Проектирование, строительство и эксплуатация волокно-оптических линий передач
Определение основных параметров каналов цифровых систем передачи. Подбор марки и расчет суммарных потерь стандартного одномодового оптического волокна. Анализ глаз-диаграмм цифровых сигналов на выходе линейного тракта волокно-оптической линии передачи.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | методичка |
Язык | русский |
Дата добавления | 02.02.2018 |
Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Забайкальский государственный университет»
(ФГБОУ ВО ЗабГУ)
Кафедра Физики и техники связи
Методическая разработка к практическому занятию по курсу
«Проектирование, строительство и эксплуатация ВОЛС»
2017
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Приобретение практических навыков определения основных параметров каналов цифровых систем передачи путем расчета и последующего анализа глаз-диаграмм цифровых сигналов на выходе линейного тракта ВОЛП.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Исходные данные к индивидуальному заданию определяются, согласно номеру зачетной книжки, следующим образом.
Длина элементарного кабельного участка (ЭКУ) волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП), L:
LЭКУ=100+mn, км, (3.1)
где m и n - предпоследняя и последняя цифра номера зачетной книжки, соответственно, а mn - составленное из них число.
Рабочая длина волны л выбирается, согласно таблице 1.
Таблица 1
л, нм |
||
m - четное |
1310 |
|
m - нечетное |
1550 |
Мощность на выходе источника оптического излучения (одномодовый лазерный диод), P0:
P0 = (1+0,1?n)?,Вт (3.2)
Ширина спектра излучения одномодового лазерного диода, ?л:
?л = 0,1?(4 + m + n), нм (3.3)
Уровень чувствительности фотоприемника оптической системы передачи (ОСП), pR:
pR = ?34+2,2?n,дБ (3.4)
Марка стандартного одномодового оптического волокна (ОВ) со ступенчатым профилем показателя преломления и несмещенной дисперсией (стандарт G.652) определяется из таблицы 2.
Таблица 2
n |
Марка ОВ G.652 (производитель / спецификация) |
|
0 |
Alcatel 6900 |
|
1 |
Alcatel 6901 (улучшенное одномодовое волокно) |
|
2 |
Corning SMF-28TM |
|
3 |
CorningSMF-28e TM |
|
4 |
Optical Fiber Solutions (OFS) MC-SM 332 |
|
5 |
Samsung Electronics SF-SMF-x |
|
6 |
Sumitomo Electric Industries Ltd. ITU-T G.652 |
|
7 |
Sumitomo Electric Industries Ltd. PureBandTM |
|
8 |
Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC) 268WY |
|
9 |
Hitachi cable ITU-T G.652 |
Полученные исходные данные к расчету сведите в таблицу 3
Таблица 3
Номер зачетной книжки |
|||
Длина ЭКУ |
LЭКУ, км |
||
Рабочая длина волны |
л, нм |
||
Мощность оптического излучения лазера |
P0, мВт |
||
Ширина спектра излучения лазера |
?л, нм |
||
Уровень чувствительности фотоприемника |
pR, дБ |
||
Марка ОВ |
РАСЧЕТ СУММАРНЫХ ПОТЕРЬ ОВ НА ЭКУ
Суммарные потери ОВ на ЭКУ AЭКУ складываются из собственных потерь ОВ, потерь в неразъемных соединениях (соединения ОВ строительных длин оптического кабеля в оптических муфтах; на протяженных ЭКУ ВОЛП выполняются с помощью сварочного аппарата (сварные соединения)) и потерь в разъемных соединениях (оптические разъемы на оконечных устройствах - оптические кроссы, а также оптические приемо/передающие модули):
AЭКУ=б?LЭКУ+anNn+ арNр, дБ (4.1)
канал цифровой передача оптический сигнал
где б - коэффициент затухания ОВ на рабочей длине волны л; значение б выбирается из справочных данных Приложения 1 в зависимости от заданной марки ОВ и рабочей длины волны л.;
LЭКУ - заданная (см.п. 3)протяженность ЭКУ;
an-максимальное значение потерь в неразъемном соединении на заданной рабочей длине волны л, определяется из табл. 1 [2.1 - 2.2];
Таблица 1
Длина волны л, нм |
Максимально допустимые потери в неразъемных соединениях |
||
100 % соединений, aн, дБ |
50% соединений, aн, дБ |
||
1310 нм |
0,20 |
0,10 |
|
1550 нм |
0,10 |
0,05 |
Nн - количество неразъемных соединений, определяется как
Nн= (4.2)
где LСД - строительная длина оптического кабеля, обычно составляет 2..6 км, в данном случае принять LСД =4 км;
ap - потери в разъемных соединениях; предполагая использования оптических разъемов типа FC/PC, принять ap = 0,5 дБ;
Nр-количество разъемных соединений на ЭКУ, принятьNр= 4 (по2разъема на приеме /передаче - 1 на оптическом кроссе и 1 на приемопередающем модуле оптической системы передачи).
