РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА КАНАЛА ЦИФРОВОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

Фундаментальным показателем качества цифровых систем передачи является коэффициент ошибок BER. Работа цифровых систем передачи 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 σ1 и σ0(рис. 7.1) [2.8].

Предварительно, для оценки параметров распределений состояний «1» и «0»,определите точку максимального раскрываглаз-диаграммы (рис. 7.2):

(7.1).

Рисунок 7.1. К оценке Q-фактора.

Рассчитайте границы раскрываглаз-диаграммы (зоны принятия решения), соответствующие минимальной зарегистрированной мощности при передаче логической «1» P 1min и максимальной зарегистрированной мощности при передаче логического«0» P 0max:

P 1min= , мВт

P0 mах= , мВт

Исходя из предположения гауссова распределения состояний логической «1» и логического «0», определите характеристики распределений состояний – математическое ожидание E1 и E0:

, мВт (7.3)

E0=Pnoise,мВт (7.4)

и среднеквадратическое отклонение σ1 и σ0, соответственно, воспользовавшись правилом «три сигма»:

мВт (7.5)

мВт (7.6)

P out(t),мВт

P1min

P0max

τopen t, nс

Рисунок 7.2. К оценке параметров распределений состояний «1» и «0».

Q-фактор рассчитывается по следующей формуле [2.3, 2.8 – 2.11]:

(7.7)

При этом сам коэффициент ошибок BER определяется по следующей формуле

[2.3, 2.8 – 2.11]:

BER= , (7.8)

где erfc – вспомогательная функция интеграла ошибок:

(7.9)

Необходимо отметить, что приближенная формула расчета BER, справедлива при значениях аргумента erfc больше 3, иными словами, только при выполнении условия:

(7.10)

ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ

В соответствие с п. 4, вычислите суммарные потери в ОВ на ЭКУ. Согласно п. 5, рассчитайте дисперсию ОВ на ЭКУ, дополнительные потери, обусловленные дисперсией, а также характеристики импульсов на выходе источника оптического излучения передающего модуля ВОЛП и выходе фотоприемника приемного модуля ВОЛП для скоростей передачи PDHE3, SDHSTM-1 и STM-4, а также GigabitEthernet. Результатырасчетапредставьте в видетабл. 8.1.

Таблица 8.1.

Определите энергетические характеристики оптического сигнала, согласно п. 6. Результатырасчетазанесите в табл. 8.2.

Таблица 8.2.

Постройте четыре глаз-диаграммы в диапазоне (-2.Т; 2.Т) для каждой из заданных скоростей передачи сигнала. 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.

Согласно методике п. 7, рассчитайте показатели качества канала исследуемых цифровых ОСП заданных стандартов. Результаты расчета занесите в табл. 8.3. Сравните рассчитанные по глаз-диаграммам коэффициенты ошибок BER с номинальными допустимыми значениями BERном, соответствующие сетевым стандартам. Сделайте выводы о работоспособности каналов исследуемых ОСП.

Таблица 8.3.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Характеристики стандартных одномодовых оптических волокон со ступенчатым профилем показателяпреломления (G.652)

Alcatel

Параметр	Ед.изм.	Alcatel6900	Alcatel6901
Затухание на λ =1310 нм, α	дБ/км	0,34	0,35
Затухание на λ =1550 нм, α	дБ/км	0,24	0,22
Длина волны нулевой дисперсии, λ0	нм	1300–1320	1300–1320
Параметрнаклона спектральнойхарактеристикидисперсии ОВ в точке нулевой дисперсии, S0		0,092	0,090
Параметр ПМД ОВ, PMD		0,1	0,08

Примечание:

При определении исходных данных к расчету длина волны нулевой дисперсии волокон Alcatel задается следующим образом:

λ0=1300+m+n,нм

где m и n – предпоследняя и последняя цифры номера зачетной книжки, соответственно.

Corning

Параметр	Ед. изм.	Corning SMF-	Corning SMF
Затухание на λ=1310 нм, α	дБ/км	0,34	0,34
Затухание на λ=1550 нм, α	дБ/км	0,20	0,20
Длина волны нулевой дисперсии, λ0	нм	1302-	1302-
Параметрнаклона спектральнойхарактеристики дисперсии ОВ в точке нулевой дисперсии, S0		0,090	0,086
Параметр ПМД ОВ, PMD		0,1	0,08

Примечание

При определении исходных данных к расчету длина волны нулевой дисперсии волокон Corning задается следующим образом:

λ0=1302+m+n,нм

где m и n – предпоследняя и последняя цифры номера зачетной книжки, соответственно.