1.5 Расчет сети типа шина

Пусть в оптической сети с топологией шина имеется один передающий оптический узел и четыре приемных оптических узла, рис. 1.7. В помещении головной станции находится оптическое ПУ. Волокно (кабель) А соединяет головную станцию с оптическим узлом 1. В нем установлен оптический ответвитель (ОО) Y-типа, распределяющий мощность света на две части (в два волокна), и приемное устройство. Обычно большая часть мощности света поступает в волокно B, которое проложено к следующему оптическому узлу 2, а меньшая часть ответвляется и поступает на вход локального ПрУ. Такая ситуация повторяется для узла 3. В последнем узле 4 ответвитель не нужен.

Исходные данные для расчета сети типа шина приведены в табл. 1.5. Поскольку сегменты оптического волокна (l_A = 4 км, l_В = 6 км_, l_C = 2 км_, l_D = 4 км) имеют небольшую длину (до 10 км), следует выбрать рабочую длину волны 1310 нм^ на которой коэффициент затухания одномодового ОВ  = 0,5 дБ/км c учетом потерь в неразъемных (сварных) соединениях строительных длин ОК.

Таблица 1.5 – Исходные данные для расчета оптической сети с топологией шина на длине волны 1310 нм (прямой поток)

№	Данные	Еди-ница	Количество единиц	Примечания
1	2	3	4	5
1	Загрузка каналами	шт.	79	59 ТВ каналов с ОБП/AM + 20 QAM каналов передачи данных
2	Затухание аА в волокне А длиной 4 км	дБ	4 км х 0,5 дБ/км = 2,0	Затухание в волокне А от головной станции до узла 1, включая сварки и соединители, без учета потерь в ответвителе ОО-1
Продолжение табл. 1.5
1	2	3	4	5
3	Затухание аВ в волокне В длиной 6 км	дБ	6 км х 0,5 дБ/км = 3,0	Затухание в волокне В от узла 1 до узла 2, включая сварки и соединители, без учета потерь в ответвителе ОО-2
4	Затухание аС в волокне С длиной 2 км	дБ	2 км х 0,5 дБ/км = 1,0	Затухание в волокне С от узла 2 до узла 3, включая сварки и соединители, без учета потерь в ответвителе ОО-3
5	Затухание аD в волокне D длиной 4 км	дБ	4 км х 0,5 дБ/км = 2,0	Затухание в волокне D от узла 3 до узла 4, включая сварки и соединители
6	Значение ОНШ1 в узле 1	дБ	49	У абонента любого узла необходимо обеспечить заданное минимальное значение ОНШ. При этом, например, на выходе приемника узла 3 может потребоваться разветвление РЧ сигнала на большее число ветвей, чем в узле 4, так что в узле 3 требуется большее значение ОНШ
7	Значение ОНШ2 в узле 2	дБ	48
8	Значение ОНШ3 в узле 3	дБ	49
9	Значение ОНШ4 в узле 4	дБ	46

Шаг 1. Определим требуемые уровни оптической мощности (p₁…p₄) дБм на входах приемных устройств узлов 1…4, при которых обеспечивается желаемое значение ОНШ_1,2,3,4. Для этого используем соответствующую кривую на рис. 1.4 для загрузки тракта 79 каналами:

- для обеспечения ОНШ₂ = 48 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p₂ = –3,2 дБм, округляем значение до p₂ = –3,0 дБм;

- для обеспечения ОНШ₃ = 49 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p₃ = –2,5 дБм, округляем значение до p₃ = –2,0 дБм;

- для обеспечения ОНШ₄ = 46 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p₄ = –4,8 дБм, округляем значение до p₄ = –5,0 дБм.

Шаг 2. Пересчитаем уровни мощности p₁…p₄ (в дБм) в мощности P₁…P₄ (в мВт), используя формулу P_i = 10^{[рi(дБм)/10]}:

P₁ = 10^{[р1(дБм)/10]} = +10^(–2/10) = 0,63 мВт;

P₂ = 10^{[р2(дБм)/10]} = +10^(–3/10) = 0,5 мВт;

P₃ = 10^{(р3(дБм)/10)} = +10^(–2/10) = 0,63 мВт;

P₄ = 10^{(р4(дБм)/10)} = +10 ^(–5/10) = 0,32 мВт.

Шаг 3. Определим уровень оптической мощности p₅ в оптическом узле 3 путем суммирования уровня оптической мощности p₄ на входе ПрУ узла 4 и затухания а_D в волокне D

p₅ = p₄ + а_D = –5 дБм + 2 дБ = –3 дБм.

Пересчитаем уровень мощности p₅ в мощность P₅ = 10^(–3/10) = 0,50 мВт.

Шаг 4. Определим мощность P₆, увеличив ее на 20%, чтобы учесть дополнительные потери мощности в реальном ответвителе узла 3

P₆ = 1,2(P₅ + P₃) = 1,2(0,50 + 0,63) = 1,36 мВт.

Пересчитаем мощность P₆ в уровень мощности p₆ = 10lg1,36 = 1,34 дБм.

Шаг 5. Определим уровень оптической мощности p₇ путем суммирования уровня оптической мощности p₆ на входе узла 3 и затухания а_С в волокне С

p₇ = p₆ + а_С = +1,34 дБм + 1 дБ = 2,34 дБм.

Пересчитаем уровень мощности p₇ в мощность P₇ = 10^(2,34/10) = 1,71 мВт.

Шаг 6. Определим мощность P₈, увеличив ее на 20%, чтобы учесть дополнительные потери мощности в реальном ответвителе узла 2

P₈ = 1,2(P₇ + P₂) = 1,2(1,71 + 0,5) = 2,7 мВт.

Пересчитаем мощность P₈ в уровень мощности p₈ = 10lg2,7 = 4,32 дБм.

Шаг 7. Определим уровень оптической мощности p₉ путем суммирования уровня оптической мощности p₈ на входе узла 2 и затухания а_В в волокне В

p₉ = p₈ + а_в = +4,32 дБм + 3 дБ = 7,32 дБм.

Пересчитаем уровень мощности p₉ в мощность P₉ = 10^(7,32/10) = 5,4 мВт.

Шаг 8. Определим мощность P_10, увеличив ее на 20%, чтобы учесть дополнительные потери мощности в реальном ответвителе узла 1

P₁₀ = 1,2(P₉ + P₁) = 1,2(5,4 + 0,63) = 7,24 мВт.

Пересчитаем мощность P₁₀ в уровень мощности p₁₀ = 10lg6,03 = 8,6 дБм.

Шаг 9. Определим уровень оптической мощности p₁₁ путем суммирования уровня оптической мощности на входе узла 2 p₁₀ и затухания а_А в волокне А

p₁₁ = p₁₀ + а_А = +8,6 дБм + 2 дБ = 10,6 дБм.

Пересчитаем уровень мощности p₁₁ в мощность P₁₁ = 10^(10,6/10) = 11,48 мВт.

При расчетах надо учесть эксплуатационный запас, который для аналоговых ВОСП составляет а_зап = 1…2 дБ [4]. С учетом запаса следует выбрать оптическое передающее устройство с уровнем мощности p_пу = (12,5…13,5) дБм. Выберем модель PWL 4713Р компании Harmonic Lightwaves [10] с p_пу = (13  1) дБм на  = 1310 нм.

Шаг 11. Рассчитаем коэффициенты разветвления ответвителей.

Для ОО-3 от полюса 1 (к оптическому узлу4) требуется передача 100P₅/(P₃+P₅) = 1000,50/(0,63+0,50) = 44% мощности. От полюса2к ПрУ₃требуется передача 100% – 44% = 56% мощности. Следовательно, ОО-3 должен иметь коэффициент разветвления 44%/56%.

Для ОО-2 от полюса 1 (к оптическому узлу 3) требуется передача 100P₇/(P₂ + P₇) = 1001,71/(0,5 + 1,71) = 77% мощности. От полюса 2 к ПрУ₂ требуется передача 100% – 77% = 23% мощности. Следовательно, ОО-2 должен иметь коэффициент разветвления 77%/23%.

Для ОО-1 от полюса 1 (к оптическому узлу 2) требуется передача 100P₉/(P₁ + P₉) = 1005,4/(0,63 + 5,4) = 90% мощности. От полюса 2 к ПрУ₁ требуется передача 100% – 90% = 10% мощности. Следовательно, ОО-1 должен иметь коэффициент разветвления 90%/10%.

Результаты расчетов коэффициентов ответвления ОО сведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6 – Значения коэффициентов ответвления ОО для сети типа шина

Номер ОО в сети	Процент ответвления мощности
	Полюс 1	Полюс 2
1	90	10
2	70	23
3	44	56