РАСЧЕТ ДИСПЕРСИИ ОВ НА ЭКУ
Дисперсией ОВ называют увеличение длительности оптических импульсов при их распространении по ОВ. Неодинаковая скорость распространения отдельных составляющих оптического сигнала является основной причиной дисперсии. Одномодовые оптические ОВ характеризуются хроматической и поляризационной модовой дисперсией (ПМД). Дисперсия ОВ создает переходные помехи, приводит к межсимвольным искажениям и, как следствие, ограничивает скорость передачи в линии (длину регенерационного участка).
Данный фактор искажения учитывается путем расчета дополнительных потерь (приращения уровня помех) из-за шумов межсимвольной интерференции (ISI - IntersymbolInterference), которые включают в себя перекрестные помехи и шумы синхронизации. Потери из-за ISI определяются из следующего выражения [2.12]:
aISI=101g,ДБ, (5.1)
где Т0 - время нарастания фронта оптического импульса на выходе источника оптического излучения от 10% до 90% его максимального значения, непосредственно связано со скоростью передачи оптического сигнала в линии:
T0= (5.2)
где BL - скорость передачи оптического сигнала в линии. В данной работе рассматривается применение блочного линейного кода оптического сигнала MBNВ, где М - число символов кодовой последовательности, а N - число импульсов, необходимое для передачи:
BL=B,Мбит/с, (5.3)
ВL-скорость передачи информации, соответствующая заданному уровню циф-ровой иерархии. Так, например, для передачи потоков Е1 (В=2,048 Мбит/с) и Е2 (В=8,448 Мбит/с) плезиохронной цифровой иерархии (PDH) используется блочный линейный код 1В2В. Поток Е3 (В=34,368 Мбит/с) PDH соответствует код 5В6В. Для уровней синхронной цифровой иерархии (SDH) STM-1 (В=155 Мбит/с) и выше ус-ловно принять 10В11В.
ТL-время нарастания фронта оптического импульса на выходе фотоприемникаОСП от 10% до 90% его максимального значения [2.12]:
TL = (5.4)
BWR-полоса пропускания фотоприемника, Гц, выбирается из условияBWR?BL;-прогнозируемое среднеквадратическое значение дисперсии на ЭКУ:
(5.5)
где Dch и DPMD - значения хроматической и поляризационной модовой дисперсии на ЭКУ, соответственно.
Прогнозируемое значение хроматической дисперсии Dch на ЭКУ заданной протяженности LЭКУ определяется по следующей формуле:
Dch=D?лLЭКУ,с, (5.6)
где ?л - ширина спектра излучения источника, выбирается согласно исходным данным;
D-коэффициент хроматической дисперсии на заданной рабочей длине волны л [2.12, 2.13]:
D=, (5.7)
S0-параметр наклона спектральной характеристики дисперсии ОВ в точке ну левой дисперсии
л0-длина волны нулевой дисперсии, нм.
Прогнозируемое значение ПМД на ЭКУ заданной протяженности [2.1 - 2.3]:
DPMD=PMD,с (5.8)
где PMD - параметр ПМД волокна,
Параметры S0, л0 и PMD выбираются из Приложения 1, в соответствие с заданной маркой ОВ.
РАСЧЕТ ГЛАЗ - ДИАГРАММЫ
Глаз-диаграмма представляет собой результат многократного наложения битовых последовательностей с выхода генератора псевдослучайной последовательности (ПСП), отображаемый на экране осциллографа в виде диаграммы распределения амплитуды сигнала по времени. Пример глаз - диаграммы представлен на рис. 6.1.
