Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Башкирский государственный университет

Физико-технический институт

Кафедра статистической радиофизики и связи

Контрольная работа

На тему: Расчет регенерационного участка волоконно-оптической системы

Выполнил: студент 3 курса группы

ФТОС з/о Сагитов И.Ф.

Проверила: старший преподаватель кафедры

Лопатюк А.В.

Уфа-2013

1. Расчет длины регенерационного участка ВОЛС

Исходные данные:

Тип источника излучения: ЛД.

Оптическая мощность источника излучения Pи=8 мВт.

Ширина спектра излучения Дл=0,3 нм.

Тип волоконного световода: DSF (одномодовый с ненулевой дисперсией).

Скорость передачи информации B=622 Мбит/с.

Тип фотодетектора: ЛФД.

Строительная длина кабеля Lсд=3,5 км.

Потери на соединение световод-фотодетектор =1 дБ.

Энергетический запас системы Э=4,5 дБ.

Длина волны источника излучения л=1550 нм.

Размер светоизлучающей площадки аs=6.8 мкм.

Диаметр сердцевины световода 2а=8 мкм.

Числовая апертура NA=0,17.

Показатель преломления сердцевины n1=1,47.

Разность показателей преломления сердцевины и оболочки n1-n2=0,008.

Затухание в световоде =0,22 дБ/км.

Потери на неразъемных соединениях =0,05 дБ. Сначала произведем расчет длины регенерационного участка волоконно-оптической системы передачи информации по энергетическому потенциалу системы .

(1)

- потери на соединение излучатель - волоконный световод, дБ;

число неразъемных соединений световод - световод;

- строительная длина кабеля, км;

- потери на неразъемном соединении световод - световод, дБ;

- потери на соединение световод - фотодетектор, дБ;

- затухание в волоконном световоде, дБ/км;

- длина участка регенерации, рассчитанная по энергетическому потенциалу системы, км;

- энергетический запас системы, который необходим для устойчивой работы системы, дБ.

дБ

Для лазерного диода торцевого типа с излучающей площадкой as оптические потери при вводе излучения волоконный световод со ступенчатым профилем показателя преломления радиусом сердцевины а и числовой апертурой NA равны

где f - френелевские потери на отражение от торца волокна, ?f = 0,2 дБ.

Уровень мощности сигнала на входе ЛФД - фотодиода определяется по формуле:

дБ (3)

Подставим полученные результаты в формулу (2) и найдем энергетическую длину участка регенерации :

,

км

Теперь определим дисперсионную длину участка регенерации нашей системы.

В одномодовом световоде межмодовая дисперсия отсутствует, и уширение импульса определяется хроматической дисперсией (рис.3, С.8 Метод.указания).

Оценивается среднеквадратичное удельное уширение импульса

(4)

число неразъемных соединений световод-световод

Расчет длины регенерационного участка по дисперсии определяется из выражения

(5)

Окончательно получаем следующую формулу

(6)

2. Как оценить быстродействие ВОЛС? Ширина полосы пропускания ВОЛС

регенерационный волоконный оптический световод

Все компоненты ВОЛС должны работать достаточно быстро, чтобы линия могла удовлетворять требованиям (скорость передачи данных, отношение сигнал-шум, достаточно широкая полоса пропускания).

Активные устройства (источник, приемник, переключатель, модулятор, различные элементы WDM-систем) имеют конечное время срабатывания, то есть они не могут включаться и выключаться мгновенно.

Быстродействия этих устройств зависит от времени нарастания и спадания импульса tн, tсп.

За быстродействие оптического волокна отвечает дисперсия, то есть дисперсия ограничивает быстродействие оптического волокна. Дисперсия зависит от ширины спектра излучения.

,

[ф]=nc - полоса пропускания

В локальных сетях (MMF/GI) W=600 МГц • км. Эта величина допускает использование многомодовых волокон. Одномодовое волокно в дальних системах передачи требует полосу до 100 ГГц•км. Иногда требуется преобразование электрической полосы пропускания в оптическую

Wоп=1,41We

Итоговая ширина полосы пропускания системы, если известная

Источник приемник волокно

Для цифровых систем связи размеры полосы пропускания будет зависеть от скорости передачи данных (В, [бит/с]) и формата кодирования (К).

ширина полосы пропускания

Если известны tн различных компонентов системы, то общее tн системы будет иметь вид:

Коэффициент 1,1 означает возможное 10%-е увеличение времени нарастания системы

Пример: если длина кабеля Lов=2 км, W=600 МГц•км, то ширина полосы пропускания составит Wов=300 МГц•км, а tн=1,6 нс.

Ширина полосы системы ограничена самым низким быстродействующим компонентом. Оптическое волокно выбирают с малой дисперсией, чтобы оптическое волокно не ограничивало быстродействие терминального оборудования. Запас по ширине полосы пропускания дает возможность увеличить пропускную способность системы.

Полоса пропускания - это мера способности волокна передавать определенные объемы информации в единицу времени. Чем шире полоса пропускания, тем выше информационная емкость волокна. Полоса пропускания выражается в МГц/км. Например, по волокну с полосой 200 МГц/км можно передавать данные с частотой 200 МГц на расстоянии до 2 км. Благодаря сравнительно большой полосе пропускания, оптические волокна могут передавать значительные объемы информации. Например, одно волокно с градиентным показателем преломления может легко передавать 500 млн.бит информации в секунду.

Тем не менее, ширина полосы пропускания у всех типов волокон ограничена, причем это ограничение зависит от свойств волокна и типа используемого источника оптического излучения.

Для точного воспроизведения передаваемых по волокну данных световые импульсы должны распространяться раздельно друг от друга, имея четкую различимую форму и межимпульсные промежутки. Однако лучи, несущие каждый из импульсов, проходят разными путями внутри многомодового волокна. Для волокон со ступенчатым профилем показателя преломления лучи, проходя зигзагообразно по волокну под разными углами достигают приемника излучения в разное время.

Это различие во времени прибытия импульсов в точку приема приводит к тому, что импульсы на выходе линии искажаются и накладываются друг на друга (рис.1)

Рис. 1 Искажения формы импульсов из-за межмодовой дисперсии

Это так называемое модальное рассеивание, или межмодовая дисперсия, или уширение светового импульса ограничивает возможную для передачи частоту, так как детектор не может определить, где заканчивается один импульс и начинается следующий.

Разница во временах прохождения самой быстрой и самой медленной мод света, входящих в волокно в одно и то же время и проходящих 1 км, может быть всего лишь 1-3 нс. Однако такая модальная дисперсия влечет за собой ограничения по скорости в системах, работающих на больших расстояниях. Удваивание расстояния удваивает эффект дисперсии. Причем, если дисперсия линейно растет с ростом расстояния, то полоса пропускания зависит от расстояния обратно пропорционально.

Вывод: В данном курсовом проекте я рассчитал длину регенерационного участка волоконно-оптической системы передачи информации по энергетическому потенциалу системы и по дисперсии в волоконных световодах .

По расчётам получены следующие результаты:

- длина участка регенерации, рассчитанная по энергетическому потенциалу

системы равна км;

- дисперсионная длина равна км;

Это значит, что при прокладке ОВ с такими параметрами ретрансляторы нужно устанавливать не более чем через каждые 163 км.

Список используемой литературы

1. Р.Р. Убайдулаев. Волоконно-оптические сети.-М.: Эко-трендз, 2000.-267с.,ил.

2. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи.-М.:Радио и связь,2000.

3. Иванов А.Б. Цифровые и аналоговые системы передачи.-М. Горячая линия -телеком, 2002.

4. Шувалов В.П. Телекоммутационные сети и системы.т1. -М: Горячая линия - телеком, 2002.

Размещено на Allbest.ru