РАСЧЕТ ДЛИНЫ УЧАСТКОВ РЕГЕНЕРАЦИИ ПО ЗАТУХАНИЮ - Проектирование волоконно-оптической линии связи между городами Соликамск и Екатеринбург

К основным характеристикам ВОЛС относятся: заданное качество передачи информации, характеризуемое вероятностью (коэффициентом) ошибки, длина регенерационного участка и скорость передачи информации. Именно эти показатели, в значительной мере, определяют технико-экономические характеристики оптических линейных трактов.

Наиболее существенной особенностью оптических линейных трактов является большая длина участков регенерации.

Максимальная длина регенерационного участка - расстояние, на которое можно передать оптический сигнал без восстановления, обеспечивая заданную вероятность ошибки и заданное отношение сигнал/шум.

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

    - коэффициент затухания оптического волокна; - энергетический потенциал цифровой ВОСП; - дисперсия оптического волокна.

Затухание оптического волокна является главным фактором при проектировании оптических линейных трактов и определении длины регенерационного участка, т. е. эти потери при прохождении по волоконному световоду должны быть минимальными для того, чтобы можно было передавать информацию на большие расстояния без установки ретрансляторов. Степень ослабления света определяется коэффициентом затухания (дБ/км), который в общем виде равен:

Где и - коэффициенты затухания, обусловленные потерями на поглощение и рассеивание световой энергии соответственно, дБ/км;

? дополнительные или кабельные потери, возникающие

При изготовлении и прокладке кабеля, дБ/км.

Коэффициент затухания (дБ/км), связанный с потерями на диэлектрическую поляризацию, зависит от свойств материала ОВ ( и ) и рассчитывается по формуле:

Где ? показатель преломления материала сердцевины ОВ;

? тангенс угла диэлектрических потерь в материале сердцевины ОВ;

? рабочая длина волны, мкм.

= 0,032 , ДБ/км

Коэффициент затухания обусловлен неоднородностями материала волоконного световода, расстояние между которыми меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления. Потери на рассеяние называются рэлеевскими, и они определяют нижний предел потерь, который с увеличением длины волны уменьшается пропорционально длине волны в четвертой степени.

Составляющую коэффициента затухания ОВ (дБ/км) за счет рэлеевского рассеивания можно определить из выражения:

Где ? показатель преломления материала сердцевины ОВ;

= 1,38 - 10-23Дж/К ? постоянная Больцмана;

= 1500 К - температура затвердевания стекла при вытяжке;

= 8,1 - 10-11 М2/Н - коэффициент сжимаемости (для кварца).

0,24 , дБ/км

Коэффициент затухания определяется деформацией оптических волокон в процессе изготовления кабеля, вызванной скруткой, изгибом, отклонениями от прямолинейного расположения и термомеханическими воздействиями на волокно при наложении оболочек и покрытий на сердечник кабеля, а также дефектами, возникающими при транспортировке кабеля к месту прокладки и механическими напряжениями при прокладке ОК. Эти дополнительные потери определяются в основном процессами рассеяния энергии на неоднородностях (микротрещины, микро - и макроизгибы) в местах деформации волокна.

Составляющую коэффициента затухания ОВ (дБ/км), связанную

С дополнительными потерями на рассеяние, можно определить из выражения:

= 0,33 , дБ/км

Согласно Рекомендации G.651 ITU-T смонтированный регенерационный участок по своему составу является неоднородным, т. к. состоит из монтажных шнуров и станционных кабелей, прокладываемых в помещениях телефонных станций, а за пределами - линейного кабеля, включающего множество соединенных строительных длин.

Параметры регенерационного участка определяются не только характеристиками отдельно взятых строительных длин, но и качеством монтажных работ (потерями на стыках строительных длин), а также потерями на разъемных соединителях.

Расчетная схема регенерационного участка волоконно-оптической линии связи по затуханию приведена на рис. 6.1.

