2.6 Расчет дисперсии линейного сигнала

При прохождении импульсных сигналов по оптическому волокну изменяется не только амплитуда импульсов, но и их форма - импульсы уширяются. Это явление называется дисперсией. Дисперсия ограничивает максимальную скорость передачи сигналов по оптическому волокну.

Исходя из расчетных длин регенерационных участков, проектируемой скорости передачи и оптических характеристик кабеля можно рассчитать пропускную способность кабеля на данных участках с целью сравнения ее с проектируемой скоростью передачи. В общем случае дисперсия в оптическом волокне рассчитывается по формуле:

σ = σ mod + (∆λ ∙D(λ)), пс/км,

где ∆λ, - ширина спектра излучения источника (нм), ∆λ=1нм;

σ mod - модовая дисперсия, (пс/км);

D(λ) - удельная хроматическая дисперсия, (пс/нм∙км).

Коэффициент широкополосности (∆F) или полоса пропускания оптического кабеля, приходящаяся на 1 км кабеля зависит от дисперсии (σ) и определяется по формуле:

∆F = 1/ σ, МГц∙км.

Чем больше дисперсия и уширение импульса, тем меньше частотный диапазон использования оптического кабеля. Пропускная способность (Fnp) оптического кабеля длиной l_ру определяется по формуле:

Fnp= ∆F/ l_ру, МГц ≈ Впр, Мбит/с.

В одномодовых волокнах в широком диапазоне длин волн модовая дисперсия, как правило, равна нулю, поэтому в данном случае ее можно не учитывать.

Таблица 2.7 - Исходные данные к расчету пропускной способности кабеля

Скорость передачи (Мбит/с)	Удельная хроматическая дисперсия кабеля (пс/нм∙км)	Ширина спектра источника излучения (нм)

Результаты расчета пропускной способности на участках регенерации свести в таблицу 2.8.

Таблица 2.8 - Пропускная способность на участках регенерации

РУ	РУ1	РУ2	...	РУn
Вnp, Мбит/с			...

Если расчетная пропускная способность кабеля больше проектируемой скорости передачи, искажений оптического сигнала за счет размывания фронтов импульсов не произойдет. Заключение

Проблема быстрой передачи обширных массивов информации на значительные расстояния приобретает особую актуальность в связи с возрастающей потребностью современного общества в обмене информацией. Волоконно-оптические системы передачи PDH значительно повышают качество и экономичность информационных услуг.

Волоконно-оптические системы передачи PDH организуют надежные высокоскоростные потоки, имеют гибкую, легко управляемую структуру. Аппаратура – асинхронная. От синхронной аппаратуры отличается тем, что не нужно задавать источник синхронизации и зависеть от него. Вследствие этого, аппаратура для передаваемых потоков Е1 абсолютно прозрачна.

Системы передачи PDH обеспечивают передачу и переключе­ние потоков информации разной мощности, ввод и выделение этих потоков в произвольных пунк­тах, глубокий контроль качества и тарификацию в соответствии с действительным временем пользования связью и её качеством. Эти сети могут быть базой для служб, использующих как синхронный (Synchronous Transfer Mode, STM), так и асинхронный (Asynchronous Transfer Mode, ADM) способы переноса информации.

Список использованных источников

1. Волоконно – оптические системы передачи и кабели: Справочник / И.И.Гроднев, А.Г. Мурадян, Р.М. Шарафутдинов и др. – М.: Радио и связь, 1993.-265 с.

2. Корнилов И.И. Цифровая линия передачи: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию по курсу МСП.- Самара: ПГАТИ, 1998. - 125 с.

3. Волоконно – оптические системы передачи: Учебник для ВУЗов / М.М. Бутусов, С.М.Верник и др.; Под ред. В.Н. Гомзина. - М.: Радио и связь, 1992.-416 с.

4. Берлин Б.З. и др. Волоконно-оптические системы связи на ГТС: Справочник. - М.: Радио и связь, 1994.- 172 с.

5. Строительство кабельных сооружений связи: Справочник / Д.А. Барон, И.И. Гроднев и др. - М .: Радио и связь, 1988.- 768 с.

6. Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи: Учебник для ВУЗов / В.А. Андреев и др.; Под ред. Б.В. Попова.- М.: Радио и связь, 1995.- 200с.

7. Оптические системы передачи: Учебник для ВУЗов / Б.В.Скворцов, В.И.Иванов, В.В.Крухмалев и др.; Под ред. В.И.Иванова. – М.: Радио и связь, 1994. - 224 с.

8. Гауэр Дж. Оптические системы связи. - М: Радио и связь, 1989. - 502 с.

9. Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н., Моченов А.Д. Цифровые системы передачи: Учебное пособие для вузов/ Под ред. А.Д. Моченова.- М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 351 с.

10. Проектирование волоконно – оптических линий связи: Уч. пособие по дипломному и курсовому проектированию для специальностей 2305 и 2306 / В.А. Бурдин и др.- Самара: ПИИРС, 1992. - 148 с.

11. Многоканальные системы передачи: Учебник для ВУЗов / Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын и др.; Под.ред. Н.Н. Баевой и В.Н. Гордиенко. - М.: Радио и связь, 1997. - 560 с.

12. Хан Н.Организация управления сетями связи // Электросвязь, 1994. - №4.- с. 43-44.

13. Нетес В.А. Сеть управления электросвязью (ТМN) / Сети и системы связи, 1996. -№10.- с. 62-68.

14. Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуникационные системы: Учебник для вузов. – М: Горячая линия - Телеком, 2005. - 416 с.

15. Методические указания по выполнению раздела «Охрана труда» в дипломных проектах / Сост. Еремин Ю.Н, Шаталов В.Ф.- Самара: ПГАТИ, 1999. - 17 с.

16. Нормативные материалы по проектированию. Линии связи с использованием аппаратуры PDH и SDH.НП. 1 .287-1- 96. Раздел 1. Линии связи с использованием аппаратуры PDH. -М.: Гипросвязь, 1996. - 68 с.

17. Байков В.И., Беседин, С.Н.Монтаж оборудования многоканальной связи. - М.: Высшая школа, 1988. - 200 с.

18. Руководящий технический материал по построению тактовой сетевой синхронизации. - М.: ЦНИИС, 1995. - 55 с.

19. Рекомендации по метрологическому обеспечению системы тактовой синхронизации (ТСС) на цифровой сети общего пользования РФ. - М.: Госкомсвязи РФ, 1998. - 46 с.

20. Варакин Л.Е., Козелев А.И. Надежность глобального цифрового кольца связи // Сети связи, 1994. - №6. - с. 2 – 5.

21. Крухмалев В.В., Моченов А.Д. Синхронные телекоммуникационные системы и транспортные сети: Учебное пособие для вузов. – Ростов н/Д: Рост.гос ун-т путей сообщения, 2009.- 296 с.

Приложение А

Аппаратура «СуперГвоздь»

Рисунок 1 – Внешний вид аппаратуры «СуперГвоздь»

Аппаратура цифрового волоконно-оптического линейного тракта (ЦВОЛТ) «СуперГвоздь» предназначена для передачи между двумя или несколькими (до 48) пунктами связи по одному или двум одномодовым или многомодовым оптическим волокнам:

- 24 первичных цифровых потоков Е1 (2,048 Мбит/с);

- потока Ethernet 10Tx/100Tx с пропускной способностью 100 Мбит/с;

- 12 потоков по 64 кБит/с с интерфейсом RS-232.

Потоки E1 и каналы RS-232 могут организовываться в любом количестве (в пределах возможности аппаратуры) между любыми полукомплектами, соединенными оптическим волокном.

Поток Ethernet 10Tx/100Tx c пропускной способностью 100 Мбит/с позволяет включить в одну подсеть все полукомплекты, соединенные волоконно-оптической линией связи (ВОЛС).

Рисунок 2 - Назначение полукомплектов «СуперГвоздь»

Аппаратура может включаться по схеме организации связи: «точка-точка», «точка-точка по одному волокну», «кольцо», «кольцо с резервированием», «связь по одному волокну между несколькими пунктами связи».

Для организации связи можно использовать одно или два одномодовых или многомодовых оптических волокна. Для организации связи по одному оптическому волокну используются полукомплекты с совмещенными в одном приборе оптическими приемником и передатчиком. При этом передача и прием по одному направлению ведутся на разных длинах волн оптического излучения, что позволяет обеспечить максимально большую длину регенерационного участка, работая по одному волокну.

Аппаратура сделана по принципу «включил и все работает» и не требует программных настроек.

Конфигурация сети, контроль и управление полукомплектами осуществляется непосредственно в пункте связи. В любом пункте связи можно проконтролировать работу ближайших по направлению ВОЛС полукомплектов.

Максимальная длина участка регенерации зависит от типа оптического волокна и длины волны излучения используемого лазера и варьируется в зависимости от типа полукомплекта и типа лазера в пределах от 60 до 120 км. Минимальная длина участка регенерации равна нулю.

Рисунок 3 - Возможные схемы организации связи

Аппаратура имеет выход на аварийную станционную сигнализацию. Выход на аварийную сигнализацию представляет собой нормально замкнутые и нормально разомкнутые «сухие» контакты реле, защищенные предохранителем.

