Измерения уровней оптической мощности и затухания сигналов взаимосвязаны. Применительно к ВОЛС решение этой простой задачи имеет определённые трудности, поскольку результаты измерения уровня сигнала зависят от параметров оптического интерфейса генератора тестового оптического сигнала (качества обработки торца волокна, точности юстировки излучателя относительно этого торца и др.) /16/.
Для проведения исследования был использован программный пакет 5.03РУС для обработки результатов измерений рефлектометров фирмы ANDO на компьютерах. Этот программный пакет используется совместно оптическими рефлектометрами во временной области которые предназначены для тестирования волоконно - оптических трасс и широко применяются во время строительства, аттестации, эксплуатационного обслуживания, профилактических проверок ремонто -восстановительных и других работ.
Задачей этой работы было исследование основных характеристик оптического линейного тракта на реальной волоконно-оптической трассе в Ставропольском крае.
7.2 Принцип действия рефлектометра
Рефлектометр как измерительный прибор реализует метод обратного рассеяния, в основу которого положено явление обратного рэлеевского рассеяния /15/. В процессе проведения измерения контролируемое волокно зондируют через разветвитель мощными оптическими импульсами небольшой длительности. Из-за отражений от распределённых или локальных неоднородностей возникает поток обратного рассеяния. В процессе регистрации этого потока определяется затухание кабеля как функция от его длины, анализ которой позволяет выявить местонахождение, характер неоднородностей и величину вносимых локальных и распределительных потерь. Полученные результаты представляются в визуальной форме, что обеспечивает гораздо более точное определение характеристик неоднородностей и причин их возникновения.
Структурная схема измерительной установки представлена на рис. 6.1.
Устройство управления обеспечивает согласованную работу полупроводникового лазера и электронного осциллографа. Для ввода оптических импульсов в волокно используется направленный ответвитель с оптическим соединителем. Поток обратного рассеяния через ответвитель поступает на фотоприёмник, где преобразуется в электрическое напряжение, подаваемое в свою очередь на вход вертикальной развёртки Y - осциллографа. На экране последнего формирование кривой обратного рассеяния.
Пример рефлектограммы в схематическом виде показан на рис 6.2.
Рис 6.1 Структурная схема измерительной установки
Рис. 6.2 Пример рефлектограммы
Наряду с плавным изменением уровня мощности потока обратного рассеяния на рефлектограмме имеются локальные скачки, обусловленные различными неоднородностями. Начальный выброс сигнала 1 обусловлен френелевским отражением в разъёмном соединителе, связывающем измерительный прибор с испытуемым кабелем. Форма правого фронта этого выброса определяется процессами установления модового состава излучения на начальном участке. Аналогичный выброс 3 регистрирует наличие разъёмного соединителя в тракте и на конце кабеля в точке 4. Точка сращивания световодов в механическом или сварном сплайсе, в котором обычно отсутствуют отражения, отмечается на рефлектограмме френелевским выбросом со ступенькой 2. Высота ступеньки пропорциональна величине вносимых потерь. Место обрыва или конца кабеля определяется по импульсу френелевского отражения и следующему за ним участку 5 с резким шумообразными перепадами уровня регистрируемого сигнала.
По углу наклона прямых участков рефлектограммы можно определить величину удельных потерь, а по перепаду между начальной и конечной точками - общие потери в тракте.
7.3 Описание программного пакета
Программный пакет 5.03РУС для обработки результатов измерений рефлектометров фирмы ANDO позволяет обрабатывать результаты тестирования и определять целый ряд основных параметров оптического кабеля, в том числе его длину, погонное затухание, наличие и местоположение неоднородностей и повреждений, их характер, потери в соединителях, сростках и т.д. без проведения сложных подготовительных работ; вывод результатов обработки в визуальной форме или выводить на печать в виде зависимости затухания сигнала от длины оптического кабеля.
Рабочее окно программы представлено на рис. 6.3.
Назначение основных управляющих элементов.
Кнопка меню «Настрой» предназначена для установления основных параметров измерения, дисплея, системы и др. параметров измерения и содержит следующие меню:
«УСТАНОВКА» - Установка параметров измерения оптического кабеля;
«АНАЛИЗ» - Установка пороговых значений и параметров оптического волокна для функции автопоиска;
«ДИСПЛЕЙ» - Установка параметров вывода рефлектограммы на экран;
«СИСТЕМА» - Установка принтера и других системных параметров;
«ПОВТОР» - Установка параметров повторных измерений.
