2.3 Алгоритм проектирования волт по параметрам инерционности [3]

Требуемая ширина полосы пропускания электрического сигнала по уровню 0,5 от максимума мощности импульса на аналоговом выходе ВОЛТ цифровой системы передачи (ЦСП) с тактовой частотой F определяется по формулам

В_{э сист} (МГц) =

[F_NRZ(МГц)]/2 – для ЦСП с NRZ кодом,

F_RZ(МГц) – для ЦСП с RZ кодом,

F_MAN(МГц) – для ЦСП с Манчестерским кодом.

Требуемое время нарастания фронта импульса по значениям 0,1…0,9 на аналоговом выходе ВОЛТ (входе регенератора цифрового сигнала)

t_{н сист} (нс) = 0,35/В_{э сист}(ГГц).

ВНФИ на выходе ЭОП t_{н эоп}(нс) выбирается из базы параметров ЭОП в зависимости от требуемой скорости передачи.

ВНФИ на выходе ООП (оптического волокна в кабеле длиной L_ок(км)) t_{н ооп}(нс) обусловлено хроматической и модовой дисперсией.

ВНФИ, обусловленное хроматической дисперсией,

t_{н хр}(нс) = _хр[нс/(нмкм)] (нм)L_ок(км),

_хр – удельная хроматическая дисперсия ОВ на рабочей длине волны ,  – ширина спектра излучения.

Ш ирина полосы пропускания оптического сигнала, обусловленная модовой дисперсией

где К_F – коэффициент широкополосности многомодового (ММ) ОВ, l_с – строительная длина ОК (l_с = 2…7 км), i – число строительных длин на трассе,  – показатель степени длины, указываемый изготовителем ОК для каждого типа ММ ОВ ( = 0,5…0,9).

Ширина полосы пропускания электрического сигнала ООП, обусловленная модовой дисперсией

В_{мод эл} (ГГц) =0,71В_{мод опт} (ГГц).

ВНФИ на выходе ООП, обусловленное модовой дисперсией,

t_{н мод}(нс) = 0,35/В_{мод эл}(ГГц).

ВНФИ на выходе ООП

.

ВНФИ на выходе ОЭП t_{н оэп}(нс) выбирается из базы параметров ОЭП в зависимости от требуемой скорости передачи.

Суммарное время нарастания ВОЛТ

.

Сопоставляем полученное значение t_{н сум}(нс) со значением требуемого времени нарастания системы передачи

t_{н сум}(нс)  t_{н сист}(нс). (2.2)

Если неравенство выполняется, то выбранные компоненты удовлетворяют системные требования по времени нарастания фронта импульса, и рассчитывается запас системы передачи по ВНФИ

.

Если неравенство (2.2) не выполняется, то выбранные компоненты не удовлетворяют системные требования по ВНФИ, и следует выбрать другую комбинацию компонентов (ЭОП, ООП и ОЭП) с меньшими значениями ВНФИ.

При наличии запаса для случая применения одномодового ОВ максимальная длина участка регенерации, ограниченная ВНФИ,

, км. (2.3)

3 Пример проектирования волт сци уровня stm-1 с одномодовым ов

Требуется выбрать компоненты синхронного ВОЛТ и рассчитать обеспечивает ли их быстродействие работоспособность системы передачи, работающей во втором окне прозрачности (1310 нм) с тактовой частотой 155,52 МГц в NRZ-коде. Длина трасы прокладки кабеля 50 км.

Выбираем компоненты тракта с параметрами, сведенными в табл. 3.1.

Решение

1. Ширина полосы пропускания электрического сигнала для системы передачи

В_{э сист} = [F_NRZ(МГц)]/2 = 155,52/2 = 77,76 МГц.

2. ВНФИ на выходе системы передачи

t_{н сист} = 0,35/В_{э сист}(ГГц) = 0,35/0,07776 = 4,5 нс.

Таблица 3.1 – Параметры компонентов ВОЛТ уровня STM-1 на  = 1310 нм

Параметр	Значение
Электро-оптический преобразователь – светодиод
Время нарастания ЭОП (включая процессор) Ширина спектра излучения по полувысоте	tн эоп = 2 нс  = 20 нм
Оптико-оптический преобразователь – стандартное одномодовое ОВ (рек. G.652)
Материальная дисперсия Волноводная дисперсия Длина прокладываемого ОК (с учетом запаса)	мат(1310 нм) = –0,006 нс/(нмкм) вв(1310нм) = 0,005 нс/(нмкм) Lок = 50 км
Опто-электрический преобразователь – германиевый p-i-n–фотодиод
Время нарастания (включая процессор)	tн оэп = 1 нс

3. ВНФИ на выходе ЭОП согласно данным табл. 3.1 t_{н эоп} = 2 нс.

4. Время нарастания на выходе ОМ ОВ длиной 50 км обусловлено вкладом материальной и волноводной составляющих хроматической дисперсии.

4.1. Хроматическая дисперсия согласно данным табл. 3.1

_хр = _мат[нс/(нмкм)] + _вв[нс/(нмкм)]=

–0,006 нс/(нмкм) +0,005 нс/(нмкм)] = –0,001 нс/(нмкм).

4.2. Время нарастания ООП, обусловленное хроматической дисперсией,

t_{н ооп} = t_{н хр} = _р(нс/нмкм)(нм)L_ок(км) =

–0,001 нс/(нмкм)20 нм50 км =1,0 нс.

3. Время нарастания ОЭП согласно данным табл. 3.1 t_{н оеп} = 1 нс.

4. Суммарное время нарастания ВОЛТ

нс.

7. Сопоставляя полученное значения t_{н сум} = 2,45 нс со значением требуемого времени нарастания системы передачи t_{н сист} = 4,5 нс, делаем вывод, что выбранные компоненты удовлетворяют системным требованиям по быстродействию

8. Запас системы передачи по времени нарастания

8. Максимально допустимая длина участка регенерации ВОСП по времени нарастания

превышает требуемую условиями задачи в несколько раз.

Результаты расчетов сведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2 – Значения рассчитанных параметров ВОЛТ

Параметр	Символ	Значение параметра
Системное требование на ВНФИ	tн сист	4,5 нс
Время нарастания ЭОП (СД) Время нарастания ООП (ОМ ОВ) Время нарастания ОЭП (p-i-n-фотодиод)	tн эоп tн ооп tн оэп	2,0 нс 1,0 нс 1,0 нс
Время нарастания ВОЛТ	tн сум	2,45 нс  4,5 нс
Системный запас	tн зап	3,775 нс
Максимальная длина участка регенерации по времени нарастания	Lр макс	195,3 км

Выводы. Выбранные компоненты ВОЛТ удовлетворяют системным требованиям (есть запас по времени нарастания). Можно выбрать менее быстродействующие компоненты и тем самым снизить стоимость оборудования ВОЛТ. Отметим, что в этом примере использован дешевый источник излучения – светодиод, а не дорогостоящий лазер.