Дисперсией ОВ называют увеличение длительности оптических импульсов при их распространении по ОВ. Неодинаковая скорость распространения отдельных составляющих оптического сигнала является основной причиной дисперсии. Одномодовые оптические ОВ характеризуются хроматической и поляризационной модовой дисперсией (ПМД). Дисперсия ОВ создает переходные помехи, приводит к межсимвольным искажениям и, как следствие, ограничивает скорость передачи в линии (длину регенерационного участка).
Данный фактор искажения учитывается путем расчета дополнительных потерь (приращения уровня помех) из-за шумов межсимвольной интерференции (ISI – IntersymbolInterference), которые включают в себя перекрестные помехи и шумы синхронизации. Потери из-за ISI определяются из следующего выражения [2.12]:
aISI=101g 
, ДБ, (5.1)
где Т0 – время нарастания фронта оптического импульса на выходе источника оптического излучения от 10% до 90% его максимального значения, непосредственно связано со скоростью передачи оптического сигнала в линии:
T0= 
(5.2)
где BL – скорость передачи оптического сигнала в линии. В данной работе рассматривается применение блочного линейного кода оптического сигнала MBNВ, где М – число символов кодовой последовательности, а N – число импульсов, необходимое для передачи:
BL= 
B,Мбит/с, (5.3)
ВL–скорость передачи информации,соответствующая заданному уровню циф-ровой иерархии. Так, например, для передачи потоков Е1 (В=2,048 Мбит/с) и Е2 (В=8,448 Мбит/с) плезиохронной цифровой иерархии (PDH) используется блочный линейный код 1В2В. Поток Е3 (В=34,368 Мбит/с) PDH соответствует код 5В6В. Для уровней синхронной цифровой иерархии (SDH) STM-1 (В=155 Мбит/с) и выше ус-ловно принять 10В11В.
ТL–время нарастания фронта оптического импульса на выходе фотоприемникаОСП от 10% до 90% его максимального значения [2.12]:
TL = 
(5.4)
BWR–полоса пропускания фотоприемника,Гц,выбирается из условияBWR≥BL; 
–прогнозируемое среднеквадратическое значение дисперсии на ЭКУ:
(5.5)
где Dch и DPMD - значения хроматической и поляризационной модовой дисперсии на ЭКУ, соответственно.
Прогнозируемое значение хроматической дисперсии Dch на ЭКУ заданной протяженности LЭКУ определяется по следующей формуле:
Dch=D 
∆λ LЭКУ,с, (5.6)
где ∆λ – ширина спектра излучения источника, выбирается согласно исходным данным;
D–коэффициент хроматической дисперсии на заданной рабочей длине волныλ[2.12, 2.13]:
D= 
, 
(5.7)
S0–параметр наклона спектральной характеристики дисперсии ОВ в точке ну левой дисперсии 
λ0–длина волны нулевой дисперсии,нм.
Прогнозируемое значение ПМД на ЭКУ заданной протяженности [2.1 – 2.3]:
DPMD=PMD 
,с(5.8)
где PMD – параметр ПМД волокна, 
Параметры S0, λ0 и PMD выбираются из Приложения 1, в соответствие с заданной маркой ОВ.
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. 6.1.
Рисунок 6.1. Глаз-диаграмма, полученная с помощью анализатора канала.
Предварительно вычислите уровень мощности на выходе источника оптического излучения:
P0=101g 
(6.1)
где P0 – заданная (см. п. 3) мощность на выходе источника оптического излучения.
Уровень мощности оптического сигнала на выходе фотоприемника ОСП опре-деляется суммарными потерями в ОВ на ЭКУ ВОЛП а также суммарным значением дополнительных потерь, обусловленных дисперсией ОВ:
PL = P0–Aэку– аISI,ДБ (6.2)
Соответственно, мощность оптического сигнала на выходе фотоприемника ОСП:
PL= 
,мВт (6.3)
Для расчета помехозащищенности канала ЦСП необходимо также оценить мощность шума фотоприемника Pnoise. На практике фотоприемные устройства высокоскоростных ОСП проектируются таким образом, чтобы логарифм отношения полосы пропускания электрического фильтра к полосе пропускания оптического фильтра составлял не менее 2 дБ [2.8]. В этом случае выполняется следующее условие по отношению сигнал/шум:
OSNR=20 lg(Qном)+2,дБ, (6.4)
где OSNR – оптическое отношение сигнал/шум (OpticalSignal – to-NoiseRatio);
Qном–номинальное значениеQ-фактора,соответствующего нормированномукоэффициенту ошибок BERном (см. п. 7).
Согласно определению [2.1], уровень чувствительности фотоприемника ОСП – 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, а также используя условие (6.4), максимальный уровень мощности шума фотоприемника P noiseможно оценить по следующей формуле:
P noise=PR−20⋅lg(Qном)−2,дБ, (6.5)
где PR – уровень чувствительности фотоприемника, дБ;
P noise- уровень шума фотоприемника, дБ.
Номинальные значения Q-фактора и соответствующие им нормированные коэффициенты ошибок BERном представлены в таблице 6.1.
Таблица 6.1
| BERном | 
| 
| 
| 
|
| Qном | 5,99 | 6,63 | 6,71 | 7.04 |
| Стандарт | E3 | STM-1 | STM-4 |
Очевидно, чувствительность фотоприемника и мощность шума рассчитываетсякак:
PR = 
,мВт
P noise= 
,мВт. (6.6)
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) [2.12].
(6.7)
и отклика системы на передачу «изолированной» логической «1» в последовательности логических «0» (например, комбинация 010 – при 3-х символьной последовательности) [2.12]
(6.8)
где SL - среднеквадратическая длительность гауссова импульса на выходе фотоприемника ОСП; данная величина непосредственно связана с TL следующим соотношением:
SL= 
(6.9)
Т –интервал передачи битовой последовательности:
T=Nsymb 
τ05,с, (6.10)
где N symb – количество символов битовой последовательности, в данном случае принять N symb =3;
τ05–длительность импульса на уровне0,5от его максимума на выходе источника оптического излучения; обратно пропорциональна скорости передачи сигнала в линии:
τ05= 
(6.11)
Выполнитепостроение глаз-диаграммы в диапазоне (-2.Т; 2.Т). На диаграмме укажите 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 по результатам расчета представлен на рис. 6.2.
P out(t),мВт
PR
Pnoiset, пс
Рисунок 6.2. Пример построения глаз-диаграммы.