По мере распространения оптического сигнала по линейному тракту происходит снижение уровня мощности, а также уширение передаваемых импульсов. Через определенное расстояние, называемое длиной участка регенерации, устанавливают регенераторы, которые восстанавливают и усиливают световые импульсы.
Определение длины регенерационного участка производится на основе заданных параметров качества связи, характеризуемых величиной вероятности ошибок (РОШ) и пропускной способности линии.
С ростом длины линии происходит уширение и затухание импульсов, что приводит к увеличению вероятности ошибок. Таким образом, длина регенерационного участка – LР ограничивается либо уширением импульсов (искажение их формы), либо затуханием сигнала в линейном тракте.
Для систем с цифровой модуляцией допустимая скорость передачи импульсов определяется среднеквадратичным уширением импульса в световоде. Если δ1- удельное уширение импульса (в световоде длиной 1 км), то в световоде длиной L км уширение импульса будет равно δL= δ1∙L. Анализ влияния уширения импульсов в линейном тракте ВОЛС показал, что им можно пренебречь практически для всех форм используемых для передачи импульсов, если выполняется соотношение:
, (4.7)
где: B – скорость передачи цифрового сигнала в линии;
Из соотношения (4.5) следует, что длина LP1, ограниченная дисперсией сигналов в оптическом волокне, т.е. уширением импульсов, не должна превышать величину:
(4.8)
Учитывая, что δ1= δλ∙D получим:
, (4.9)
где: D - удельная хроматическая дисперсия ОВ;
δλ - ширина спектральной линии источника излучения.
Длина регенерационного участка LP2, ограниченного энергетическими характеристиками ВОЛС, определяется выражением:
(4.10)
где Э - энергетический потенциал системы;
αН- величина потерь в неразъемных соединениях;
αР - величина потерь в разъемных соединениях;
nР – количество разъемных соединений;
α - километрическое затухание кабеля;
lСД- строительная длина кабеля.
Величину энергетического потенциала системы определяют по формуле:
Э=РПЕР-РВ-РТ-РЗАП-РФ, дБ (4.11)
где: РПЕР - мощность, излучаемая оптическим передатчиком ВОСП;
РВ - потери при вводе излучения в волокно;
РТ - допуск на температурные изменения коэффициента затухания ОК;
РЗАП - запас по мощности сигнала в расчете на возможное ухудшение параметров ВОЛС;
РФ - мощность на входе фотоприемника ВОСП.
Сравнивая результаты, получаемые из соотношений (4.9) и (4.10), при проектирование ВОЛС выбирают меньшую из величин LP1 и LP2. Если LP1 < LP2, то LP = LP1 - длина регенерационного участка ограничена дисперсией сигнала. При LP1 > LP2, то LP = LP2 - длина ограничена потерями в линии.
Произведем расчет длины регенерационного участка ВОЛС, работающей в диапазоне длин волн λ=1,3 мкм на одномодовых оптических волокнах с параметрами:
- километрическое затухание - α=0,31 дБ/км;
- удельная хроматическая дисперсия – D=1,8 пс/нм∙км.
В качестве источника оптического излучения используется полупроводниковый лазер оптического интерфейса, который обладает следующими параметрами:
Таблица 4.1 Характеристики передаточно-приемного тракта
| Длина волны оптического излучения, λ | 1310 нм |
| Мощность на выходе передатчика, РПЕР | 5 дБ |
| Мощность на входе фотоприемника, РФ (коэффициент ошибок -10-12) | -22 дБ |
| Ширина спектральной линии, δλ | 2 нм |
| Скорость передачи, B | 0,622 Гбит/с |
Длина регенерационного участка, ограниченная дисперсией сигнала в ОВ, определяется из соотношения (4.7):
Расчет длины регенерационного участка, ограниченного энергетическими характеристиками ВОЛС, производится в соответствии с выражением (4.8):
Примем:
РВ=1 дБ; РТ=1 дБ; РЗАП=3 дБ n=8
αН=0,02 дБ; αР=0,15 дБ; nР=2; lСД=2 км.
В соответствии с (4.9) энергетический потенциал ВОСП равен:
Э= 5-1-1-3-(-22)=22 дБ
Тогда, в соответствии с (4.8) получим:
Сравнивая величины LР1 и LР2, выберем меньшую из них. LР1=111,6 км, а LР2=52,3 км. Так как LР1> LР2, то длина участка регенерации равна LР=52,3 км и ограничивается потерями в линейном тракте.
Длина участка регенерации, обеспечиваемая оптическим интерфейсом с длиной волны 1310 нм, позволяет организовать связь на проектируемом сегменте сети, протяженностью до 52,3 км, без дополнительных регенераторов.
Выводы и рекомендации
1. Рассчитано затухание ОВ на длине волны λ=1,3 мкм, которое составляет 0,31 дБ/км, что соответствует опытным данным;
2. Определена длина регенерационного участка – LР=52,3 км;