8. Расчет длины регенерационного участка для в о л с.

Если в проектируемой системе предусматривается использование систем SDH, то используется кабель типа ОКЛ для одномодовой связи на длине волны оптического излучения λ = 1,55 мкм.

ОКЛ – линейный оптический кабель для прокладки в канализации, шахтах, коллекторах, трубах и.т.п.

ОКЛС – с броней из стеклопластиковых стержней для прокладки в грунтах.

ОКЛК – с броней из стальных проволок, используется в условиях отсутствия эл. Магнитных влияний.

ОКЛ АК – в алюминиевой оболочке с броней из стальных проволок .

Длина регенерационного участка цифровых ВОЛС зависит от множества факторов, важнейшими из которых являются :

1. Энергетический потенциал Э = Рпрд · Рпрм , дБ,

где Рпрд – абсолютный уровень мощности оптического сигнала , дБм, Рпрм – абсолютный уровень мощности оптического сигнала на входе приемного устройства , при котором коэффициент ошибок ( Рош) регенератора не принимает заданного значения , дБм.

Энергетический потенциал – определяет максимально допустимое затухание сигнала в оптическом волокне, соединителях , узлах.

2. Дисперсия в ОВ, Gв [ ] .

Дисперсные явления в ОВ приводят к рассеянию во времени спектральных или модовых составляющих сигнала, т. е. К различному времени их распространения. Следовательно, это приводит к изменению формы и длительности оптических импульсных сигналов, к их уширению.

3. Помехи, обусловленные тепловыми шумами резисторов , транзисторов , диодов , усилителей , шумами отражения оптического излучения от торцевой поверхности ОВ , модовыми шумами из-за интерференции мод , распространяющихся в ОВ , и др. Эти помехи интегрально называют собственными шумами.

4. Квантованный или фотонный шум , носителем которого является сам оптический сигнал (учитывать не будем).

5. Коэффицент затухания ОВ, α , [дБ/м].

6. Минимально-детектируемая мощность Wmqm , которая соответствует min-му порогу чувствительности приемного устройства – фотоприемнику цифровой ВОЛС с заданной вероятностью ошибки.

Wmqm = -1,15 ℓg P_ош ;

h=6,62·10^-34 Вт с/Гц - постоянная Планка.

f-частота оптического излучения , Гц.

- квантовая эффективность фотодетектора =0,9

В – скорость передачи информации , бит/с , равна тактовой частоте линейного сигнала

f = , с = 3·10¹⁴ мкм/с

- длина волны оптического излучения , мкм.

При использовании стандартного оборудования линейных трактов максимально допустимая длина регенеративного участка, определенная по энергетическим характеристикам (энергетический потенциал, уровни передачи и приема оптического излучения, затухание регенеративного участка), - меньше максимальной длины регенерационного участка, определенной дисперсионными характеристиками ОВ.

На регенеративном участке ставит оптические разумные определители ос-р (2 шт.)

ОВ ОС-Н ОВ

ПРОМ – приемопередающий оптический модуль , преобразующий оптический сигнал эл-ий, восстанавливающий его параметры и преобразующего его опять в оптический.

ОС-Н – оптический соед-ль неразъёмный;

ℓстр – строительная длина оптического кабеля , ℓстр = 2 км.

Итак :

Затухание регенеративного участка равно:

Ару = 2Аоср + qАосн + α ℓру + Аt + Ав, дБ.

Аоср - затухание разъемного соединителя = 0,5…1,5 дБ.

Аосн - затухание неразъемного соединителя .

α - коэффициент затухание оптического кабеля;

Аt – допуски на t –ные изменения параметров ВОЛС = 0,5…1,5дб.

Ав– допуски на ухудшение параметров со времени =2…6 .

Для линейного оборудования систем передачи SDN уровень передачи является известным Рпер = +2…- 4дБ.

