10. Лавинные фотодиоды(лфд). Конструкция. Характеристики.

Для создания лавинного эффекта потребовалось: 1) сложную структуру слоев полупроводника различной проводимости, создать ускоряющее поле;

2) повысить напряжение обратного смещения для того, чтобы носители тока, образовавшиеся при поглощении фотона в наружных слоях, пройдя ускоряющее поле, обладали энергией для многократной ударной ионизации.

Увеличение тока можно охарактеризовать с помощью коэффициента лавинного умножения М. В реально ЛДФ умножение неопределенное , т.е. каждая первичная пара порождает случайное число вторичных пар, среднее число которых может быть равно М, однако мгновенные изменения М могут быть большими. Тогда: I_л=M_ср( q/hf)P.

В ЛДФ постоянная времени складывается из трех частей времени перехода электронов через область дрейфа; времени, требуемого для развития лавины и переходного времени, которое необходимо рожденным в лавине дыркам для встречного пересечения дрейфного пространства.

Возможны два варианта включения ФД.

В первом случае (рис а) снимаемое с R_ннапряжение сигнала , пропорциональное фототоку, подается на усилитель напряжения с усилениемS. На выходе напряжение сигнала:

Uc=R_нI(1+(R_н /S)(C_вх +C_д )P)^-1,

где C_вх- входная емкость усилителя;C_д- емкость ФД. При этом шумовой ток на выходе будет тем меньше, чем больше сопротивление резистора. В сочетании с полевым транзистором такое решение позволяет регистрировать с низким уровнем шума очень малые световые мощности. Во втором варианте (рис б) используется операционный усилитель с очень большим коэффициентом усиления и малым входным током, имеющий отрицательную обратную связь, благодаря чему его выходное напряжение пропорционально входному току и определяется как:

Uc=R_нI(1+R_н (C_вх +C_д )P).

Оба варианта обеспечивают практически одинаковые характеристики с точки зрения шумов.

11. Мультиплексирование с разделением по длинам волн. Структурная схема системыWdm. Канальный план.

Технологии WDM и DWDM – новые сетевые технологии для транспортных магистральных сетей, основанные на спектральном уплотнении оптического излучения по длине волны.

Для увеличения пропускной способности вместо увеличения скорости передачи в 1 канале в технологии WDM увеличивают число каналов (длин волн). Рост пропускной способности осуществляется без замены оптического кабеля. Технология WDM позволяет сдавать в аренду отдельные длины волн, т.е. реализовать концепцию виртуального волокна. По 1 волокну передаются самые различные приложения: кабельное ТВ, видео по требованию, трафик Internet, ТФ.

Применение технологии исключает дополнительных прокладок оптических кабелей. Надо учитывать, что ВО инфраструктура всегда будет стоить очень дорого.

Технология WDM применяется на линиях большой протяженности, кроме того в сетях городского и регионального масштаба системы кабельного ТВ.

Многочисленные преимущества DWDM отражаются на их цене.

Структурная схема системы DWDM.

Терминал А

Терминал B

Линейн. ОУ

Прямые соединения

Прямые соединения

ОУ

ОУ

Структурная схема системы DWDM включает основные блоки:

Цифровые сигналы любого уровня STM- N в количестве 2, 4, 6, 8 и т.д. поступают на вход системы WDM. Согласование одноволновых систем с многоволновой производится через транспондеры (ТП) – приемопередатчики- которые осуществляют преобразование длины волны в соответствии с заданным канальным планом системы.

Оптические MUX /DEMUX, усилители ( в составе аппаратуры DWDM), линейные усилители.

Канальный план.

Основным параметром в технологии DWDM является интервал в длинах волн оптического излучения соседних каналов. Стандартизация пространственного распределения оптических каналов является основой для возможности тестирования на взаимную совместимость оборудования разных производителей. В рек. G.692 ITU-T определен частотный план систем DWDM с разнесением частот между соседними каналами 100 ГГц, что соответствует интервалу по длине волны 0,8 нм. Продолжает обсуждаться возможность принятия частотного плана с частотным интервалом 50 ГГц (0,4 нм).

