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).

е окно прозрачности (включая соседние диапазоны)

Рис. 2.14 3-е окно прозрачности (включая соседние диапазоны)

Рассмотрим более подробно рабочие диапазоны С и L, см. рис. 2345.

диапазоны с - (1530 - 1560)нм и l - (1575 - 1615)нм

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 (),

оптические несущие (передаваемые каналы)определение расстояния между соседними каналами в 3-м окне прозрачности

Рис 2.16 Оптические несущие (передаваемые каналы)определение расстояния между соседними каналами в 3-м окне прозрачности

определение расстояния между соседними каналами

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.

размещение оптических несущих в полосе пропускания ов в 3-м окне прозрачности

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.

зависимость чувствительности оптического приемника с p-i-n фотодиодом от скорости передачи

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




Расчет пропускной способности ОВ - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации

Предыдущая | Следующая