Волоконно-оптические системы связи

tдоп.S = , нс ,

где b – коэффициент, учитывающий характер линейного сигнала (вид используемого линейного кода) и равный 0,7 для кода NRZ и 0,35 для всех других кодов.

t доп.S = =1,13 нс

В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т линейным кодом транспортных систем SDH является код NRZ.

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП определяется по формуле

tож. S = 1,111× , нс,

где tпер - быстродействие передающего оптического модуля (ПОМ), зависящее от скорости передачи информации и типа источника излучения;

tпр - быстродействие приемного оптического модуля (ПРОМ), определяемого скоростью передачи информации и типом фотодетектора (ФД),;

tов - уширение импульса на длине РУ

tов = s × lру , нс

где s - дисперсия, определяемая по формуле (1.1) для одномодового волокна.

Быстродействие ПОМ и ПРОМ СП синхронной иерархии приведено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Быстродействие ПОМ и ПРОМ

Таким образом,

tов = 0,03 × 10-9 × 13,39 = 0,402 × 10-9 нс,

tожS = 1,111 × √ 0,12 + 0,082 + 0,4022 = 0,42 нс

Так как tож. S <      tдоп. S , то выбор типа кабеля и длины РУ сделан верно. Величина

Dt = tдоп. S - tож. S, нс

называется запасом по быстродействию. При достаточно большом его значении можно ослабить требования к компонентам ВОСП.

Dt = 1,13 – 0,42 = 0,71 нс

При tож. S < tдоп. S станционное и линейное оборудование проектируемой ВОСП будут обеспечивать безыскаженную передачу линейного сигнала.

2.2           Расчет вероятности ошибок ПРОМ

Вероятность ошибок зависит от отношения сигнал/шум на входе решающего устройства регенератора. Вероятность ошибок, приходящихся на один регенерационный участок, зависит от типа сети (местная, внутризоновая, магистральная) и определяется по формуле [9]:

Р ош.1 = Рош.км × lру ,

где    Рош.км - вероятность ошибок, приходящихся на 1 километр линейного тракта;

lру - длина регенерационного участка, км.

Вероятность ошибок, приходящуюся на 1 км линейного тракта, можно принять равной для внутризоновой сети 1,67 × 10-10

Рош.1 = 1,67 × 10-10 × 13,39 = 2,24 × 10-9

Если длина проектируемой ВОЛП составит 60,2 км, а длина регенерационного участка 13,39 км, то общее число РУ можно рассчитать по формуле

Тогда суммарная вероятность ошибок на проектируемой линии передачи будет равна

Рош. S = nру × Рош. 1,

Pош S = 4,5 × 2,24 × 10-9 = 1,01 × 10-8

Допустимая вероятность ошибок в канале ВОСП на внутризоновой линии обычно задается равной [11]

Рош.доп. S £ 1,67 × 10-10 × L,        

где    L - длина проектируемой линии, км.

Рош.доп. S £ 1,67 × 10-10 × 60,2 = 1,01 × 10-8

При правильном выборе проектных решений соблюдается условие

Рош. S £ Рош.доп. S,

следовательно, на проектируемой ВОЛП обеспечивается достаточно высокое качество каналов.

Для рассчитанного значения Рош. S защищенность Аз сигнала от помех на выходе канала ВОСП составит 20,7 дБ.

Таким образом, можно найти отношение сигнал/шум

j(Рош. S ) = 100,05×Аз ,

j(Рош. S ) = 100,05 × 20,7 = 2,24 × 1010

2.3           Расчет порога чувствительности ПРОМ

Одной из основных характеристик приемника оптического излучения является его чувствительность, т.е. минимальное значение обнаруживаемой (детектируемой) мощности оптического сигнала, при которой обеспечиваются заданные значения отношения сигнал/шум или вероятности ошибок.

Из теории [12] следует, что в условиях идеального приема, то есть при отсутствии шума и искажений для обеспечения вероятности ошибок не хуже 10-9 требуется генерация 21 фотона на каждый принятый импульс. Это является фундаментальным пределом, который присущ любому физически реализуемому фотоприемнику и называется квантовым пределом детектирования. Соответствующая указанному пределу минимальная средняя мощность оптического сигнала длительностью

t =

называется минимальной детектируемой мощностью (МДМ).

Минимальная средняя мощность оптического сигнала на входе ПРОМ, при которой обеспечиваются заданные отношения сигнал/шум или вероятность ошибок, называется порогом чувствительности.

МДМ можно рассчитать по формуле (5.84) [8], однако существуют приближенные формулы расчета абсолютного уровня МДМ при вероятности ошибок не хуже 10-8 в зависимости от скорости передачи В` в линейном тракте:

-70 + 10,5 lg B` при B` < 50 Мбит/с,

P min = для ЛФД

-70 + 10 lg B` при B` ³ 50 Мбит/с.  

Рmin = - 70 + 10 lg 622,080 = - 42,06 дБ

Точность расчетов по приведенным формулам достаточная для оценки порога чувствительности ПРОМ.

Зная абсолютный уровень МДМ и максимальный уровень передачи ПОМ, можно получить приближенную оценку энергетического потенциала ВОСП:

Э = Рпер. – Рпр., дБ,

где    Рпр. ³ Рmin – уровень приема ПРОМ.

Э = - 4 – ( - 34) = 30 дБ

2.4           Расчет затухания соединителей ОВ

Уровень оптической мощности, поступающей на вход ПРОМ, зависит от энергетического потенциала системы, потерь мощности в ОВ, потерь мощности в разъемных и неразъемных соединителях.

Потери мощности в ОВ нормируются и составляют, например, во втором окне прозрачности 0,7 дБ, а в третьем окне прозрачности 0,1 дБ/км (берутся из паспортных данных ОК) [5].

Потери мощности в неразъемном соединителе нормируются и составляют 0,1 дБм.

Потери в разъемном соединителе нормируются и составляют 0,5 дБм. Потери в разъемном соединителе нормируются определяются суммой /10/.

Ар = , i = 1, 2, 3, 4,

где    а1 – потери вследствие радиального смещения на стыке ОВ (рисунок 2.1.);

а2 – потери на угловое рассогласование ОВ (рисунок 2.2);

а3 – потери на осевое рассогласование ОВ (рисунок 2.3);

а4 – неучтенные потери.

Рисунок 2.1 – Радиальное смещение ОВ

Рисунок 2.2 - Угловое рассогласование ОВ

Рисунок 2.3 - Осевое рассогласование ОВ

Потери вследствие радиального смещения в одномодовых ОВ рассчитываются по формуле [7]:

а1 = 10 lg [exp(-d2 / w2)] , дБ,

где    d - величина максимального радиального смещения двух ОВ на стыке , d = 1,52 мкм;

w - параметр, определяющий диаметр луча, w = 10 мкм.

По результатам расчетов можно заметить, что для ОВ с градиентным профилем показателя преломления оптические потери вследствие радиального смещения выше. Это связано с тем, что их числовая апертура, максимальная по оси, убывает до нуля к периферии сердцевины.

Угловое рассогласование ОВ также приводит к существенным оптическим потерям. В формулы для расчетов указанных потерь, кроме угла рассогласования q, входят еще и показатели преломления ОВ и воздуха. Из-за того, что в паспортных данных ОВ не приводятся величины показателей преломления, расчет потерь из–за углового рассогласования вызывает определенные трудности. Поэтому для одномодовых ОВ можно принять а2 = 0,35 дБ. Следует заметить, что одномодовые ОВ более чувствительны к угловому рассогласованию и при одинаковом угле потери в них примерно в два раза выше, чем в многомодовых ОВ.

Оптические потери в разъемных соединителях увеличиваются также в результате осевого рассогласования.

Для расчета потерь из–за осевого рассогласования в одномодовых ОВ можно воспользоваться следующей формулой [1]

а3 = -10 lg (1 – Z× tg ) , дБ,

где    Z - максимальное расстояние между торцами ОВ;

d - диаметр ОВ;

q a - апертурный угол.

Для достижения малых величин потерь для одномодовых ОВ можно принять максимальные значения Z = 2,95 мкм, q a = 3,96

Неучтенные потери в разъемном соединители можно принять равными а4 = 0,01 дБ.

При существующих технологиях потери в разъемном соединителе не превышают величины

Ар = а1 + а2 + а3 + а4 £ 0,5 дБ,

Ар = 0,1 + 0,35 + 0,04 + 0,01 = 0,5

а в неразъемных соединениях – не более Ар £ 0,1 дБ.

2.5           Расчёт распределения энергетического потенциала

Уровень оптической мощности сигнала, поступающего на вход ПРОМ, зависит от энергетического потенциала ВОСП, потерь мощности в ОВ, потерь мощности в разъемных соединителях, потерь мощности в неразъемных соединениях.

Составим таблицу (таблица 2.2) с исходными данными для расчета распределения энергетического потенциала по длине ВОЛП. Для транспортных систем SDH в технических данных приводятся обычно два уровня передачи: Рпер.mах и Рпер.min. При малых длинах РУ, при проектировании городских сетей рекомендуется выбирать уровень Рпер.min. и работу на длине волны 1,3 мкм, что исключает перегрузку приемных усилителей.

В случае, когда нет необходимости использовать промежуточные регенерационные пункты, рекомендуется выбирать режим работы ПОМ с оптическим усилителем и ПРОМ – с оптическим предусилителем.

Исходные данные для расчета распределения энергетического потенциала

Кольцевая внутризоновая сеть Волгоградской области охватывает Волгоград – Городище – Иловлю – Фролово – Михайловку – Даниловку – Котово – Камышин – Дубовку - Волгоград. Расчет приводится для участка Камышин - Котово.

Рассчитывается уровень приема в Котово, общее затухание на оптической соединительной линии Камышин - Котово, а также уровни оптического сигнала после каждого соединения. Уровень передачи оптического сигнала Рпер. = - 4 дБм.

Уровень сигнала после первого разъемного соединителя (РС)

Рр1 = Рпер - Ар = - 4,0 – 0,5 = - 4,5 дБм.

Уровень сигнала после первого неразъемного соединителя (НС) станционного оптического кабеля и линейного ОК

Рр1 = Рр1 - Ан = - 4,5 – 0,1 = - 4,6 дБм.

Рассчитаем уровни сигнала НС с интервалом 2 км

Рн2 = Рн1 - lc × a - Ан = - 4,6 – 2 × 0,7 – 0,1 = - 6,1 дБм.

…………………………….

Рн3 = Рн2 - lc × a - Ан = - 6,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 7,6 дБм.

Рн4 = Рн3 - lc × a - Ан = - 7,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 9,1 дБм.

Рн5 = Рн4 - lc × a - Ан = - 9,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 10,6 дБм.

Рн6 = Рн5 - lc × a - Ан = - 10,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 12,1 дБм.

Рн7 = Рн6 - lc × a - Ан = - 12,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 13,6 дБм.

Рн8 = Рн7 - lc × a - Ан = - 13,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 15,1 дБм.

Рн9 = Рн8 - lc × a - Ан = - 15,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 16,6 дБм.

Рн10 = Рн9 - lc × a - Ан = - 16,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 18,1 дБм.

Рн11 = Рн10 - lc × a - Ан = - 18,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 19,6 дБм.

Рн12 = Рн11 - lc × a - Ан = - 19,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 21,1 дБм.

Рн13 = Рн12 - lc × a - Ан = - 21,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 22,6 дБм.

Рн14 = Рн13 - lc × a - Ан = - 22,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 24,1 дБм.

Рн15 = Рн14 - lc × a - Ан = - 24,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 25,6 дБм.

Рн16 = Рн15 - lc × a - Ан = - 25,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 27,1 дБм.

Рн17 = Рн16 - lc × a - Ан = - 27,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 28,6 дБм.

Рн18 = Рн17 - lc × a - Ан = - 28,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 30,1 дБм.

Рн19 = Рн18 - lc × a - Ан = - 30,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 31,6 дБм.

Рн20 = Рн19 - lc × a - Ан = - 31,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 33,1 дБм.

Рн21 = Рн20 - lc × a - Ан = - 33,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 34,6 дБм.

Рн22 = Рн21 - lc × a - Ан = - 34,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 36,1 дБм.

Рн23 = Рн22 - lc × a - Ан = - 36,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 37,6 дБм.

Рн24 = Рн23 - lc × a - Ан = - 37,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 39,1 дБм.

Рн25 = Рн24 - lc × a - Ан = - 39,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 40,6 дБм.

Рн26 = Рн25 - lc × a - Ан = - 40,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 42,1 дБм.

Рн27 = Рн26 - lc × a - Ан = - 42,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 43,6 дБм.

Рн28 = Рн27 - lc × a - Ан = - 43,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 45,1 дБм.

Рн29 = Рн28 - lc × a - Ан = - 45,1 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 46,6 дБм.

Рн30 = Рн29 - lc × a - Ан = - 46,6 - 2 × 0,7 – 0,1 = - 48,1 дБм.

Рн31 = Рн30 - lc × a - Ан = - 48,1 - 0,2 × 0,7 – 0,1 = - 48,34 дБм.

Уровень сигнала после второго РС на АТС – Котово

Рр2 = Рн3 - Ар = - 48,34 – 0,5 = - 48,84 дБм.

Уровень сигнала после второго РС - уровень приема на АТС - Котово

Рпр = Рр2 = - 48,84 дБм.

Общее затухание на оптической СЛ АТС-Камышин – АТС–Котово составляет

Ару = Рпер – Рпр = - 4 – (- 48,84) = - 44,84 дБм.

По результатам расчетов можно сделать вывод, что затухание на оптической СЛ значительно меньше энергетического потенциала ВОСП, равного Э= 25 дБм. Эксплутационный запас системы можно принять аз = 6 дБм.

Для транспортных систем SDH в технических данных приводятся максимальный уровень приема. Рассчитанный уровень приема не должен быть больше максимально возможного уровня приема, но он не должен быть ниже минимально возможного уровня приема

Рпр.min £ Рпр £ Рпр.maх .

Аналогичные расчеты выполняются для всех других СЛ. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.3.

Результаты расчетов распределения энергетического потенциала

Уровни оптического сигнала в точках приема больше минимально возможного и меньше максимально возможного уровней, приводимых в технических данных ВОСП.

3 Организация управления сетью связи

3.1 Общие положения

Сетевое управление оказывает существенное влияние на качество передаваемых сигналов, развитие услуг сетей связи и на структуру элементов сети [3].

Системы управления транспортной сетью SDH должна обеспечивать оперативное администрирование и эксплуатационное управление сетью, а именно:

-              конфигурирование сети;

-              сбор и обработку информации о всех элементах сети;

-              сбор статистики;

-              диагностику оборудования и программного обеспечения сети;

-              локализацию и исправление неисправностей;

-              предоставление отчетов о работе сети.

В состав программно-аппаратного комплекса входят следующие системы управления:

-              Alcatel OPTINEX 1354 RM: система управления региональной транспортной сетью SDH.

-              Alcatel OPTINEX 1353 SH: система управления сетевыми элементами

-              Alcatel OPTINEX 1320 CT/NX: терминал управления сетевыми элементами

Система управления региональной транспортной сетью SDH Alcatel OPTINEX 1354 RM (Regional Network Manager) позволяет операторам связи управлять соединениями по всему каналу (end – to – end) в региональных сетях SDH.

Вместе с системой управления сетевыми элементами 1353SH оборудование 1354 RM предназначено для управления подсетями, состоящими из разнообразных элементов сетей SDH, такими, как мультиплексоры ввода – вывода, линейные системы, регенераторы, радиорелейное оборудование и системы цифрового кроссового переключения 4/3/1 и 4/4.

Система управления сетевыми элементами Alcatel OPTINEX 1353 SH предназначена для управления сетевыми элементами (Element Manager), производимых компанией Alcatel мультиплексоров ввода – вывода, кросс – коннекторов, WDM, синхронных систем передачи, радиорелейных и проводных систем SDH/PDH.

Терминал управления сетевыми элементами Alcatel OPTINEX 1320 CT/NX предназначен для управления сетевыми элементами в местном или дистанционном режиме.

В качестве аппаратного средства предусматривается переносной компьютер PC – notebook под управлением ОС Microsoft NT. Подключается к сетевым элементам через последовательные порты.

3.2 Сеть управления электросвязью

В современном деловом окружении с высокой конкуренцией управление сетью становится критически важным средством операторов сетей. В рекомендации МСЭ-Т М.3010 изложены общие принципы планирования, функционирования и технического обслуживания сети управления электросвязью (Telecommunications Management Network - TMN). Целью TMN является управление сетями электросвязи, а основным принципом – обеспечение организационной структуры сети для взаимодействия различных типов операционных систем и аппаратуры электросвязи с использованием стандартных протоколов и интерфейсов [13].

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5