Рисунок 6.1. Глаз-диаграмма, полученная с помощью анализатора канала.
Предварительно вычислите уровень мощности на выходе источника оптического излучения:
P0=101g (6.1)
где P0 - заданная (см. п. 3) мощность на выходе источника оптического излучения.
Уровень мощности оптического сигнала на выходе фотоприемника ОСП опре-деляется суммарными потерями в ОВ на ЭКУ ВОЛП а также суммарным значением дополнительных потерь, обусловленных дисперсией ОВ:
PL = P0-Aэку- аISI, ДБ (6.2)
Соответственно, мощность оптического сигнала на выходе фотоприемника ОСП:
PL= , мВт (6.3)
Для расчета помехозащищенности канала ЦСП необходимо также оценить мощность шума фотоприемника Pnoise. На практике фотоприемные устройства высокоскоростных ОСП проектируются таким образом, чтобы логарифм отношения полосы пропускания электрического фильтра к полосе пропускания оптического фильтра составлял не менее 2 дБ [2.8]. В этом случае выполняется следующее условие по отношению сигнал/шум:
OSNR=20lg(Qном)+2,дБ, (6.4)
где OSNR - оптическое отношение сигнал/шум (OpticalSignal - to - NoiseRatio);
Qном - номинальное значениеQ-фактора, соответствующего нормированному коэффициенту ошибок BERном (см. п. 7).
Согласно определению [2.1], уровень чувствительности фотоприемника ОСП - это минимальное значение уровня мощности оптического излучения в точке нормирования оптического тракта на приеме, при которых обеспечивается требуемое качество передачи цифрового оптического сигнала. С учетом вышесказанного, а также используя условие (6.4), максимальный уровень мощности шума фотоприемника Pnoise можно оценить по следующей формуле:
Pnoise = PR?20?lg(Qном)?2,дБ, (6.5)
где PR - уровень чувствительности фотоприемника, дБ;
Pnoise - уровень шума фотоприемника, дБ.
Номинальные значения Q-фактора и соответствующие им нормированные коэффициенты ошибок BERном представлены в таблице 1.
Таблица 1
BERном |
|||||
Qном |
5,99 |
6,63 |
6,71 |
7.04 |
|
Стандарт |
E3 |
STM-1 |
STM-4 |
Очевидно, чувствительность фотоприемника и мощность шума рассчитывается как:
PR = ,мВт
Pnoise =, мВт. (6.6)
Построение глаз - диаграммы осуществляется путем наложения отклика системы в предположении гауссовой формы импульса на передачу «изолированного» логического «0» в последовательности логических «1» (например, комбинация 101 -при 3-х символьной последовательности) [2.12].
(6.7)
и отклика системы на передачу «изолированной» логической «1» в последовательности логических «0» (например, комбинация 010 - при 3-х символьной последовательности) [2.12]
(6.8)
где SL - среднеквадратическая длительность гауссова импульса на выходе фотоприемника ОСП; данная величина непосредственно связана с TL следующим соотношением:
SL= (6.9)
Т - интервал передачи битовой последовательности:
T=Nsymbф05, с, (6.10)
где Nsymb - количество символов битовой последовательности, в данном случае принять Nsymb =3;
ф05 - длительность импульса на уровне 0,5 от его максимума на выходе источника оптического излучения; обратно пропорциональна скорости передачи сигнала в линии:
ф05= (6.11)
Выполните построение глаз-диаграммы в диапазоне (-2.Т; 2.Т). На диаграмме укажите мощность шума фотоприемника, а также, по возможности, чувствительность фотоприемника (если мощность сигнала на выходе фотоприемника PL и чувствительность фотоприемника PR - одного порядка). Пример построения глаз -диаграммы по результатам расчета представлен на рис. 6.2.
РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА КАНАЛА ЦИФРОВОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
Фундаментальным показателем качества цифровых систем передачи является коэффициент ошибок BER. Работа цифровых систем передачи считается нормальной только в том случае, если BER не превышает определенное допустимое значение, соответствующее используемому сетевому стандарту.
