Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

4 Расчет длины регенерационного участка

4.1 Протяженность линии. Расчет длины регенерационного участка с учетом хроматической дисперсии

Соотношение сигнал/шум. В табл. 2.5 приведены основные параметры оптических спецификаций для стандартов STM-16 и STM-64. Как видно, система STM-64 предъявляет более высокие требования к соотношению сигнал/шум, превышая на 5-10 дБ этот параметр для STM-16, что ведет к меньшему допустимому числу усилителей EDFA между регенераторами STM-64.

Таблица 2.5 Основные параметры оптических спецификаций стандартов STM-16 и STM-64.

Рассчитаем длину регенерационного участка ограниченного хроматической дисперсией для стандарта STM-16. Для волокон SF и NZDSF возьмем значения удельной дисперсии 20 и 5,5 пс/(нм*км) соответственно. Отсюда,

Lдисп = ф / D,

где ф -допустимая дисперсия в кабельной системе, пс/нм, D - значения удельной дисперсии пс/(нм*км)

Lдисп = 10500 / 20 = 525 км, для SF волокна.

Lдисп = 10500 / 5.5 = 1909 км, для NZDSF волокна.

Рассчитаем длину регенерационного участка ограниченного хроматической дисперсией для стандарта STM-64.

Lдисп = 1600 / 20 = 80 км, для SF волокна.

Lдисп = 1600 / 5.5 = 290 км, для NZDSF волокна.

Хроматическая дисперсия. STM-16 допускает значительно большую дисперсию сигнала в линии, чем STM-64, что дает выигрыш как в протяженности сегментов между последовательными оптическими усилителями, так и в общей протяженности линии между регенераторами. Благодаря линейности хроматической дисперсии, можно добиться значительного увеличения длин, указанных в таблице, используя вставки фрагментов ВОК на основе волокна с компенсирующей дисперсией.

Таблица 2.6 Ограничение общей протяженности из-за влияния хроматической дисперсии.

При моделировании ВОЛС длиной 550км, дисперсионная длина является ограничением для системы при использовании стандартного одномодового волокна (SF), и не является ограничением системы при использовании NZDSF волокон.

4.2 Расчет длины регенерационного участка с учетом поляризационно-модовой дисперсией (PMD)

Проведем оценку влияния PMD на передачу каналов STM-16 и STM-64. В рамках промышленных требований, PMD не должна превышать 1/10 битового интервала. Отсюда значения накопленной поляризационной модовой дисперсии не должны превышать 40 пс и 10 пс для линий STM-16 и STM-64 соответственно. Величина PMD по прохождению светом длины L определяется по формуле ф = T*L^1/2, где Т- удельная поляризационная модовая дисперсия. При Т= 0,5 пс/км^1/2 (для волокон NZDSF - TrueWave™ и SMF-LS™, см. табл. 2.2) получаем для линий STM-16 и STM-64 предельные протяженности между регенераторами:

L = ф² / T² = 40² / 0.5² = 6400 км, для линии STM-16.

L = 10² / 0.5² = 400 км, для линии STM-64.

Первое ограничение так велико, что дело до него не доходит. Заметим, что в отличии от хроматической дисперсии, поляризационная модовая дисперсия не компенсируется. Поэтому уменьшить этот параметр можно только используя новые волокна, например NZDSF - LEAF™, для которого

Т< 0,08 пс/км^1/2 .

При моделировании ВОЛС длиной 550км, PMD для стандарта STM-16 не является ограничением для системы, влияние PMD необходимо учитывать при проектировании линий связи начиная со скорости 10 Гбит и выше.

Трибные интерфейсы.

Хотя волокно обеспечивает огромную полосу пропускания, каналы доступа обычно рассчитаны на меньшую скорость. Терминалы STM-64 разработаны для создания стержневых магистралей и допускают подключение менее скоростных потоков синхронной цифровой иерархии только двух типов: STM-4 и STM-16. В случае необходимости организации доступа по менее скоростным каналам, например на основе STM-1 или на основе трибных интерфейсов плезиохронной иерархии Е1, Е2, ЕЗ и т. д., наряду с терминалом STM-64 потребуется дополнительный отдельный сетевой элемент, который будет связываться с терминалом STM-64 по каналу STM-4 или STM-16. В то же время сетевые элементы на каналы STM-16 и более низкие допускают реализацию прямого доступа.

