63476 (Модернизация, телекоммуникационного оборудования в ЗАО "Кузбассэнергосвязь"), страница 5
Описание файла
Документ из архива "Модернизация, телекоммуникационного оборудования в ЗАО "Кузбассэнергосвязь"", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "коммуникации и связь" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "коммуникации и связь" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "63476"
Текст 5 страницы из документа "63476"
(5.1.3)
Числовая апертура равна:
Нормированная, или характеристическая, частота – один из важнейших обобщающих параметров, который связывает структурные параметры оптического волокна и длину световой волны, распространяемой в волокне. По значению нормированной частоты можно судить о режиме работы оптического волокна.
При < 2,405 – режим работы оптического волокна – одномодовый.
При > 2,405 – режим работы оптического волокна – многомодовый.
Нормированная частота определяется по формуле [10]:
, (5.1.4)
где а – радиус сердцевины волокна, м;
λ – рабочая длина волны, м;
NA – числовая апертура.
Нормированная частота равна:
= 1,90
Из полученного результата 1,90 < 2,405 следует, что режим работы по оптическому волокну – одномодовый. Достоинством одномодовых систем является весьма широкий диапазон частот и большая пропускная способность.
Определим длину волны и частоту, для критического режима, когда поле выходит за пределы оптического волокна и энергия по световоду не распространяется.
Критическая длина волны определяется по формуле [10]:
, (5.1.5)
где d – диаметр сердцевины оптического волокна, м;
Рnm – 2,405 значение корня функции Бесселя;
n1 и n2 – показатели преломления сердцевины и оболочки.
Критическая длина волны равна:
= 0,83 мкм
Критическая частота определяется по формуле [10]:
, (5.1.6)
где Pnm – значение корня функции Бесселя;
с0 – скорость света, м/с;
d – диаметр сердцевины, м;
n1 и n2 – показатели преломления сердцевины и оболочки.
Гц
8.2 Расчет передаточных параметров оптического кабеля
8.2.1 Расчет затухания
Затухание и потери являются параметрами, определяющими дальность передачи по оптическому кабелю и его эффективность.
Затухание световодных трактов оптических кабелей (), характеризуется собственными потерями в световодах (c) и дополнительными потерями, обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитной оболочки при изготовлении кабеля (к). Суммарное затухание равно [10]:
= с + к (5.2.1)
Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения (п) и потерь рассеяния (р).
Потери на поглощение существенно зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей (пр) могут быть значительными.
Собственное затухание рассчитывается по формуле [10]:
с = п + р (5.2.2)
Затухание в результате поглощения (п) связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, оно линейно растет с частотой, зависит от свойств материала световода (tgδ) и определяется по формуле [10]:
, (5.2.3)
где n1 – показатель преломления сердцевины;
tgδ = 1∙10-12 – тангенс диэлектрических потерь материала
сердцевины оптического волокна;
λ - рабочая длина волны, км.
Затухание поглощения равно:
= 0,0261 дБ/км
Затухание вследствие рассеяния (р) обусловлено неоднородностями материала ОВ, размеры которых меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления.
Затухание рассеяния определяется выражением [10]:
, (5.2.4)
где Кр – коэффициент рассеяния, для кварца равен 0,6 мкм4.
Затухание рассеяния равно:
= 0,104 дБ/км
Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь оптического волокна.
В результате, собственные потери мощности в ОВ составят:
с = 0,0261 + 0,104 = 0,130 дБ/км
Дополнительные потери в оптических кабелях (к) обусловлены деформацией оптических волокон в процессе изготовления кабеля - скруткой, изгибами волокон и так далее.
В общем случае дополнительные потери определяются, как:
(5.2.5)
В процессе изготовления волокна их классифицируют по следующим семи составляющим:
1 – возникает вследствие приложения к ОВ термомеханических
воздействий в процессе изготовления кабеля;
2 – вследствие температурной зависимости коэффициента
преломления материала ОВ;
3 – вызывается микроизгибами ОВ;
4 – возникает вследствие нарушения прямолинейности ОВ (скрутка);
5 – возникает вследствие кручения ОВ относительно его оси;
6 – возникает вследствие неравномерности покрытия ОВ;
7 – возникает вследствие потерь в защитной оболочке ОВ.
При соблюдении норм технологического процесса изготовления доминируют потери на микроизгибы.
Потери на микроизгибы и потери в защитных оболочках сравнительно невелики и составляют 0,1 дБ/км.
Расчетное суммарное затухание кабеля равно:
= 0,130 + 0,1 = 0,23 дБ/км
8.2.2 Расчет дисперсии
При прохождении импульсных сигналов по световоду изменяется не только амплитуда импульсов, но и их форма – импульсы уширяются. Это явление называется дисперсией (τ).
Дисперсия – это рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении его по ОВ, рисунок 8.2.
Рисунок 8.2 – Искажение формы импульсов вследствие дисперсии.
Полная классификация составляющих дисперсии оптического волокна приведена на рисунке 8.3.
Рисунок 8.3 – Классификация составляющих дисперсии оптического волокна.
Модовая (межмодовая) дисперсия обусловлена наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью, и имеет место только в многомодовом волокне.