Известна методика оценки коэффициента ошибок BER на основе определения Q-фактора. Q-фактор - это параметр, который непосредственно отражает качество сигнала цифровой СП. Существует определенная функциональная зависимость Q-фактора сигнала и измеряемого коэффициента ошибок BER. Q - фактор определяется путем статистической обработки результатов измерения амплитуды и фазы сигнала на электрической уровне, а именно - непосредственно по глаз-диаграмме. При этом выполняется построение функции распределения состояний «1» и «0», а для этих распределений, в предположении их Гауссовой формы, оцениваются математические ожидания состояний E1 и E0 и их среднеквадратические отклонения у1 и у0 (рис. 7.1) [2.8].
Предварительно, для оценки параметров распределений состояний «1» и «0»,определите точку максимального раскрыва глаз - диаграммы (рис. 7.2):
(7.1).
Рисунок 7.1. К оценке Q-фактора.
Рассчитайте границы раскрыва глаз - диаграммы (зоны принятия решения), соответствующие минимальной зарегистрированной мощности при передаче логической «1» P1min и максимальной зарегистрированной мощности при передаче логического«0» P0max:
P1min=, мВт
P0mах=, мВт
Исходя из предположения гауссова распределения состояний логической «1» и логического «0», определите характеристики распределений состояний - математическое ожидание E1 и E0:
, мВт (7.3)
E0=Pnoise, мВт (7.4)
и среднеквадратическое отклонение у1 и у0, соответственно, воспользовавшись правилом «три сигма»:
мВт (7.5)
мВт (7.6)
Q-фактор рассчитывается по следующей формуле [2.3, 2.8 - 2.11]:
(7.7)
При этом сам коэффициент ошибок BER определяется по следующей формуле [2.3, 2.8 - 2.11]:
BER=, (7.8)
где erfc - вспомогательная функция интеграла ошибок:
(7.9)
Необходимо отметить, что приближенная формула расчета BER, справедлива при значениях аргумента erfc больше 3, иными словами, только при выполнении условия:
(7.10)
ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ
В соответствие с п. 4, вычислите суммарные потери в ОВ на ЭКУ. Согласно п. 5, рассчитайте дисперсию ОВ на ЭКУ, дополнительные потери, обусловленные дисперсией, а также характеристики импульсов на выходе источника оптического излучения передающего модуля ВОЛП и выходе фотоприемника приемного модуля ВОЛП для скоростей передачи PDHE3, SDH STM-1 и STM-4, а также Gigabit Ethernet. Результаты расчета представьте в виде табл. 1.
Таблица 8.1.
№ пп |
Параметр |
Ед. изм. |
Е3 |
STM-1 |
STM-4 |
Gigabit Ethernet |
|
1 |
В |
Мбит/с |
34,368 |
155 |
622 |
1000 |
|
2 |
BL |
Мбит/ с |
|||||
3 |
ф05 |
пс |
|||||
4 |
Т0 |
пс |
|||||
5 |
sL |
пс |
|||||
6 |
ТL |
пс |
|||||
7 |
Dch |
пс |
|||||
8 |
DPMD |
пс |
|||||
9 |
уЭКУ |
пс |
|||||
10 |
aISI |
дБ |
Определите энергетические характеристики оптического сигнала, согласно п. 6. Результаты расчета занесите в табл. 2.
Таблица 2.
№ пп |
Параметр |
Ед. изм. |
Е3 |
STM-1 |
STM-4 |
Gigabit Ethernet |
|
1 |
p0 |
дБ |
|||||
2 |
P0 |
мВт |
|||||
3 |
pL |
дБ |
|||||
4 |
PL |
мВт |
|||||
5 |
pК |
дБ |
|||||
6 |
PК |
мВт |
|||||
7 |
pnoise |
дБ |
|||||
8 |
Pnoise |
мВт |
|||||
9 |
T |
пс |
Постройте четыре глаз - диаграммы в диапазоне (-2.Т; 2.Т) для каждой из заданных скоростей передачи сигнала. На диаграмме укажите мощность шума фотоприемника, а также, по возможности, чувствительность фотоприемника (если мощность сигнала на выходе фотоприемника PL и чувствительность фотоприемника PR - одного порядка). Пример построения глаз - диаграммы по результатам расчета представлен на рис. 6.2.
