Розрахунок по дисперсії.

Три основні фактори накладають обмеження на швидкість передачі інформації в цифрових ВОСПІ:

1. тривалість фронта імпульса ПОМ и

2. збільшення тривалості фронта імпульса, с, внаслідок сумарної дисперсії в ОВ довжиною L

L=sqrt( mod^2+ mat^2+ bb^2), (5)

що складається із модової (міжмодової)  mod, матеріальної  mat і хвилеводної  bb дисперсій;

3.збільшення триаолості фронту імпульса із-за інерційності ПРОМ п.

Тривалість фронту імпульса після проходження ділянки регенерації (на виході ПРОМ регенератора), с,

=sqrt(и^2+L^2+и^2) (6)

Тривалість фронту імпульса на виході ПРОМ регенератора не повинна, наприклад, перевищувати доп=0.7Т для NRZ і доп=0.35Т для RZ форматів (кодів) передачі, де Т=1/В- тривалість тактового інтервалу, с, при швидкості передачі інформації В, біт/с.

Тривалість фронту імпульса ПОМ tи визначається швидкодією джерела випромінення і елементів схеми його накачки. В пешому наближенні за tи може бути прийнята величина, обернена максимальній частоті модуляції джерела, значення якого приведене в паспорті на виріб. При умові гаусівського форми імпульса, нс.

440/F0.5, (7)

де F0.5- ширина полоси пропускання джерела по рівню половинної потужності, МГц.

Збільшення тривалості фронта імпульса в ПРОМ тобто дисперсія, що вноситься ПРОМ, нс.

350/F0.5 (8)

де F0.5- ширина полоси пропускання ПРОМ по рівню половинної потужності, МГц.

Отримане із формулі (6) значення р повинне бути співставлене з тривалістю тактового інтервала для визначення достатньої швидкодії комбінації джерело-ОВ-приймач при довжині Lдля заданого формату (NRZ, RZ і інше) передачі інформації.

Існує критична (максимально допустима) швидкість передачі інформації Вкр, біт/с,

Bкр=aLpha/(4*1*w), (9)

де w=Q-aив-авп, 1-сумарна кілометрична дисперсія ОВ.

Якщо швидкість передачі інформації більша, ніж критична, то ствол передачі обмежений дисперсійними спотвореннями, і максимальна довжина ділянки регенерації, км,

L=1/(4*1*B). (10)

В протилежному випадку (B<=Bкр ) ствол передачі обмежений затуxанням, і максимальна довжина ділянки регенерації визначається за формулою (2) або (3).

Практична частина.

В даній лабораторній роботі потрібно розрахувати довжину регенераційної ділянки по затуханню і дисперсії.кожному студенту задається певний набір компонентів, для яких він повинен провести вищевказані обчислення. У програмі “Лабораторний практикум” є бібліотека з типовими значеннями для параметрів, що використовуються для розрахунків. Ці параметри приведені у таблицях 2 - 4.

При підготовці до виконання лабораторної роботи студент повинен ознайоомитися із схемою розрахунку ( Послідовність розрахунку приведена у прикладі ).

Далі студент отримує завдання від викладача ( набір компонент) і приступає до виконання роботи.

Після натиснення кнопки ОК у нижній частині діалогу отримуємо результати розрахунку регенераційної ділянки по затуханню і дисперсії.

У блоках списків можна вибрати компоненти, які використовуються для подальшого розрахунку.

Щоб отримати інформацію про ці компоненти, потрібно вибратиїх у лівій колонці і натиснути кнопку "Info".

У відповідних графах і списках діалогу лабораторної роботи 2 студент вводить свої параметри і записує отримані результати. Щоб отримати більш широке уявлення про використовувані типи компонент, студент пробує змінити деякі з них, і звернути увагу, як це впливає на зміну розраховуваних параметрів.

Приклад розрахунку довжини регенераційної ділянки по затуханню і дисперсії.

