Приложения п.1 Пример проектирования волт сци уровня stm-1 с одномодовым ов

Требуется выбрать компоненты синхронного ВОЛТ и рассчитать обеспечивает ли их быстродействие работоспособность системы передачи, работающей во втором окне прозрачности (1310 нм) с тактовой частотой 155,52 МГц в NRZ-коде. Длина трасы прокладки кабеля 50 км.

Выбираем компоненты тракта с параметрами, сведенными в табл. П1.1.

Таблица П1.1 – Параметры компонентов ВОЛТ уровня STM-1 на  = 1310 нм

Параметр	Значение
Электро-оптический преобразователь – светодиод
Время нарастания ЭОП (включая процессор) Ширина спектра излучения по полувысоте	tн эоп = 2 нс  = 20 нм
Оптико-оптический преобразователь – стандартное одномодовое ОВ (рек. G.652)
Материальная дисперсия Волноводная дисперсия Длина прокладываемого ОК (с учетом запаса)	мат(1310 нм) = –0,006 нс/(нмкм) вв(1310нм) = 0,005 нс/(нмкм) Lок = 50 км
Опто-электрический преобразователь – германиевый p-i-n–фотодиод
Время нарастания (включая процессор)	tн оэп = 1 нс

Решение

1. Ширина полосы пропускания электрического сигнала для системы передачи

В_{э сист} = [F_NRZ(МГц)]/2 = 155,52/2 = 77,76 МГц.

2.ВНФИ на выходе системы передачи

t_{н сист} = 0,35/В_{э сист}(ГГц) = 0,35/0,07776 = 4,5 нс.

3. ВНФИ на выходе ЭОП согласно данным табл. П1.1 t_{н эоп} = 2 нс.

4. Время нарастания на выходе ОМ ОВ длиной 50 км обусловлено вкладом материальной и волноводной составляющих хроматической дисперсии.

4.1. Хроматическая дисперсия согласно данным табл. П1.1

_хр = _мат[нс/(нмкм)] + _вв[нс/(нмкм)]=

–0,006 нс/(нмкм) +0,005 нс/(нмкм)] = –0,001 нс/(нмкм).

4.2. Время нарастания ООП, обусловленное хроматической дисперсией,

t_{н ооп} = t_{н хр} = _р(нс/нмкм)(нм)L_ок(км) =

–0,001 нс/(нмкм)20 нм50 км =1,0 нс.

3. Время нарастания ОЭП согласно данным табл. 1.1 t_{н оеп} = 1 нс.

4. Суммарное время нарастания ВОЛТ

нс.

7. Сопоставляя полученное значения t_{н сум} = 2,45 нс со значением требуемого времени нарастания системы передачи t_{н сист} = 4,5 нс, делаем вывод, что выбранные компоненты удовлетворяют системным требованиям по быстродействию

3. Запас системы передачи по времени нарастания

3. Максимально допустимая длина участка регенерации ВОСП по времени нарастания

превышает требуемую условиями задачи в несколько раз.

Результаты расчетов сведены в табл. П1.2.

Таблица П1.2 – Значения рассчитанных параметров ВОЛТ

Параметр	Символ	Значение параметра
Системное требование на ВНФИ	tн сист	4,5 нс
Время нарастания ЭОП (СД) Время нарастания ООП (ОМ ОВ) Время нарастания ОЭП (p-i-n-фотодиод)	tн эоп tн ооп tн оэп	2,0 нс 1,0 нс 1,0 нс
Время нарастания ВОЛТ	tн сум	2,45 нс  4,5 нс
Системный запас	tн зап	3,775 нс
Максимальная длина участка регенерации по времени нарастания	Lр макс	195,3 км

Выводы. Выбранные компоненты ВОЛТ удовлетворяют системным требованиям (есть запас по времени нарастания). Можно выбрать менее быстродействующие компоненты и тем самым снизить стоимость оборудования ВОЛТ. Отметим, что в этом примере использован дешевый источник излучения – светодиод, а не дорогостоящий лазер.

П.2 Программа расчета параметров инерционности ВОЛТ

Дальность передачи по волоконно-оптическим линейным трактам (ВОЛТ) ограничивается двумя факторами: 1) затуханием и 2) инерционностью компонентов линейного тракта – передающего и приемного устройств и оптического волокна. Ниже приведено описание программы расчета временных параметров ВОЛТ (так называемого «бюджета времени нарастания») [1]. При этом учитывается инерционность (ограниченность полосы пропускания) основных компонентов ВОЛТ.

П.2.1 Модель ВОЛТ

Структурная схема ВОЛТ и функциональная схема программы «Tfotl», приведены на рис. П2.1. Обе схемы содержат следующие три последовательно включенные устройства ВОЛТ.

1. Электро-оптический преобразователь (ЭОП) – в котором происходит модуляция по интенсивности (мощности) оптической несущей электрическим сигналом. При этом спектр сигнала из электрической области преобразуется в оптическую. ЭОП является обобщенной моделью источника излучения (ИИ) – свето- (СД), суперлюминисцентного (СЛД) или лазерного (ЛД) диода. Его основными параметрами, участвующими в расчете, являются ширина оптического спектра по полувысоте , нм; время нарастания по уровню (10…90)% оптической мощности t_{н эоп}, нс при подаче на вход ЭОП ступенчатого электрического возбуждения или ширина амплитудной модуляционно-частотной характеристики (аналог амплитудно-частотной характеристики для электрических устройств) по уровню половинной мощности f_{–3 дБ}, МГц. Этот параметр пересчитывается в эквивалентное значение времени нарастания ЭОП.

2. Опто-оптический преобразователь (ООП) является моделью оптического волокна – одно- (ОМ) либо многомодового (ММ) со ступенчатым (СОВ) или градиентным (ГОВ) профилем показателя преломления. В расчете участвуют следующие параметры ООП: суммарная длина трассы прокладки оптического кабеля (ОК) L_ок км и строительная длина ОК l_с, км; коэффициент широкополосности К_F, МГцкм и показатель степени длины  для ММ ОВ; удельная хроматическая дисперсия _хр, нс/(нмкм). Суммарная (модовая и хроматическая) дисперсия ООП пересчитываются в эквивалентное время нарастания ООП t_{н ооп}, нс.

3. Опто-электрический преобразователь (ОЭП) является моделью приемного устройства с приемником излучения (ПИ) в виде фотодиода (ФД) p-i-n либо лавинного ФД (ЛФД). В расчете участвует обобщенный параметр, характеризующий быстродействие ОЭП, t_{н оэп}, нс. В ряде случаев для ПИ задается время пролета носителей заряда в приборе t_пр(нс) и постоянная времени внешней RC-цепи (цепи нагрузки) t_RC(нс). Оба этих параметра пересчитываются в эквивалентное время нарастания ОЭП t_{н оэп}, нс.

Задаются следующие системные параметры:

– длина волны оптической несущей (в одном из окон прозрачности ОВ);

– ширина спектра электрического сигнала аналогового ВОЛТ;

– тактовая скорость передачи символов в линии и тип линейного кода цифрового ВОЛТ. (Тактовая скорость пересчитывается в эквивалентную ширину спектра сигнала, а затем – в эквивалентное требуемое время нарастания системы передачи.)

Вид страницы-вкладки «Параметры» приведен на стр.П.2.3,а.