Направление подготовки 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
2025 г.
МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное государственное образовательное бюджетное
учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики
Кафедра «Направляющие телекоммуникационные среды»
«Направляющие телекоммуникационные среды»
Лекция № 6
Негативные влияния при распространении сигналов по оптическому волокну
Рисунок 1 – Структура WDM
WDM - wavelength-division multiplexing - мультиплексирование с разделением по длине
волны – спектральное уплотнение каналов
2
|
|
|
3 |
Рисунок 2 – Сжатие окна работоспособности при усложнении систем |
Рисунок 2 - Виды искажений оптического волокна
4
Линейные эффекты Затухание в одномодовом оптическом волокне
Оптическая мощность P ослабляется в соответствии с простым дифференциальным уравнением, заданным выражением:
где – коэффициент затухания ОВ.
Допустим, оптические сигналы со средней оптической силой Pin поступают на вход волокна длины z, а Pout – выходная оптическая мощность, тогда Pin и Pout связаны с коэффициентом затухания волокна α c длинной z следующим образом (закон Бугера-Ламберта-Бера):
Обычно выражают α в дБ/км, используя соотношение:
5
Коэффициент затухания ОВ обусловливается собственными потерями волокна и выражается в виде:
,
где αR и αIR – вклады рэлеевского рассеяния и инфракрасного поглощения соответственно;
A, B и С – константы, зависящие от типа ОВ.
Для одномодовых ОВ:
A = 8,5х10-25, В = 4,6х10-14 и C = 1,72х107.
Рисунок 3 – Зависимость коэффициента затухания от длины волны для одномодового оптического волокна
6
В соответствии с рекомендациями ITU-Т (международный союз электросвязи по телекоммуникации) проведено уточнение и расширение числа окон прозрачности по применяемым диапазонам для одномодовых оптических волокон
Таблица 1
0,1419 дБ/км при 1560 нм
Рисунок 4 – Эволюция потерь оптического волокна
7
Рисунок 5 – Иллюстрация участка волокна с оптическим усилителем
Значение коэффициента шума оптического усилителя вычисляется формулой:
где OSNRin и OSNRout – оптическое отношение сигнала/шум на входе и выходе усилителя
Типичное значение коэффициента шума усилителя NF для EDFA усилителя находится в пределах от 4 до 6 дБ, а при применении Рамановского усилителя такие величины могут достигать заметно более низких значений
Усиление генерирует усиленное спонтанное излучение (ASE – нежелательное явление), которое соответствует некогерентному усиленному свету, генерируемому процессом самопроизвольного излучения, и добавляется к оптическому сигналу в качестве шума NF (показатель того, насколько устройство ухудшает соотношение сигнал/шум (SNR), более низкие значения указывают на лучшую производительность), во время усиления.
Отношение оптического сигнала к шуму усиленного сигнала ухудшается относительно
OSNR
(это отношение мощности сигнала к мощно |
|||||
сти шума в |
данной |
полосе |
пропускания) |
||
входного сигнала и определяется следующим |
|||||
соотношением: |
,мощность |
|
|
||
где Psig |
– средняя |
для |
обеих |
||
поляризации |
в случае поляризационного |
||||
мультиплексирования, |
|
|
|
||
Bref |
– |
эталонная |
оптическая |
полоса |
|
пропускания, равной 0,1 нм (12,5 ГГц) на длине 1550 нм;
NASE – спектральная плотность мощности ASE в каждой поляризации.
Определение хроматической |
дисперсии в одномодовом |
оптическом |
||||||
|
волокне |
величины |
хроматической |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||||
|
Для оценки |
|
|
|
||||
|
дисперсии |
используется |
понятие |
|
|
|
||
|
групповой |
скорости |
распространения |
|
|
|
||
|
оптического сигнала:, |
|
|
|
|
|
|
|
|
где с – скорость света, n – показатель |
|
|
|
||||
|
преломления сердцевины волокна, |
λ – |
|
|
|
|||
|
длина волны, дифференциал указывает за |
|
|
|
||||
|
зависимость |
показатель |
преломления от |
|
|
|
||
|
длины волны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 6 – Коэффициент затухания и хроматической дисперсии для стандартных одномодовых оптических волокон
9
Согласно существующим рекомендациям требования по хроматической дисперсии состоят из двух положении:
1.Уширение импульса должно быть не больше , пс (В – скорость передачи, бит/с). С учетом PMD уширение импульса может быть принято 0,3/B пс.
2.При этом необходимо, чтобы ухудшение передачи для формата модуляции NRZ было не больше 1 дБ по мощности. Это положение составляет запас по поляризационной модовой дисперсии ,пс.
Некомпенсированная CD приводит к уширению импульса, вызывая |
|
|
||
межсимвольные интерференции (ISI). В системах дальней связи используется |
|
|
||
компенсирующее волокно (DCF) для оптической компенсации CD |
|
|
||
|
|
|
||
|
В WDM-системах на хроматическую дисперсию влияет: |
|
||
|
|
уменьшение расстояния (шага) между оптическими каналами; |
|
|
|
|
увеличение числа каналов. |
|
|
|
Влияние хроматической дисперсии снижается с уменьшением абсолютного |
|
||
|
значения хроматической дисперсии в оптическом волокне и применением |
|
||
|
компенсации дисперсии. |
10 |
||
|
|
|
|
|