5.2 Комплектация оборудования OptiX osn 8800

Для проектируемого тракта выбраны три типа оборудования: оптический терминальный мультиплексор OTM, оптический мультиплексор ввода/вывода (ОАDM) и оптический линейный усилитель (OLA). В ОП (OTM) и ОУП (OADM) используется статив OptiXOSN 8800 T32, а в не обслуживающих регинирацинных пунктах (OLA) - OptiXOSN 8800 T16 исходя из количества необходимых плат. Комплектация OТM расположенного в OП показана на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Комплектация подстативов на оконечных станциях

Комплектация OLA расположенного в показана на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Комплектация подстатива OLA

Комплектация OADM расположенного в OУПе показана на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 - Комплектация подстатива OADM

Перечень оборудования, входящего в комплектацию стативов ОLA приведён в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Перечень оборудования, входящего в комплектацию стативов OLA

Оптический линейный усилитель OLA
Наименование	Количество, шт.	Наименование	Количество, шт.
OBU	2	FIU	2
SCC	1	OLP	2
SC2	1	XCM	2

Перечень оборудования, входящего в комплектацию стативов ОТМ приведён в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Перечень оборудования, входящего в комплектацию стативов ОТМ

OTM
Наименования	Количество, шт.	Наименование	Количество, шт.
M40	2	SCC	2
D40	2	XCM	2
FIU	2	NS3	11
OBU	2	TQX	11
SC1	1	OLP	1
PIU	4	EFI1	1
ATE	1	EFI2	1
AUX	1	STG	2

Перечень оборудования, входящего в комплектацию стативов ОADM приведён в таблице 5.4.

Таблица 5.4 - Перечень оборудования, входящего в комплектацию стативов

ОADM.

Оптический мультиплексор ввода/вывода OADM
Наименование	Количество, шт.	Наименование	Количество, шт.
MR2	2	OBU	4
XCM	2	OLP	2
SCC	1	PIU	4
SC2	1	ATE	1
NS3	4	EFI1	1
FIU	2	EFI2	1
TQX	4	STG	2
AUX	1	-	-

Ниже приведены описание типы плат 80 - канальной системы OptiX OSN 8800.

MR2 - Блок оптического мультиплексирования ввода/вывода двух каналов.

OLP - Блок резервирования оптической лини.

SCC - Блок системного контроля и связи.

SC1/SC2 - Блок кросс–коммутации. Обеспечивает интегрированный груминг сигналов ODU1/ODU2 и максимальную ёмкость кросс–коммутации и груминга 1,28 Тбит/с для сигналов.

ODU1/ODU2.

M40 - Блок оптического мультиплексирования 40 длин волн.

D40 - Блок оптического демультиплексирования 40 длин волн.

FIU - Блок интерфейса оптического волокна.

XCM - Блок кросс–коммутации. Обеспечивает интегрированный. груминг сигналов ODU1/ODU2 и максимальную ёмкость кросс-коммутации.

NS3 - Блок обработки линейных услуг 40GE.

OBU - Блок оптического усилителя большой мощности.

ATE - Интерфейсная плата аварийной сигнализации/тактовой.

EFI1/EFI2 - Блоки EFI1, EFI2 выполняют такие функции как подачи аварийных сигналов, вывод аварийных сигналов и функции каскадирования аварийных сигналов, а также управления подстативом.

AUX - Блок вспомогательных интерфейсов системы. Обеспечивает связь между платами и полками. AUX не предоставляет внешних интерфейсов, а имеет только четыре индикатора.

Плата OBU. Плата усилителя мощности оптического сигнала. Основные функции и возможности OBU: онлайн - мониторинг оптической производительности, усиление сигнала и прозрачное управление оптические спецификации платы OBU представлены в таблице 5.5. Плата OBU выполняет функцию бустера.

Таблица 5.5 Оптические спецификации платы OBU

Пункт		Единица измерения	Значение
			OBU 103
Диапазон длин волн		нм	1529-1561
Диапазон номинальной входной мощности		дБм	-32 -3
Диапазон входной мощности на канал	40 каналов	дБм	-32 -19
	80 каналов		-32 -22
Типовое значение входной мощности отдельной длины волны	40 каналов	дБм	-19
	80 каналов		-22
Коэффициент шума (NF)		дБ	≤6.0
Отражение на входе		дБ	<–40
Отражение на выходе		дБ	<–40
Утечка накачки на входе		дБм	<–30
Максимальное допустимое отражение на входе		дБ	-27
Максимальное допустимое отражение на выходе		дБ	-27
Максимальная суммарная оптическая мощность на выходе		дБм	17
Номинальное усиление		дБ	23
Время реагирования усиления при добавлении/сбросе каналов		мс	<10
Усиление канала		дБ	23±1.5
Неравномерность усиления		дБ	≤2.0
Отклонение многоканального усиления		дБ	≤2.0
Потери, зависящие от поляризации		дБ	≤0.5

Внешний вид постатива изображено на рисунке 5.4

Рисунок 5.4 - Структура и внешний вид подстатива OptiX OSN 8800 Т32

На рисунке 5.4 приняты следующие обозначения:

1 - область индикаторов;

2 - область интерфейсов;

3 - область плат;

4 - область укладки оптических кабелей;

5 - блок вентиляторов;

6 - воздушный фильтр;

7 - катушка оптического кабеля;

8 - монтажная скоба.

6 Расчет бюджета времени нарастания системы DWDM

Время нарастания - это время, требуемое для роста интенсивности света от 0,1 до 0,9 номинального значения [4].

Время спада - это время, требуемое для спада интенсивности света от 0,9 до 0,1 номинального значения [4].

Для расчета значения времени нарастания используется формула (6.1):

, (6.1)

где = 0,1 нс - время нарастания в передатчике.

- время нарастания в приемнике;

Tfiber - время нарастания в оптоволокне.

Время нарастания в приемнике вычисляется по формуле (6.2):

, (6.2)

где ∆F = 10 ГГц - ширина полосы пропускания фотодиода.

нс

Время нарастания в оптоволокне T_fiber определяется по формуле (6.3) [4]:

(6.3)

где TGVD - время нарастания, определяемое дисперсией групповых скоростей;

Tmod - время нарастания, определяемое модовой дисперсией.

Для одномодового волокна T_modal равно нулю и T_fiber = Т_GVD, а T_GVD можно вычислить из следующего соотношения (6.4):

, (6.4)

где D - коэффициент хроматической дисперсии оптоволокна G.655;

∆λ_0,5 - ширина спектра оптического источника излучения на уровне половины от максимума;

L - длина линии передачи.

Поскольку при уменьшении длины волны, коэффициент хроматической дисперсии возрастает по линейному закону, тогда, при передаче максимально возможного количества каналов системой «Optix OSN 8800» в 80 длин волн, расчет произведем для самой короткой длины волны 1560.61 нм при D = 11,2 пс/км.

Для участка между городами Красноярск и Абакан:

Время нарастания системы, с учетом коэффициента ухудшения (10%) вычисляется по формуле (6.5) [6]:

(6.5)

Максимальное значение времени нарастания T_r зависит от ширины излучения лазерного диода, от типа линейного кода. В данном случае используется линейный код типа NRZ (NRZ-DPSK), тогда T_r должно быть меньше следующего максимального значения (6.6):

, (6.6)

где Bi - скорость интерфейсного потока (9953,28 МБит/с).

Для участка между городами Красноярск и Абакан:

0,34 нс ≤ 0,7 мс

Данное неравенство выполняется, следовательно, нет необходимости в установке компенсатора дисперсии.

7 Расчет энергетического бюджета системы DWDM

Расчет энергетического бюджета системы DWDM сводится к построению диаграммы уровней оптического канала, которая покажет проблемные участки ВОЛС, позволит определить запас по мощности и излишки запаса по мощности.

Поскольку энергетический потенциал системы определяется как разность между мощностью сигнала лазерного диода передающего транспондера (Тр. Tx) и чувствительностью фотоприемника приемного транспондера (Тр. Rx), а перед вводом группового оптического сигнала DWDM в оптоволокно линейного тракта, его усиливают мощным оптически усилителем - бустером (Б). Тогда, энергетический потенциал будет рассчитываться как разность между уровнем сигнала на выходе бустера и чувствительностью фотоприемника приемного транспондера (Тр. Rx). Уравнение энергетического баланса для всего участка ВОСП примет вид (7.1)

(7.1)

где Э = - энергетический потенциал системы значение из таблицы (5.5);

L - длина трассы между пунктами;

l_стр - строительная длина оптического кабеля принять равной 10 км;

α_ОВ - коэффициент километрического затухания оптического волокна;

α_ОР = 0,2 дБ - потери мощности оптического сигнала в оптическом разъеме (оптический коннектор);

α_НС = 0,05 дБ - потери мощности оптического сигнала в сварном соединении;

α_Д = 4 дБ - дополнительные потери мощности оптического сигнала (потери на изгибах оптоволокна, дисперсионные потери, потери в оптическом фильтре);

N_ОР - количество оптических разъемов;

α_ODMUX = 1,5×log₂N_λ - потери мощности оптического сигнала в оптическом мультиплексоре и демультиплексоре.

Из равенства (6.1) выразив длину трассы формула имеет вид (7.2),

(7.2)

Подставляя значения в выражение (4.2) и сравнивая полученные расчеты с фактической длиной трассы, должно выполниться неравенство L> L_Ф. Если неравенство не выполняется, тогда необходима установка линейных усилителей или предусилителя в оконечных пунктах. При последующем увеличении емкости системы, расчет производится для α_ОВ = 0,21 дБ/км:

В соответствии с техническими данными аппаратуры OptiX OSN 8800 секция может состоять из пяти пролетов до 120 км каждый. Усилители установлен на расстоянии до 119,1 км от оконечных пунктов и от другого линейного усилителя. Используемое оптическое волокно имеет километрическое затухание не более 0,22 дБ/км, значит, затухания пролетов с учетом всех дополнительных факторов затухания за счет неоднородностей будут равны 0,275 дБ\км рассчитываются по формуле (7.3):

(7.3)

где - длина пролёта;

- километрические затухания в кабеле с учётом дополнительных потерь.

Для построения диаграммы уровней для направления Красноярск-Абакан необходимо определить среднюю мощность канального сигнала на выходе бустера (в интерфейсе MPI-S) определяется по формуле (7.4):

(7.4)

где - уровень максимальной мощности группового сигнала в интерфейсе;

N - число оптических каналов (80);

- потери оптического тракта.

Мощность сигнала на входе линейного усилителя OLA1 определяется по формуле (7.5):

(7.5)

Сигнал на усилительном участке OLA1 определяется по формуле (7.6):

(7.6)

где g - мощность усилителя,

Сигнал на входе линейного усилителя OLA2 по формуле (7.5):

Мощность на выходе линейного усилителя OLA2 по (формуле 7.6):

Сигнал на входе линейного усилителя OLA3 по формуле (7.5):

Сигнал на выходе линейного усилителя OLA3 по формуле (7.6):

Сигнал на входе предусилителя определяется по формуле (7.5):

Таким образом на входе предусилителя мощность составит -25,84 дБм. Что соответствует чувствительности приёмника значение из таблицы (5.5) мощность помех, создаваемых усилителем определяется по формуле (7.7):

(7.7)

где h - постоянная планка;

f - нормированная частота частотного плана волновых каналов;

- ширина спектра канала на уровне 0,5 мощности излучения.

Полученные значение переводятся в дБм по формуле (7.8):

(7.8)

Мощность помех на входе линейного усилителя OLA 1 определяется по формуле (7.9):

(7.9)

Перевод в мВт производится по формуле (7.10):

(7.10)

мВт

Расчёт мощности помех на выходе усилителя OLA 1 определяется по формуле (7.11):

(7.11)

Мощность помех создаваемые усилителем OLA1 определяются по формуле (7.7):

мВт

Полученные значение переводятся в дБм по формуле (7.8):

Мощность помех на входе усилителя OLA2 рассчитывается по формуле (7.12):

(7.12)

Перевод в мВт производится по формуле (7.10):

мВт

Мощность помех создаваемые усилителем OLA2 определяются по формуле (7.9):

Расчёт мощности помех на выходе усилителя OLA 2 определяется по формуле (7.7):

мВт

Полученные значение переводятся в дБм по формуле (7.8):

Мощность помех на входе усилителя OLA3 рассчитывается по формуле (7.12):

Перевод в мВт производится по формуле (7.10):

мВт

Мощность помех создаваемые усилителем OLA3 определяются по формуле (7.7):

Расчёт мощности помех на выходе усилителя OLA 3 определяется по формуле (7.11):

мВт

Полученные значение переводятся в дБм по формуле (7.8):

Расчёт мощности помех на входе предусилителя (7.12):

Перевод в мВт производится по формуле (7.10):

мВт

С учётом помех мощность помех в интерфейсе MPI-R определяется по формуле c учетом помех нулевых флуктуаций вакуума (7.13):

(7.13)

где - помехи создаваемы нулевых флуктуаций вакуума.

Полученные значение переводятся в дБм по формуле (6.8):

Расчёт отношение сигнал/шум на входе и выходе усилителей рассчитывается по формуле (7.14):

(7.14)

`

Таблица 7.1 - Результаты расчёта мощности сигнала, мощности шумов и OSNR

Входы и выходы линейных усилителей	, дБм	, дБм	OSNR, дБ
MPI-S	-4,03	20,74	16,71
	-35,6	52,31	16,71
	2,6	16,99	19,59
	0,57	13,19	13,76
	-31,34	43,96	12,62
	1,66	10,55	12,21
MPI-R	-25,84	39,01	13,17

На основе табличных данных строятся диаграммы и схема организации сети.

Рисунок 7.1 - Диаграмма уровня сигнала

Рисунок 7.2 - Диаграмма OSNR