2. Расчет длины участка ретрансляции

Длина участка ретрансляции ( ) зависит от целого ряда факторов. При заданных ограничениях на , скорость передачи и общую дальность связи, длина участка ретрансляции ( ) определяется характеристиками источника излучения, ОК, фотоприемника, зависит от формы импульса в ВОЛТ и типа линейного кода. При ориентированных расчетах считают, что ограничивается двумя основными факторами.

Первый фактор связан с потерями энергии передаваемых оптических импульсов на участке ретрансляции, которые определяются, прежде всего, величиной затухания ОВ оптического кабеля.

Второй фактор отражает дисперсионные искажения формы импульсов в ОВ. Дисперсия приводит к расширению импульсов, передаваемых на участке ретрансляции, в результате чего импульсы на входе решающего устройства получаются «размытыми», как бы «уширяются», что ведет к возникновению межсимвольных помех.

С увеличением увеличиваются как потери энергии сигнала, так и величина уширения импульсов.

На первом этапе рассчитывается, исходя из энергетических потерь в ВОЛТ.

На втором этапе также определяется , но уже при условии обеспечения допустимой величины уширения передаваемых импульсов.

На третьем этапе из рассчитанных значений выбирают наименьшее.

Тогда при выбранной длине будут удовлетворены требования с одной стороны по потерям, с другой – по допустимому значению уширения импульсов. При этом должны быть соблюдены ограничения на и скорости передачи импульсов.

Модель участка регенерации, по которой осуществляется учет потерь энергии сигнала (первый этап) представлена на рис. 2.1.

В основе расчета лежит утверждение, что мощность сигнала на входе приемного устройства регенератора должна быть не менее минимально допустимой мощности (порог чувствительности при которой обеспечивается требуемое качество связи, т. е. заданная ). В соответствии с обозначениями на рис. 2.1 математически можно записать

, (4)

где: - абсолютный уровень мощности на выходе формирователя оптического сигнала (излучателя) – ПОМ;

– абсолютный уровень мощности на входе приемного устройства регенератора (фотоприемника) – ПРОМ;

– суммарное затухание всех элементов участка ретрансляции от излучателя до фотоприемника (от ПОМ до ПРОМ).

Рис. 2.1

Для учета реальных условий эксплуатации ВОЛТ в выражение (4) необходимо ввести так называемый энергетический запас ( или а_Э), который обычно берется от нескольких дБ до 12…15дБ.

Тогда : р_ПЕР – а_ – а_ЭЗ = р_ПР.min, дБ. (5)

Рассмотрим для участка ретрансляции (УР) диаграмму уровней (ДУ), которая аналогична рефлектограмме, образуемой при диагностике качества ВОЛТ (рис. 2.2).

С удалением от начала участка уровень оптического сигнала плавно падает на отрезках строительных длин кабеля и скачками в местах соединения таких длин. В соответствии с ДУ определяется величина суммарного затухания

, дБ (6)

где: – затухание при вводе оптического излучения от ПОМ в ОВ, дБ;

– затухание в волокне ОК, дБ;

– суммарное затухание за счет потерь оптического сигнала при соединении строительных длин ОК, дБ;

– затухание при выводе оптического сигнала из ОВ в ПРОМ (фотоприемник), дБ.

Рис. 2.2

В свою очередь, величины и могут быть определены как

;

, (7)

где: – коэффициент затухания ОВ кабеля, дБ/км;

– число строительных длин на участке ретрансляции;

– затухание при соединении двух ОВ из смежных строительных длин ОК, дБ;

– строительная длина ОК, км.

Учитывая (6) и (7) выражение (5) представим в виде:

р_ПЕР – а_ВВ – _ВС  l_УР - _РС  (l_УР / l_CД – 1) - а_ВЫВ - а_ЭЗ (8)

Для расчета выражение (8) преобразуем к виду:

(9)

Разность обычно называют энергетическим потенциалом участка ретрансляции, который является основным параметром, определяющим его длину.

На втором этапе длину участка регенерации ( ) определяют исходя из дисперсионных свойств оптического волокна ОК.

Поскольку импульсы занимают, как правило, половину тактового интервала, а длительность импульса на входе решающего устройства (РУ) не должна превышать длину тактового интервала Т, то уширение импульса допускается не более чем на .

Величина уширения импульса в ОВ длиной характеризуется его среднеквадратическим отклонением ( ). Поскольку импульс на входе РУ растягивается с обеих сторон, то величина с точки зрения минимума межсимвольных помех не должна превышать . Тогда с учетом и , можно записать

или . (10)

Среднеквадратическое уширение импульса в ОВ длиной определяется как

, (11)

где: – значение уширения импульса для ОВ длиной 1км.

Тогда из (10) с учетом (11) следует следующее:

l_УР  0,25 / (_0  В) (12)

Целью третьего этапа расчета является определение длины участка ретрансляции при условии одновременного выполнения соотношений (9) и (12), которые есть не что иное, как уравнения связи внешних и внутренних параметров ВОЛТ .

Пример расчета.

Рассчитать ВОЛТ при следующих исходных данных:

• скорость передачи импульсов ;

• коэффициент затухания кабеля ;

• затухание ввода и вывода оптического сигнала из ПОМ и в ПРОМ соответственно ;

• энергетический запас а_ЭЗ = 15 дБ;

• уровень мощности на выходе ПОМ (лазера) ;

• порог чувствительности фотодиода (ПРОМ) ;

• строительная длина кабеля ;

• затухание на соединении ОВ между смежными строительными длинами ОК ;

• среднеквадратическое уширение импульсов в ОК на основе градиентных оптических волокон  пс/км.

Решение:

1. Исходя из допустимых энергетических потерь:

2. Исходя из допустимой величины уширения импульсов:

.

3.  Из двух рассчитанных длин выбираем , при этом второе требование будет выполнено с большим запасом.