Специализированные ЦСП и ОСП / Praktika_likhachyov

Федеральное 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/км^0,5: 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

λ_центр =1550 нм ± 50 нм

λ_н = 1500 нм = 1500 * 10^-9 м

λ_в = 1600 нм = 1600 * 10^-9 м

Ширина оптического диапазона: Δλ = λ_в - λ_н = 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 / λ_н * λ_в = (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: Р_{х сумм} = 10^{0,1∙ 20}, мВт):

Р_{х 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:

р_{пр i} = р_пер – 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 (р_{ш вх МУ})

4) Уровень защищённости на передаче:

А_{з МУ} = р_пер – р_{ш вх МУ} = – 19 – (– 58) = 39 дБ

5) Требуемый уровень защищённости на приёме:

А_{з треб} = 15 дБ (т.к. с коррекцией ошибок)

6) Количество оптических секций:

N_оп = ((А_{з пер} - А_{з треб}) / р _ш.) + 1 = ((39 – 15) / 6) + 1 = 5 оптических секций.

Соответственно: N_оу = 4 оптических линейных усилителя

7) Длина регенерационной секции:

N_оп * = 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

Δλ_0,01 – ширина оптического спектра источника излучения по уровню 0,01 (или -20 дБ), нм;

Δλ_сигн – ширина спектра модулирующего цифрового сигнала

3) Ожидаемая дисперсия:

τ_ож = L_pc * D_xp (λ) * Δλ + D_пмд * L_pc^0,5 = 200 * 18 * 0,08 + 0,5* 14,1 = 295 пс

L_pc – 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):

τ_доп = 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 τ_ож ≤ τ_доп , необходима компенсация дисперсии.

При этом полная компенсация не производится, а компенсируется только разность:

Δτ = τ_ож - τ_доп = 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 L_pc, 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 τ_ож ≤ τ_доп, производят компенсацию дисперсии.