Расчет пропускной способности ОВ - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации
Оценка оптических несущих. Целью данного пункта является определения промежуточных частот и расстояния между соседними каналами. Рассмотрим подробно 3-е окно прозрачности (рис. 2.14).
Рис. 2.14 3-е окно прозрачности (включая соседние диапазоны)
Рассмотрим более подробно рабочие диапазоны С и L, см. рис. 2345.
Рис. 2.15 Диапазоны С - (1530 - 1560)нм и L - (1575 - 1615)нм
Для расчета центральных несущих нам понадобится границы 3- го окна прозрачности, а именно С и L диапазонов С - (1530 - 1560)нм, L - (1575 - 1615)нм. В С - диапазоне весь интервал занимает 30 нм, а в L - диапазоне - 40нм, в сумме это 70 нм. Предположим, что длина импульса света фи = 10-9 с-1мкм. ,скорость света (),
Рис 2.16 Оптические несущие (передаваемые каналы)определение расстояния между соседними каналами в 3-м окне прозрачности
Рис 2.17 Определение расстояния между соседними каналами
,,.
,
,
,
,
Все нужные расчеты произведены, остается найти расстояние между соседними каналами, а оно определяется по формуле:
Для защитного интервала целесообразно отвести еще 0,1нм. В итоге получаем расстояние между каналами 0,4нм. Именно такое расстояние между соседними каналами обеспечит нам размещение 160 каналов в 3 - ем окне прозрачности в диапазонах С - (1530 - 1560)нм и L - (1575 - 1615)нм.
На рисунке 2.18 представлено размещение 160 каналов.
Рис. 2.18 Размещение оптических несущих в полосе пропускания ОВ в 3-м окне прозрачности
Бюджет мощности системы. Значение порога чувствительности для фотоприемника с p-i-n фотодетектором определяется следующим выражением:
Где Aл = Qoш(hc/eл)--коэффициент, пропорциональный энергии падающего фотона.
Qoш-параметр, характеризующий вероятность ошибки (в нашем случае Qoш=6,36 что соответствует Pош = 10-10);
H, c,e - физические постоянные - h-постоянная Планка, с - скорость света, е-заряд электрона.
-квантовая эффективность - величина, показывающая эффективность преобразования фотон-электрон равная для современных фотоприемников =0,75-0,9, - среднеквадратичное значение шумового тока приемного модуля с pin фотодиодом.
При длине волны л= 1,3 мкм коэффициент Aл = 5,7 Вт/А и при длине л = 1,55 мкм коэффициент Aл = 4,8 Вт/А. Энергия падающего излучения, соответствующая одному и тому же фототоку, уменьшается с увеличением длины волны.
Мощность шума оптического приемного модуля с p-i-n фотодетектором и полевым транзистором на входе можно определить используя выражение
Где: к - постоянная Больцмана, T-температура, - суммарная емкость фотодиода, предварительного усилителя и монтажа, - шум-фактор полевого транзистора,- интегралы Персоника, Sm-крутизна полевого транзистора, K-коэффициент, характеризующий глубину интегрирования во входной цепи фотоприемника. (обычно K=10ч100, так как в противном случае усложняется корректирующее устройство оптического приемника). Подставляя (2) в (1) получим зависимость чувствительности оптического приемника от скорости передачи.
На рис. 2.19 приведена кривая расчета чувствительности оптического приемника при следующих параметрах: =0,8; Aл=4,8 Вт/А; =0,5 пФ(кривая 1), =1 пФ(кривая 2); =0,55, =0,085; Sm=35*10-3 См; Fn=1.5.
Приведенные кривые показывают что чувствительность оптического приемника с увеличением скорости передачи информации быстро уменьшается, что приводит к уменьшению бюджета системы, который равен разности уровней передающего оптического модуля и чувствительности оптического премного устройства.
В системах с WDM в оптическом канале появляется дополнительные источники потерь - оптические мультиплексор и демультиплексор. Для современных оптических мультиплексоров интерференционного типа величина затухания составляет от 1,5 до 5,2 дБ на канал - в зависимости от количества мультиплексируемых каналов. Затухание мультиплексоров интерференционного типа может меняться также в зависимости от длины волны - точнее от m - от номера мультиплексируемого канала что связано с особенностью его устройства.