Основной причиной возникновения хроматической (частотной) дисперсии является некогерентность источников излучения, реально работающих в спектре длин волн. Хроматическая дисперсия складывается из волноводной (внутримодовой) (τвв), материальной (τмат) и профильной (τпр):
τхр = τмат + τвв + τпр (5.2.6)
Волноводная (внутримодовая) дисперсия обусловлена процессами внутри моды. Она характеризуется направляющими свойствами сердцевины ОВ, а именно: зависимостью групповой скорости моды от длины волны оптического излучения, что приводит к различию скоростей распространения частотных составляющих излучаемого спектра.
Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления сердцевины и оболочки от длины волны оптического излучения.
К основным причинам возникновения профильной дисперсии относятся поперечные и малые продольные отклонения геометрических размеров и формы волокна. Они могут возникать в процессе изготовления ОВ, строительства и эксплуатации ВОЛC.
Материальную, волноводную, профильную дисперсии определим по формулам [10]:
τмат=∆λ М(λ), (5.2.7)
τвв=∆λ В(λ), (5.2.8)
τпр=∆λ П(λ), (5.2.9)
где ∆λ = 0,5 ширина спектра источника излучения, нм
(для выбранной системы передачи);
М(λ)=-18 пс/нм∙км удельная дисперсия материала;
В(λ)=12 пс/нм∙км удельная волноводная дисперсия;
П(λ)=5,5 пс/нм∙км удельная профильная дисперсия.
По формулам (5.2.7; 5.2.8; 5.2.9) рассчитаем материальную, волноводную, профильную дисперсии:
τмат=0,5 ∙ (-18)=-9 пс/км,
τвв= 0,5 ∙ 12=6 пс/км,
τпр=0,5 ∙ 5,5=2,75 пс/км
Поляризационная модовая дисперсия возникает вследствие различной скорости распространения двух взаимно перпендикулярных поляризационных составляющих моды. Главная физическая причина появления PMD – некруглость профиля сердцевины одномодового волокна.
PMD типового волокна, как правило составляет от 0,5 до 0,2 .
Поляризационная модовая дисперсия начинает сказываться только при скорости передачи выше 2,5 Гбит/с, поэтому при расчете ее не учитываем.
Результирующая хроматическая дисперсия равна:
τхр = -9 + 6 + 2,75 = - 0,5 пс/км
Полоса частот F, пропускаемая световодом определяет объем информации, который можно передать по ОВ. Так как импульс на приеме приходит искаженным (вследствие различия скоростей распространения в ОВ отдельных частотных составляющих сигнала), то происходит ограничение полосы пропускания сигнала. Дисперсия () связана с полосой пропускания следующим соотношением [10]:
(5.2.10)
Определим полосу пропускания волоконного световода:
= 880 ГГц∙км
8.3 Расчет длины регенерационного участка
8.3.1 Расчет количества и помехоустойчивости линейных регенераторов
Рис.8.4 Блок схема линейного регенератора (РЛ)
Характеристики линейного регенератора:
-
Энергетический бюджет:
, (1)
где [дБ/км], L - затухание и длина ОВ, PПОМ, Pmin – пиковая мощность световых импульсов на выходе ПОМ и чувствительность ПРОМ соответственно.
-
Скоростной бюджет ВОСП
(2)
где τi – быстродействие отдельных компонент ВОСП; - общее быстродействие системы.
В случае NRZ – кода допустимое время нарастания и спада может достигать 70% от периода, т.е.:
, (3)
где B – битовая скорость. Для бифазных кодов:
. (4)
Составляющими суммы в (2) являются:
- быстродействие ПОМ и его контроллера τпом;
- быстродействие ПРОМ τпром; - быстродействие ОК:
; , (5)
где D- коэффициент хроматической дисперсии ОВ; - уширение оптического сигнала, связанное с межмодовой дисперсией в многомодовом ОВ; - полоса частот ОВ длиной 1км., которая является справочной величиной.
-
В условиях, когда чувствительность РЛ определяется тепловым шумом с гауссовой статистикой его коэффициент битовых ошибок pош определяется формулой:
, (6)
где Ф(х)- табулированная функция ошибок
(7)
-
Распространенная аппроксимация функции ошибок:
, (8)
-
Величина pош полностью определяется Q-фактором помехоустойчивости ЦСП:
, (9)
где U1, U0 - средние уровни напряжений на выходе фотоприемника на тактовых интервалах (ТИ) длительностью при передаче 1 и 0 соответственно; 1 и 0 - среднеквадратичные уровни шумовых напряжений на указанных ТИ.
-
Выражение (9) справедливо, если пороговый уровень Uпор решающего устройства ПРОМ установлен равным:
. (10)
-
Параметры U1, U0, 1 и 0 в выражении для Q-фактора шумящего ПУ можно выразить через соотношение чисел сигнальных и шумовых фотоэлектронов на анализируемом ТИ:
(11)
где nc- среднее число сигнальных фотоэлектронов на ТИ:
(12)
, M, F(M)- квантовая эффективность коэффициент лавинного умножения и коэффициент шума лавинного ФД; Для p-i-n диода F(M)=1. Для ЛФД: , где: