Развитие телекоммуникационных сетей

Бұл qa  бұрышы сандық аппертурамен сипатталады:

 

NA=sinq_a==0.13  

 

 

 

Ішкі толық шағылысу бұрышы мен  сәуленің түсу апертуралық бұрыштарының арасында өзара байланыс бар. q_B бұрышы неғұрлым үлкен болса, qa талшық апертурасы соғұрлым аз болады. Өзекше-қаптама шекарасына түсетін w_р бұрышы ішкі толық шағылысу q_B  бұрышынан үлкен болып, q_B мен 90 градустық арасында болуы тиіс, ал жарықжол енетін сәуле w_р бұрышы q_а (w<q_в) апертуралық бұрышына сәйкес болуы керек.

Ішкі толық шағылысу шарты орындалатын q_с критикалық бұрышты табайық: 

 

 

 

Қаптама n₂ мен өзекше n сыну көрсеткіштерін біле тұра сыну көрсеткіштерінің қатынастық айырымын есептейік:

 

                                         (2.12)

 

 

 

2.2.3 Кабель  түрін таңдау және SZ-құрылымын  ТОК-де есептеу

Жүргізілген есептеулер нәтижесінде бірмодалы  талшық үшін A-DF(ZN)2Y типті кабельді таңдап алынды. Кабельдің негізгі оптикалық  сипаттамалары 2.5- кестеде көрсетілген.

 

Кесте2.5 - A-DF(ZN)2Y кабелінің параметрлері

Параметрлері	Өлшемі
Сыртқы қабатпен қосқандағы талшықтың  диаметрі	125 мкм ± 2 мкм
Топтық коэффициенттің тиімділігі nl	1,4675
Сандық апертура	0,13
Толқынның критикалық ұзындығы	<1250нм
Өшулугі	0,23 дБ/км
Дисперсиясы	<18 пс/нм –км
Толқын ұзындығы	1550 нм

 

2.5-кестеде  келтірілгендей, бұл толқынның кез-келген  ұзындығында материалды және  толқындық дисперсияның толық  компенсациясын алуға болатын,  световод дисперсиясы ығыстырылған  бірмодалық талшықтан тұратын  оптикалық кабель.

Талшық саны 2-ден 30-ға дейінгі орталық элемент  үшін A-DF(ZN)2Y кабелінің техникалық сипаттамалары  2.6 - кестеде  көрсетілген.

 

Кесте2.6 - A-DF(ZN)2Y кабелінің техникалық сипаттамалары

Кабель сипаттамасы	Өлшемі
Орташа диаметрі (мм)	11,3
Орташа салмағы (кг/км)	101
Монтаждау кезіндегі бүгудің минималды  радиусы (мм)	300 - 200
Cоғуға қарсы (E=3Nm, r=300 mm)	30 имп
Жұмыс істеу кезіндегі температурасы	-30..70С0
Монтаждау кезіндегі температура  диапазоны	-5..50С0

 

2.6 - кестеде  берілген кабель үшін өрістің  360⁰ – қа толық бұрылу қадамы есу қадамы S деп аталады.

Өрілетін элементтер мен кабельдің  көлденең қимасы арасындағы бұрышы a есу бұрышы деп аталады. Кабель өзегі мен өрілетін элемент ортасының арасындағы қашықтық R есу радиусы деп аталады.

Берілген кабель түрлерінің есу  қадамы S=170мм және есу радиусы R=4,3мм, сонда қосымша ұзындық Z келесідей болады:

 

 

 

Сондықтан кабельдің  әр жүз метріне өрілетін элементтер 1,25м-ге ұзынырақ.

Есу бұрышы:

 

 

 

Сәйкесінше қисықтық радиусы:

 

 

 

Иілуімен  қатар шектердегі жарық жолдардың  созылуы мен сығылуын шектеу керек, себебі ТОК-дегі берілген диапазондағы созылудың жүктемесі мен температуралық диапазондарда рұқсат етілмейтін жіберілме  сипаттамалардың өзгерулері мен  жарық жол бүліну қаупі пайда  болмауы керек.

ТОК-тың DL/L қатынастық ұзындығы , яғни Ек рұқсатталған ұзаруы немесе кабелдің Етк сығылуы:

 

(2.13)

«+» белгісі кабельдің Етк  сығылуы үшін; «-» белгісі кабельдің  Ек ұзаруы үшін. Сонымен, қаптаманың номиналды ішкі диаметрін ai = 2мм біле тұра, сатылы (дубльденген профильді ) сыну көрсеткішті 12 жарық жол келесідей жалпы кемшілігі болады:

 

DR = (2.0мм - 1 ,0мм)/2=0,5мм

 

Сонда кабельдің  рұқсат етілетін максималды ұзаруы:

 

 

 

Мода деп  құрылымымен ерекшеленетін толқын түрін атайды. Өрістің көпмодалы  сипаты деген, оптикалық талшықпен  берілетін электромагнитті толқын түрлі типті бірнеше толқындардан құралғанын білдіреді. Жарық жол  жұмысының режимін анықтау үшін, V нормаланған жиілікті білу жеткелікті, осылай V≤2.405 кезінде көпмодалы, ал берілген бітіру жұмысында V=2,3702, яғни бірмодалы.

ОТ екі  маңызды параметрмен сипатталынады: өшу мен дисперсия. Αльфа өшуі регенерациялық учаскелердің ( регенераторлар арасындағы қашықтық) ұзындағын анықтайды, және ол оптикалық кабель күре жолдары  үшін талшықты жарық жолдарда  α  _с өзіндік шығындарымен, есілумен ескертілген кабельдік шығындар негізгі болатын қосымща шығындармен, қаптау кезіндегі жарық жол иілулерімен және оптикалық кабель шығару кезіндегі қорғаныс қаптама жағдайларымен ескертілген. ТЖ өзіндік шығындары ең алдымен жұтылу шығындары α_p мен таралу шығындарынан α_r тұрады. Әл магниті энергияның талшықты жарық жолмен таралуы кезінде пайда болатын шығындар механизмі келесідегідей түсіндіріледі: жарық жол кірісіне түсетін қуаттың бір бөлігі сәуленің таралуының өзгеруінен және олардың айналаға жарықтануынан (α_p) шашырайды, ал екінші бөлігі джоульдік жылу түрінде бөлініп, қоспалармен жұтылады (α_p +α_pr).

Жұтылу шығындары  материал тазылығына байланысты және құрамында қоспалар болса, едәуір мәнге  ие болуы мүмкін (α_p +α_pr). Шашырау шығындары талшықты жарық жол шығындарының минималды рұқсатталған мәндерін шектейді. Қорытындысында:

 

α= α_p+α_r+α_pr+α_k (2.14)

 

Өтумен қатар  α_f өткізу қасиеті ТОБЖ ең маңызды параметрі болып табылады. Ол жарық жолмен өткізілетін өткізу жолағын анықтайды, яғни оптикалық кабельмен жіберуге болатын ақпарат көлемін де анықтайды. Теориялық жақтан талшықты жарық жол арқылы, алыс қашықтыққа ақпаратты жіберу үшін, көп арна жүргізуге болады. Бірақ қабылдағыштық кірісіне сигнал бұрмаланып келетінімен (желі неғұрлым ұзағырақ болса, бұрмалануда соғырлым көбірек болады) ескертілген мәнісі жоғары шектеулер бар. Бұл құбылыс дисперсия деп аталады және түрлі модалардың жарық жолда таралу уақыттарының өзгешеліктері мен сыну көрсеткішінің жиіліктік тәуелдігімен ескертіледі

 

2.2.4 Оптикалық  талшықтын дисперсиясының есептелінуі

Кез келген ОТ жарық жол дисперсия сияқты мәнді  параметрімен сипаттылады.Дисперсия  – бұл оптикалық сигналдың  спектралды немесе модалық құрамаларының  уақыт бойынша шашырауы. Дисперсия  ОТ – пен өткендегі импульстің ұзақтығының үлкеюіне әкеліп соғады.

Дисперсия тек  қана жарық жол қолданатын жиіліктік  диапазонды шектеп қана қоймай, ОТ-мен  берілудің қашықтығын азайтады, өйткені  желі неғұрлым ұзағырақ болса, дисперсия  мен импульс кеңеюі де соғұрлым үлкейеді.

Талшықты  жарық жолдың үш түрі бар: модааралық, материалды және толқынжолды. Модалық  дисперсия жарықжолда бірнеше мода таралған кезде пайда болады. Бірмодалы  жарық жолдарда модалық дисперсия  болмайды. Материалды дисперсия өзекше материалының сыну көрсеткішінің толқын ұзындығына тәуелділігімен сипатталынады. Толқынды дисперсия таралу тұрақтысының толқын ұзындығына тәуелді, себебі толқын көзі тек бір толқын ұзындығын  емес, ДА көзінің спектралды кеңістігімен сипатталатын толқын спектрін шығарады.

Регенерация аймағының ұзындығын дисперсия  мен сөнуін есептейміз де, есептеулерді қорытындылаймыз.

SF - талшықтың  типі (сатылы ППП);

Толқын ұзындығы λ=1310 нм;

Бөлектенген хроматикалық дисперсия Д(λ)=18пс/нм·км;

Бөлектенген өткізу жолағы W=0.44/τ МГц·км;

Импульстік  лазердің ені;

Дисперсия t=Dl·Д(l) пс/км.

SMA – 4 жіберу  жүйесі; жіберу жолағы жылдамдықтың 1,25-ке тең коэффициентінің кобейтіндісіне тең.

Жиіліктік модуляция  нормаланған ( спектр кірісіндегі импульсінің  ені):

 

Df(l )= 1,25·2500=3125МГц

 

L- регенерациялық  аумақтың ұзындығы:

 

L=W/Df(l)     (2.15)

 

2.2.5 Бөлектенген  өткізу жолағының есебі

Импульстің  дисперсиялық кеңейтілуі:

 

 

 

Шектелген өткізу жолағы:

 

 

 

Регенерациялық  аймақтың ұзындығы:

 

 

 

Берілген  БЖ мен кабель типіне  қатысты  регенерациялық аумақтың ұзындығын  есептейік. Есептеу ( дисперсия бойынша  шектеу):

Материалды  дисперсия келесі формула бойынша  анықталады:

 

(2.16)

 

мұндағы: М  – балқытылған кварц ( М=0,3098) үшін бөлінген материалды дисперсия коэффициенті;

λ- лазердің спектрлі кеңейтілуі (λ=5 нм).

 

 

 

Сатылы жарық  жол үшін толқынжолды дисперсия  келесі формула бойынша анықталады:

 

С - жарықтың вакуумдағы жылдамдығы (3-10⁵ км/с)

 

 

 

Бірмодалы ОТ жарықжол үшін толық дисперсия  материалды және толқынжолды дисперсия  қосындысымен анықталады.

 

(2.17)

 

 

 

Жалпы дисперсия арқылы жарықжолдың  өткізу жолағын ∆F - ті анықтауға болады.

 

(2.18)

 

2.2.6 Регенерация аймағының ұзындығын  есептеу

 

 

 

Регенерация аймағының ұзындығын  екі фактормен анықталады: жарықжолдың  дисперсиямен және регенерация аймағының  өшуімен.

Регенерация аймағының ұзындығын  жарықжолдың дисперсиялық сипаттамасымен анықтаймыз.

 

                                       (2.19)

 

мұндағы: F- жарықжолдың километірдегі  өткізу жолағы);

Fx – регенерация аумағының соңындағы  өткізу жолағы;

l- құрылыс ұзындағы;

lx-регенерация аумағының ұзындығы.

Келесі есептеулерге Fx=620,080 МГц-ті қабылдаймыз.

Регенерация аумағының ұзындығын  анықтаймыз:

 

 

 

Есептеулерден көргеніміз бойынша  сатылы профилді оптикалық талшықты кабельді қолданғанда сыну көрсеткіші бойынша регенерация аумағының  ұзындығы дисперсиямен шектеледі. Ұйымдастырылған  желінің магистралды кабелінің  ұзындығы 34 км болғандықтан, біздің жағдайымызда күшейткіштер қажет емес.

 

2.3 Желі құрылымының сенiмдiлiгiн  есептеу

 

Синхронды сандық иерархия технологиясын қолданып желiнi жобалағанда ең маңызды мәселесi оның сенiмдiлiгiмен болашақта дамуын, өмiршеңдiгiн қамтамасыз ету. Синхронды  сандық иерархия құрылғысы жеткiлiктi түрде сенiмдi. Құрылғыда басқару  және бақылау қондырғылары, бұзылыстарды тез арада табуын жеңiлдетедi және тездетедi, сондай-ақ тез арада резервтi арнаға қосылуына мүмкiндiк бередi. Сақиналақ желiсiнде өткiзу қабiлетi жоғары талшықты оптикалық байланыс жолы қолданылады. Екi оптикалық талшық арқылы желiде әр бағытта бiр уақытта 1000 артық Е1 (2048 Мбит/с немесе 40 мың  телефондық арна) ағынын беру қабiлетi бар. Желiдегi қандайда бiр бөлiктiң  бұзылуы байланысты тоқтатады, бiрнеше  мың пайдаланушылар үшiн және телекоммуникация компаниясы үшiн үлкен экономикалық шығынға ұшыратады. Мұндай жағдайлар  болмау үшiн арнайы шаралар қарастырылады. Желiнiң сенiмдiлiгiн тұрақтылығын арттыру үшiн желiге резервтi сыйымдылықтар, арналар орнатады.

Сақиналық желiлердi құруда екi сұлбасы бар:

а) бiр бағытталған  сақина;

б) екi бағытталған  сақина.

Бiр бағытталған  сақинада кiретiн ақпараттық ағын сақинаның  екi жартысы бойынша бағытталады. Бұл жағдайда қабылдағыштағы мультиплексор  екi ағынды да қабылдап ең жақсысын таңдап алады. Сигналды беру үшiн екi талшық та қолданылады, оның бiреуi негiзгi, екiншiсi резервтi.

Негiзгi талшық бойынша ағын бағыты сағат тiлiне бағыттас, ал резервтi арнамен қарама-қарсы  бағытта жүредi. Сондықтанда бұл  сақина бiр бағытталған деп аталады. Екi бағытталған сақина сұлбасы бойынша  екi талшықпен сигналдың екi жақтануы болмайды.  Маршрутты қорғауды былай  ұйымдастырады: сигнал екi қарама-қарсы  бағытта берiледi, оның бiр бағыты негiзгi, ал екiншi бағыты қорғауға арналған. Желiде үзiлiс болған кезде негiзгi сақинадан резервтiге ауысып қосылады және екi бағытталған қосарланған  сақина әдiсiн ұйымдастыру болып  табылады.

Бұрындары желілік  құрылымдар сенімділігін құру кезінде  сенімсіз элементтер ретінде желінің  түйіндері немесе аймақтары қарастырылатын. Дегенмен синхронды сандық иерархия желілерінде құрылғыларының  күрделенуіне және желілік тракттың оптикалық  құрылғысының сенімділігінің артуына  байланысты жағдай өзгерді. Мысалы, жұмыс  істемей қалулар көбінесе желіде емес, синхронды сандық иерархия желілерінде  болады. Сондықтан мұнда құрылғылар мен желілердің жұмыс істемей  қалуының барлық түрлері  егжей-тегжейлі қарастырылатын жаңа әдіс қолданылады. Бір түрдегі барлық элементтер бірдей сенімділігі бар деп аламыз. Сонымен  қатар, оптикалық талшықтың  және сымның барлық бүлінулерін бөлек  қарастырамыз, дегенмен оптикалық-талшықтың  бүлінуі ықтималдығы едәуір төмен.

Есептемес бұрын  әр қабырғаның сенімділік ықтималдығын 0,9 – ға тең деп қабылдаймыз. Сонда  есептеу келесі өрнекте болады.

 

Сақиналы  желінің толық жұмыс істеу  мүмкіндігі кезінде:

 

Р(АТС 40, АТС 42) = 1 - (1-Р_а)^.(1-P_b^.P_c^.P_d^.P_e) = 1 - (1-0,9)^.(-0,65) = 0,93;

Р(АТС 40, АТС 72)  = 1 - (1-Р_a^.P_b)^.(1-P_c^.P_d^.P_e) =1-(1-0,81)^.(1-0,73) = 0,95;

Р(АТС 40, АТС 73) = 1 - (1-Р_a^.Р_b^.P_c)^.(1-P_d^.P_e) =1-(1-0,73)^.(1- 0,81) = 0,95;

Р(АТС 40, АТС 79)=1 - (1-Р_a^. Р_b^.Р_c^.P_d)^.(1- P_e) =1- (1- 0,65)^.(1- 0,9) = 0,96.

 

а қабырғасы бұзылған кезде:

 

Р(АТС 40, АТС 42) = P_b^.P_c^.P_d^.P_e = 0,9⁴ = 0,65;

Р(АТС 40, АТС 72) = P_c^.P_d^.P_e = 0,9³ = 0,73;

Р(АТС 40, АТС 79) = P_d^.P_e = 0,9² = 0,81;

Р(АТС 40, АТС 73) = P_e = 0,9.

 

b қабырғасы бұзылған кезде:

 

Р(АТС 40, АТС 42) = P_а = 0,9;