схема регенерационного участка по затуханию

Рис. 6.1. Схема регенерационного участка по затуханию

Как следует из рис.6.1., затухание регенерационного участка (дБ) равно:

Где ? коэффициенты затухания ОВ, оптического шнура и станционного кабеля, соответственно, дБ/км;

? длина оптического шнура, км. Стандартные оптические шнуры имеют длины 1; 3; 5 метров или по требованию заказчика;

? длина станционного кабеля, км. Длина станционного кабеля может варьироваться от нескольких метров до нескольких километров. В расчетах можно принять = (30...100 м);

? затухание ОВ линейного кабеля, дБ/км;

, ? затухание, вносимое одним разъемным соединителем или одним неразъемным (сварным) соединением, соответственно, дБ;

? количество разъемных соединений;

? количество неразъемных (сварных) соединений оптического волокна;

? допуски на температурные изменения параметров элементов линейного тракта ВОЛС (0,5...1,5 ), дБ;

? аппаратурный запас, дБ.

= 5 м

= 100 м

= 10 (S4.1); 15 (L4.1)

= 2

Количество разъемных соединений на одном регенерационном участке обычно принимается равной 2 - в местах подключения к аппаратуре.

Число неразъемных соединений определяется из выражения:

Где ? длина линейного кабеля на регенерационном участке, км;

    ? строительная длина кабеля, км; 1 - число неразъемных соединений на линейном участке кабеля на единицу меньше числа строительных длин; 4 - число неразъемных соединений на обоих концах регенерационного участка, в местах перехода с линейного кабеля на станционный, а затем на оптический шнур;

Ц - символ, означает округление в сторону большего числа.

Аппаратурный запас (запас для системы) учитывает возможные изменения характеристик аппаратуры (деградация лазера, нестабильность синхросигнала и порога в схеме принятия решения, накопление джиттера и др.) и оптического кабеля со временем, а также возможные ремонтно-восстановительные работы на ОК в процессе эксплуатации ВОЛС, приводящие к дополнительным сросткам волокон (потери на неразъемных соединениях).

Длина регенерационного участка, определяется не только параметрами волоконно-оптического кабеля, но и параметрами оконечной аппаратуры линейного тракта. Максимальное допустимое затухание оптического сигнала в оптическом кабеле, в разъемных и неразъемных соединениях на участке регенерации, а также другие потери в узлах аппаратуры определяются энергетическим потенциалом ВОСП. Энергетический потенциал зависит от скорости передачи оптического сигнала в линейном тракте, технического уровня элементов электрооптических и оптоэлектронных преобразователей длины волны и типа используемого источника излучения. Энергетический потенциал Э (дБ), величина, характеризующая необходимый перепад уровней для нормальной работы аппаратуры, определяется как разность между минимальным уровнем мощности оптического сигнала, введенного в оптическое волокно, и уровнем мощности, определяющим минимальную чувствительность приемника, при котором коэффициент ошибок регенератора не превышает заданного значения, установленного для данной системы передачи.

, ДБ

Для регенерационного участка обязательно должно выполняться условие:

Если исходить из затухания с учетом всех потерь, имеющих место в линейном тракте, то длину регенерационного участка (км) можно найти по формуле:

Определим длину регенерационного участка, считая, что затухание, вносимое неразъемными соединениями, равно нулю. При таком допущении, длина регенерационного участка определится из выражения:

Км (S4.1)

67,3 Км (L4.1)

Затухание, вносимое неразъемными соединениями, равно. Следовательно, длина регенерационного участка должна быть уменьшена на величину:

Определяем длину регенерационного участка:

, Км

(S4.1)

(S4.1)

(L4.1)

Согласно рекомендации ITU-T G.652, одномодовое волокно, которое используется для передачи оптического сигнала в выбранном линейном кабеле, имеет максимальное значение поляризационной дисперсии 0,5 , при которой возможна передача оптического сигнала на расстояние до 80 км. Также при передаче оптического сигнала на расстояние до 80 км, значение коэффициента затухания не превышает допустимых нормированных значений.

Исходя из вышеизложенного, а также из проведенных расчетов и полученных значений номинальных длин регенерационных участков, выбирается проектная длина регенерационного участка, равная LПроект = 64 км.

Похожие статьи




РАСЧЕТ ДЛИНЫ УЧАСТКОВ РЕГЕНЕРАЦИИ ПО ЗАТУХАНИЮ - Проектирование волоконно-оптической линии связи между городами Соликамск и Екатеринбург

Предыдущая | Следующая