Рис. 7.3. Рабочее окно программы
Кнопка меню «Трасса» предназначена для просмотра и обработки рефлектограммы и содержит следующие меню:
«Маркер» - обработка рефлектограммы, установка маркеров, определение расстояний, потерь и коэффициентов отражения;
«Название» - ввод названия трассы;
«Параметры» - установка параметров измерений;
«Автопоиск» -автоматический поиск обрывов, сварок и точек неоднородностей оптического кабеля;
«Дисплей» - просмотр рефлектограммы с неоднородностями, найденными автопоиском.
Кнопка меню «Память» предназначена для записи и считывания данных измерений.
Кнопка меню «Прочее» для установки дополнительных функций.
Были проведены измерения некоторых участков оптической трассы и получены результаты обработки которые представлены на рис 7 Приложения.
В результате были получены рефлектограммы волоконно оптической трассы, по которым можно определить полное затухание сигнала, длину кабеля и месторасположение оптических соединителей.
7.4 Результаты исследований
В ходе работы были сняты рефлектограммы некоторых отрезков волоконно - оптической трассы региональной сети связи.
Рефлектограммы снятых участков представлены в приложении.
Результаты снятых параметров трассы сведены в таблице 6.1
Рис 6.4 Схематическое представление исследуемого участка волоконно-оптической трассы
На данном участке проложен восьми волоконный оптический кабель.
Проанализировав результаты измерений можно получить среднее погонное затухание оптического кабеля:
Аср =1,82/9= 0,202 дб/км
Таблица 8.1
|
№ ОВ |
длина ОВ, км |
полные потери, дБ |
погонное затухание, дБ/км |
полное отражение. дБ |
тип неоднородности |
|
|
1 |
3,624 |
0,67 |
0,188 |
17,896 |
отражение |
|
|
2 |
3,624 |
0,807 |
0,227 |
16,626 |
отражение |
|
|
3 |
3,624 |
0,778 |
0,211 |
17,112 |
отражение |
|
|
4 |
3,624 |
0,860 |
0,241 |
165,607 |
отражение |
|
|
5 |
0,600 |
0,139 |
0,266 |
16,853 |
сварка |
|
|
3,624 |
1,081 |
0,217 |
отражение |
|||
|
6 |
3,624 |
0,867 |
0,244 |
17,221 |
отражение |
|
|
7 |
3,624 |
0,810 |
0,228 |
16,562 |
отражение |
|
|
8 |
3,624 |
0,778 |
0,210 |
17,112 |
отражение |
8. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА ВСТРОЕННОГО КОНТРОЛЯ
В качестве разрабатываемой конструкции предлагается разработка конструкции устройства встроенного контроля.
Требования, предъявляемые к радиоэлектронной аппаратуре (РЭА), постоянно ужесточаются, и усложнение аппаратуры приводит к необходимости совершенствования конструкции РЭА и их развития. В связи с этим широкое распространение получил базовый метод конструирования /11/.
В основу этого метода положено деление аппаратуры на конструктивно и схемозаконченые части. Базовый метод и его разновидности : функционально-модульный, функционально-узловой и функционально-блочный методы основываются на принципах агрегатирования, функциональной взаимозаменяемости и конструктивной унификации.
Базовый метод является основным при проектировании современной РЭА и имеет много преимуществ по сравнению с методом моноконструкций: на этапе разработки позволяет вести работу над многими блоками, что сокращает время проведения разработок; дает возможность непрерывного совершенствования аппаратуры без коренных изменений конструкции; на этапе производства сокращает сроки освоения серий; при эксплуатации повышает надежность РЭА; облегчает обслуживание и ремонто пригодность.
Так как устройство будет эксплуатироваться в закрытом помещении, то к конструкции не предъявляются повышенные требования к пылевлагозащищенности, виброизоляции, температурного режима и прочих видов защиты от воздействия внешней среды.
Важнейшим технологическим фактором является преемственность разрабатываемой конструкции с аналогичными, выпускаемыми промышленностью.
На рис.8.1 показана конструкция устройства встроенного контроля.
Рис. 8.1 Общий вид конструкции устройства встроенного контроля
Разрабатывая панель управления, ее соответствие потребителю, а также дизайну объекта установки, разработка дизайна должна основаться на технологических особенностях и художественного восприятия конструкции человеком.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Скалин Ю.В., Бернштейн А.Г. Финкевич А.Д. Цифровые системы передачи. - М.: Радио и связь, 1988. - 272 с.: ил.
Скворцов Б.В., Иванов В.И., Крухмалёв В.В. и др. Оптические системы передачи: учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1994. - 224 с.: ил.
Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации: Учебное пособие для вузов. - М.: Сов. радио, 1976. - 368 с.
Мурдян А.Г. Гроднев И.И. Волоконно - оптические системы передачи и кабели: справочник. - М.: Радио и связь, 1993 - 543 с.
Брискер А.С., Быстров В.В., Ильин В.В. Способы увеличения пропускной способности волоконно-оптических линий ГТС. - М.: Электросвязь, 1991, №4, с28 - 29.
Верник, С.Л. Балкин и другие. Волоконно-оптические системы передачи. - М.: Радио и связь, 1992 -416с.: ил.
Популярные цифровые микросхемы.: справочник. - М.: Радио и связь, 1987 - 352 с.: ил.
Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. - М.: Мир, 1982 - 512 с.: ил.
Баева Н.Н. Многоканальные системы передачи.: учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1996. - с.: ил.
Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: в 3-х томах: Т.1. Пер. с англ. - 4-е изд. Перераб. и доп. - М.: Мир, 1993. - 413 с., ил.
Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств: учебник для радиотехнических специальностей вузов. - М.: Высшая школа, 1990 - 432 с.: ил.
К.Н. Ткачук, Р.В. Сабарно, и др. Охрана труда и окружающей среды в радиоэлектронной промышленности: Учеб. пособие. - К.: Высшая школа, Головное издательство, 1988. - 240с.: ил.
Ткачёв И.И., Сёмин В.К. Методические указания по курсу “Безопасность жизнедеятельности, количественные связи, оценка условий и тяжести труда.” - ТРТИ, сост., Таганрог, - 1991. - 40 с.
Хачатуров Т.С. Экономика природопользования. - М.: издательство МГУ, - 1991. - 271 с.
Семёнов А.Б. волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях связи. - М.: КомпьютерПресс, - 1998. - 302 с.: ил.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Перспектива развития волоконно-оптических систем передачи в области стационарных систем фиксированной связи. Расчет цифровой ВОСП: выбор топологии и структурной схемы, расчет скорости передачи, подбор кабеля, трассы прокладки и регенерационного участка.
курсовая работа [435,2 K], добавлен 01.02.2012Принцип работы аппаратуры линейного тракта систем передачи "Сопка-3М". Требования к линейным сигналам ВОСП и определение скорости их передачи. Принцип равномерного распределения регенераторов. Расчет детектируемой мощности и выбор оптических модулей.
курсовая работа [163,2 K], добавлен 27.02.2009Расчет параметров цифровой системы передачи, спектра АИМ-сигнала. Квантование отсчетов по уровню и их кодирование. Расчет погрешностей квантования. Формирование линейного сигнала. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи с ИКМ.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 08.10.2012Технические данные системы передачи ИКМ-30: разработка схемы цифровой связи; расчет числа систем. Определение фактических длин участков затухания регенерации, их размещение; вероятность ошибки линейного тракта. Расчет напряжения дистанционного питания.
курсовая работа [73,1 K], добавлен 14.01.2013Параметры цифровой системы передачи информации. Дискретизация сообщений по времени. Квантование отсчетов по уровню, их кодирование и погрешности. Формирование линейного сигнала, расчет спектра. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 19.04.2012Цифровые волоконно-оптические системы связи, понятие, структура. Основные принципы цифровой системы передачи данных. Процессы, происходящие в оптическом волокне, и их влияние на скорость и дальность передачи информации. Контроль PMD.
курсовая работа [417,9 K], добавлен 28.08.2007Общие принципы построения волоконно-оптических систем передачи. Структура световода и режимы прохождения луча. Подсистема контроля и диагностики волоконно-оптических линий связи. Имитационная модель управления и технико-экономическая эффективность.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 23.06.2011Роль внедрения информационных технологий. Особенности передачи информации, возможности и недостатки разработок многоканальных систем. Экспериментальное исследование основных параметров и характеристик. Описание принципиальной схемы приемопередатчика.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 19.02.2009Основные особенности трассы волоконно-оптических систем. Разработка аппаратуры синхронной цифровой иерархии. Расчёт необходимого числа каналов и выбор системы передачи. Выбор типа оптического кабеля и методы его прокладки. Надёжность линий связи.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 06.01.2015Порядок и принципы построения волоконно-оптических систем передачи информации. Потери и искажения при их работе, возможные причины появления и методы нейтрализации. Конструктивная разработка фотоприемного устройства, охрана труда при работе с ним.
дипломная работа [177,4 K], добавлен 10.06.2010