Согласно методике п. 7, рассчитайте показатели качества канала исследуемых цифровых ОСП заданных стандартов. Результаты расчета занесите в табл. 3. Сравните рассчитанные по глаз-диаграммам коэффициенты ошибок BER с номинальными допустимыми значениями BERном, соответствующие сетевым стандартам. Сделайте выводы о работоспособности каналов исследуемых ОСП.
Таблица 3.
№ пп |
Параметр |
Ед. изм. |
Е3 |
STM-1 |
STM-4 |
Gigabit Ethernet |
|
1 |
фopen |
пс |
|||||
2 |
P1min |
мВт |
|||||
3 |
P0max |
мВт |
|||||
4 |
Е1 |
мВт |
|||||
5 |
Е0 |
мВт |
|||||
6 |
у1 |
мВт |
|||||
7 |
у0 |
мВт |
|||||
8 |
Q |
||||||
9 |
BER |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Характеристики стандартных одномодовых оптических волокон со ступенчатым профилем показателя преломления (G.652)
Alcatel
Параметр |
Ед. изм. |
Alcatel6900 |
Alcatel6901 |
|
Затухание на л=1310 нм, б |
дБ/км |
0,34 |
0,35 |
|
Затухание на л=1550 нм, б |
дБ/км |
0,24 |
0,22 |
|
Длина волны нулевой дисперсии,л0 |
нм |
1300-1320 |
1300-1320 |
|
Параметр наклона спектральной характеристики дисперсии ОВ в точке нулевой дисперсии, S0 |
0,092 |
0,090 |
||
Параметр ПМД ОВ, PMD |
0,1 |
0,08 |
Примечание:
При определении исходных данных к расчету длина волны нулевой дисперсии волокон Alcatel задается следующим образом:
л0=1300+m+n, нм
где m и n - предпоследняя и последняя цифры номера зачетной книжки, соответственно.
Corning
Параметр |
Ед. изм. |
Corning SMF- |
Corning SMF |
|
Затухание на л=1310 нм, б |
дБ/км |
0,34 |
0,34 |
|
Затухание на л=1550 нм, б |
дБ/км |
0,20 |
0,20 |
|
Длина волны нулевой дисперсии, л0 |
нм |
1302- 1321 |
1302- 1321 |
|
Параметр наклона спектральной характеристики дисперсии ОВ в точке нулевой дисперсии, S0 |
0,090 |
0,086 |
||
Параметр ПМД ОВ, PMD |
0,1 |
0,08 |
Примечание
При определении исходных данных к расчету длина волны нулевой дисперсии волокон Corning задается следующим образом:
л0=1302+m+n,нм
где m и n - предпоследняя и последняя цифры номера зачетной книжки, соответственно.
Optical Fiber Solutions (OFS)
Параметр |
Ед. изм. |
OFS MC-SM 332 |
|
Затухание на л=1310 нм, б |
дБ/км |
0,31-0,35 |
|
Затухание на л=1550 нм, б |
дБ/км |
0,21-0,25 |
|
Длина волны нулевой дисперсии, л0 |
нм |
1300 - 1322 |
|
Параметр наклона спектральной характеристики дисперсии ОВ в точке нулевой дисперсии, S0 |
0,088 |
||
Параметр ПМД ОВ, PMD |
0,01 |
Примечание
При определении исходных данных к расчету длина волны нулевой дисперсии волокон OFS задается следующим образом:
л0=1300+m+n, нм
где m и n - предпоследняя и последняя цифры номера зачетной книжки, соответственно.
Максимальные значения коэффициента затухания на длине волны 1310/1550 нм также определяются в соответствие с последней цифрой номера зачетной книжки n:
л |
б |
|
1310 |
0,31+Int(n/2) |
|
1550 |
0,21+Int(n/2) |
где Int- округление до ближайшего целого (Например, Int (0,2)=0; Int (2,6)=3).
Samsung Electronics
Параметр |
Ед. изм. |
SF-SMF-x |
|
Затухание на л=1310 нм, б |
дБ/км |
0,35 |
|
Затухание на л=1550 нм, б |
дБ/км |
0,22 |
|
Длина волны нулевой дисперсии, л0 |
нм |
1302 - 1322 |
|
Параметрнаклона спектральнойхарактеристики дисперсии ОВ в точке нулевой дисперсии, S0 |
0,091 |
||
Параметр ПМД ОВ, PMD |
0,1 |
Примечание
При определении исходных данных к расчету длина волны нулевой дисперсии волокон Samsung задается следующим образом:
л0=1302+m+n, нм
где m и n - предпоследняя и последняя цифры номера зачетной книжки, соответственно.
Sumitomo Electric Industries Ltd
Параметр |
Ед. изм. |
G.652 |
Pure-BandTM |
|
Затухание на л=1310 нм, б |
дБ/км |
0,33 |
0,33 |
|
Затухание на л=1550 нм, б |
дБ/км |
0,19 |
0,19 |
|
Длина волны нулевой дисперсии, л0 |
нм |
1312 |
1313 |
|
Параметрнаклона спектральнойхарактеристики дисперсии ОВ в точке нулевой дисперсии, S0 |
0,086 |
0,086 |
||
Параметр ПМД ОВ, PMD |
0,1 |
0,02 |
Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC)
Параметр |
Ед. изм. |
YOFC 268WY |
|
Затухание на л=1310 нм, б |
дБ/км |
0,36 |
|
Затухание на л=1550 нм, б |
дБ/км |
0,22 |
|
Длина волны нулевой дисперсии, л0 |
нм |
1302 - 1324 |
|
Параметр наклона спектральной характеристики дисперсии ОВ в точке нулевой дисперсии, S0 |
0,093 |
||
Параметр ПМД ОВ, PMD |
0,02 |
Примечание
При определении исходных данных к расчету длина волны нулевой дисперсии волокон YOFC задается следующим образом:
л0=1302+m+n, нм
где m и n - предпоследняя и последняя цифры номера зачетной книжки, соответственно.
Hitachi cable
Параметр |
Ед. изм. |
G.652 |
|
Затухание на л=1310 нм, б |
дБ/км |
0,35 - 0,40 |
|
Затухание на л=1550 нм, б |
дБ/км |
0,21 - 0,25 |
|
Длина волны нулевой дисперсии, л0 |
нм |
1300 - 1324 |
|
Параметр наклона спектральной характеристики дисперсии ОВ в точке нулевой дисперсии, S0 |
0,092 |
||
Параметр ПМД ОВ, PMD |
0,2 |
Примечание
При определении исходных данных к расчету длина волны нулевой дисперсии волокон OFS задается следующим образом:
л0=1300+m+n,нм
где m и n - предпоследняя и последняя цифры номера зачетной книжки, соответственно.
Максимальные значения коэффициента затухания на длине волны 1310/1550 нм также определяются в соответствие с последней цифрой номера зачетной книжки n:
л |
б |
|
1310 |
0,35+Int(n/2) |
|
1550 |
0,21+Int(n/2) |
где Int - округление до ближайшего целого (Например, Int(0,2)=0 ;Int (2,6)=3).
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Идентификация глаз - диаграммы
Глаз - диаграммы применяются для оценки параметров цифровых сигналов как при проведении лабораторных (системных) измерений, так и эксплуатационных. По своей структуре глаз - диаграммы являются модификацией осциллограмм, и отличаются от последних тем, что используют периодическую структуру цифрового сигнала.
Для построения двухуровневой глаз - диаграммы битовый поток подается на осциллограф, в то время как синхронизация внешней развертки производится от битового потока с частотой fb. В случае построения многоуровневых диаграмм сигнал должен проходить через многоуровневый конвертер, а синхронизация производится от символьного потока с частотой fs. Для калибровки глаз - диаграммы сигнал подают непосредственно на вход осциллографа. В этом случае глаз -диаграмма имеет вид прямоугольника. Фильтр (тестируемая система), ограничивающий полосу передаваемого сигнала, вносит существенные изменения в форму импульса, в результате диаграмма приобретает форму «глаза».
Глаз - диаграммы используют периодическую структуру цифрового сигнала. За счет внешней синхронизации развертки, получаемые осциллограммы волнового фронта накладываются друг на друга с периодом одного отсчета. В результате проведения измерений с накоплением получается глаз-диаграмма, при этом по оси ординат откладывается амплитуда сигналов, по оси абсцисс - время, соответственно.
Рисунок 1. Построение глаз-диаграммы.
Пример формирования глаз - диаграммы непосредственно на выходе источника (а) и на выходе тестируемой системы (б) представлен в таблице 1.
Таблица 1.
Двоичный код |
Формирование глазковой диаграммы непосредственно на выходе источника |
Формирование глазковой диаграммы на выходе линейного тракта |
|
000 |
|||
001 |
|||
010 |
|||
011 |
|||
100 |
|||
101 |
|||
110 |
|||
111 |
|||
Супер позиция |
Реальная осциллограмма сигнала «разрезается» посимвольно в соответствии с тактовыми импульсами синхронизирующего генератора, а затем глаз-диаграмма «складывается » из полученных кусков. В идеальном случае при отсутствии цепей фильтрации в результате такого сложения получится квадрат («квадратный глаз»). Однако глаз-диаграмма реального сигнала будет значительно отличаться от квадрата, поскольку будет содержать в себе составляющие нарастания фронта сигнала, спада фронта, прямоугольный импульс будет иметь форму колокола, в результате получится диаграмма более похожая на глаз.
Исследование глаз -диаграмм позволяет провести детальный анализ цифрового сигнала по параметрам, непосредственно связанным с формой волнового фронта: параметра межсимвольной интерференции (ISI), джиттера передачи данных, джиттера синхронизации и других характеристик.
Таким образом, глаз-диаграмма представляет собой результат многократного наложения битовых последовательностей с выхода генератора ПСП, отображаемый на экране осциллографа в виде диаграммы распределения амплитуды сигнала по времени. Пример глаз-диаграммы с указанием основных параметров представлен на рис. 1.
Рисунок 1. Идентификация глаз-диаграммы.
Расстановка маркеров при измерении энергетических характеристик сигнала по глаз-диаграмме в точках ?=р, ?=0 и ?=2р представлена на рис. 2.
Эффекты уширения импульса, а также фазовое дрожание сигнала вызывают появление взаимных искажений между символами, что приводит к пересечению глаз - диаграммы с временной осью в разные промежутки времени. Максимальная ширина области пересечения с временной осью определяется как пиковое фазовое дрожание или джиттер передачи данных Tj. Джиттер измеряется обычно в единицах времени или как отношение к интервалу передачи символа Tj/Ts.
Расстановка маркеров при измерении параметров сигнала во временной области по глаз - диаграмме представлена на рис. 3.
Рисунок 3. Измерение параметров во временной области.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Функция ошибок erf(x)
erf(x)
x
erf(x)
x
erf(x)
x
Примечание: При значениях аргументаx?-3иx?3полагатьerf(x)=1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Вспомогательная функция ошибок erfc(x)
erfc(x)
x
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика трассы кабельной линии передачи. Основные технические данные кабеля марки ДКП-07-2-6/2. Расчёт затухания регенерационных участков. Параметры одномодового оптического волокна. Строительство волоконно-оптической линии, устройство переходов.
курсовая работа [337,5 K], добавлен 27.01.2013Конструкция оптического волокна и расчет количества каналов по магистрали. Выбор топологий волоконно-оптических линий связи, типа и конструкции оптического кабеля, источника оптического излучения. Расчет потерь в линейном тракте и резервной мощности.
курсовая работа [693,4 K], добавлен 09.02.2011Выбор системы передачи и оборудования для защиты информации. Расчет параметров оптического волокна и параметров передачи оптического кабеля. Особенность вычисления длины регенерационного участка. Анализ определения нормативного параметра надежности.
курсовая работа [803,9 K], добавлен 12.10.2021Изучение разработки цифровых систем передач двух поколений: ПЦИ и СЦИ. Анализ выбора частоты дискретизации, построения сигнала на выходе регенератора. Расчет количества разрядов в кодовом слове и защищенности от искажений квантования на выходе каналов.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 19.03.2012Структурная схема линейного тракта передачи, расчет параметров. Характеристика оптического интерфейса SDH STM-1 полнофункционального оптического мультиплексора "Транспорт-S1". Особенности регенератора МД155С-05F. Параметры оптического кабеля марки ДПС.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.04.2015Выбор и обоснование трассы прокладки ВОЛП между пунктами Курск-Брянск. Выбор системы передачи и определение ёмкости кабеля, расчёт параметров оптического волокна, выбор конструкции оптического кабеля. Составление сметы на строительство линейных сооружений
курсовая работа [5,3 M], добавлен 28.11.2010Определение числа каналов передачи. Характеристика трассы волоконно–оптической линии передачи. Расчет числовой апертуры, нормированной частоты и числа модулей, затухания оптического волокна, дисперсии широкополосности, длины регенирационного участка.
