Понятие энергетического потенциала ВОСП. Расчёт длины регенерационного участка

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ПЦИ (PDH)

Принципы построения ВОСП – ПЦИ. Линейный тракт

Рисунок 4.1 – Структурная схема ВОСП

Цифровой сигнал от аппаратуры ИКМ поступает в преобразователь кода, который преобразует линейный код данной ЦСП в один из оптических кодов и осуществляет согласование уровней по мощности между электрическими (ИКМ) и оптическими (ППЛ, СИД) элементами схемы, так как на выходе ИКМ высокий уровень, а для ЭОП необходим весьма малый уровень. В состав электронно-оптического преобразователя ЭОП входят источник излучения (СИД или ППЛ) и оптический модулятор, который модулирует передаваемым с системы ИКМ цифровым сигналом оптическую несущую (свет). Согласующее устройство передачи (СУпер.) формирует и согласовывают диаграммы направленности и апертуру между передающим оптическим модулем ПОМ и оптическим кабелем.

В качестве СУпер в ВОСП используются собирающие линзы. Как правило, тело линзы ограничено с двух сторон сферическими поверхностями. Поверхности могут быть и цилиндрическими, и параболическими и т.д.

Оптический сигнал с выхода ПОМ фокусируется с помощью СУпер в торец волокна и распространяется по нему до следующей станции.

Через определённые расстояния, обусловленные величиной затухания кабеля, вдоль оптической линии располагаются линейные регенераторы (ЛР), в которых сигнал восстанавливается и усиливается до требуемой величины.

На приёме в качестве СУпр используются рассеивающие линзы. В приёмном оптическом модуле ПРОМ содержится оптоэлектронный преобразователь, который преобразует оптический сигнал в электрический. Преобразователь кода приёма преобразует однополярный сигнал оптического кода в двухполярный, а в аппаратуре ИКМ цифровой сигнал преобразуется в исходный аналоговый.

Для осуществления двухсторонней связи требуется два оптических волокна (одно – на передачу, второе – на приём), что соответствует четырем проводам металлической цепи.

Понятие энергетического потенциала ВОСП. Расчёт длины регенерационного участка

При передаче сигнала по ОВ величина ослабления и искажений зависит от длины участка регенерации l_уч. При увеличении l_уч уровень оптического сигнала p_пр падает плавно на строительных отрезках ОВ и скачком в точках их соединений. Для восстановления сигнала необходимо, чтобы на входе приёмного тракта уровень сигнала p_пр ³ p_{пр min,} где p_{пр min} - минимальный уровень приёма оптического излучения, при котором происходит полное восстановление сигнала, т.е. можно записать:

p_пер - а_в - n_ра_р - n_на_н - al_уч ³ p_пр, (4.1)

где p_пер - уровень сигнала на выходе станции, а_в - потери при вводе и выводе излучения в волокно; а_р, а_н – потери в разъёмных и неразъёмных соединениях на длине регенерационного участка, a -коэффициент затухания оптического волокна. Современные сварочные аппараты обеспечивают потери в неразъёмных соединениях от 0,01 до 0,1 дБ. Потери в лучших образцах разъемных соединителей (оптических коннекторах) составляет 0,35-0,5 дБ на одно соединение. Потери при вводе и выводе излучения в волокно составляют порядка 3 дБ.

Одной из самых важных характеристик ВОСП является значение энергетического потенциала Э. Это максимальное затухание оптического тракта между станциями, при котором ещё происходит полное восстановление сигнала на приёме. Энергетический потенциал рассчитывается по формуле:

Э = pпер - ав - pпр, (4.2)

Зная энергетический потенциал системы, можно рассчитать длину регенерационного участка ВОСП по формуле: lуч = (Э - nрар - nнан) / a.

Задача 1.ВОСП длинной 100 км работает на длине волны 1,55 мкм. В линии используется одномодовое ОВ с затуханием a=0,25 дБ/км. Строительная длина кабеля = 2 км, потери на каждой сварке – 0,05 дБ. Потери в оптических разъёмах, установленных на конце кабеля с каждой стороны составляют по 0,5 дБ. Мощность сигнала на выходе ППЛ pпер = 0 дБ. Возникает вопрос, можно ли использовать в качестве приёмника оптического сигнала PIN-фотодиод или необходимо использовать ЛФД? При этом известно, что минимальный уровень оптического сигнала на входе PIN-фотодиода pпр min = -28 дБ, а тот же параметр у ЛФД pпр min = -35 дБ.

Решение:Число строительных длин кабеля равно 100/2=50. Число сварок на одну меньше – 49. Суммарные потери на сварках составят 49×0,05 = 2,45 дБ. Потери в ОВ составят 100×0,25 = 25 дБ. Тогда уровень оптического сигнала на входе фотоприёмника составит 0 – 25 – 1 – 2,45 = -28,45 дБ. Эта цифра ниже минимально допустимого уровня на входе PIN-фотодиода pпр min = -28 дБ, что приведёт к повышенному коэффициенту ошибок, что означает необходимость использования для данной линии ЛФД.

Задача 2.ВОСП длинной 160 км работает на длине волны 1,55 мкм. В линии используется одномодовое ОВ с затуханием a=0,25 дБ/км. Строительная длина кабеля = 2 км, потери на каждой сварке – 0,05 дБ. Потери в оптических разъёмах, установленных на конце кабеля с каждой стороны составляют по 0,5 дБ. Мощность сигнала на выходе ППЛ pпер = 0 дБ. В качестве приёмника оптического сигнала используется PIN-фотодиод, pпр min = -28 дБ. Возникает вопрос, достаточно ли использовать оптический усилитель на выходе передатчика или необходимо установить ещё предусилитель на входе приёмной станции? Усиление каждого из усилителей равно 17 дБ.

Решение:Число строительных длин кабеля равно 160/2=80. Число сварок – 79. Суммарные потери на сварках составят 79×0,05 = 3,95 дБ. Потери в ОВ составят 160×0,25 = 40 дБ. Оптический усилитель, включённый на выходе ППЛ, усилит сигнал до величины +17 дБ. Тогда уровень оптического сигнала на входе фотоприёмника составит +17 – 40 – 1,5 – 3,95 = -28,45 дБ. Эта цифра ниже минимально допустимого уровня на входе PIN-фотодиода pпр min = -28 дБ. В этом случае придётся включить на входе приёмной станции предусилитель, что даст увеличение чувствительности фотоприёмника до величины минус 45 дБ (-28-17).