Задания на курсовой проект с методическими указаниями для студентов III курса




ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

 

ОПТИЧЕСКИЕ ЦИФРОВЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

“Проектирование сети связи по технологи WDM»

 

Задания на курсовой проект с методическими указаниями для студентов III курса

Направления подготовки:

Инфокоммуникационные системы и сети связи

Профиль:

Оптические сети и системы связи

 

 

Москва – 2014


1 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

1.1 Выбор участка проектирования

Исходные данные выбираются по двум последним цифрам учебного шифра студента.

Участок проектирования и станция с количеством выделяемых волн выбирается студентом по последней цифре учебного шифра из таблицы 1.1. Полная схема сети связи представлена в Приложении 1.

Таблица 1.1 – Участок проектирования

Последняя цифра шифра Проектируемый участок Станция / количество выделяемых волн
  Мармыж - Орел Поныри / 4
  Поныри - Ясногорск Мценск / 5
  Орел - Столбовая Тула / 4
  Щигры - Мценск Еропкино / 5
  Курск - Горбачево Орел / 4
  Еропкино - Тула Горбачево / 5
  Подольск - Орехово-Зуево Панки / 4
  Лазорево - Люблино Серпухов / 5
  Серпухов - Орехово-Зуево УМЖД* / 4
  Ясногорск - Куровская Столбовая / 5

* - Управление московской железной дороги

По предпоследней цифре учебного шифра выбирается количество мультиплексоров ввода-вывода (МВВ). Если предпоследняя цифра шифра четная – то один МВВ на проектируемый участок, не четная – два МВВ на проектируемый участок.

 

 

1.2 Выбор оптического кабеля и характеристик ОВ

Выбор оптического кабеля производится по сумме двух последних цифр учебного шифра. Если сумма четная – то выбирается ОКЛ

если не четна – то выбирается ОКБ-М

Кроме основных параметров кабелей, в таблицах 1.2 и 1.3 приведены значения хроматической дисперсии и строительной длины по вариантам.

Таблица 1.2 – Характеристики ОВ для кабеля ОКБ-М8Т

Параметр Предпоследняя цифра учебного шифра
                   
Хроматическая дисперсия: На λ=1,31 мкм   1,32   1,35   1,4   1,43   1,3   1,34   5,6   5,5   5,21   4,9
На λ=1,55 мкм -5,5 -4,5 -0,35 -2,05 -1,31 -4,05 -4,21 -5,05 -3,3 -5,7
Строительная длина, км   2,5   3,5   4,5        

 

Таблица 1.3 – Характеристики ОВ для кабеля ОКЛ

Параметр Предпоследняя цифра учебного шифра
                   
Хроматическая дисперсия: На λ=1,31 мкм   1,3   1,25   1,38   1,41   1,33   1,29   5,58   5,8   5,11   3,8
На λ=1,55 мкм -5,7 -3,3 -0,55 -4,21 -4,05 -1,31 -2,05 -0,35 -4,5 -5,5
Строительная длина, км         4,5   3,5   2,5  

 

 


2 РАСЧЕТЫДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ СВЯЗИ WDM

2.1 Оценка технологии WDM и типа оптического кабеля

Проектирование волоконно-оптических линий передачи с использованием технологии WDM и аппаратуры волоконно-оптических систем передачи со спектральным разделением оптических каналов ведется на основе исходных данных, заложенных в проектном задании, а также на основе предварительной оценки технологий WDM по числу оптических каналов и типу применяемого оптического кабеля.

Основным каналообразующим оборудованием для ВОСП-СР являются терминалы STM-16 и STM-64, используемые для передачи различного трафика: сигналов СЦИ и ПЦИ, ячеек АТМ, пакетов IP, передачи и распределения сигналов цифрового телевидения и др. При этом предусматривается реализация различных цепочек передачи: ПЦИ-СЦИ-ВОСП-СР, АТМ-СЦИ-ВОСП-СР, IP-АТМ-СЦИ-ВОСП-СР и IP-СЦИ-ВОСП-СР. Параметры, ограничивающие применение в оптических каналах STM-16 и STM-64, приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Параметры применения в оптических каналах STM-16 и STM-64

На основе ВОСП-СР может выполняться как реконструкция существующих ВОЛП с целью повышения их пропускной способности, так и строительство новых, являющихся частью оптической транспортной сети (Optical Transport Network – OTN).