Достоинства аппаратуры:

- наилучший показатель цена/качество в своем сегменте рынка;

- широкий спектр вариантов исполнения для различных задач построения сетей связи;

- новая схема организации связи «связь по одному волокну между несколькими пунктами связи» обеспечивает работу по одному волокну между несколькими пунктами связи (до 48) в линию, в случае обрыва волокна связь внутри уцелевших сегментов линии сохраняется;

- любой полукомплект имеет возможность электропитания от постоянного напряжения от -36 В до -72 В, или от переменного напряжения 220 В, 50 Гц;

- аппаратура совместима и может стыковаться по оптическому волокну с радиорелейной станцией (РРС) STM-1 производства компании «Микран» г. Томск, что позволяет строить гибридные линии связи, состоящие из сегментов построенных на оптическом волокне и сегментов построенных на РРС. Эта возможность позволяет, например«закольцовывать» оптоволоконную линию связи и обеспечивать ее бесперебойную работу в случае разрыва оптического волокна или аварии на радиорелейной линии связи.

Аппаратура «Гвоздь»

Рисунок 4 – Внешний вид аппаратуры «Гвоздь»

Рисунок 5 – Назначение аппаратуры «Гвоздь»

Аппаратура «Гвоздь» предназначена для передачи четырёх первичных цифровых потоков Е1 (2,048 Мбит/с) между двумя или несколькими (до 8-ми) пунктами связи по одному или двум одномодовым или многомодовым оптическим волокнам.

Максимальная длина участка регенерации зависит от типа оптического волокна и длины волны излучения используемого лазера и может достигать 200 км. Минимальная длина участка регенерации равна нулю.

Аппаратура может включаться по схеме организации связи «точка-точка» или «кольцо».

Для организации связи можно использовать одно или два одномодовых или многомодовых оптических волокна. Для организации связи по одному оптическому волокну используются пассивные оптические Y- ответвители.

Отличительные особенности аппаратуры:

- компактность;

- невысокая стоимость;

- лёгкость монтажа и обслуживания.

Рисунок 6 - Аппаратура «Гвоздь». Схемы организации связи

Аппаратура «АКУЛА»

Рисунок 7 – Внешний вид оборудования «АКУЛА»

Аппаратура «АКУЛА» предназначена для передачи между двумя или несколькими (до 132) пунктами связи по одному или двум одномодовым или многомодовым оптическим волокнам:

- до 66 первичных цифровых потоков 2,048 Мбит/с (Е1);

- до 18 потоков Ethernet с интерфейсом 10Tx/100Tx, каждый с пропускной способностью от 2,048 Мбит/с до n*2,048 Мбит/с, n=1 до 22, и общей пропускной способностью не более 2,048*22*3=135,168 Мбит/с;

- совместной передачи потоков Е1 и потоков Ethernet в пределах пропускной способности 135,168 Мбит/с;

- дополнительного потока Ethernet 10Tx/100Tx с пропускной способностью 100 Мбит/с или 16 Мбит/с. 100 Мбит/с в случае целостности волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) и 16 Мбит/с в случае разрыва ВОЛС.

Тракты E1 и потоки Ethernet 10Tx/100Tx могут организовываться в любом количестве (в пределах возможности аппаратуры) между любыми полукомплектами, соединенными оптическим волокном. Дополнительный поток Ethernet c пропускной способностью 100 Мбит/с позволяет включить в одну подсеть заданные пользователем полукомплекты. При разрыве оптического волокна и переходе аппаратуры на работу по резервному каналу пропускная способность потока Ethernet, передаваемого в данной подсети, падает до 16 Мбит/с, а после восстановления волокна снова возрастает до 100 Мбит/с.

Конфигурация сети, контроль и управление всеми полукомплектами местными и удаленными может осуществляться из любого пункта связи с компьютера типа IBM PC, имеющего порт Ethernet. Для конфигурирования и контроля работы всей сети используется программа «Центр управления ЦВОЛТ».

Максимальная длина участка регенерации зависит от типа оптического волокна и типа используемого лазера и варьируется от 60 до 120 км в зависимости от типа полукомплекта. Минимальная длина участка регенерации равна нулю.

Полукомплекты аппаратуры выпускаются в различных модификациях, полностью совместимых друг с другом. Модификации отличаются количеством выделяемых потоков Е1 (11, 22, 33, 44, 55, 66), количеством выделяемых потоков Ethernet 10Tx/100Tx (1, 7, 13, 19), типом оптического модуля (одно или двуволоконный), мощностью излучения лазера. Наличие разных модификаций полукомплектов позволяет гибко решать задачи по организации связи и экономить при этом ресурсы.

Все полукомплекты аппаратуры обеспечивают 100% резервирование линейного тракта, что позволяет обеспечить бесперебойную передачу группового потока в случае обрыва волокна на одном из участков сети или в случае пропадания питания в одном из пунктов связи.

Аппаратура может включаться по схеме организации связи «точка-точка», «точка-точка по одному волокну», «кольцо», «кольцо с резервированием», «связь по одному волокну между несколькими пунктами связи» и «кольцо с резервированием по одному волокну».

Рисунок 8 - Аппаратура «Акула». Схемы организации связи

Для организации связи можно использовать одно или два одномодовых или многомодовых оптических волокна. Для организации связи по одному оптическому волокну используются полукомплекты с совмещенными в одном приборе оптическими приемником и передатчиком. При этом передача и прием по одному направлению ведутся на разных длинах волн оптического излучения, что позволяет обеспечить максимально большую длину регенерационного участка, работая по одному волокну.

Аппаратура имеет выход на аварийную станционную сигнализацию и служебную связь (опционально). Выход на аварийную сигнализацию представляет собой нормально замкнутые и нормально разомкнутые «сухие» контакты реле, защищенные предохранителем.

Достоинства аппаратуры:

- наилучший показатель цена/качество в своем сегменте рынка;

- широкий спектр вариантов исполнения для различных задач;

- новые схемы организации связи «связь по одному волокну между несколькими пунктами связи» и «кольцо с резервированием по одному волокну» обеспечивают работу аппаратуры по одному волокну между несколькими пунктами связи (до 132) в линию или по кольцу. В случае обрыва волокна связь внутри уцелевших сегментов линии сохраняется;

- любой полукомплект имеет возможность электропитания как от постоянного напряжения от -36 В до -72 В, так и от переменного 220 В, 50 Гц;

- аппаратура совместима и может стыковаться по оптическому волокну с радиорелейной станцией (РРС) STM-1 производства компании «Микран» г. Томск, что позволяет строить гибридные линии связи, состоящие из сегментов, построенных на оптическом волокне и сегментов, построенных на РРС. Эта возможность позволяет, например, «закольцовывать» оптоволоконную линию связи и обеспечивать ее бесперебойную работу в случае разрыва оптического волокна или аварии на радиорелейной линии связи.

Аппаратура «Транспорт-32х30»

Рисунок 9 – Внешний вид аппаратуры «Транспорт-32х30»

Аппаратура «Транспорт-32х30» предназначена для передачи 32 первичных цифровых потоков Е1 (2,048 Мбит/с) и 1 потока 64 Кбит/с с интерфейсом RS-232 между двумя или несколькими (до 64-х) пунктами связи по одному или двум одномодовым или многомодовым оптическим волокнам.

Аппаратура поддерживает режим автоматического резервирования передачи группового потока по оптическому волокну и обеспечивает непрерывность связи в случае обрыва волокна.

Максимальная длина участка регенерации зависит от типа оптического волокна и может достигать 150-180 км. При работе по обычному одномодовому волокну, у которого дисперсия минимальна на длине волны 1310 нм, максимальная длина участка регенерации составляет 120 км. Минимальная длина участка регенерации равна нулю.

Рисунок 10 – Назначение аппаратуры «Транспорт-32х30»

Рисунок 11 - Аппаратура «Транспорт-32х30». Схемы организации связи

Полукомплекты аппаратуры выпускаются в 16 модификациях, которые полностью совместимы друг с другом и отличаются количеством передаваемых потоков Е1, режимом работы по оптическому волокну и конструктивным исполнением. Различные модификации сделаны для того, чтобы гибко решать задачи по организации связи и экономить при этом ресурсы. Все полукомплекты передают в групповом потоке по оптическому волокну 32 потока Е1. Шесть модификаций полукомплектов из шестнадцати обеспечивают автоматическое резервирование группового потока, передаваемого по оптическому волокну, что позволяет обеспечить бесперебойную передачу группового потока в случае обрыва волокна на одном из участков волоконно-оптической линии связи (связь может быть потеряна на время от 500 мкс до 1 мс).

Аппаратура может включаться по схеме организации связи «точка-точка», «кольцо» или «кольцо с резервированием».

Для организации связи можно использовать одно или два одномодовых или многомодовых оптических волокна.

Для организации связи по одному оптическому волокну используются пассивные оптические Y- ответвители.

Конфигурация сети, контроль и управление всеми полукомплектами местными и удаленными может осуществляться из любого пункта связи с компьютера типа IBM PC, имеющего порт RS-232. Для конфигурирования и контроля работы всей сети используется программа «Центр управления ЦВОЛТ».

Аппаратура имеет служебную связь, выход на аварийную станционную сигнализацию.

Аппаратура «Транспорт-8х30»

Рисунок 12 - Внешний вид аппаратуры «Транспорт-8х30»

Рисунок 13 - Назначение аппаратуры «Транспорт-8х30»

Аппаратура «Транспорт-8х30» предназначена для передачи восьми первичных цифровых потоков Е1 (2,048 Мбит/с) между двумя или несколькими (до 16-ти) пунктами связи по одному или двум одномодовым или многомодовым оптическим волокнам.

Максимальная длина участка регенерации зависит от типа оптического волокна и длины волны используемого лазера и может достигать 200 км (есть опыт реальной эксплуатации на 182 км). Минимальная длина участка регенерации равна нулю.

Аппаратура может включаться по схеме организации связи «точка-точка» или «кольцо».

Для организации связи можно использовать одно или два одномодовых или многомодовых оптических волокна. Для организации связи по одному оптическому волокну используются пассивные оптические Y- ответвители.

Рисунок 14 - Пассивный оптический Y- ответвитель

Рисунок 15 - Аппаратура «Транспорт-8х30». Схемы организации связи

Конфигурация сети, контроль и управление всеми полукомплектами местными и удаленными может осуществляться из любого пункта связи с компьютера типа IBM PC, имеющего порт RS-232.

Для контроля и управления аппаратурой можно использовать программное обеспечение «Центр управления ЦВОЛТ».

Аппаратура имеет служебную связь, выход на аварийную станционную сигнализацию.

Основные технические характеристики оборудования ОАО «Русская телефонная компания» приведены в приложении А.

Оптический мультиплексор «КАСАТКА»

Рисунок 16 – Внешний вид оборудования «КАСАТКА»

Оптический мультиплексор «КАСАТКА» представляет собой аппаратуру ЦВОЛТ и предназначена для передачи между 2 или несколькими (до 264) пунктами связи, по одному или двум одномодовым или многомодовым оптическим волокнам, от 11 до 132 потоков Е1 и/или от 1 до 144 потоков Ethernet максимальной пропускной способностью 4,7Гбит/с.

Оптический мультиплексор «КАСАТКА» имеет 2 цифровых волоконно-оптических линейных трактов передающих 2 групповых потока: один в одну сторону пространства - условное направление на «запад», второй в другую сторону - условное направление на «восток». Скорость каждого группового потока передаваемого по оптическому волокну 2488,32Мбит/с или 2,49Гбит/с.

Если мультиплексоры соединить по схеме «точка-точка» одним оптическим волокном, то между двумя пунктами связи по 1-му волокну можно передать от 11 до 132 потоков Е1 и/или от 5 до 144 потоков Ethernet общей пропускной способностью 4,7Гбит/с.

Мультиплексор «КАСАТКА» содержит полнодоступный кросс-коммутатор 264Е1х264Е1 который позволяет выделять в полукомплекте любое количество потоков Е1 из группового потока и гибко задавать пропускную способность для интерфейсов Ethernet выделяемых через модули расширения. Коммутатор имеет встроенную защиту 1+1 передаваемого группового потока.

Аппаратура обеспечивает автоматическое резервирование группового потока передаваемого по оптическому волокну, что позволяет обеспечить бесперебойную передачу группового потока в случае обрыва волокна на одном из участков сети или в случае пропадания питания в одном из пунктов связи.

Аппаратура - асинхронная. От синхронной аппаратуры отличается тем, что не нужно задавать источник синхронизации и зависеть от него. Вследствие этого, аппаратура для передаваемых потоков абсолютно прозрачна.

Максимальная длина участка регенерации зависит от типа оптического волокна и типа используемого лазера и варьируется от 60 до 120 км в зависимости от типа используемого лазера и приемника в SFP модуле.

Минимальная длина участка регенерации равна нулю.

Аппаратура может включаться по схеме организации связи «кольцо с резервированием», «кольцо с резервированием по одному волокну», «связь по одному волокну между несколькими пунктами связи» («цепь»), «точка-точка по одному волокну», «точка-точка».

Для организации связи можно использовать одно или два одномодовых или многомодовых оптических волокна.

Для организации связи по одному оптическому волокну используются полукомплекты с приемопередатчиком содержащем в одном приборе оптический приемник и передатчик. При этом передача и прием по одному направлению ведутся на разных длинах волн оптического излучения, что позволяет обеспечить максимально большую длину регенерационного участка, работая по одному волокну.