Равномерное распределение каналов позволяет оптимизировать работу волновых конверторов, перестраиваемых лазеров и др устройств оптической сети, а также облегчает возможность ее наращивания. Реализация той или иной сетки частотного плана во многом зависит от типа используемых ВО усилителей на основе кварца, легированного эрбием, скорости передачи в каналах –STM –16 (2,4 Гбит/с), STM-64 (10 Гбит/с), STM-256 (40 Гбит/с) и влияние нелинейных эффектов в волокне ОУ. Более плотная сетка частотного плана, с интервалом 50 ГГц позволяет эффективнее использовать спектральный диапазон волн 1540…1560нм, в котором работают усилители EDFA. Но:

1. с уменьшением межканальных интервалов растет влияние эффекта 4хволнового смешения в волокне ОУ, что ограничивает максимальную длину регенерационного участка линии.

2. при уменьшении межканального интервала по длине волны до значения примерно 0,4 нм начинают проявляться ограничения по мультиплексированию каналов более высокого уровня (STM – 64). Видно, что мультиплексирование каналов уровня STM – 64, имеющих частотный интервал 50 ГГц, не допустимо из-за перекрытия спектров соседних каналов. Кроме того, частотный интервал в 50 ГГц накладывает более жесткие требования к перестраиваемым лазерам, MUX и др компонентам аппаратуры систем DWDM, что ведет к увеличению ее стоимости.

12.Надежности ВОЛС .Показатели надежности способы увеличения над-ти .ВОЛС.

Показатель надежности:

-коэф-т готовности кабеля ВОЛС

-время восстановления

-время наработки на отказ

-сохраняемость кабеля

-долговечность кабеля

-календарный срок службы кабеля

-коэф-т простоя

Показатели над-ти дел-ся на:

-расчетные

-экспериментальные

-эксплутационные (обр.инф-ции)

-экстраполированные(в дипломе в рез-те статистики)

Показатели над-ти м\о определить количественно :

Отказы хар-ся плотностью отказов ,приходящихся на100км трассы в гот .

N-число отказов на магистрали

L-длина

K-кол-во лет

Средние число часов исправной работы линии м\у 2-мя соседними отказами , взятыми за календарный срокхар-ет наработку на отказ.

Для всей длины трассы ВОЛС опред-ся средние время восстановления.

Интенсивность отказов на 1км трассы ВОЛС в час связана с плотностью отказов:

,где L=100км

T_r=8670 часов в году

Для всей трассы М поток отказов

M=M*L

Вероятность безотказной работы за промежуток работы за промежуток времени.

P=e^-mt

Коэф-т годности опред-ся по ф-ле

T-период наблюдения

Т_пр-время простоя

В соотв-вии теорией над-ти , общая над-ть опред-ся по ф-ле:

H=P(t)*K_r

P(t)-вер-ть безотк. работы за промежуток времени t.

Показатель надежности и способы увеличения надежности ВОЛС.

Формируется на принципах:

1.Долговечность и срок службы д.б. больше срока окупаемости линии.

2.НА уч-ках линии с различными условиями д\ы применятся различные марки кабеля,но так, чтобы гот-ть однородных уч-в линии д.б. одинаковой .В исключительных случаях для уч-в трассы.

3.Гарантировано обесп-ть высокие показатели гот-си м\о взаимным резервированием линии связи различных типов:

подземные, РРЛ, спутниковые, морские, наземные.

4.При особых условиях допускается снижение коэф-та готовности ,если оно компенсируется повышенными значениями Кг на других участках линии

5.Показатели надежности готовности эл-в ВОЛС (муфт,ОУ,НРП) д.б не ниже показателей надежности оптич-го кабеля

6.Показатели гот-ти линии передачи следует задавать как общие для канала связи и раздельные для аппаратуры ВОЛС.В кабелях д.б резервные ОВ.При проектировании следует учитывать,что уменьшение отказов ,увеличивает капитальные затраты,а уменьшение времени восстан-я увеличивает эксплуатационные расходы

Требования к показателям готовности

Для ОЦК 13900 км без резервирования, Кг д.б не менее 0,98

Кг ВОЛС 0,985 ,а оконечная апп-ра 0,995

Время восстан-я ВОЛС 4-5 часов

Мало стыков-надежнее сеть