Курсовая работа: Волоконно-оптические системы связи

1.4  Выбор типа оптического кабеля

Выбор ОК для проектируемой ВОЛС осуществляется, исходя из следующих основных требований [10]:

1) Число ОВ в оптическом кабеле и их тип – одномодовые, градиентные, многомодовые – определяются требуемой пропускной способностью с учетом развития сети на период 15 – 20 лет, выбранной системой передачи (транспортной системой), схемой организации линейного тракта (однокабельная однополосная) и с учетом резервирования.

2) Затухание и дисперсия ОВ в ОК, зависящие от излучения, должны обеспечивать заданную (или максимальную) длину РУ и высокую экономичность ВОСП и ВОЛС, которые должны конкурировать с существующими системами передачи на базе симметричных и коаксиальных кабелей.

3) Защитные покровы и силовые элементы ОК должны обеспечивать необходимую защиту ОВ от механических повреждений и воздействий, достаточную надежность работы ОК. Кабель должен допускать прокладывание примерно такое же, как и большинство электрических кабелей.

4) Кабель должен с малым затуханием, достаточной легкостью и за приемлемый отрезок времени сращиваться в муфтах ОК и соединяться с помощью разъемов в полевых и станционных условиях.

5) Механические и электрические свойства ОК должны соответствовать их конкретному применению и условиям окружающей среды, включая стойкость к воздействию статических и динамических нагрузок, влаги, содержанию ОК под избыточным воздушным давлением для обеспечения достаточной надежности работы в течение проектируемого срока эксплуатации ОК.

6) Отдельные световоды в кабеле должны быть различимы для их идентификации.

Оценивая параметры и конструкцию ОК применительно к различным звеньям сети связи, при проектировании ВОЛС для внутризоновой связи используем градиентные ОВ на длине волны 1,3 мкм, кабель типа ОКСН 10.01.022.

При выборе ОК с определенным видом ОВ (одномодовым) оценим соответствие пропускной способности ОВ, зависящей от его дисперсионных свойств, скорости передачи ВОСП в линейном тракте.

В транспортных системах SDH фирмы Alcatel в качестве линейного используется код без возврата к нулю NRZ, поэтому скорости передачи цифрового сигнала в линейном тракте равны скоростям передачи STM соответствующего уровня.

1.5 Одномодовые ОВ

В одномодовых ОВ межмодовая дисперсия отсутствует (передается одна мода). Уширение импульса обусловлено хроматической дисперсией, которую разделяют на материальную и волноводную.

Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью групповой скорости моды от частоты и определяется профилем показателя преломления ОВ.

В нормальных условиях материальная дисперсия преобладает под волноводной. Обе компоненты могут иметь противоположный знак и различаются зависимостью от длины волны. Это позволяет, оптимизируя профиль показателя преломления, минимизировать общую дисперсию ОВ на заданной длине волны за счет взаимокомпенсации материальной и волноводной дисперсией.

Для одномодовых ОВ в паспортных данных указывается нормированная среднеквадратичная дисперсия ( s = 6 пс/(нм×км)), которая с ненормированной величиной связана выражением

s = 10-3 × Dl × sн, нс/км,                           (1.1)

где Dl - ширина полосы оптического излучения, нм, определяется из справочных данных соответствующего источника излучения; Dl =5 нм

Тогда s = 10-6 × 5 × 10-9 × 6 × 10-12 = 0,003 нс/км (1.2)

1.6 Расчет предельных длин участков регенерации

Известно, что длина регенерационного участка ВОСП определяется двумя параметрами: суммарным затуханием РУ и дисперсией сигналов ОВ /7/.

Длина РУ с учетом только затухания оптического сигнала, то есть потерь в ОВ, устройствах ввода оптического излучения (как правило, потерь в разъемных соединениях), неразъемных соединениях (сварных соединениях строительных длин кабеля) можно найти из формулы [2]:

Ару = Э = a × lру + Ар × nр + Ан × nн , дБ,                                (1.3)

где    Ару – затухание оптического сигнала на регенерационном участке, дБ;

Э - энергетический потенциал системы передачи, дБ,

a - коэффициент затухания ОВ, дБ /км,

lру - длина регенерационного участка, км,

Ар, Ан - затухание оптического сигнала на разъемном и неразъемном соединениях, дБ

nр, nн - количество разъемных и неразъемных соединений ОВ на регенерационном участке.

В этой формуле количество неразъемных соединений ОВ на длине регенерационного участка равно:

nн = ,

где    lс - строительная длина ОК.

Подставив количество неразъемных соединений на регенерационном участке в уравнение (1.3), получим:

Э = a × lру + Ар × nр + Ан ×,

Э = a × lру + Ар × nр + × lру - Ан ,,

lру  = Э - Ар × nр + Ан .

Отсюда можно выразить длину регенерационного участка

lру = .

Современные технологии позволяют получать затухания Ар £ 0,5 дБ, Ан £ 0,1 дБ. Кроме того, на регенерационном участке количество разъемных соединений nр = 2.

Тогда можно найти максимальную и минимальную длины регенерационных участков с учетом потерь на затухание в ОВ, потерь в устройствах ввода/вывода оптического сигнала (в разъемных соединителях), потерь в неразъемных сварных соединениях при монтаже строительных длин кабеля

lру max a = , км,                         (1.4)

где Эз - энергетический (эксплутационный запас) системы, необходимый для компенсации эффекта старения элементов аппаратуры и ОВ, Эз = 6 дБм,

При проектировании оптической линии передачи SDH энергетический потенциал ВОСП рассчитывается как разность уровней передачи и минимального уровня приема.

При расчете минимальной длины регенерационного участка результат может получиться с отрицательным знаком. Это означает, что минимальная длина РУ равна нулю.

Как было отмечено выше, длина регенерационного участка ВОСП зависит также и от дисперсии сигнала в ОВ. Максимальная длина РУ с учетом дисперсионных свойств ОВ рассчитывается по следующей формуле:

lру max s =  , км,                                                       (1.5)

где s - дисперсия сигнала в ОВ, определенная для одномодового ОВ,

В` – скорость передачи цифрового сигнала в линейном тракте

Из рассчитанных максимальных длин по формулам (1.4) и (1.5) в проекте выбираем наименьшее значение, равное 61 км.

Затухание, рассчитанное по формуле

Ару max = s × lру max , дБ ,

должно быть не больше допустимого затухания на РУ.

Ару max = 0,03 × 10-9 × 61 = 1,83 × 10-9 дБ

1.7 Схема организации связи

1.7.1 Общие положения

Схема организации связи разрабатывается на основе размещения ОП, ОРП, НРП, технических возможностей аппаратуры и технического задания с целью получить наиболее экономичный вариант организации необходимого числа каналов ТЧ, ОЦК или цифровых потоков более высокого порядка между соответствующими населенными пунктами или АТС (МТС), если строится городская сеть.

В процессе разработки схемы организации связи решены вопросы организации цифровой связи, служебной связи, телеконтроля и телемеханики. Кроме того, на схеме организации связи показаны количество систем передачи (транспортных систем), распределение каналов, тип аппаратуры оконечных и промежуточных пунктов, сервисного оборудования.

1.7.2 Схема организации связи с ВОСП SDH

На сетях связи РФ часто используется следующие сетевые структуры (топологии) [12]:

- цепочечная (линейная) сетевая структура с вводом/выводом компонентных сигналов (рисунок 1.5);

- кольцевая структура с вводом/выводом компонентных сигналов (рисунок 1.6).

На внутризоновой сети в настоящее время используются цепочечные структуры. Разновидностью цепочечной структуры является структура “точка-точка” без ввода/вывода компонентных сигналов между оконечными пунктами.