Расчет параметров ЭКУ ВОЛП - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации
Определение энергетического потенциала системы. Энергетический потенциал - определяется как допустимые оптические потери оптического тракта или ЭКУ между точками нормирования, при которых обеспечивается требуемое качество передачи цифрового оптического сигнала. Оптические потери обусловлены потерями на затухание и дополнительными потерями мощности, обусловленными влиянием отражений, дисперсии, модовых шумов и чирп-эффекта.
Энергетический потенциал рассчитывается как разность между уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем чувствительности приемника
Где W - энергетический потенциал (перекрываемое затухание),дБм; pпер - уровень мощности оптического излучения передатчика ВОСП, дБм; pпр - уровень чувствительности приемника, дБм.
Приемник ВОСП характеризуется как уровнем чувствительности, так и уровнем перегрузки - максимальным значением уровня мощности оптического излучения в точке нормирования оптического тракта на приеме, при которых обеспечивается требуемое качество передачи цифрового оптического сигнала. Разность между уровнем перегрузки и уровнем чувствительности приемника ВОСП определяет пределы регулировки АРУ системы - ДA. Типичное значение ДA=20 дБм.
Передача информации с требуемым качеством на регенерационном участке ВОЛП без оптических усилителей, учитывая потери и дисперсионные искажения, обеспечивается за счет запаса мощности, равного разности между энергетическим потенциалом ВОСП и затратами оптической мощности на потери и подавление помех и искажений оптических импульсов в линии
Где Aэку - затухание ЭКУ совместно со станционными кабелями (патчкордами); Уai - суммарное значение дополнительных потерь, дБ. Для нормальной работы ВОЛП необходимо, чтобы эксплуатационный запас на ЭКУ превышал нормируемое минимально допустимое значение равное
То есть, выполнялось условие AЗ>AЗдоп. Это условие баланса бюджета мощности на ЭКУ. Максимальное значение затухания ЭКУ совместно со станционными кабелями (патчкордами) рассчитывается следующим образом:
Где NНС - число неразъемных соединений ОВ на ЭКУ. Количество неразъемных соединений на ЭКУ равно
![](/images/image092-137.png)
Суммарное значение дополнительных потерь складывается из дополнительных потерь за счет собственных шумов лазера, за счет за счет шумов из-за излучения оптической мощности при передаче "нуля", за счет шумов межсимвольной интерференции и, соответственно, равно
Дополнительные потери из-за собственных шумов источника излучения рассчитываются по формуле
![](/images/image093-139.png)
Значение параметра собственных шумов источника - RIN обычно лежит в пределах -120< уRIN<-140 дБм. Параметр Q определяется в зависимости от заданного максимально допустимого коэффициента ошибок BER из уравнения
Дополнительные потери за счет шумов из-за излучения оптической мощности при передаче "нуля" определяются по формуле
![](/images/image094-142.png)
![](/images/image095-136.png)
Здесь е - отношение мощности оптического излучения источника при передаче "нуля" к мощности оптического излучения при передаче "единицы". Как правило, значение этой величины лежит в пределах 0,01 ? е ? 0,1.
Параметр е связан с коэффициентом гашения, равным отношению мощности оптического излучения при передаче логической единицы цифрового сигнала к мощности оптического излучения при передаче логического нуля, выраженным в дБм.
Расчет длины элементарного кабельного участка ВОЛП. В соответствии с требованиями нормативно-технической документации определяют значения номинальной, минимальной и максимальной длины элементарного кабельного участка (ЭКУ). Эти длины ЭКУ определяются бюджетом мощности ВОСП, потерями и дисперсией оптического линейного тракта. Они рассчитываются по следующим формулам
![](/images/image096-137.png)
Где * W - энергетический потенциал ВОСП, дБ; * AЭЗА - эксплуатационный запас аппаратуры дБ; * AЭЗК - эксплуатационный запас ОК, дБ; * AРС - потери в разъемных соединениях, дБ; * AНСмакс - максимальное значение потерь неразъемного соединения, дБ; * НС A - среднее значение потерь неразъемного соединения, дБ; * AД - эксплуатационный запас энергетического потенциала на дисперсию, учитываемый на регенерационных участках предельной длины с оптическими усилителями, дБ; * ДA - пределы регулировки АРУ, дБ; * б макс - максимальное значение коэффициента затухания ОВ, дБ/км; * б - среднее значение коэффициента затухания ОВ, дБ/км; * l - средняя строительная длина ОК, км; * B - параметр; * Дa - погрешность измерения затухания, дБ.
Параметр B определяется по формуле
![](/images/image097-131.png)
Где л - рабочая длина волны, мкм. Строительная длина ОК лежит в пределах от 1,0 км до 6,0 км. Ее среднее значение составляет 4,0 км.