Выбор числа оптических каналов определяется необходимостью удовлетворения потребностей в передаче различного трафика и, как правило, увязывается с ростом пропускной способности проектируемой ВОЛП от 10 до 100 Гбит/с и выше на ближайшую и отдаленную перспективу. В случае реконструкции ВОЛП число оптических каналов может быть ограничено возможностями проложенного кабеля, например, с волокном G.652.

Исходя из назначения проектируемой ВОСП-СР, схемы организации связи, пропускной способности, дальности передачи на основе технико-экономических расчетов выбирается одна из технологий WDM, таблица 2.2.

Таблица 2.2 – Технология спектрального разделения (СР)

Лучшим для передачи сигналов ВОСП-СР является волокно G.655 с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF). Это волокно в пределах рабочего диапазона (1550... 1565 нм) имеет небольшую, хорошо контролируемую хроматическую дисперсию от 3 пс/нм-км на длине волны 1530 нм до 0,7 пс/нм-км на длине волны 1560 нм. Такого значения дисперсии достаточно, чтобы подавить четырехволновое смешение.

Ограничение общей протяженности из-за влияния хроматической дисперсии приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Ограничения общей протяженности, км, из-за влияния хроматической дисперсии

После выбора типа технологии WDM и типа ОВ осуществляют выбор аппаратуры и приступают к разработке схемы организации связи. Выбор аппаратуры первоначально сводится к определению оптических интерфейсов (стыков) на основе рекомендации МСЭ-Т G.692. После этого выбираются аппаратура и её производитель, а затем тип оптического кабеля и его производитель. Отметим, что на территории Российской Федерации применительно к аппаратуре ВОСП-СР действуют нормативные документы РД 45.286 и ОСТ 45.178, а наиболее применяемым является ОВ рекомендации G.652.

2.2 Схема организации связи на основе технологии WDM

Выбор той или иной конфигурации проектируемой ВОЛП определяется сетевой конфигурацией — топологией сети. На ЕСЭ РФ для технологии WDM основными топологиями являются: линейная цепь с вводом/выводом, кольцевая структура и смешанные структуры, включающие в себя связанные кольца и линейные цепи с вводом/выводом. В зависимости от технико-экономических требований на ВОЛП могут использоваться как однонаправленные, так и двунаправленные ВОСП-СР.

Сетевая конфигурация проектируемой ВОЛП должны быть выбраны с учетом перспективного развития, в частности увеличения пропускной способности, возможности установки дополнительных устройств ввода/вывода и компенсации хроматической дисперсии.

Упрощенная схема линейной сетевой структуры с указанием основных точек нормирования (интерфейсов) параметров ВОСП-СР приведена на рисунке 2.1.

Напомним, что в составе аппаратуры ВОСП-СР помимо транспондеров допускается применение волновых конверторов для передачи и приема сигналов различных форматов (STM-N, IP, ATM, Ethernet и др.). Основное требование к транспондеру — обеспечение стабильности центральной длины волны конкретного оптического канала. Кроме того, транспондер осуществляет регенерацию сигналов. По осуществлению регенерации сигналов различают два типа транспондеров:

 

ТР – транспондер;

ОМ/ОУ1 – оптический мультиплексор (мультиплексор WDM) с оптическим усилителем мощности ОУ1 на передаче;

ОМС – оптическая мультиплексная секция;

ЭКУ – элементарный кабельный участок;

ОСП – оптическая секция передачи;

ОУ3 – линейный оптический усилитель;

ОУ2/ОД – оптический демультиплексор (демультиплексор WDM) с оптическим усилителем на входе ОУ2 (предусилитель на приеме);

ОМВВ – оптический мультиплексор ввода/вывода.

Рисунок 2.1 – Линейная сетевая структура ВОСП-СР с вводом/выводом

- транспондер типа TP-2R, осуществляющий регенерацию сигнала по амплитуде и по форме;

- транспондер типа TP-3R, осуществляющий регенерацию сигнала по амплитуде, по форме и положению относительно тактовых точек, т.е. в структуре такого транспондера имеется выделитель тактовой частоты.

Для TP-2R определен диапазон скоростей цифрового потока, а TP-3R предназначен для работы на одной (определенной) скорости передачи цифрового потока.

Упрощенная схема кольцевой структуры с вводом/выводом оптических каналов ВОСП-СР приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Кольцевая сетевая структура ВОСП-СР с вводом/выводом

Параметры оптических стыков в точках нормирования и для скоростей передачи цифровых потоков СЦИ приведены в таблице 2.4.

Параметры оптических стыков в точках нормирования главного оптического тракта (ГОТ) ГПд, Пд и ГПр приведены в таблице 2.5.

Обеспечение дальности передачи требует применения оптических усилителей, выбора их типа и размещения на регенерационной секции, состоящей из одной или нескольких оптических секций передачи (ОСП). Число таких секций на единицу больше числа линейных усилителей ОУ3. В зависимости от длины ОСП, которую по аналогии с системами передачи с ЧРК можно назвать длиной усилительного участка на входе и выходе ОМВВ возможна установка соответственно предварительного (ОУ2) и мощного (ОУ1) оптических усилителей. В составе аппаратуры ВОСП-СР допускается использование любых типов ОУ с параметрами, соответствующими установленным стандартам.

Основные параметры ОУПд (оптический усилитель передающий – ОУ1),

Таблица 2.4 – Параметры оптических стыков для различных скоростей передачи

Таблица 2.5 – Параметры оптических стыков в точках нормирования

ОУПр (оптический усилитель приемный – ОУ2) и ОУЛ (оптический усилитель линейный – ОУ3) приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 – Основные параметры оптических усилителей

Нормирование защищенности осуществляется исходя из того, чтобы вносимые в оптический тракт на секции регенерации ВОСП-СР шумы усилителей не уменьшали результирующую защищенность ниже 18 дБ, что позволяет обеспечить значение коэффициента ошибок на регенерационной секции не более .

В ОСТ 45.178 не допускается превышение суммарной мощности оптического излучения более +27 дБм. Это определяет и верхний предел уровня мощности сигнала, дБм, в каждом оптическом канале на выходе усилителя передачи и линейного усилителя (ОУ1 и ОУ3), который составляет:

(1.1)

При разработке схемы организации связи на основе топологий «точка-точка» или линейной сетевой структуры с вводом/выводом следует выбрать оптические мультиплексоры/демультиплексоры (ОМ/ОД). К наиболее типовым технологическим решениям относятся два типа ОМ/ОД:

- многоканальные для объединения/разъединения оптических сигналов в пределах одного из спектральных диапазонов C, L, S или на отдельных их участках с числом каналов больше двух;

- двухканальные для объединения/разъединения групп оптических каналов, например различных спектральных диапазонов. При выборе ОМ/ОД следует руководствоваться их параметрами.

При организации связи по топологиям линейная цепь и кольцо, предусматривающих ввод/вывод оптических каналов, необходимо также выбрать тип оптических мультиплексоров ввода/вывода (ОМ-ВВ).

Схема организации связи является основой для расчета параметров качества передачи, как правило, определяемой самой длинной регенерационной секцией. Для разработки схемы организации связи необходимо выполнить расчеты по определению максимальной длины усилительного участка и предельной протяженности регенерационной секции. Кроме того, необходимо рассчитать дисперсию и определить необходимость её коррекции [16].

Определим основные показатели качества на примере ВОЛП между станциями Мармыж и Мценск, протяженностью 321 км для расчета высокоскоростной магистральной линии линейной сетевой структуры. На данном участке ВОЛП используется оптический кабель типа ОКЛ-02. Оптические волокна кабеля соответствуют Рекомендации МСЭ-Т G.652 и имеют следующие параметры:

- дисперсия на длине волны равна 18 пс/(нм×км);

- коэффициент затухания .

В качестве аппаратуры ВОСП-СР предполагается использование отечественного оборудования «Пуск», выпускаемого НТО «ИРЭ-Полюс».

На первом этапе организуем 16 оптических каналов со скоростью передачи 2,5 Гбит/c в каждом с возможностью их последующего увеличения, что обеспечивает в перспективе рост пропускной способности ВОЛП вплоть до 400 Гбит/c.

Так как влияние четырехволнового смешения (ЧВС – FWM) для волокна G.652 несущественно, то расстояние между каналами может быть выбрано равным 100 ГГц (0,8 нм) с базовой частотой Рекомендации МСЭ-Т G.694.1 равной 193,1 ГГц (1552,5 нм).

2.3 Расчет длины усилительного участка ВОСП-СР

Длина усилительного участка ВОСП-СР определяется по критерию перекрываемого затухания , которое численно равно усилению линейного усилителя ОУ3. Расчетная схема для определения длины усилительного участка показана на рисунке 2.3. Под ЭКУ понимается пассивный кабельный участок (между опорными точками на передаче S и на приеме R), не содержащий оптических усилителей и регенераторов. Рекомендации МСЭ-Т определяют точку S как точку ОВ сразу за оптическим разъемом ОС-Р, а точку R как точку ОВ перед оптическим разъемом ОС-Р.

ВОСП-СР: ОС-Р – оптическое соединение разъемное,

ОС-Н – оптическое соединение неразъемное

Рисунок 2.3 – Расчетная схема для определения длины усилительного участка

Согласно этой схеме затухание усилительного участка равно:

(1.2)

где - затухание неразъемного соединителя ОС-Н, дБ; - строительная длина оптического кабеля, км; - коэффициент затухания ОК, дБ/км

Отсюда длина усилительного участка:

(1.3)

Для уменьшения числа оптических усилителей целесообразно использовать усилительные участки максимальной длины , когда перекрываемое затухание максимально, т.е. .

Рассчитаем длину усилительного участка ВОЛП.

Согласно ОСТ 45.178 в коде применения тип усилительного участка W обозначается:

Д – для длинного ЭКУ (L – long haul) с максимальным затуханием не выше 22 дБ

О – для очень длинного ЭКУ (V – very long haul) с максимальным затуханием не выше 33 дБ

С – для сверхдлинного ЭКУ (U – ultra long haul) с максимальным затуханием не выше 44 дБ.

С учетом выше изложенного участок типа применения Д с промежуточными линейными усилителями максимальное перекрываемое затухание составит 22 дБ, т.е. . Тогда для кабеля ОКЛ-02 с коэффициентом затухания при типовых значениях , получим:

.

Данный расчет показывает, что длина усилительного участка превышает расстояния между любыми смежными станциями ВОЛП. Следовательно, можно сделать вывод о том, что промежуточные линейные усилители могут быть размещены на станциях реконструируемой ВОЛП, обеспечивающих их гарантированное энергоснабжение.

Для усилительного участка типа применения О максимальное перекрываемое затухание составит 33 дБ, т.е. . В этом случае:

Очевидно, что для данного примера такая длина усилительного участка не позволяет сократить число ЭКУ и уменьшить тем самым число промежуточных усилителей. Поэтому на реконструируемой ВОЛП целесообразно применить усилительные участки типа Д, так как по сравнению с типом применения О можно использовать более простые и дешевые оптические усилители, рассчитанные на компенсацию максимального затухания ЭКУ, равного 22 дБ.

2.4 Расчет защищенности и предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР

В отличие от каскадов ОУ между оптическими усилителями уси­лительного участка имеется существенное затухание , поэтому на регенерационной секции ВОСП-СР необходимо учитывать снижение защищённости сигнала от квантовых шумов и шумов усиленной спонтанной эмиссии (ASE) в каждом усилительном участке.

Методику нахождения защищённости на регенерационной секции, содержащей i усилительных участков , рассмотрим на основе внешней диаграммы уровней, построенной в одном из направ­лений передачи для одного из оптических каналов. Фрагмент такой диаграммы уровней приведен на рисунке 2.4.

Как видно из рисунка, защищенность на i-м усилительном участке равна разности уровня сигнала на входе оптического усилителя и уровня шума, приведенного ко входу усилителя, , т.е. .

Уровень сигнала на входе усилителя (точка R ЭКУ):

(1.4)

где - уровень сигнала на выходе линейного ОУ предшествующего

Рисунок 3.4 – Фрагмент диаграммы уровней ВОСП-СР

участка.

Шумы, возникающие на отдельных усилительных участках, имеют независимый характер, поэтому их суммарная мощность будет равна сумме мощностей, т.е. составит:

(1.5)

Защищенность в точке с уровнем :

(1.6)

Число усилительных участков может быть только целым. Поэтому их максимальное число:

(1.7)

Уровень шума, приведенного ко входу усилителя:

(1.8)

где - уровень квантового шума; - логарифмический коэффициент шума.

Уровень квантового шума, дБм, в полосе частот оптического канала c центральной частотой находится по формуле:

(1.9)

где - постоянная Планка.

С учетом (3.9) можно записать:

(1.10)

Отсюда можно найти предельную протяженность регенерационной секции:

(1.11)

На проектируемой или реконструируемой ВОЛП протяженности регенерационных секций не могут превышать . Отметим, что с целью обеспечения гарантированного энергообеспечения линейные усилители располагают, как правило, на станциях.

Поэтому реальные значения протяженностей усилительных участков и, следовательно, их затуханий различаются друг от друга. В этом случае следует построить внешнюю диаграмму уровней и найти мощ­ность накопленных на регенерационной секции шумов. Расчет мощно­сти накопленных шумов выполняют по формуле (3.5). Далее находят уровень этих шумов, определяют ожидаемую защищенность, сравни­вают её с допустимой величиной и делают соответствующий вывод.

2.5 Расчет дисперсии регенерационной секции

Дисперсия регенерационной секции рассчитывается по следующей методике.

1. По известной длине регенерационной секции , км, определяется ожидаемая (накапливаемая) дисперсия, пс:

(2.12)

где - удельная хроматическая дисперсия оптического волокна на длине волны , пс/(нм∙км); - результирующая ширина спектра оптического сигнала, распространяющегося по ОВ, нм; - коэффициент поляризованной модовой дисперсии, .

Удельная хроматическая дисперсия оптического волокна находится для оптического канала с длиной волны по формуле:

(2.13)

где - паспортное значение коэффициента хроматической дисперсии волокна, указываемое для , S – коэффициент наклона дисперсионной характеристики ОВ, .

Величина определяется по формуле:

(2.14)

где - ширина спектра оптического излучения по уровню -20 дБ, нм; - ширина спектра цифрового сигнала, нм.

Ширина спектра цифрового сигнала:

(2.15)

где - центральная длина волны модулируемого источника излучения, нм;

В – скорость передачи, Гбит/с; с – скорость света в вакууме, которая здесь принимается равной ;

- коэффициент, равный 1 для сигнала в коде NRZ и 0,5 для сигналов в коде RZ.

Поляризационная модовая дисперсия рассчитывается только для скорости передачи в оптическом канале более 10 Гбит/c.

2. Определяется допустимая дисперсия (уширение импульса), пс:

(2.16)

где - коэффициент, зависящий от типа кода линейного цифрового сигнала (для кода NRZ β=0,7 и для кода RZ β=0,5),

В - скорость передачи, Гбит/c.

3. Ожидаемая вносимая дисперсия сравнивается с допустимой. Если выполняется условие , то компенсация дисперсии не требуется. В противном случае необходима компенсация дисперсии.

Традиционным решением является компенсация дисперсии при помощи пассивных модулей компенсации дисперсии (МКД), равномерно устанавливаемых на линии передачи. По сути это включение в оптический тракт отрезков компенсирующего волокна (Dispersion Compensating Fiber – DCF) с отрицательной дисперсией. Как правило, МКД включают между каскадами линейного усилителя, так что его повышенное затухание не приводит к снижению защищенности.

4. Если компенсация дисперсия необходима, то определяется разность:

(2.17)

Исходя их полученной величины , определяется подходящий тип компенсирующего волокна и его параметры: коэффициент затухания , дБ/км, и коэффициент дисперсии , пс/(нм∙км). После чего находится длина этого волокна:

(2.18)

и его затухание:

(2.19)

Типовые значения параметров компенсирующего волокна следующие: и .

Если затухание компенсирующего волокна DCF соизмеримо с затуханием усилительного участка, то оно распределяется на количество линейных усилителей k и находится затухание МКД, дБ.

(2.20)

При небольшом значении (порядка 3…6 дБ) можно ограничиться применением МКД на одном из усилительных участков. В этом случае принимают .

Значение должно удовлетворять условию:

(2.21)

где - максимальное усиление линейного усилителя;

- затухание усилительного участка, дБ.

Если условие (3.21) выполняется, то уменьшение длины усилительного участка не требуется, в противном случае необходимо уменьшить длину ЭКУ.

Рассчитаем защищенность и дисперсию для ВОЛП.

Найдем предельную протяженность регенерационной секции.

Сначала определим уровень передачи по одному каналу на выходе усилителя мощности ОУ1 и линейного усилителя ОУ3. Уровень суммарной мощности оптического излучения на выходе усилителя мощности (усилителя передачи) и линейного усилителя примем равным, таблицы 3.5 и 3.6, максимально допустимому значению, т.е. . Оборудование «Пуск» позволяет организовать до 160 оптических каналов, следовательно, максимальный уровень сигнала в одном оптическом канале на выходе ОУ1 и ОУ3 согласно формуле 3.1 составит:

Примем . Это позволяет в последующем наращивать число каналов. При этом уровень суммарной мощности не превысит максимально допустимого значения.

Далее найдем уровень квантового шума. Полоса частот оптического канала (Приложение 6) для скорости передачи 2,5 Гбит/с составляет 80 ГГц. Центральную частоту примем равной базовой частоте сетки частот G.694.1, т.е. f=193,1 ГГц. Подставляя эти величины в формулу (3.9), получим:

Примем, что входящий в формулу логарифмический коэффициент шума и допустимая защищенность имеют значения, удовлетворяющие нормативным требованиям таблицы 3.5 и 3.6, и составляют: допустимая защищенность , логарифмический коэффициент шума

По формуле (3.10) найдем максимальное число усилительных участков типа применения Д на регенерационной секции. Принимая получим:

Так как для типа применения Д в нашем случае , то согласно (3.11) имеем:

.

Как видно, величина превосходит протяженность реконструируемой линии, которая равна 321 км. Следовательно, можно сделать вывод о возможности применения на реконструируемой ВОЛП регенерационной секции с максимальной длиной 321 км и усилительными участками типа Д.

Далее выполним предварительное размещение оборудования линейного тракта.

Линейные усилители (ОУ3) расположим на станциях Щигры, Поныри, Еропкино и Орел. На станции Курск, находящемся между ст. Щигры и Поныри, предусмотрим установку оптического мультиплексора ввода/вывода (ОМВВ). ОМВВ вносит в оптический тракт дополнительные потери. Учитывая, что расстояние между пунктами Щигры и Поныри существенно превышает максимальную длину усилительного участка (133>81,48), для компенсации потерь в каждом из направлений передачи на входе и выходе ОМВВ необходимо установить соответственно предварительный (ОУ2) и мощный (ОУ1) оптические усилители с усилениями и . Сумма усилений этих усилителей должна равняться сумме затухания предшествующего участка и затухания, вносимого мультиплексором ввода/вывода в каналы прямого прохождения .

Определим величину затухания усилительного участка между станциями Курск и Поныри, которое имеет большее расстояние, по сравнению с участком Щигры - Курск.

Величина этого затухания:

По данным таблицы Приложения 7 при максимальном числе каналов ввода/вывода до 16, которое предполагается использовать в перспективе, ОМВВ может вносить в каналы прямого прохождения затухание до 16 дБ. Примем . Тогда суммарное затухание А усилительного участка и ОМВВ:

.

На основании данных таблицы 3.6 получаем:

- минимальная сумма усилений

- максимальная сумма усилений

Видим, что . Следовательно, . Отсюда следует, что установка ОУ2 и ОУ1 позволит полностью компенсировать потери на участке между станциями Курск – Поныри как в прямом, так и в обратном направлении.

Порядок расчета дисперсии

1. По формуле (2.12) найдем ожидаемую дисперсию для канала с максимальной центральной длиной волны, где дисперсия для ОВ G.652 максимальна. Согласно сетке частот ОСТ 45.178 величина максимальной длины волны составляет 1560,61 нм. Для ее нахождения необходимо предварительно выполнить вычисления по формулам (2.13-2.15).

Сначала вычислим удельную хроматическую дисперсию для канала с центральной длиной волны 1560,61 нм. Для оптического кабеля ОКЛ-2 паспортное значение коэффициента хроматической дисперсии волокна , а для ОВ G.652 коэффициент наклона дисперсионной характеристики S=0,0677 . По формуле (2.13) находим удельную хроматическую дисперсию на длине волны 1560,61 нм. Получим:

.

Далее по формуле (2.15) найдем ширину спектра цифрового сигнала в коде NRZ, используемом в нашем расчете. Подставляя в формулу , , и имеем:

Ширина спектра источника оптического излучения , входящая в (2.14), находится из соотношения , где берется из таблицы (2.4) для соответствующей скорости и частотного расстояния между каналами. Для нашего расчета ширина спектра излучения в частотной области на уровне 20 дБ составляет 20 ГГц.

Тогда:

Ожидаемая дисперсия (2.12) будет равна:

2. Допустимую дисперсию определяем по формуле (2.16), в которой для кода NRZ следует принять . Получим:

В данном случае скорость передачи в оптическом канале не превышает 10 Гбит/c, поэтому поляризованной модовой дисперсией можно пренебречь.

3. Сравнивая ожидаемую дисперсию 961,46пс с допустимой 280 пс, видим, что условие не выполняется. Приходим к выводу о необходимости компенсации дисперсии.

4. По формуле (2.17) находим:

.

Далее для типовых параметров и по формуле (2.18) находим длину компенсирующего волокна:

и по формуле (3.19) его затухание:

Поскольку это затухание весьма существенно, то его необходимо распределить по линейным усилителям, число которых k=4 и затухание модуля компенсации дисперсии тогда согласно (3.20) составит

Так как участок Курск – Поныри является самым протяженным на проектируемой ВОЛП, то проверка выполнения условия (3.21) для остальных усилительных участков не требуется.

Рассчитаем ожидаемую защищенность.

Для расчета ожидаемой защищенности необходимо построить внешнюю диа­грамму уровней. Основой для построения диаграммы уровней является схема организации связи, которую можно составить исходя из структуры применяемого оборудования и размещения оконечных пунктов, промежуточных усилительных пунктов, а также пунктов ввода/вывода оптических каналов [17].

Упрощенная схема организации связи для направления передачи Мармыж – Мценск имеет вид, представленный на рисунке (3.5). Здесь оконечными пунктами Мармыж и Мценск являются соответственно ОП – Мармыж и ОП – Мценск. Пункты Щигры, Поныри, Еропкино, Орел – усилительные пункты; обозначены УП–Щигры, УП–Поныри, УП–Еропкино, УП–Орел соответственно. Пункт Курск является пунктом ввода/вывода оптических каналов ПВВ–Курск.

Рисунок 3.5 – Схема организации связи ВОЛП Мармыж–Мценск на основе ВОСП-СР

На оконечных станциях, как следует из схемы организации связи, установлены: мультиплексоры (каналообразующее оборудование) STM-16, транспондеры (Тр), оптические мультиплексоры (ОМ) и оптические демультиплексоры (ОД), а также оптические усилители (ОУ1 – усилитель мощности и ОУ2 – предварительный усилитель). Усилительные пункты оборудованы линейными оптическими усилителями (ОУ3) с модулями компенсации дисперсии (МКД), включенными между каскадами линейных усилителей. На станции Курск располагается оптический мультиплексор ввода/вывода (ОМВВ) с установленными на входе и выходе усилителями ОУ2 и ОУ1, а также транспондеры каналов ввода/вывода. Все усилители выполнены на основе оптического волокна легированного эрбием (EDFA).

Исходными параметрами для построения внешней диаграммы уровней для направления Мармыж – Мценск являю



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-03-17 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: