Расчёт по дисперсии:

При использовании лазера с внешней модуляцией характеристики оптического излучения будут определяться характеристиками внешнего модулятора. Сигнал с такого источника будет распространяться на расстояние:

D-коэффициент хроматической дисперсии, D=18 пс/нм·км из таблицы параметров волокна;

В-скорость передачи, В=1Гбит/с.

L_D<2880км

Так как дисперсионная длина значительно больше длины всей линии связи, то в данной системе не требуются регенераторы.

В качестве линейного усилителя я выбрал EDFA усилитель EAU-350, параметры которого соответствуют установленным требованиям (таблица 3).

Для того чтобы знать их количество и на каком расстоянии друг от друга их устанавливать нужно рассчитать длину усиливаемого участка.

Р_{вх ус}=Р_фдм =20 дБм – мощность на входе усилителя;

Р_{вых ус}= Р_им = G + Р_{вх ус} = 42-20 = 22дБм – мощность на выходе усилителя;

G=42 дБ – коэффициент усиления усилителя;

= 1 дБм – потери на разъемном соединение на входе усилителя;

= 1 дБм – потери на разъемном соединение на выходе усилителя;

Произвел расчет по формуле:

L_уу ≤ .

L_уу ≤ .

Так как необходимо обеспечить передачу на расстояние 800 км, а L_уу=88 км, L_Э=96 км, то мне понадобиться 8 EDFA усилителей.

Для оценки накопления шумов в линейном тракте оптической системы с усилителями предложена методика, в которой предполагается, что все оптические усилители в цепочке одинаково шумят. В таком случае OSNR можно оценить как:

где – выходной уровень мощности ОА для одного канала (дБм),

αL – потери на пролете (дБ),

– усиление оптического усилителя мощности (дБ),

NF – коэффициент шума оптического усилителя (дБ),

N-1 – общее число линейных усилителей.

Величина 10lg(hfΔf) для полосы пропускания 0,1нм равна (-58дБ).

Описание оптической системы передачи

На рисунке изображена схема, собранная с учётом параметров и расчётов в данном курсовом проекте, на программном обеспечении САПР LinkSim. Данная модель линии связи представляет собой одноканальную оптическую линию связи Gigabit Ethernet, со скоростью передачи каждого канала 1 Гбит/с. Блок PRBS генерирует псевдослучайную двоичную последовательность, которая поступает на генератор электрических импульсов со скоростью 1 Гбит/с. Затем эти импульсы поступают на DM модулятор. Форму и амплитуду сигналов после генератора электрических импульсов и DM модулятора можно посмотреть с помощью электронного осциллографа. После этого сигнал вводится в волокно Sumitomo (SEI) PureBand протяженностью 800 км.

Оптический сигнал с выхода участка волокна идёт к фотоприёмнику, перед которым установлен блок аттенюатора, фиксирующий затухания на неразъемных и разъемных соединениях для этого участка волокна.

Электрический сигнал, выходящий из приёмника может быть рассмотрен с помощью осциллографа, спектрографа, BER датчика. Также можно рассмотреть глаз-диаграмму прошедших через линию связи сигналов.

Каждый электрический сигнал с выхода моделей приёмников передаётся BER-тестеру. Этот блок использует форму сигнала и зависящий от времени шум, который сопровождает его для определения средней частоты передачи ошибочных битов. Блок BER автоматически определяет идеальное время выборки и порог срабатывания исходя из формы входного сигнала. Для каждого бита в последовательности определяется вероятность ошибки исходя из уровня сигнала, уровня шума и двоичного значения сигнала во время выборки. Затем, исходя из средней вероятности ошибки передачи каждого из битов в последовательности, определяется средняя частота передачи ошибочных битов. BER-тест является главным показателем качества и правильности проектирования линии связи.

ОПИСАНИЕ МОДЕЛЕЙ КОМПОНЕНТОВ И ЗАДАННЫЕ ПАРАМЕТРЫ

PRBS Генератор псевдослучайной последовательности

Эта модель генерирует двоичную последовательность нескольких различных типов. Используя одну модель PRBS, можно обеспечить многократные выходные сигналы, ввести различные каналы WDM или параллельной оптической шины. Каждый канал может иметь собственную модель PRBS, сконфигурированных различным образом.

BitRate: скорость генерирования последовательности – установил заданную скорость 1 Гбит/с.

Filename: название файла, в котором хранится последовательность, задаваемая пользователем. Не используется в данном случае.

Оffset: число бит выходного сигнала по отношению к стандартной двоичной последовательности.

PatternLength: число бит в генерируемой последовательности – 2^х, где х – значение параметра, т.е. генерируется 2⁷ бит.

PatternType: тип генерируемой последовательности. PRBS – производит максимально длинную псевдослучайную двоичную последовательность

PostBits: число нулевых бит в конце последовательности – 3 произвольно .

PreBits: число нулевых бит в начале последовательности – 2 произвольно.

Shift: число бит смещения каждой повторной выходной последовательности относительно предыдущей – так как моделируется один канал связи число бит смещения задавать нет необходимости.

StartTime: пусковой период разрядной последовательности – 0 .

С игнал-генератор

Эта модель преобразует входной двоичный сигнал в выходной электрический сигнал. Для конфигурации электрического выходного сигнала используются пользовательские параметры.

Vmax: пиковое напряжение выходного электрического сигнала выбрал значение равное 1 В.

Vmin: минимальное напряжение выходного электрического сигнала (значение двоичного нуля) – выбрал 0 вольт, т.е. отсутствие сигнала.

DriveType: тип модели, используемой для получения сигнала – On_off_ramp - генерируется электрический сигнал, задаётся время нарастания и спада.

f₀: резонансная частота кольцевого фильтра – установил значение 2 ГГц (удвоенное значение скорости).

FilterType: тип фильтра для кольцевого генератора – RingFilter (по умолчанию).

Gamma: демпфирование частоты кольцевого фильтра.

Modulation Type: тип кодирования – NRZ(форма кодирования без возврата к нулю).

PointsPerBit:число точек на бит в электрическом сигнале.

Tr(Tf): время нарастания (спада) выходного электрического сигнала – 40пс.

TimeJitter: время дрожания, добавленное к выходному электрическому сигналу.

DM лазер

Эта модель блока лазер модулируется непосредственно с электрическим сигналом. При этом вычисляется электрический поток, попадающий в лазерный диод, и вычисляется выходной оптический сигнал.

RIN: относительная интенсивность шума лазера - -150.

Po: пиковая мощность power - 6 мВт (параметр выбранного лазера).

Wavelength: длина волны лазера– 1550 нм

Остальные параметры лазера были установлены исходя из параметров лазера, применяемого в примере аналогичной линии связи имеющегося в LinkSim.

ЕDFA усилитель

Параметры выбранного усилителя мощности EDFA EAU-350:

Туре: тип модели усилителя. В этой модели усиления "defined" усиление не зависит от длины волны. Причиной этого частично является зависимость коэффициента усиления от уровня насыщения усилителя, что усложняет моделирование.

BW: ширина диапазона самопроизвольного шума оптического усилителя

Fn : фактор шума усилителя – 5.5 дБ;

Psat: оптическая мощность насыщения усилителя – 25дБм;

Gain: усиление оптического сигнала по амплитуде – 42 дБ.

NoiseCenter: средняя длина волны шумового спектра оптического усилителя (только для 'defined').

NoiseResolution: разрешение ASE шума, оптического усилителя. Используется только в типе custom.

NoiseShape: форма шума оптического усилителя.

Остальные параметры усилителя были установлены исходя из параметров EDFA усилителя, применяемого в примере аналогичной линии связи имеющегося в LinkSim.

Волокно

Параметры заданного волокна:

DispersionLamda0: длина волны нулевой дисперсии – 1313 нм;

S₀ : наклон дисперсионной кривой –0,09 пс/(нм²км);

Distance: длина волокна.

beta2: дисперсия групповой скорости.

beta3: дисперсия групповой скорости. Используются для типа дисперсии

"custom".

β₂ ­и β₃ используются для типа дисперсии "custom" и описываются с помощью дифференциальных уравнений 2-го и 3-го порядка.

Остальные параметры волокна были установлены исходя из параметров волокна применяемого в примере аналогичной линии связи имеющегося в LinkSim.

Оптический нормализатор мощности

Эта модель нормирует оптическую мощность сигнала до указанного уровня средней производимой мощности. Эта модель наиболее часто используется для управления входной оптической мощностью в приемнике. Модель может использоваться для затухания всех входных оптических сигналов до указанного уровня средней производимой мощности, независимо от различных средних входных мощностей, или для затухания всех входных оптических сигналов таким образом, что сигнал с самой большой средней входной мощностью имеет указанную среднюю производимую мощность.

AvePowerOut: средняя производимая оптическая мощность оптического нормализатора мощности. Установил -18.

AttenuationType: Uniform - затухают все входные оптические сигналы таким образом, что оптический сигнал с самой большой средней входной мощностью имеет указанную среднюю производимую мощность.

Nonuniform - затухют все входные оптические сигналы таким образом, что каждый выходной оптический сигнал имеет указанную среднюю производимую мощность.