Задана комбінація “ Джерело ” - - , “ Оптичне волокно “ - - ,

“ Приймач “ :

“Світлодіод” – “ Багатомодове градієнтне “ – “Лавинний фотодіод “

Параметри компонентів :

1 Оптичний випромінювач :

1.1 Вихідна потужність, дБ  4,8

1.2 Швидкодія джерела випромінення, нс  50

2 Оптичне волокно :

2.1 Кілометричне затухання, дБ/км  2,0

2.2 Кілометрична дисперсія, нс/км  5,0

2.3 Втрати при введенні випромінення в волокно, дБм  2,0

2.4 Втрати при виведенні світла з волокна, дБм  2,0

2.5 Втрати з нероз`ємних з`єднаннях, дБм  0,2

3 Приймач випромінювання :

3.1 Чутливість приймача, дБм  45,0

3.2 Швидкодія приймача, нс  6,0

Розрахунок довжини регенераційної ділянки по затуханню.

1.Q = Ри – Р0мін = 4,8 – 45 = 49,8 дБм.

2.Приймемо, що на ділянці регенерації всі будівельні довжини одинакові, а запас по потужності потрібно забезпечити 6 дБ при будівельній довжині кабеля 1 км, тоді

Lр1макс = (49,8 – 6 – 2 – 2 + 0,2 )/(2 + 0,2 / 1) = 18,0 км.

Розрахунок довжини регенераційної ділянки по дисперсії.

Код, що використовується – NRZ.

Швидкість передачі інформації – В = 8,448 Мбіт/c.

Для попередніх розрахунків приймаємо довжину ділянки регенерації з попереднього пункту – 18 км.

1. Дисперсія в оптичному волокні на ділянці регенерації :

L = 1 * L = 5 * 18 = 90 нс,

2. Тривалість фронту імпульса після проходження ділянки регенерації :

 = (и^2 + L^2 + пр^2) = (50^2 + 90^2 + 6^2) = 1.03e-7 с,

3. Знаходимо максимально допустиму тривалість імпульса для заданої швидкості і коду.

доп = 0,7Т для NRZ,

Т = 1/В = 1/8,118е6 = 1,181е-7 с,

 = 0,7 * 1,184е-7 = 0,83е-7 с,

Як бачимо, швидкодія системи єбільшою, ніж мінімально допстима, отже компоненти підходять по швидкодії для заданої швидкості передачі.

4. Знаходимокритичну швидкість передачі :

Вкр = а / 4 * 1 * ,

 = 4,8 – (-45) – 2 – 2 = 45,8 дБ,

Вкр = 2,18е6 біт/с,

Так як ВВкр, то довжина регенераційної ділянки обмежена також по дисперсії.

L = 1/(4 * 1 * В) = 1/(4*5е-9 * 8,448е6) = 5,92 км,

Із двох значень вибираємо менше. Отже, довжина регенераційної ділянки для заданих компонент, коду і швидкості передачі обмежена дисперсією і становить 5,92 км.

Таблиця 2.Параметри передавачів, що використовуються при розрахунку.

Назва передавача	Випромінювана Потужність(Рсер),дБ	Швидкодія (и),нс
Світлодіод	4,8	50
Світлодіод-2	4	30
Суперлюмінісцентний діод	7	20
Лазерний діод	10	1
Лазерний діод-2	5	2

Таблиця 3.Параметри оптичного волокна, що вик. при розрахунку.

Оптичне волокно	Затухання (а)дБ/км	Дисперсія (1)нс/км	ави дБ	авв дБ	авп дБ
Багатомодове ступінчате	2,5	10	2	2	0,2
Багатомодове градієнтне	2	5	2	2	0,2
Багатомодове градієнтне-2	1,5	1,04	2	2	0,2
Одномодове	0,5	0,2	1,5	1,5	0,1
Одномодове-2	0,3	0,15	1,5	1,5	0,1

Таблиця 4. Параметри оптичних приймачів, що вик. при розрахунку.

Приймач випромінення	Чутливість (Рпр) дБм	Швидкодія (пр) нс
Р – і – n фотодіод	20	20
Р – і – n фотодіод – 2	30	15
Лавинний фотодіод	45	6
Лавинний фотодіод – 2	56,59	3,89

По закінченні роботи оформляєте звіт :

1. Тема роботи.

2. Мета роботи.

3. Коротка теоретична частина.

4. Практична частина :

   1. Набір компонент, заданих викладачем, а також їх параметри.

   2. Запустити програму “Лабораторний практикум” і занотувати результати обчислень довжини регенераційної ділянки по затуханню і дисперсії.

   3. Розрахувати або обчислити за допомогою програми максимальну швидкість передачі для заданих компонент.

5. Дати відповіді на контрольі запитання.

6. Зробити висновки.