Согласно условиям на регенерационном участке нет линейных оптических усилителей и компенсаторов дисперсии, то длины ЭКУ ограничены и в первом приближении при расчетах будем полагать AД=0 дБ.
Расчет дисперсионных характеристик ОВ на ЭКУ. Длина регенерационного участка ВОЛП ограничивается не только затуханием, но и дисперсией линии передачи. Допустимые значения хроматической и поляризационной модовой дисперсии на регенерационном участке ВОЛП зависят от скорости передачи линейной кодовой последовательности. В случае применения кода NRZ и модуляции без чирпа в соответствии с рекомендациями ITU-T максимально допустимые для РУ значения хроматической дисперсии DРУ в пс/нм и поляризационной модовой дисперсии PMDРУ в пс при ухудшении отношения ОСШ не более, чем на 1,0 дБ, определяются по формулам
Где B - скорость передачи в линии, Гбит/с.
Приведенное к одному километру длины линии передачи значение хроматической дисперсии ОВ определяется формулой
Где Dов - значение параметра дисперсии оптического волокна, определяемое по его техническим данным, пс/(нм. км); Дл - ширина линии излучения лазера, нм.
Прогнозируемые значения хроматической дисперсии на ЭКУ определятся, соответственно, следующим образом:
А прогнозируемые значения поляризационной модовой дисперсии рассчитываются по формулам
Значение эксплуатационный запаса на дисперсию равно дополнительным потерям (приращению уровня помех) из-за шумов межсимвольной интерференции (ISI), которые включают в себя перекрестные помехи и шумы синхронизации. То есть Д ISI A = a. Эти дополнительные потери равны
![](/images/image098-136.png)
,
Где To - время нарастания фронта оптического импульса на выходе источника излучения от 10% до 90% его максимального значения, с; TL - Время нарастания фронта оптического импульса на выходе оптического приемника от 10% до 90% его максимального значения, с. Время нарастания фронта оптического импульса на выходе источника излучения определяется как
![](/images/image099-131.png)
Время нарастания фронта оптического импульса на выходе оптического приемника рассчитывается по формуле
![](/images/image100-130.png)
Здесь R BW - полоса пропускания фотоприемника, Гц; уэку - среднеквадратическое значение дисперсии на ЭКУ, с.
Полоса пропускания фотоприемника выбирается из условия BWr ? BL.
Прогнозируемое среднеквадратическое значение дисперсии на номинальной длине ЭКУ рассчитывается по формуле
Расчет глаз-диаграммы. Глаз-диаграмма представляет собой результат многократного наложения битовых последовательностей с выхода генератора псевдослучайной последовательности (ПСП), отображаемый на экране осциллографа в виде диаграммы распределения амплитуды сигнала по времени. Пример глаз-диаграммы представлен на рис.2.23.
Предварительно вычислите уровень мощности источника оптического излучения лазера, дБ:
![](/images/image101-133.png)
Где P0 - уровень мощности на выходе источника оптического излучения. Уровень мощности оптического сигнала на входе фотоприемника ВОСП определяется суммарными потерями в ОВ на ЭКУ ВОЛП а также суммарным значением дополнительных потерь:
![глаз-диаграмма, полученная с помощью анализатора канала](/images/image102-2.jpg)
Рис. 2.23 Глаз-диаграмма, полученная с помощью анализатора канала
Приведенная ко входу фотоприемника ВОСП мощность оптического сигнала в мВт:
Для расчета помехозащищенности канала ЦСП необходимо также оценить мощность шума фотоприемника Pnoise. На практике фотоприемные устройства высокоскоростных ВОСП проектируются таким образом, чтобы логарифм отношения полосы пропускания электрического фильтра к полосе пропускания оптического фильтра составлял не менее 2 дБ. В этом случае выполняется следующее условие по отношению сигнал/шум:
Где OSNR - оптическое отношение сигнал/шум (Optical Signal-to-Noise Ratio);
Qном - номинальное значение Q-фактора, соответствующего нормированному коэффициенту ошибок BERном. Согласно определению, уровень чувствительности фотоприемника ВОСП - это минимальное значение уровня мощности оптического излучения в точке нормирования оптического тракта на приеме, при которых обеспечивается требуемое качество передачи цифрового оптического сигнала. С учетом вышесказанного, максимальный уровень мощности шума фотоприемника pnoise можно оценить по следующей формуле:
Где pR - уровень чувствительности фотоприемника, дБ; pnoise - уровень шума фотоприемника, дБ.
Чувствительность фотоприемника и мощность шума в мВт рассчитывается как
Построение глаз-диаграммы осуществляется путем наложения отклика системы в предположении гауссовой формы импульса на передачу "изолированного" логического "0" в последовательности логических "1" (например, комбинация 101 - при 3-х символьной последовательности):
![](/images/image103-132.png)
И отклика системы на передачу "изолированной" логической "1" в последовательности логических "0" (например, комбинация 010 - при 3-х символьной последовательности)
![](/images/image104-129.png)
Где sL - среднеквадратическая длительность гауссова импульса на выходе фотоприемника ОСП; данная величина непосредственно связана с TL следующим соотношением:
![](/images/image105-124.png)
Т - интервал передачи битовой последовательности:
Где Nsymb - количество символов битовой последовательности, в данном случае принять Nsymb =3; ф05 - длительность импульса на уровне 0,5 от его максимума на выходе источника оптического излучения; обратно пропорциональна скорости передачи сигнала в линии:
![](/images/image106-124.png)
Построение глаз-диаграммы в диапазоне (-2.Т; 2.Т). На диаграмме указывают мощность шума фотоприемника, а также, по возможности, чувствительность фотоприемника (если мощность сигнала на выходе фотоприемника PL и чувствительность фотоприемника PR - одного порядка). Пример построения глаз-диаграммы на рис. 2.24.
![пример построения глаз-диаграммы](/images/image107-2.jpg)
Рис. 2.24 Пример построения глаз-диаграммы
Фундаментальным показателем качества ЦСП является коэффициент ошибок BER. Работа ЦСП считается нормальной только в том случае, если BER не превышает определенное допустимое значение, соответствующее используемому сетевому стандарту.
Известна методика оценки коэффициента ошибок BER на основе определения Q-фактора. Q-фактор - это параметр, который непосредственно отражает качество сигнала цифровой СП. Существует определенная функциональная зависимость Q-фактора сигнала и измеряемого коэффициента ошибок BER. Q-фактор определяется путем статистической обработки результатов измерения амплитуды и фазы сигнала на электрической уровне, а именно - непосредственно по глаз-диаграмме. При этом выполняется построение функции распределения состояний "1" и "0", а для этих распределений, в предположении их Гауссовой формы, оцениваются математические ожидания состояний E1 и E0 и их среднеквадратические отклонения у 1 и у0.
Предварительно, для оценки параметров распределений состояний "1" и "0", определяют точку максимального раскрыва глаздиаграммы (рис. 2.25):
![](/images/image108-1.jpg)
Рассчитывают границы раскрыва глаз-диаграммы (зоны принятия решения), соответствующие минимальной зарегистрированной мощности при передаче логической "1" P1min и максимальной зарегистрированной мощности при передаче логического "0" P0max:
Рис. 2.25 К оценке параметров распределений логических состояний "1" и "0"
Исходя из предположения гауссова распределения состояний логической "1" и логического "0", определите характеристики распределений состояний - математическое ожидание E1 и E0:
И среднеквадратическое отклонение у1 и у0 , соответственно, воспользовавшись правилом "три сигма":
![](/images/image109-2.jpg)
![](/images/image110-114.png)
![](/images/image111-117.png)
Q-фактор рассчитывается по следующей формуле:
![](/images/image112-120.png)
При этом сам коэффициент ошибок BER определяется по следующей формуле:
![](/images/image113-113.png)
Где erfc - вспомогательная функция интеграла ошибок:
![](/images/image114-116.png)
3. Техническая часть
Похожие статьи
-
В ЦВОСП можно выделить линейный оптический тракт, который может работать на одной длине волны оптического излучения (рис. 3.11, а) или на нескольких...
-
Выбор типа источника излучения и фотоприемника, их параметры Выбор типа источника излучения. Общие требования к источникам излучения ВОСП следующие: л...
-
Принцип спектрального уплотнения (WDM) Потенциальные ресурсы волокна. До настоящего времени на многих коммерческих линиях использовалась скорость...
-
Расчет коэффициента затухания оптического волокна. Расчет коэффициента затухания выполняется на л центральной оптического канала, предварительно...
-
Основы линейного кодирования. Полученный в результате квантования и двоичного кодирования цифровой поток оптимален с точки зрения ошибок квантования, но...
-
Состав и назначение квантово-электронного модуля (КЭМ). Для повышения надежности и снижения требований к условиям эксплуатации и монтажа источники и...
-
В результате сравнения производителей систем передач были выбраны две наиболее подходящие это система Cisco ONS 15808 и система ПУСК, выпущенная в России...
-
Разработка функциональной схемы опорного пункта (ОП) Оборудование выполнено в виде стоек, устанавливаемых в пунктах волоконно-оптической линии передачи:...
-
Выбор рабочей длины волны Форма и длительность оптических импульсов. Оптические импульсы характеризуются зависимостью: P(t)=P0F(t) Длительность импульсов...
-
Цифровым оптическим линейным трактом (ЦОЛТ) называется тракт, где передается световой поток, интенсивность которого модулируется цифровым электрическим...
-
Оценка оптических несущих. Целью данного пункта является определения промежуточных частот и расстояния между соседними каналами. Рассмотрим подробно 3-е...
-
Анализируя исходные данные технического задания: скорость передачи 10 Гбит/с и л=1550 нм, можно сделать вывод, что система передачи подходит под уровень...
-
Анализ путей решения поставленной задачи Постановка задачи следующая: необходимо в несколько раз повысить пропускную способность магистральной ВОЛС...
-
В качестве основного параметра, характеризующего канал связи, используется вероятность ошибки р в зависимости от отношения h средних мощностей сигнала Wс...
-
В общем виде ограничивающим фактором при выборе длины участка регенерации может быть как затухание, так и дисперсия. Затухание Приводит к ослаблению...
-
К основным характеристикам ВОЛС относятся: заданное качество передачи информации, характеризуемое вероятностью (коэффициентом) ошибки, длина...
-
В эксперименте требовалось определить стабильность оптического излучения приемо-передающего модуля при изменении температуры окружающей среды....
-
Метод временного мультиплексирования (TDM) Суть TDM: процесс передачи разбивается на ряд временных циклов, каждый из которых в свою очередь разбивается...
-
Для передачи непрерывных сообщений можно воспользоваться дискретным каналом. При этом необходимо преобразовать непрерывное сообщение в цифровой сигнал,...
-
Расчет выходного усилителя Расчет К-цепи по постоянному току включает выбор режимов транзисторов и расчет сопротивлений резисторов, обеспечивающих...
-
Волоконно-оптические линии связи, используемые для передачи информации, не должны ухудшать характеристики электрических сигналов, то есть должны...
-
Расчет бюджета оптической мощности для FTTB Передача информации с требуемым качеством на регенерационном участке ВОЛП без оптических усилителей, учитывая...
-
Выбор оборудования WDM Обзор аппаратуры фирм, выпускающих оборудование DWDM. Tехнология DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) обеспечивает...
-
Для сетей доступа разработаны оптические волновые коммутаторы и маршрутизаторы. Основой этих устройств являются волновые конверторы: л-конверторы,...
-
При выборе сетевой магистрали, необходимо принимать во внимание следующие моменты: 1) соответствие стандартам -- совместная работу и взаимозаменяемость...
-
Для начала рассмотрим плезиохронную иерархию (PDH), она явилась предпосылкой к появлению синхронной цифровой иерархии (SDH): 1) Принята в США и Канаде. В...
-
Заключение - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации
Целью данной выпускной работы явилась разработка методики проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи повышенной пропускной...
-
Ввиду того, что сравнить экономический расчет не представляется возможным. Оценку данной системы передачи можно дать лишь на стадии промышленного...
-
Введение - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации
В настоящее время системы связи стали одной из основ развития общества. Рост потребностей в передаче информации привлек к тому что в конце 1990-х годов...
-
ПОВЫШЕНИЕ ВЕРНОСТИ ПРИНИМАЕМЫХ СООБЩЕНИЙ - Расчет параметров системы передачи дискретных сообщений
Существуют два метода повышения верности принимаемых сообщений. Первый метод основан на улучшении качественных показателей каналов, что достигается...
-
Данные передача сигнал сообщение Для обеспечения заданной достоверности при передаче данных применяют обратные связи и помехоустойчивое кодирование,...
-
Рис. 4.2.1. Временная диаграмма работы системы с РОС-ОЖ Расчет параметров систем с ОС и ожиданием 4.3.1 Построить временные диаграммы для системы с...
-
Определим граничную частоту усиления ФПУ. Коэффициент усиления К цепи, как функцию передачи информации линейной цепи, представить в операторной форме...
-
Учитывая все вышеперечисленное, можно сделать вывод, что при коротких линиях аналоговых ВОСПИ для исключения искажений сигнала необходимо использовать...
-
Структура построения ВОСПИ в этом случае соответствует варианту: лазерный излучатель одномодовой ВОК. При этой структуре возникновения искажений...
-
Принципы построения ВОСПИ Оптические волокна производятся разными способами, они обеспечивают передачу оптического излучения на разных длинах волн, имеют...
-
Параметры передачи оптических волокон - Параметры оптических волокон
К параметрам передачи ОВ относятся: * коэффициент затухания; * дисперсия ООВ; * ширина полосы пропускания МОВ. Коэффициент затухании оптического сигнала....
-
Второй эксперимент проводился аналогично первому, только фиксировалось допустимое вносимое затухание в линию в зависимости от скорости передаваемой...
-
Пожары наносят громадный материальный ущерб и в ряде случаев сопровождаются гибелью людей. Поэтому защита от пожаров является важнейшей обязанностью...
-
Конструктивно эрбиевый усилитель может быть выполнен в каркасном варианте. За основу каркаса прибора, в результате маркетинговых исследований, были...
Расчет параметров ЭКУ ВОЛП - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации