Розрахунок лінійного обладнання ВОЛЗ

1. Оцінка можливості використання існуючих оптичних волокон

   Стандартні  волокна із ступінчастим показником переломлення – SSF                                  використовувалися до теперішнього часу дуже широко.

   Оскільки  одномодове оптичне волокно має низьке загасання, широку смугу пропускання, невелику вартість, легко змінювану і нарощувану місткість, було досягнуто міжнародної угоди – використовувати одномодове волокно як середовища передачі для DWDM систем.

   Їх  загасання на λ=1,55 нм було понижено до 0,22-0,19 дБ/км, але вони мали суттєвим недоліком на довжині хвилі λ=1,55 мкм їх хроматична дисперсія була 17-20 пс/нм*км. 

     1.2 Вибір квантових оптичних підсилювачів

     Квантові  підсилювачі розроблялися для довжини  хвилі 1,55 мкм, там де загасання оптичного  кабелю є мінімальним. Їх перевагами, крім того – широка смуга частот пропускання, низький рівень шумів.

     Використання  квантових підсилювачів в системах спектрального ущільнення виправдане тим, що вони дають можливість підсилити  сигнали всіх оптичних складових  лінійного спектру без необхідності регенерації сигналів всіх оптичних складових лінійного спектру  без необхідності регенерації сигналів кожної складової окремо.

     Для подальшого використання доцільно використовувати  оптичні підсилювачі компанії HUAWEI TECHNOLOGIES  (Китай) марки Huawei FLA-1565, які задовольняють вимогам по підсиленню сигналу у заданому діапазоні.

Таблиця 1.1 – Основні параметри оптичних підсилювачів типу EDFA

1.3 Оптичні мультиплексори введення-виведення

     Для об’єднання і роз’єднання оптичних хвильових каналів служать пасивні пристрої, засновані на використанні дифракційних грат.

Оптичні мультиплексори введення-виведення дозволяють здійснити уведення-виведення частини оптичних каналів на проміжних пунктах, а основну частину оптичних каналів передати далі в тракт без яких-небудь перетворень.

     Мультиплексор введення-виведення складається з демультиплексора і мультиплексора і для компенсації загасання цих пасивних пристроїв він поєднується з квантовим підсилювачем.

Рисунок 1.1 – Схема оптичного мультиплексора вводу-виводу 

1.4 Розрахунок мережі зв’язку з використанням технології хвильового мультиплексування

1.4.1 Розрахунок дисперсії

     Для розрахунку поляризаційної дисперсії  необхідно враховувати, що максимально  припустима поляризаційна модова дисперсія для системи з максимальною швидкодією має значення 160 пс для STM-4 і 640 пс для STM-1.

    Τ=T;                             (1)

Т –  питома поляризаційна модова дисперсія, пс/км

L – Відстань, км.

     По  хроматичній дисперсії визначимо  максимальну відстань для даної  системи без регенераторів.

L=;                          (2)

                                              σ= ∆λD(λ);                      (3)

В –  швидкість передачі для каналу з  максимальною швидкодією.

∆λ - ширина смуги оптичного випромінювання. Сучасні напівпровідникові лазери, використовуванні в системах щільного хвильового ущільнення, мають =0,1нм.

D(λ) - питома хроматична дисперсія для обраного діапазону, пс/нм*км.

D(λ)=S₀(λ-λ₀),                       (4)

де S_{0 -} нахил кривої дисперсії для кабелю=2,7 пс/км*нм² .

λ – довжина хвилі каналу з максимальним абсолютним значенням дисперсії=1549,32 нм.

λ₀ – довжина хвилі нульової дисперсії, для волокна True Wave=1523 нм.

D(λ)=2,7*(1549,32-1523)=71,064пс/нм*км

Підставимо в (3)

σ=0,1*71,064=7,1064 пс/км.

L1=0,25/7.1064

L2=0,25/7,1064 

2. Рорахунок довжини підсилювальної дільниці

Відстань  між квантовими підсилювачами з  урахуванням загасання 

L=(E_n –a_рз-п_рз-а_нз-a_t)/(α+a_нз/l_{буд)   ,}    (5)

Де Е_п=р_пер-р_пр – енергетичний потенціал, обумовлений по різниці рівня оптичного випромінювання, що вводиться у волокно, і рівнем номінальної прийнятої потужності

р_пер=-1,5дБм, р_пр=-34 дБм.

E_n=32,5 дБм.

α - коефіцієнт загасання оптичного волокна=0,3 дБ

п_рз - кількість роз’ємних з’єднувачів

а_рз - втрати в роз’ємному з’єднувачі=0,25дБ

п_нз - кількість нероз’ємних з’єднань на ділянці регенерації

а_нз – втрати в нероз’ємному з’єднанні = 0,05дБ

а_t – допуск на загасання, зв’язаних з погіршенням характеристик компонентів ділянки регенерації = 6 дБ

l_буд – будівельна довжина кабелю = 2 км.

L=(E_n –a_рз-п_рз-а_нз-a_t-а_wn-а_wd)/(α+a_нз/l_буд )               (6)

а_wn – згасання мультиплексора = 6 дБ

а_wd – згасання демультиплексора = 6 дБ

L_пд1= L_пд6=42 км

L_пд2= L_пд3= L_пд5=71 км 

Розрахуємо  затухання на кожній підсилювальній дільниці ділянки

а_{пд =} αL_пд.+2а_рз+L_пд/l_буд *а_нз    (7)

а_пд1= а_пд6=0,3*42+2*0,25+42/2*0,05=14.15 дБ

а_пд2= а_пд4 =а_пд6=0,3*71+2*0,25+71/2*0,05=23,6 дБ

а_пд3= а_пд5=23,6 дБ

5. Визначення  співвідношення «сигнал – завада»

   Рівень  шумів на виході кожного квантованого підсилювача визначається виразом

N_вих = hν* ∆ν*G*(NF),   (8)

де  hν – потужність шумів, внесених спонтанним переходом одного фотона на 1 Гц смуги.

 ∆ν-смуга передачі в одному оптичному каналі, Гц

NF – шум фактор квантованого підсилювача.

N_вих=10lg hν/P₀ +10lg ∆ν+10lg G+10lg(NF),    (9)

10lg hν/P₀ = -158,3 дБ;

∆ν=10¹⁰ Гц;

10lg(NF)=5дБ.

Повне загасання:

G=α*L ;    (10)

Завадозахищеність:

A_з=P_вих-N_вих-10lg k,      (11)

де  P_вих – потужність сигналу на виході підсилювача й кінцевої апаратури = -1,5 дБ.

K – порядковий номер оптичного квантового підсилювача. 
 
 
 
 
 

Таблиця 1.2 – Результати розрахунку завадозахищеності

Рисунок 2 – діаграма рівнів для ділянки 

 Список літератури:

1.Курсове  проектування по виробничим процесам : «Розрахунок лінійного обладнання  ВОЛЗ»

2. Убайдуллаєв Р.Р. – Волоконно-оптичні мережі. М.:Еко-Тренз-2001р . 

Зміст

1. Розрахунок  лінійного обладнання первинної  мережі……………………3
1. Оцінка можливості використання існуючих оптичних волокон……….3
2. Вибір квантових оптичних підсилювачів………………………………..3
3. Оптичні мультиплексори введення-виведення………………………….4
4. Розрахунок мережі зв’язку з використанням технології хвильового мультиплексування………………………………………………………..5
1. Розрахунок дисперсії…………………………………………………...5
2. Розрахунок довжини підсилювальної дільниці………………………6
5. Визначення співвідношення «сигнал-завада»…………………………...8

Список літератури 

Міністерство  транспорту та зв’язку України

Українська  державна академія залізничного транспорту 
 

Кафедра «Транспортній зв'язок» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовий  проект на тему:

«Розрахунок лінійного обладнання ВОЛЗ» 
 
 
 
 
 
 
 

Харків 2010