Таблица 8.8 Допустимые низкоскоростные интерфейсы для терминалов STM-16 и STM-64.

4.3 Расчет эксплуатационного запаса по затуханию

По принятым нормам эксплуатационный запас на деградацию системы а_з ≥ 6дб. 3дб – на станционный запас и 3дб – линейный запас.

На выходе источника излучения имеем мощность сигнала – 1мВт (0дбм). Затухание сигнала в модуляторе составляет б_мод = 5дб, в мультиплексоре б_mux = 6дб. Стандартные данные взяты из промышленного оборудования.

При расчете эксплуатационного запаса системы будем исходить из того, что уровень сигнала на выходе усилителя должен примерно равняться переданной мощности, т.е. усилитель должен компенсировать потерянную мощность в элементах ВОЛС, в волокне, в разьемных и неразьемных соединителях, иметь б_ст = 3дб станционный запас на всю систему и б_лин = 3дб линейный запас на каждом пролете.

Исходя из этого определим минимальный коэффициент усиления усилителя мощности – УМ.

Затухание сигнала в модуляторе составляет – 5дб, в мультиплексоре – 6дб. Включим сюда 3дб станционный запас и учтем, что довольно большая мощность теряется при вводе излучения в волокно – б_и-в = 0.5-1 дб. Отсюда определим, что минимальный коэффициент усиления УМ – G должен быть:

G = б_мод + б_mux + б_и-в + б_ст,

G = 5дб + 6дб + 3дб +1дб = 15дб.

Получили – 15дб. Для уверенной передачи берем – 16 дб.

Произведем расчет коэффициента усиления линейного усилителя – ЛУ. Затухание в волокне длиной в L = 110 км (при б_в = 0,20дб/км, берем из таблицы 2.2) составляет:

б_в110 = L * б_в,

б_в = 110км * 0,20дб/км = 22дб.

Рассчитаем число нераземных соединений по формуле:

n_н = L/l_c –1,

где l_c – строительная длина (l_c = 6 ),

n_н = L/l_c –1 = 18

Затухание на неразьемных соедининиях определим по формуле:

б_н = n_н * б _1н,

где б _1н = 0,05дб – затухание на одном нераземном соединении,

б_н = 18*0.05 = 0.9дб.

Число разьемных соединений – 2. б _1р = 0,5 – потери на одном разьемном соединении. б _р = 1дб.

Таким образом затухание на 1 пролете (б _пр) составляет:

б _пр = б _в + б _р + б _н,

б _пр = 22+0,9+0,1= 23дб, приплюсуем сюда3дб на линейный запас, отсюда имеем коэффициент усиления ЛУ должен быть:

G = б_в + б_п + б_н + б_лин,

G = 23дб + 3дб = 26дб.

Для обеспечения необходимой мощности сигнала на входе в приемник коэффициент усиления предусилителя – ПУ, берем порядка 30дб, т. к. мощность сигнала на выходе волокна очень низкая и необходимо учесть, что в демультиплексоре затухание сигнала составляет ~ 6дб. Тем самым мы обеспечиваем необходимую мощность для детектирования сигнала, которая для интерфейса STM-16 составляет -10 - -20дбм.

Из полученных данных при моделировании ВОЛС на САПРе LinkSim для максимального приближения к реальной линии б – коэффициент затухания в волокне берем равным 0,25дб/км.

4.4 Расчет длины волокна компенсации дисперсии

При использовании стандартного одномодового волокна ограничением для системы длиной в 550км является дисперсия. Эту проблему решают используя волокно компенсирующее дисперсию – ВКД. ВКД будем устанавливать после каждого пролета между 1 и 2-м каскадом усилителя.

Произведем расчет необходимой длины – ВКД.

При прохождении сигналом пролета набег хроматической дисперсии составляет:

ф = D * L,

ф = 20 пс*нм/км * 110км = 2200пс*нм.

Для компенсации накопленной дисперсии будем использовать модуль компенсации дисперсии – МДК – DCM-95(см. таблицу 2.4).

Дисперсионный параметр МКД D = - 156415пс*нм/км.

После прохождения сигналом МКД дисперсия будет составлять

D= 2200-1564 = 636 пс*нм, что сравнимо с дисперсией накопленной в NZDSF в волокне (дисперсия составляет ~ 7 пс*нм/км). Таким образом, при использовании 1 км ВКД после каждого линейного усилителя обеспечивается необходимый уровень накопленной хроматической дисперсии.

Проведенный расчет показал возможность использования стандартного одномодового волокна (SF) в проектируемой ВОЛС длиной регенерационного участка 550км. Ограничение длины в следствии хроматической дисперсии решается используя волокно компенсирующее дисперсию.

5. Моделирование 8-ми канальной DWDM линии с применением системы автоматизированнного проектирования LinkSim

LinkSim представляет оптическую систему связи как связанный набор блоков, каждый из которых является компонентом или подсистемой в системе связи. Аналогично тому, как в фактической системе связи физические сигналы проходят через компоненты линии связи, при моделировании в LinkSim данные сигнала проходят через модели компонентов. Каждый блок (модель) моделируется независимо, используя параметры, указанные пользователем для данного блока. Информация о сигнале проходит в данный блок из других блоков. Такой метод моделирования называется блочно-ориентированным. В LinkSim эти блоки графически представлены как иконки. Внутренне, они представляют собой структуры данных и сложные числовые алгоритмы.

LinkSIM обеспечивает иерархическую объектно-ориентированную среду расположения топологии для непосредственного формирования рисунка линейной топологии. Чтобы смоделировать необходимую топологию, из инструментальной панели можно легко отобрать необходимые оптические компоненты линии: генераторы псевдослучайных двоичных последовательностей, лазеры, модуляторы, волокно, оптические усилители, аттенюаторы, фильтры, приемники и др., добавить к уже расположенным и соединить вместе при помощи "мыши".

Каждый компонент, представленный иконкой в топологической схеме имеет собственный набор параметров, который может быть вызван при помощи правой кнопки мыши. Параметры могут включать как численные значения, например, длина волны лазера или диаметр волокна, так и различные уже установленные типы, например, типы фильтров.

При каждом последующем моделировании и анализе в LinkSim по возможности используются предварительно вычисленные результаты. Данный алгоритм заключается в том, что в процессе моделирования линии, моделируются только те компоненты, на которые повлияли внесённые пользователем изменения переменных, что позволяет проводить эффективный по времени анализ результатов.

В LinkSim поддерживаются статистические изменения составляющих параметров. Каждый числовой составляющий параметр может иметь индивидуально определенную функцию вероятности и среднеквадратичное отклонение. Анализ параметров, изменяющихся согласно их статистике, может быть сделан указанное число раз. Многократный анализ может использоваться, для определения диапазона ожидаемых статистических изменений для данной линии связи. Эта информация может быть использована проектировщиком для уточнения проектных параметров.

Пользователь может получить итоговую информацию о сигнале в любой точке топологической схемы в процессе моделирования или после его завершения.

Каждая модель в LinkSim представлена в виде иконки в средней части левой инструментальной панели. Левая сторона иконки соответствует входным сигналам модели, правая сторона иконки соответствует выходным сигналам модели. Некоторые модели генерируют графики или файлы результатов выходных сигналов.

Модели разделяются на пять общих категорий: модели передатчика, модели канала, модели приемника, модели контроля и модели анализа. Передатчик, канал и приемник представляют модели, включающие компоненты соответствующих блоков оптической линии связи. Модели контроля - специальные модели, которые осуществляют функции, помогающие управлять моделированием и оперировать данными сигнала в процессе моделирования. Модели анализа проводят исследования результатов и генерируют графики результатов. Ниже приведено краткое описание моделей и их параметров, используемых в этой работе.

Моделирование 8-ми канальной DWDM линии при помощи системы автоматизированного проектирования LinkSim.

Рассмотрим модель 8-ми канальной DWDM оптической сети.

Характеристики

Список файлов ВКР