Теоретически значение затухания для оптических мультиплексоров интерференционного типа в зависимости от числа каналов рассчитывается по следующей формуле: , где 0,99-коэффициент отражения от пленки, 0,98-коэффициент пропускания тонкопленочного фильтра.
Рис.2.19 Зависимость чувствительности оптического приемника с p-i-n фотодиодом от скорости передачи
На практике значение затухания мультиплексоров интерференционного типа выше. Так для мультиплексора на 4 канала оно может колебаться от 1,8 до 2,5 дБ, для мультиплексора на 32 канала - 4,2 дБ, для мультиплексора на 40 каналов - 5,3 дБ. Достоинство этих мультиплексоров - большое переходное затухание между каналами ?60 дБ, малая чувствительность к изменениям температуры, недостатки - сложность изготовления и как следствие - высокая стоимость. Мультиплексоры решетчатого типа отличаются простотой изготовления, вносимое затухание колеблется от 3 до 4,5 дБ для 16 каналов - 3дБ, для 32 - х - 4 дБ, для 40 - 4,5 дБ. Недостаток - требуется температурная стабилизация, что увеличивает затраты на эксплуатацию.
Рассмотрим возможности проектируемой магистральной линии. Для этого будем наращивать скорость передачи с В1=2,5 Гбит/с до Вn=40 Гбит/с c шагом 2,5 Гбит/с, и рассчитывать допустимую величину затухания в оптическом тракте (бюджет системы) для
- А) для систем WDM c мультиплексорами интерференционного типа Б) для систем WDM c мультиплексорами решетчатого типа В) для систем WDM c мультиплексорами интерференционного типа
Таблица 2.9 Затухание при уплотнении по длине волны (частотный план CWDM) с применением интерференционных мультиплексоров
Скорость передачи, Bm, Гбит/с |
2,5 |
5 |
7,5 |
10 |
12,5 |
15 |
17,5 |
20 |
22,5 |
25 |
27,5 |
30 |
32,5 |
35 |
37,5 |
40 |
Количество спектрально - уплотняемых каналов m |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Длина волны на которой ведется передача (ITU-T G.694.2 - частотный план CWDM) лm, мкм |
1,29 |
1,31 |
1,33 |
1,35 |
1,37 |
1,39 |
1,41 |
1,43 |
1,45 |
1,47 |
1,49 |
1,51 |
1,53 |
1,55 |
1,57 |
1,59 |
Затухание, вносимое мультиплексором и демультиплексором бm |
2 |
2 |
2 |
2 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
БmЧ2 |
4 |
4 |
4 |
4 |
5 |
5 |
5 |
5 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
Чувствительность, дБ |
-27,09 |
-27,15 |
-27,22 |
-27,29 |
-27,35 |
-27,41 |
-27,47 |
-27,54 |
-27,6 |
-27,66 |
-27,71 |
-27,77 |
-27,83 |
-27,89 |
-27,94 |
-28 |
Бюджет системы, дБ при Pпер=0Дб |
23,09 |
23,15 |
23,22 |
23,29 |
22,35 |
22,41 |
22,47 |
22,54 |
20,6 |
20,66 |
20,71 |
20,77 |
20,83 |
20,89 |
20,94 |
21 |
Таблица 2.10 Затухание при уплотнении по длине волны (частотный план CWDM) с применением решетчатых мультиплексоров
Скорость передачи, Bm, Гбит/с |
2,5 |
5 |
7,5 |
10 |
12,5 |
15 |
17,5 |
20 |
22,5 |
25 |
27,5 |
30 |
32,5 |
35 |
37,5 |
40 |
Количество спектрально - уплотняемых каналов m |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Л на которой ведется передача (ITU-T G.694.2 - CWDM) лm, мкм |
1,29 |
1,31 |
1,33 |
1,35 |
1,37 |
1,39 |
1,41 |
1,43 |
1,45 |
1,47 |
1,49 |
1,51 |
1,53 |
1,55 |
1,57 |
1,59 |
Б, вносимое mux и dmux бm |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
БmЧ2 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
Чувствительность, дБ |
-27,09 |
-27,15 |
-27,22 |
-27,29 |
-27,35 |
-27,41 |
-27,47 |
-27,54 |
-27,6 |
-27,66 |
-27,71 |
-27,77 |
-27,83 |
-27,89 |
-27,94 |
-28 |
Бюджет системы, дБ при Pпер=0Дб |
21,09 |
21,15 |
21,22 |
21,29 |
21,35 |
21,41 |
21,47 |
21,54 |
21,6 |
21,66 |
21,71 |
21,77 |
21,83 |
21,89 |
21,94 |
22 |
Таблица 2.11 Затухание при уплотнении по длине волны (частотный план CWDM) с применением интерференционных мультиплексоров (теоретический предел)
Скорость передачи, Bm, Bm Гбит/с |
2,5 |
5 |
7,5 |
10 |
12,5 |
15 |
17,5 |
20 |
22,5 |
25 |
27,5 |
30 |
32,5 |
35 |
37,5 |
40 |
Количество спектрально - уплотняемых каналов m |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Л на которой ведется передача (ITU-T G.694.2 - CWDM)лm, мкм |
1,29 |
1,31 |
1,33 |
1,35 |
1,37 |
1,39 |
1,41 |
1,43 |
1,45 |
1,47 |
1,49 |
1,51 |
1,53 |
1,55 |
1,57 |
1,59 |
Б, вносимое mux и dmux бm |
0,0877 |
0,131 |
0,175 |
0,2186 |
0,2623 |
0,306 |
0,349 |
0,393 |
0,436 |
0,480 |
0,524 |
0,567 |
0,611 |
0,655 |
0,698 |
0,742 |
БmЧ2 |
0,175 |
0,262 |
0,35 |
0,437 |
0,524 |
0,611 |
0,699 |
0,786 |
0,873 |
0,961 |
1,048 |
1,135 |
1,223 |
1,310 |
1,397 |
1,484 |
Чувствитель - ность, дБ |
-27,09 |
-27,15 |
-27,22 |
-27,29 |
-27,35 |
-27,41 |
-27,47 |
-27,54 |
-27,6 |
-27,66 |
-27,71 |
-27,77 |
-27,83 |
-27,89 |
-27,94 |
-28 |
Бюджет системы, дБ при Pпер=0Дб |
26,92 |
26,89 |
26,87 |
26,85 |
26,83 |
26,8 |
26,77 |
26,75 |
26,73 |
26,7 |
26,66 |
26,63 |
26,60 |
26,58 |
26,54 |
26,52 |
Анализируя полученные данные можно сказать, что в высокоскоростных системах применение технологии WDM c точки зрения сохранения бюджета системы выглядит более перспективно. После скорости 7,5 Гбит/с при использовании любого из рассмотренных типов мультиплексоров виден выигрыш в скорости передачи.
Рис. 2.20 Зависимость бюджета мощности системы от скорости передачи для систем с WDM
Похожие статьи
-
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...
-
В результате сравнения производителей систем передач были выбраны две наиболее подходящие это система Cisco ONS 15808 и система ПУСК, выпущенная в России...
-
Состав и назначение квантово-электронного модуля (КЭМ). Для повышения надежности и снижения требований к условиям эксплуатации и монтажа источники и...
-
Анализ путей решения поставленной задачи Постановка задачи следующая: необходимо в несколько раз повысить пропускную способность магистральной ВОЛС...
-
В общем виде ограничивающим фактором при выборе длины участка регенерации может быть как затухание, так и дисперсия. Затухание Приводит к ослаблению...
-
Расчет коэффициента затухания оптического волокна. Расчет коэффициента затухания выполняется на л центральной оптического канала, предварительно...
-
Метод временного мультиплексирования (TDM) Суть TDM: процесс передачи разбивается на ряд временных циклов, каждый из которых в свою очередь разбивается...
-
Выбор оборудования WDM Обзор аппаратуры фирм, выпускающих оборудование DWDM. Tехнология DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) обеспечивает...
-
В ЦВОСП можно выделить линейный оптический тракт, который может работать на одной длине волны оптического излучения (рис. 3.11, а) или на нескольких...
-
Анализируя исходные данные технического задания: скорость передачи 10 Гбит/с и л=1550 нм, можно сделать вывод, что система передачи подходит под уровень...
-
Выбор рабочей длины волны Форма и длительность оптических импульсов. Оптические импульсы характеризуются зависимостью: P(t)=P0F(t) Длительность импульсов...
-
Разработка функциональной схемы опорного пункта (ОП) Оборудование выполнено в виде стоек, устанавливаемых в пунктах волоконно-оптической линии передачи:...
-
Эта технология в зарубежной литературе получила название "wavelength division multiplexing" (WDM). В середине 1990-х годов благодаря широкому внедрению...
-
Определение энергетического потенциала системы. Энергетический потенциал - определяется как допустимые оптические потери оптического тракта или ЭКУ между...
-
Второй эксперимент проводился аналогично первому, только фиксировалось допустимое вносимое затухание в линию в зависимости от скорости передаваемой...
-
Основы линейного кодирования. Полученный в результате квантования и двоичного кодирования цифровой поток оптимален с точки зрения ошибок квантования, но...
-
Для сетей доступа разработаны оптические волновые коммутаторы и маршрутизаторы. Основой этих устройств являются волновые конверторы: л-конверторы,...
-
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...
-
Цифровым оптическим линейным трактом (ЦОЛТ) называется тракт, где передается световой поток, интенсивность которого модулируется цифровым электрическим...
-
При выборе сетевой магистрали, необходимо принимать во внимание следующие моменты: 1) соответствие стандартам -- совместная работу и взаимозаменяемость...
-
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...
-
Принципы построения ВОСПИ Оптические волокна производятся разными способами, они обеспечивают передачу оптического излучения на разных длинах волн, имеют...
-
К основным характеристикам ВОЛС относятся: заданное качество передачи информации, характеризуемое вероятностью (коэффициентом) ошибки, длина...
-
Учитывая все вышеперечисленное, можно сделать вывод, что при коротких линиях аналоговых ВОСПИ для исключения искажений сигнала необходимо использовать...
-
Определяем общее число пролетов на магистрали: ; (5.1[3]), Где Lмаг - общая длина ЦРРЛ; Lпрол - длина пролета. Подставляя числовые значения в (5.1[3]),...
-
Пожары наносят громадный материальный ущерб и в ряде случаев сопровождаются гибелью людей. Поэтому защита от пожаров является важнейшей обязанностью...
-
В эксперименте требовалось определить стабильность оптического излучения приемо-передающего модуля при изменении температуры окружающей среды....
-
Анализ характеристик объекта проектирования трудовой деятельности человека, производственной среды Фотоприемное устройство является модулем приемной...
-
Отличительной и положительной особенностью системы является наличие параметров QoS (Quality of Service) - параметров качества услуги, которые возможно...
-
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...
-
Данные передача сигнал сообщение Для обеспечения заданной достоверности при передаче данных применяют обратные связи и помехоустойчивое кодирование,...
-
Волоконно-оптические линии связи, используемые для передачи информации, не должны ухудшать характеристики электрических сигналов, то есть должны...
-
Процесс научно - исследовательской работы (НИР) состоит из многих стадий и этапов, выполняемых разными исполнителями, поэтому он должен быть четко...
-
Конструктивно эрбиевый усилитель может быть выполнен в каркасном варианте. За основу каркаса прибора, в результате маркетинговых исследований, были...
-
Найдем значение соотношения сигнал/шум на выходе согласованного фильтра: Подставим в формулу вычисления вероятности ошибки полученное значение:...
-
Определим граничную частоту усиления ФПУ. Коэффициент усиления К цепи, как функцию передачи информации линейной цепи, представить в операторной форме...
-
ПУ усиливает электрический сигнал, обеспечивая наибольшее отношение сигнал/шум. Основные требования, предъявляемые к ПУ - минимальные шумы, максимальный...
Расчет пропускной способности ОВ - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации