![](/user_photo/92216_Gbojo.jpg)
Специализированные ЦСП и ОСП / Praktika_likhachyov
.docxФедеральное агенство связи РФ
Федеральное государственное образовательное бюджетное
учреждение высшего профессионального образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра Многоканальные телекоммуникационные системы (МТС)
Практическая работа
рАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ
СО СПЕКТРАЛЬНЫМ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ
Выполнила: студентка гр. БЗС2002
Проверил: Лихачёв Н.И.
Москва 2024
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ВЫБРАННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Количество каналов: N = 20*8 = 160
G.652.C:
Коэффициент затухания, дБ/км: 0.4
Удельная хроматическая дисперсия пс/нм∙км: 18
Максимальный коэффициент PMD, пс/км0,5: 0,5
Оптический линейный усилитель FG-WDM-F-inline-C:
Коэффициент усиления – 17 дБм
Коэффициент шума – 6 дБ
2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
СВЯЗИ СО СПЕКТРАЛЬНЫМ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ
2.1. Расчет частотных и спектральных планов
Оптический диапазон: 1500 - 1600 нм
λцентр =1550 нм ± 50 нм
λн = 1500 нм = 1500 * 10-9 м
λв = 1600 нм = 1600 * 10-9 м
Ширина оптического диапазона: Δλ = λв - λн = 100 нм = 100 * 10-9 м
Ширина спектра неперекрывающихся спектральных участков:
Δλк = 100/N = 100/160 = 0,625 нм = 625 * 10 -12 м
Частотный диапазон:
Fн = c / λ в = 2,99792458 ∙108 / (1600 * 10-9) =
= 1,8737 * 10 14 Гц = 1, 8737 * 10 2 ТГц
Fв = c / λ н = 2,99792458 ∙108 / (1500 * 10-9) =
= 1,9986 * 10 14 Гц = 1,9986 * 10 2 ТГц
Δ𝑓 = Fв - Fн = 2,1338 * 1014 Гц - 1, 7687 * 1014 Гц = 0,1249 * 1014 Гц =
= 0,1249 * 102 ТГц
Δ𝑓 = − 𝑐 ∙ Δ / λн * λв = (2,99792458 ∙108 * 100* 10-9) / (1500 * 10-9 * 1600 * 10-9) = 0,1249 * 1014 Гц = 0,1249 * 102 ТГц
2.2. Расчет длины оптических секций передачи
Перекрываемое затухание: Аосп = 17 дБ (= усиление ЛУ)
Строительная длинна ОК: Lстр = 4 км
затухание неразъемного соединения: Ан = 0,1 дБ
Коэффициент затухания: α = 0.4 дБ/км
Длина оптической секции передачи:
Lосп
=
=
= 40 км
40 км /4 км = 10 строительных длин
2.3. Расчет длины регенерационной секции
1) Мощность излучения лазера рассчитаем, приняв за суммарную мощность передачи 100 мВт (20 дБ: Рх сумм = 100,1∙ 20, мВт):
Рх лазера = 100мВт / 160 = 0,625 мВт
р пер. = 10 lg(Рх⁄Р0) = 10 lg(0,625 мВт ⁄ 1 мВт) = 10 lg(0,625) = -2 дБ
2) Уровень сигнала на входе линейного усилителя ЛУ:
рпр i = рпер – А осп i = – 2 – 17 = – 19 дБ
3) Квантовый (дробовый) шум:
Р кв.ш = h ∙ f ∙∆ f опт = 0,1249 *1014 * 6,626*10-34 *1,8737 * 10 14 =
= 1,551 * 10-6 мВт
h ≈ 6,626*10-34, Дж/Гц
− постоянная Планка
Уровень квантового шума:
р кв ш. = 10 lg (Р кв.ш ⁄ Р0) = 10 lg (1,551 * 10-6 ) = – 58 дБ (рш вх МУ)
4) Уровень защищённости на передаче:
Аз МУ = рпер – рш вх МУ = – 19 – (– 58) = 39 дБ
5) Требуемый уровень защищённости на приёме:
Аз треб = 15 дБ (т.к. с коррекцией ошибок)
6) Количество оптических секций:
Nоп = ((Аз пер - Аз треб) / р ш.) + 1 = ((39 – 15) / 6) + 1 = 5 оптических секций.
Соответственно: Nоу = 4 оптических линейных усилителя
7) Длина регенерационной секции:
Nоп * = 5 *40 = 200 км
2.4. Расчет дисперсии регенерационной секции
1) Ширина спектра модулирующего цифрового сигнала
= (λ2/с) · (В/ξ) = (15502 / 2,9979·108)
* (10/1) = 0,08 нм
λ – центральная длина волны модулируемого источника излучения, нм; В – скорость передачи, Гбит/с;
с – скорость света в вакууме;
ξ – коэффициент, равный 1 для сигнала в коде NRZ и 0,5 для сигналов в коде RZ
2) Результирующая ширина спектра оптического сигнала, распространяющегося по ОВ:
Δλ =
=
нм
Δλ0,01 – ширина оптического спектра источника излучения по уровню 0,01 (или -20 дБ), нм;
Δλсигн – ширина спектра модулирующего цифрового сигнала
3) Ожидаемая дисперсия:
τож = Lpc * Dxp (λ) * Δλ + Dпмд * Lpc0,5 = 200 * 18 * 0,08 + 0,5* 14,1 = 295 пс
Lpc – длина регенерационной секции;
Dхр (λ) – удельная хроматическая дисперсия оптического волокна на длине волны λ спектрального плана DWDM системы, пс/(нм·км);
Δλ – результирующая ширина спектра оптического сигнала, распространяющегося по ОВ, нм;
Dпмд – коэффициент поляризационной модовой дисперсии, пс/км 0,5
4) Допустимая дисперсия (уширение оптического импульса цифрового сигнала):
τдоп = 103 ·β / В = 103 ·0,7 / 10 = 70 пс
β – коэффициент, зависящий от типа кода линейного цифрового сигнала (для кода NRZ β = 0,7 и β = 0,35 для кода RZ),
В – скорость передачи, Гбит/с
Так как τож ≤ τдоп , необходима компенсация дисперсии.
При этом полная компенсация не производится, а компенсируется только разность:
Δτ = τож - τдоп = 295 - 70 пс = 225 пс
3. ВЫВОД
В ходе выполнения работы были выявлены следующие зависимости:
Взаимосвязаны длина оптической секции передачи (Lосп) и перекрываемое затухание (Аосп): чем больше будет выбрана длина оптической секции, тем сильнее в нём будет перекрываемое затухание, соответственно, придётся выбрать линейные оптические усилители ЛУ с более высоким усилением для компенсации этого затухания.
Помимо этого, в меньшей степени на перекрываемое затухание оказывают влияние параметры оптического волокна ОВ (Строительная длинна Lстр, затухание неразъемного соединения Ан, коэффициент затухания α).
На уровень защищённости на приёме в большинстве своём влияют различные шумы: квантовый (дробовый) шум, шум-фактор усилителя и др. Соответственно, чем больше уровни шума, тем сильнее будет уменьшаться помехозащищённость на каждом усилителе.
На мощность квантового шума действуют такие параметры как ширина оптической полосы частот ∆ f опт и частоты передаваемого сигнала.
Влияние на дисперсию в тракте оказывают: длина регенерационной секции Lpc, параметры выбранного оптического волокна (удельная хроматическая дисперсия ОВ - Dхр (λ), коэффициент поляризационной модовой дисперсии Dпмд), а также ширина спектра оптического сигнала, распространяющегося по ОВ – Δλ. При этом если не выполняется условие τож ≤ τдоп, производят компенсацию дисперсии.