курсовая работа [469,4 K], добавлен 02.03.2016Геолого-географический анализ местности на участке г. Новосибирск – г. Карасук. Определение числа каналов на внутризоновых и магистральных линиях. Расчет параметров надежности оптического волокна. Составление сметы на строительство линейных сооружений.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 24.12.2012Исследование бюджета мощности волоконно-оптической линии передачи, работающей по одномодовому ступенчатому оптическому волокну на одной оптической несущей, без чирпа, на регенерационном участке без линейных оптических усилителей и компенсаторов дисперсии.
курсовая работа [654,7 K], добавлен 24.10.2012Принцип работы аппаратуры линейного тракта систем передачи "Сопка-3М". Требования к линейным сигналам ВОСП и определение скорости их передачи. Принцип равномерного распределения регенераторов. Расчет детектируемой мощности и выбор оптических модулей.
курсовая работа [163,2 K], добавлен 27.02.2009Выбор и обоснование трассы прокладки волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП). Расчет необходимого числа каналов. Подбор типа и вычисление параметров оптического кабеля. Определение длины регенерационного участка. Смета на строительство и монтаж ВОЛП.
курсовая работа [116,1 K], добавлен 15.11.2013Структура оптического волокна. Виды оптоволоконных кабелей. Преимущества и недостатки волоконно-оптической линии связи. Области ее применения. Компоненты тракта передачи видеонаблюдения. Мультиплексирование видеосигналов. Инфраструктура кабельной сети.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 01.06.2014Расчет характеристик линии связи и цепей дистанционного питания. Построение временных диаграмм цифровых сигналов. Определение числа каналов на магистрали. Расчет ожидаемой защищенности цифрового сигнала от собственной помехи. Выбор системы передачи.
курсовая работа [5,0 M], добавлен 10.06.2010Технические данные системы передачи ИКМ-480. Сущность и роль каналообразующего оборудования. Алгоритм расчета вероятности ошибки цифрового линейного тракта. Принципы размещения регенерационных пунктов. Характеристика распределения каналов по потокам.
курсовая работа [350,4 K], добавлен 03.04.2015Принципы передачи сигналов по оптическому волокну и основные параметры оптических волокон. Дисперсия сигналов в оптических волокнах. Поляризационная модовая дисперсия. Методы мультиплексирования. Современные оптические волокна для широкополосной передачи.
курсовая работа [377,6 K], добавлен 12.07.2012Обоснование трассы волоконно-оптической линии передач. Расчет необходимого числа каналов, связывающих конечные пункты; параметров оптического кабеля (затухания, дисперсии), длины участка регенерации ВОЛП. Выбор системы передачи. Схема организации связи.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 15.11.2013Общая характеристика и определение главных преимуществ оптических кабелей по отношению к электрическим. Выбор и обоснование системы передачи и типа оптического кабеля. Расчет параметров передачи по оптическим волокнам, технико-экономическое обоснование.
дипломная работа [204,0 K], добавлен 26.11.2015Исследование технологии построения систем передачи со спектральным уплотнением оптических каналов WDM/DWDM. Характеристика основных принципов работы анализаторов оптического спектра. Организация тестирования параметров линейных сигналов систем WDM/DWDM.
презентация [1,6 M], добавлен 05.02.2011Параметры оптических волокон. Методы измерения затухания, длины волны, расстояний, энергетического потенциала, дисперсии и потерь в волоконно-оптических линиях связи. Разработка лабораторного стенда "Измерение параметров волоконно-оптического тракта".
дипломная работа [5,4 M], добавлен 07.10.2013Расчет числа каналов между городами, параметров оптического кабеля, длины участка регенерации. Выбор системы передачи и кабеля. Выбор и характеристика трассы волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП). Смета проекта ВОЛП. Расчет надежности ВОЛП.
курсовая работа [221,0 K], добавлен 19.05.2013