Минимально-детектируемая мощность на входе ПРОМ :

Рмдм = 10 ℓg + 10 ℓg [-1.15 ℓgРош] , Дб.

Это значение абсолютного min-го допустимого уровня приема q.б. увеличено на 15…20 дБ, чтобы учесть мешаюшее действие дестабилизирющих факторов и различных помех , которые лежат выше уровня min-но допустимой мощности детектирования.

Обозначим это увеличение Ас:

Следовательно Рпр = Рмдм - Ас , Дбм.

Тогда max-e затухание регенер-ного уч-ка (энерг-ий потенциал) будет :

Аmax = Рпрд – Рпрм , дБм.

Следовательно : ℓ_ру = , км.

Q – величина , на единицу меньше числа строительных длин .

можно полагать что Аосн = 0.

Теперь зная

ℓ_{ру max}= , определяем

число строительных длин оптического кабеля :

q = Ц ( )

q = q_стр – 1

Для учета q ·А_осн длину регенеративного участка нужно уменьшить на величину ∆ℓ = , км . Следовательно ℓ_ру = ℓ_{ру max} - ∆ℓ , км.

Длина регенеративного участка с учетом дисперсии оптического волокна :

ℓg = , км.

В – скорость передачи цифрового потока , соответствующая коду линейного цифрового сигнала.

11. Определим длину регенеративного участка для синхронного транспортного модуля типа STM – 4 , если известно , что скорость передачи цифрового потока В=622,08 Мбит/с,

λ _{оптич.излучения}=1,55мкм,

Р_ош=10-10 - одиночного регенератора;

Р_прд= -1 дБм –уровень оптического излучения;

А_1оср=0,75 дБ ; Аош=0,1 дБ ;

Кабель ОКЛС с коэффициентом затухания α₁ = 0,3 дБ/км. Дисперсия G_в=3,5 пс/нм·км.

Допуски А_t=0,75 дБ – по t⁰ ; А_в=4 дБ – по времени. Квант. Эффек-ть ФПУ η=0,9.

1). Уровень минимально допустимого излучения на входе приемопередающего модуля:

2). Определим уровень приема: пусть, А_с = 20 дБ; Р_пр = Р_мдм + А_с = - 40 дБ.

3). Энергетический потенциал: Э = А_max = Р_пер – Р_пр = - 4 – (- 40) = 36.

4).

5). Число строительных длин для данного регенерационного участка:

q_{стр =} l _{ру max} / l_стр = 99,2 / 2  50.

Число неразъемных оптических соединений q = q_стр – 1 = 49.

Затухание неразъемных соединений А_осн = 49*0,1 = 4.9 дБ.

Длина, на которую следует уменьшить длину регенерационного участка:

l = q А_осн. / ₁ = 49*0,1/0,3 = 16,3 км.

6). Искомая длина регенерационного участка: l _ру = l _{ру max} - l = 99.2 –13,6 = 82,9 км.

7). Длина, ограничиваемая дисперсией оптического волокна:

l _д = 0,25/_в В = 0,25*10¹² /3,5*622,08*10*10 = 115 км.

9

Для примера рассмотрим еще один вариант расчета максимальной длины участков регенерации при использовании коаксиальных и симметричных пар заданных размеров и выбора типа кабельной цепи, основываясь на технико-экономических показателях.

Рассчитываем ожидаемую величину защищённости от собственной помехи в ТРР по формуле:

,

где - – абсолютный уровень пиковой мощности на выходе регенератора, дБм;

- – коэффициент затухания кабельной цепи на полутактовой частоте, дБ/км;

- – коэффициент шума КУ;

- МГц – тактовая частота цифрового сигнала в линии;

- – протяженность участка регенерации, км.

Данная формула справедлива при дБ дБ.

Величины и вычисляем по формулам:

; ,

где - – параметр функции, аппроксимирующей частотную зависимость

коэффициента затухания, находится по таблице 6 [1];

- В – амплитуда импульса на выходе регенератора;

- – волновое сопротивление цепи, находится по таблице 6 [1].

Рассчитываем величины и . Результаты расчетов для каждого типа кабеля записываем в виде таблицы 5.1. Сюда же заносим пределы значений из условия дБ дБ.

Таблица 5.1.

Тип кабеля и размер пар, мм	Коаксиальный			Симметричный
	2,6/9,4	1,2/4,6	0,7/3,0	141,2
	2,54	5,47	9,03	5,35
, Ом	75	75	75	140
, дБ/км	3,61	7,76	12,82	7,59
, дБ	23,29	23,29	23,29	20,58
, км	13,9…24,9	6,4…11,6	3,9…7,0	6,6…11,9

Требуемую величину защищённости при использовании квазитроичного кода в линии и гауссовской помехе можно оценить по формуле:

где: - – вероятность ошибки в одиночном

регенераторе.

- дБ – принятый в данном курсовом проекте запас

помехоустойчивости, учитывающий неидеальность регенератора.

Выполняем расчеты и для разных типов кабеля в интервале длин участка регенерации км. Результаты расчетов заносим в таблицу 5.2.

Таблица 5.2.

, км		3,9	5	6	7	8	9	10	11
, дБ	2,6/9,4	–	–	–	–	–	–	–	–
	1,2/4,6	–	–	–	71,41	62,29	53,17	44,05	34,94
	0,7/3,0	76,49	59,92	44,85	29,79	–	–	–	–
	141,2	–	–	–	70,10	61,18	52,26	43,34	34,42
, дБ		31,61	31,55	31,50	31,47	31,43	31,40	31,38	31,36

, км		11,9	13,9	15	16	17	18	19	20
, дБ	2,6/9,4	–	76,27	71,61	67,37	63,12	58,88	54,64	50,40
	1,2/4,6	–	–	–	–	–	–	–	–
	0,7/3,0	–	–	–	–	–	–	–	–
	141,2	26,40	–	–	–	–	–	–	–
, дБ		31,34	31,30	31,28	31,26	31,25	31,23	31,22	31,20

, км		21	22	23	24	24,9
, дБ	2,6/9,4	46,16	41,92	37,67	33,43	29,61
	1,2/4,6	–	–	–	–	–
	0,7/3,0	–	–	–	–	–
	141,2	–	–	–	–	–
, дБ		31,19	31,18	31,17	31,16	31,15

По результатам расчетов строим графики и (рисунок 5.1). Графически находим точки пересечения кривых для разных типов кабеля с кривой . Величины , соответствующие точкам пересечения, являются максимальными длинами участка регенерации для разных типов кабеля.

Для симметричного кабеля дополнительно находим защищенность от переходной помехи, которая в данном случае равна защищенности цепи на дальнем конце на полутактовой частоте:

Частотная зависимость среднего значения защищенности на дальнем конце имеет вид:

,

где – защищенность на дальнем конце на частоте МГц, принимаем дБ.

Отсюда находим:

дБ

Поскольку дБ, делаем вывод о возможности использования симметричного кабеля.

Составляем таблицу для выбора типа кабеля по экономическим соображениям (таблица 5.3). В таблицу заносим:

• найденные значения максимальных длин участка регенерации;

• количество НРП ;

• стоимость НРП , тыс. рублей;

• затраты на кабель , тыс. рублей;

• суммарные затраты тыс. рублей.

Таблица 5.3

Тип кабеля	, км	, шт.	, тыс. руб.	, тыс. руб.	, тыс. руб.
Коакс. 2,6/9,4	24,6	16	88	1440	1528
Коакс. 1,2/4,6	11,4	35	192,5	640	832,5
Коакс. 0,7/3,0	6,9	57	313,5	360	673,5
Симметр. 141,2	11,3	35	192,5	276	468,5

Анализируя полученные данные, делаем вывод, что по экономическим соображениям наиболее выгодно использовать симметричный кабель.