Построение волоконно-оптической линии связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Построение волоконно-оптической линии связи»

Содержание

Введение

1. Описательный раздел

1.1 Выбор и характеристика системы передачи

1.2 Характеристика кабеля

2. Расчетный раздел

2.1 Расчет параметров оптического волокна

2.2 Расчет длины участков регенерации

2.3 Расчет параметров участков регенерации

2.4 Расчет вероятности ошибки

3. Конструктивный раздел

3.1 Разработка схемы организации связи

3.2 Комплектация оборудования

Литература

Введение

Оптоволоконные сети, безусловно, являются одним из самых перспективных направлений в области связи. Пропускные способности оптических каналов на порядки выше, чем у информационных линий на основе медного кабеля. Кроме того, оптоволокно невосприимчиво к электромагнитным полям, что снимает некоторые типичные проблемы медных систем связи. Оптические сети способны передавать сигнал на большие расстояния с меньшими потерями. Несмотря на то, что эта технология все еще остается дорогостоящей, цены на оптические компоненты постоянно падают, в то время как возможности медных линий приближаются к своим предельным значениям и требуются все большие затраты на дальнейшее развитие этого направления.

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) -- это вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием «оптическое волокно».

ВОЛС -- это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи. Технологии ВОЛС помимо вопросов волоконной оптики охватывают вопросы, касающиеся электронного передающего оборудования, его стандартизации и протоколов передачи, а также вопросы топологии сети и общие вопросы построения сетей.

ВОЛС в основном используются при построении объектов, в которых СКС должна объединить многоэтажное здание или здание большой протяженности, а также при объединении территориально-разрозненных зданий.

Преимущества ВОЛС. Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети ВОЛС является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.

Широкая полоса пропускания обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей 1014 Гц. Это дает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду. Большая полоса пропускания -- это одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой другой средой передачи информации.

Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 км и более.

Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания путем передачи различной модуляции сигналов с малой избыточностью кода.

Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение. В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.

Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см может быть заменен одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно «одеть» в множество защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля.

Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить «взламываемый» канал связи и подать сигнал тревоги. Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной поляризации), имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных.

Гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать электрических «земельных» петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, например, на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет.

Взрывы, пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.

Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличие от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2: 5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается при использовании ВОК. При использовании солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с.

Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем.

Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом.

1. Описательный раздел

1.1 Выбор и характеристика системы передачи

Выбор системы передачи основывается на числе каналов и групповых потоков, организуемых между станциями. Система передачи должна иметь возможность развития, то есть увеличение пропускной способности в заданных направлениях. Определяем число первичных цифровых потоков (ПЦП) в заданных направлениях по формуле:

(1)

где N_ТЧ - число каналов тональной частоты (ТЧ) в заданном направлении;

C_ПЦП - пропускная способность ПЦП в каналах ТЧ;

N^*_ПЦП - заданное число ПЦП между станциями.

Определяем число первичных цифровых потоков между станциями A и B.

Аналогично выполняем расчет для остальных направлений и результаты расчета заносим в таблицу.

Таблица 1 - Число ПЦП между станциями

Наименование направления	AB	AC	AD	BС	BD
Число ПЦП	19	18	8	6	5

Определяем суммарное число ПЦП в направлении от станции A.

(2)

Для организации требуемого числа цифровых потоков, выбираем волоконно-оптическую систему передачи типа МО-4хЕ1. Схема состава оборудования системы передачи типа МО-4хЕ1.

Модем оптический МО-4хЕ1 предназначен для использования в качестве оконечного оборудования на волоконно-оптических линиях связи и позволяет организовать от одного до четырех первичных цифровых стыков (далее Е1) по паре одномодовых волоконных световодов (прием-передача), на длине волны 1,31 мкм или 1,55 мкм.

Электрический интерфейс Е1 МО-4хЕ1 соответствует Рек.G703 МСЭ-Т и обеспечивает работу с существующими типами оборудования первичного уровня 2048 кбит/с в стандартном коде МЧПИ (HDB-3).

МО-4хЕ1 обеспечивает возможность контроля состояния удаленного модема.

Энергетический потенциал изделия составляет не менее 30 дБм, что соответствует длине оптического кабеля до 90 км при работе на длине волны 1,31 мкм и до 160 км - на длине волны 1,55 мкм.

МО-4хЕ1 работает с естественной вентиляцией и предназначен для непрерывного круглосуточного режима эксплуатации в помещении при температуре от 1° С до 40° С и относительной влажности до 80% при температуре 25° С.

МО-4хЕ1 не предназначен для установки и эксплуатации во взрывоопасных и пожароопасных зонах согласно ПУЭ. Основные технические характеристики и условия эксплуатации приведены в таблице 1.

оптический волновод кабель информация связь

Таблица 2 - Основные параметры МО-4хЕ1

Параметр	Значение параметра
1	2
Входной/выходной интерфейс	Симметричный (120 Ом)
Скорость вх. сигнала, кбит/с	2048 (1±50106)
Входной код	HDB3
Скорость передачи информации, кбит/с	8448
Линейный код	3В6В
Электропитание, В	60 (36-72)
Потребляемая мощность, Вт, не более	10
Температура окружающего воздуха, ° С	От 1 до 40
Атмосферное давление, мм.рт.ст.	От 650 до 800
Относительная влажность, %, не более: при температуре 25°С	80
Тип оптического соединителя	FC/PC
Оптический вход:
Диапазон входного сигнала, дБм	От минус 3 до минус 30
Тип фотоэлектронного преобразователя	PINFET- фотодиод
Оптический выход:
Длина волны оптического излучения, Мкм	(1310±25) либо (1550±25)
Выходная мощность сигнала, дБм	0…минус 3
Тип ППИ	Одномодовый лазерный диод

Структурная схема модема представлена на чертеже Э1

Первичный цифровой поток 2048 кбит/с от внешнего оборудования поступает на вход модема (направление передачи). Вход симметричный, входное сопротивление 120 Ом. В линейном приемнике осуществляется регенерация сигнала в коде HDB-3. и сигнал ч/з коммутатор удаленного шлейфа поступает в декодер МЧПИ , где происходит преобразование квазитроичного интерфейсного сигнала в униполярный двоичный код, а также выделение тактовой частоты 2048 кГц. Наличие входного сигнала контролируется системой контроля, в случае отсутствия сигнала включается соответствующий индикатор "ВХОД/2МБ" на лицевой панели модема. Кроме того, производится непрерывный контроль ошибок сигнала МЧПИ. Наличие ошибок каждого сигнала фиксируется на "ВХОД/2МБ" - соответственно. С выхода декодера МЧПИ сигналы данных и тактовой частоты 2048 кГц поступают в схему мультиплексора, где сигналы данных объединяются в общий цифровой поток вторичного уровня 8448 кбит/с. С выхода мультиплексора сигнал группового цифрового потока поступает в схему скремблера, где сигнал данных преобразуется в псевдослучайный сигнал. Проскремблированный сигнал данных, а также сигнал служебного канала от узла управления поступают в кодер ЗВ6В, где происходит формирование линейного сигнала (скорость 16896 кбит/с).

Кодированный сигнал поступает на электронно-оптический преобразователь, который представляет собой совокупность полупроводникового излучателя (ППИ), фотодиода обратной связи, используемого для контроля средней мощности излучения ППИ и схемы управления. Схема управления преобразует линейный цифровой поток вторичного уровня 8448 кбит/с в оптический сигнал.

Кроме того, при превышении мощностью излучения установленного порога, а также при оптической мощности на входе оптического приемника ниже установленного порога (-40 дБм) срабатывает схема защиты, вызывая отключение полупроводникового излучателя (лазера).

1.2 Характеристика кабеля

Для организации связи на заданных направлениях выбираем волоконно-оптический кабель типа ОКСНМ.

Рисунок 1 - Волоконно-Оптический Кабель марки ОКСНМ

Кабель марки ОКСНМ-… изготавливается на основе лучших импортных и отечественных материалов. Данный тип кабеля предназначен для подвески на опорах линий электропередачи, контактной сети железных дорог, воздушных линий связи.

Материалы, применяемые при изготовлении, и особенности конструкции кабеля марки ОКСНМ-…

1. Центральный силовой элемент - стеклопластиковый пруток производства фирмы Cousin (Франция).

2. Оптическое волокно высшей категории качества SM.10/125.04.UV производства фирмы Fujikura (Япония).

3. Оптические модули изготовлены на основе полибутелентерефталата (ПБТ) производства фирмы BASF (Германия).

4. Внутренняя оболочка изготавливается из полиэтилена производства фирмы Borealis (Финляндия).

5. В кабеле используются гидрофобные заполнители Naptel 851 и Naptel OP308 производства фирмы British Petroleum (Франция). Промежуточная и внешняя оболочки изготавливаются из полиэтилена производства фирмы Borealis (Финляндия).

6. Заполняющий кордель.

7. Арамидные нити Kevlar производства фирмы Dupont (США).

8. Наружная оболочка изготавливается из дугостойкого материала - для применения в электрических полях с потенциалом до 25кВ.

Основные технические характеристики кабеля типа ОКСНМ-…:

1. Наружный диаметр кабеля (в зависимости от конструкции) -	13,7 ? 14,8 мм.
2. Номинальный вес (в зависимости от конструкции) -	137 ? 177 кг/км.
3. Допустимое сдавливающее усилие, не менее -	1 кН/см.
4. Допустимое растягивающее усилие (в зависимости от конструкции) -	6,0 ? 15,0 кН.
5. Строительные длины -	до 5 км
6. Коэффициент затухания:
- на длине волны 1.31 мкм -	< 0.35 дБ/км
- на длине волны 1.55 мкм -	< 0.20 дБ/км
7. Хроматическая дисперсия:
- на длине волны 1.31 мкм -	< 3.5 пс/(км*нм)
- на длине волны 1.55 мкм -	< 18 пс/(км*нм)
8. Температурный диапазон при эксплуатации -	от -60 до +60°С
9. Наименьшая температура монтажа -	-30°С
10. Срок службы ВОК, не менее	25 лет

2. Расчетный раздел

2.1 Расчет параметров оптического волокна

Для того, чтобы оптическое излучение распространялось по волокну необходимо выполнить условие полного внутреннего отражения. Для этого показатель преломления сердцевины оптического волокна должен быть больше показателя преломления оболочки и источник излучения должен находиться в пределах числовой апертуры. Значение числовой апертуры определяется по формуле:

(3)

где n₁ - показатель преломления сердцевины оптического волокна;

n₂ - показатель преломления оболочки оптического волокна.

Из этого выражения видно, что увеличение разности показателей преломления приводит к увеличению числовой апертуры и улучшению ввода излучения в волокно, но большое значение апертуры увеличивает дисперсию. Для оптических волокон числовая апертура должна находиться в пределах от 0,1 до 0,25.

По заданию известно значение показателей преломления ?, которое определяется по выражению:

(4)

Из данного выражения определяем показатель преломления n₂.

(5)

Определяем значение показателя преломления и числовую апертуру:

Определяем значение нормированной частоты, которая характеризует режим работы оптического волокна (одномодовый, многомодовый).

Нормированная частота определяется по формуле:

,(6)

где d - диаметр сердцевины оптического волокна;

л - расчетная длина волны, равная 1,55 мкм.

При значениях нормированной частоты от 0 до 2.405 в волокне распространяется только одна мода НЕ₁₁. При повышении заданного предела создаются условии для распространения нескольких мод.

Определяем число мод, распространяем их по оптическому волокну во втором и третьем окнах прозрачности. На длинах волн 1,31 мкм и 1,55 мкм соответственно. Число распространяемых мод определяется по формуле:

(7)

Из формулы расчета числа мод видно, что уменьшение диаметра сердцевины уменьшает число мод, но увеличиваются потери на вводе и микроизгибах. В результате расчета в каждом окне прозрачности число мод невелико, то режим работы волокна близок к одномодовому.

Из-за малой разности коэффициентов преломления, передоваемое излучение распространяется не только в сердцевине, но частично и в оболочке.

Для характеристики этого явления вводится понятие модовое поле, которое учитывает увеличение площади распространения излучения. Диаметр модового поля, в пределах которого мощность снижается до 0,135 от максимальной величины, определяется по формуле:

(8)

мкм

Соотношение диаметров с сердцевиной оптического волокна и модового поля приведем на рисунке:

Рисунок 2 - Диаметр модового поля

Определяем скорость распространения излучения в оптическом волокне, которое зависит от коэффициента преломления сердцевины:

(9)

где с₀ - скорость света в вакууме (3·10⁸ м/с)

м/с

Результаты расчета основных параметров оптического волокна заносим в таблицу.

Таблица 3 - Основные параметры оптического волокна

Параметр	n1	n2	NA	Nмод	V	Dмп, мкм	С, мкм
				2оп	3оп
Значение параметра	1,5	1,491	0,164	2	1	2,758	28,98	2*108

Качество передачи цифрового сигнала определяется величиной потерь и уширением импульсов за счет дисперсии.

Величина потерь определяется коэффициентом затухания, который определяется по формуле:

(10)

где б_п - коэффициент, учитывающий потери на поглощение малекулами вещества;

б_р - коэффициент, учитывающий потери на рассеивание на неоднородностях.

Коэффициент затухания на поглощение определяется по формуле:

(11)

где tgд -параметр, учитывающий свойства материала, для кварца равен 1•10^-11.

Коэффициент затухания на рассеивание определяется по формуле:

,(12)

где к_Р - коэффициент рассеивания для кварца (к_Р = 0.6?0.9 мкм⁴дБ/км).

Определяем величину потерь для длины волны 1,55 мкм:

Аналогично выполняем расчеты для других длин волн и результаты вычислений заносим в таблицу.

При расчетах учитываем, что на длинах волн: 0.95; 1.384; 1.625; 1.675 мкм поглащения равные соответственно: 0.6; 0.8; 0.07; 0.2 дБ.

Таблица 4 - Результаты расчета коэффициента затухания

л, мкм	бп, дБ	бр, дБ/км	бдоп, дБ/км	б, дБ/км
1	2	3	4	5
0.8	0.217	1.71		1.93
0.85	0.204	1.27		1.47
0.95	0.183	0.86	0.6	1.64
1.0	0.174	0.7		0.87
1.26	0.138	0.278		0.42
1.31	0.133	0.238		0.37
1.36	0.128	0.205		0.33
1.384	0.126	0.191	0.8	1.12
1.4	0.124	0.182		0.31
1.43	0.122	0.167		0.29
1.53	0.114	0.128		0.24
1.55	0.112	0.121		0.23
1.565	0.111	0.117		0.23
1.625	0.107	0.100	0.07	0.28
1.675	0.104	0.089	0.2	0.39

По результатам расчетов строим график зависимости б=ц(л), который приведем на рисунке:

Рисунок 3 - График зависимости коэффициента затухания оптического волокна от длины волны

Из графика видно, что на отдельных участках имеются минимумы затухания. Эти участки получили название «окон прозрачности». Первое окно от 0.78 до 0.92 мкм с центром 0.85 мкм. В настоящее время используется только в локальных сетях. Второе окно прозрачности - 1.26-1.36 мкм с центром 1.31 мкм, применяется при работе на коротких участках. Третье окно прозрачности 1.53-1.565 мкм с центром 1.55 мкм, применяется при работе на зоновых, магистральных и местных сетях при значительном расстоянии между регенераторами.

Расстояние между станциями ограничивает не только потери, но и уширения импульсов, которое приводит к межсимвольным искажениям и увеличению коэффициента ошибок. Так как режим работы оптического волокна близок к одномодовому, учитываем только влияние хроматической дисперсии, считаем, что межмодовая дисперсия равна нулю.

Хроматическая дисперсия определяется по формуле:

,(13)

где М(л) - материальная составляющая дисперсии;

В(л) - волновая составляющая дисперсии.

Для стандартных волокон (рекомендация ITU-T G.625) хроматическая дисперсия определяется по формуле:

,(14)

где S₀ - крутизна наклона дисперсионной кривой (S₀ = 0,093пс/мм²·км);

л₀ - длина волны нулевой дисперсии (л₀ = 1290 нм);

л - расчетная длина волны.

Определяем значение хроматической дисперсии для длины волны 1550 нм:

(15)

Значение дисперсии на других длинах волн определяем аналогично и результаты расчетов заносим в таблицу.

Таблица 5 - Зависимость хроматической дисперсии от длины волны

л, нс	D(л), пс/мм2·км
1	2
1260	18.54
1290	0
1310	1.8
1350	5.16
1400	8.99
1450	12.46
1500	15.63
1550	18.54
1600	21.25
1625	22.53
1675	24.97

По результатам расчетов строим график зависимости D(л) = ц(л), который приведем на рисунке.

Рисунок 4 - Изменение хроматической дисперсии от длины волны

Из графика видно, что на некоторых длинах волн дисперсия отрицательна. Это явление используется для создания волокон с отрицательной дисперсией в рабочем диапазоне, что позволяет уменьшить общую величину дисперсии на участке регенерации. Для смещения точки нулевой дисперсии изменяется профиль коэффициента преломления сердцевины оптического волокна.

2.2 Расчет длины участков регенерации

Расстояние между соседними регенераторами ограничивается двумя факторами: допустимые потери и уширение импульсов.

Определяем значение длин участков регенерации, ограниченных величиной потерь. Максимальная длина участка регенерации определяется по формуле:

(16)

где Э_п - энергетический потенциал системы передачи, дБ;

Э_з - энергетический запас (3…6 дБ);

А_р - потери в разъемных соединениях (0,3…0,5 дБ);

А_н - потери в неразъемных соединениях (0,05…0,15 дБ);

б - коэффициент затухания на рабочей длине волны;

?_стр - строительная длина кабеля.

Минимальная длина участка регенерации определяется по формуле:

(17)

где ДАРУ - пределы автоматической регулировки уровней в регенераторе.

Определяем допустимые длины участков регенерации во втором и третьем окнах прозрачности:

а) Для второго окна прозрачности л=1,31 мкм:

б) Для третьего окна прозрачности л=1,55 мкм:

Результаты вычислений допустимых длин участков регенерации заносим в таблицу:

Таблица 6 - Допустимые длины участков регенерации

л, мкм	?max, км	?min, км
1,31	59,2	13,5
1,55	92,4	21,7

Дисперсия влияет на пропускную способность оптического волокна. Определяем пропускную способность оптического волокна длинной 1 км на длине волны 1,55 мкм, так как этой длине волны значение дисперсии значительно больше, чем на 1,31 мкм.

(18)

Для линии большей длины пропускная способность определяется по формуле:

,(19)

где ?_х - длина линии, км;

? - длина участка с известной дисперсией.

Задаваясь длиной линии, определяем пропускную способность оптического волокна, и результаты расчетов заносим в таблицу:

Таблица 7 - Результаты расчета пропускной способности оптического волокна

?х, км	20	40	60	80	100	120	150	160
?Fx, ГГц	12,1	8,54	7	6	5,4	4,9	4,7	4,3

По результатам расчетов строим график зависимости пропускной способности от длины линии ?F_x=ц(?_х). На графике отмечаем скорость передачи системы (В) и точку пересечения с кривой пропускной способности дает значение максимальной длины участка регенерации, ограниченной величиной дисперсии (В=17МГц).

Рисунок 5 - График зависимости пропускной способности от длины линии

Из рисунка видно, что при заданной скорости работы длина участка регенерации будет больше 160 км, поэтому, исходя из исходных данных для дальнейших расчетов, используем значение длин участков регенерации, ограниченных величиной потерь.

Определяем число участков регенерации для участка максимальной длины:

(20)

где L_{max уч рег} - максимальная длина участка регенерации на рабочей длине волны.

Определяем число участков при работе на длинах волн л = 1,31 и л = 1,55мкм

По результатам расчетов выбираем рабочую длину волны 1,55 мкм, так как для этой длины волны не требуется оборудование промежуточных станций, и участки регенерации будут соответствовать расстояниям между станциями.

Значение длин участков регенерации приведены в таблице:

Таблица 8 - Распределение длин участков регенерации

Наименование участка регенерации	AB	AC	AD	BC	BD
Длина участка регенерации, км	43	70	55	27	12

Размещение станции на проектируемой линии приведено на рисунке:

Рисунок 6 - Схема размещение станций

2.3 Расчет параметров участков регенерации

Определим значение затухания и величину дисперсии на участках регенерации. Затухание определяется по формуле:

(21)

где б - коэффициент затухания на рабочей длине волны;

L_уч.рег. - длина участка регенерации;

N_н - число сварных соединений на участке регенерации;

N_р - число разъемных соединений на участке регенерации;

А_доп - дополнительное затухание, вносимое оптическим аттенюатором.

Число неразъемных (сварных) соединений определяется по формуле:

(22)

Число разъемных соединений при использовании оптического кросса на одном участке равно четырем.

Аттенюатор включается на участках, где затухание меньше минимально допустимого, а также на участках с малым затухание, для облегчения работы устройств АРУ. Затухание аттенюатора (А_доп) выбирается после предварительного расчета А_{уч рег} и может принимать значения: 5, 10, 15, 20 дБ.

Величина дисперсии на участке регенерации определяется по формуле:

(23)

где D_(л) - величина дисперсии на одном километре оптического волокна на рабочей длине волны.

Определяем параметры регенерации участка регенерации между станциями АВ:

Аналогично выполняем расчеты для остальных участков регенераций и результаты расчетов заносим в таблицу.

Таблица 9 - Параметры участков регенерации

Наименование участка регенерации	AB	AC	AD	BC	BD
Lуч.рег., км	43	70	55	27	12
Nн	10	15	12	7	4
Акаб, дБ	12,5	19,2	15,5	8,5	4,8
Адоп., дБ	-	-	-	-	5
Ауч рег, пс	12,5	19,2	15,5	8,5	9,8
D(л) уч рег, пс	797,2	1297,8	1019,7	500,6	222,5

Затухание участка регенерации должно находиться в пределах, определяемых по формуле:

(24)

Сравнивая расчетные значения затуханий участков регенерации с допустимыми пределами, делаем вывод, что затухание находится в допустимых пределах.

Влиянием дисперсии можно пренебречь, если она не превышает половины тактового интервала. Определяем длительность тактового интервала:

(25)

где В - скорость передачи информации в проектируемой системе передач.

Определяем длительность импульса на входе линии.

(26)

Длительность выходного импульса зависит от величины дисперсии. Определяем длительность выходного импульса для участка с максимальной дисперсией:

(27)

Из расчетов видно, что длительность входного импульса не превышает тактового интервала, то есть влияние дисперсии будет минимальным. Полученные соотношения отобразим на рисунке.

Рисунок 7 - Соотношение между входными и выходными сигналами.

2.4 Расчет вероятности ошибки

1 Расчет допустимой вероятности ошибки

Межсимвольные искажения и темновой шум приемника оптического излучения приводит к появлению ошибок при регенерации цифрового сигнала. Качество передачи оценивается значением коэффициента ошибок и для максимальной дальности связи эта величина не должна превышать 1·10^-6. Из этой величины 0,2·10^-6 отводится на международный участок сети и по 0,4·10^-6 - на каждый участок национальной сети. На национальной сети эта норма распределяется следующим образом:

Рисунок 8 - Распределение допустимой вероятности ошибки по участкам сети

Проектируемая линия передачи относится к участку местной сети. Считаем, что ошибка пропорциональна длине линии. Определяем допустимую вероятность ошибки на одном километре линейного тракта:

(28)

где Р_{ош. доп. уч. сети} - допустимая вероятность ошибки на данном участке сети;

?_{max уч. сети}- максимальная длина участка сети.

Допустимая вероятность ошибки на проектируемой линии будет зависеть от расстояния между регенераторами, так как по проекту регенераторы установлены только в оконечных пунктах, допустимая вероятность ошибки определяется по формуле:

(29)

где L_оп-оп - расстояние между станциями.

Определяем допустимую вероятность ошибки на участке АВ.

Аналогично выполняем расчеты допустимой вероятности ошибки для остальных участков, и результаты расчетов заносим в таблицу.

Таблица 10 - Допустимая вероятность ошибки на проектируемой лини

Наименование участка	AB	AC	AD	BC	BD
Lоп-оп, км	43	70	55	27	12
Рош. доп лт	43•10-9	70•10-9	55•10-9	27•10-9	12•10-9

2 Расчет ожидаемой вероятности ошибки

Ожидаемая вероятность ошибки зависит от величины защищенности на входе регенератора, т.е. разности между уровнями сигнала и помех. Значение защищенности определяется по формуле:

(30)

где L_прм - уровень цифрового сигнала на входе регенератора;

L_min - минимально допустимый уровень;

д - коэффициент, учитывающий разброс параметров (3…6 дБ).

Уровень сигнала на входе регенератора зависит от уровня передачи и величины потерь.

(31)

где L_прд - уровень сигнала на входе линии;

А_{уч рег} - затухание участка регенерации на рабочей длине волны.

Минимально допустимый уровень определяется по формуле:

(32)

где В - скорость передачи цифрового сигнала в линейном коде.

Определяем значение защищенности на участке АВ:

Экспериментально установлена взаимосвязь между защищенностью и коэффициентом ошибок. Эта зависимость приведена в таблице.

Таблица 11 - Зависимость вероятности ошибки от величины защищенности

Аз, дБ	21,7	22,5	23,1	23,7	24,2	24,6	25,0	25,4	25,7	26,0
Рош .	10-6	10-7	10-8	10-9	10-10	10-11	10-12	10-13	10-14	10-15

По рассчитанной величине защищенности на участке АВ определяем вероятность ошибки на этом участке: Р_{ош. ож. (АВ)}=10^-15

Аналогично определяем величину защищенности и вероятность ошибки для остальных участков, и результаты расчетов заносим в таблицу.

Таблица 12 - Ожидаемая вероятность ошибки

Наименование участка	AB	AC	AD	BC	BD
1	2	3	4	5	6
Lуч рег., км	43	70	55	27	12
Ауч.рег., дБ	12,5	19,2	15,45	8,51	9,76
Lпрм, дБ	-14,5	-21,2	-17,45	-10,51	-11,76
Аз, дБ	36,6	35,9	39,65	40,59	39,34
Рош. ож.	10-15	10-15	10-15	10-15	10-15

Сравнивая значения допустимой и ожидаемой вероятности ошибок, делаем вывод, что качество связи соответствует норме, так как на всех направлениях ожидаемая вероятность ошибки меньше допустимой.

3. Конструктивный раздел

3.1 Разработка схемы организации связи

Схема организации связи составляется на основе исходных данных с учетом технических возможностей оборудования. На схеме указывается распределение каналов и цифровых потоков с учетом вида коммутационных станций. Все ПЦП перед вводом в оборудования проходят через панель коммутации, которая позволяет делать измерения в сторону линии, в сторону станции, а также осуществлять различные переключения.

Цифровые коммутационные станции формируют ПЦП и в системах передачи аналого-цифровое оборудование не используется. Такое оборудование необходимо.

Схема организации связи приведена на чертеже Э2.

Определяем требуемое число систем передачи в каждом направлении:

,(33)

где N_пцп - число первичных в заданном направлении;

С_сист - пропускная способность системы передачи в ПЦП.

Определяем число систем передачи на участке АВ:

Для остальных направлений расчеты проводим аналогично и результаты расчетов заносим в таблицу.

Таблица 13 - Число систем передачи между станциями

Наименование направления	AB	AC	AD	BC	BD
Число СП	5	5	2	2	2

Распределение систем передачи по направлениям приведено на рисунке:

Рисунок 9 - Распределение систем передачи между станциями

Для работы каждой системы передачи требуется 2 оптических волокна. Исходя из рисунка, определяем что на участке между станциями А и В оптический кабель должен содержать не менее 24 волокон, на участке ВС - 14 волокон, на участке ВД - 8 волокон.

3.2 Комплектация оборудования

На основе схемы организации связи и учитывая технические возможности, определяем состав оборудования систем передачи для каждой станции. При комплектации, учитывая, что на схеме организации связи отсутствует оборудование переключение каналов ТЧ и ПЦП. Оборудование переключения обеспечивает большие удобства в эксплуатации, позволяя организовывать измерения, организацию замены и транзит. Оборудование систем передачи выполняется в виде функционально-законченных блоках, которые монтируются на телекоммуникационную стройку типа СТ-26, которая обеспечивает ввод и распределение питания, а также общую сигнализацию. Состав оборудования для каждой станции приведен в таблице.

Таблица 14 - Состав оборудования станций

Наименование оборудования	Ёмкость оборудования	Количество оборудования
		А (цифровая)	В (аналоговая)	С ( цифровая)	D (цифровая)
1	2	3	4	5	6
ПСП	600 ТЧ	-	1	-	-
БАЦС	30 ТЧ	-	16	-	-
ПК-16	16 ПЦП	3	2	2	1
СП-26	16 ПК-16	1	1	1	1
МО 4хЕ1	4 ПЦП	12	6	7	4
СТ-26	6 блоков	2	4	2	1
ОК	8 ОК	-	1	-	1
	16 ОК	-	-	1	-
	32 ОК	1	-	-	-
ПК с ПО	-	1	1	1	1

Литература

1. Скляров Н.Н. Волоконно-оптическая система связи. - М.: Солон-пресс, 2000.

2. Слепов О.К. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2003. -468 с.

3. Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Направляющие системы электросвязи.-М.: Горячая линия-телеком, 2004.

4. Система передачи МО-4хЕ1 Техническое описание.

5. Мисько М.В. Стандарт предприятия. Курсовое и дипломное проектирование. - Мн.: ВГКС, 2004. -113 с.

6. Прудников Н.И. Методические указания по выполнению курсового проекта. - Витебск, 2009.

7. Агафонов М.К. Перспективы развития связи в РБ // Веснiк сувязи. -2004. -№4. -С. 33 - 35.

Размещено на Allbest.ru

...