Исследование параметров волоконно-оптической линии передачи

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

Основы функционирования волоконно-оптических линий передачи

Расчёт коэффициента затухания

Расчёт хроматической дисперсии

Расчёт длины элементарного кабельного участка

Расчёт дисперсионных характеристик ОВ на ЭКУ

Расчёт бюджета мощности

Определение максимально допустимой скорости передачи на ЭКУ

Расчёт глаз-диаграммы

Список используемой литературы

оптическое волокно кабельный дисперсия

Введение

Основы функционирования волоконно-оптических линий передачи

Обобщенная структурная схема РУ волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) без устройств компенсации и линейных усилителей представлена на рисунке ниже:

Передатчик ВОСП обеспечивает преобразование входного электрического (цифрового или аналогового) сигнала в выходной световой (цифровой или аналоговый) сигнал. Скорость передачи в линии современных систем синхронной цифровой иерархии составляет 2,5 -10 Гбит/с и более. В общем случае передатчик включает в себя лазерный диод (ЛД), модулятор (М) и кодек, на который поступает кодовая последовательность от цифровой системы передачи (ЦСП).

Задачи оптимизации сигнала для прохождения через устройство сопряжения с линией (интерфейс) и по линии решают интерфейсное кодирование и линейное кодирование.

В оптических системах передачи используют, как правило, однополярные блочные коды

Как известно, электромагнитные колебания характеризуются амплитудой, фазой и частотой. В зависимости от того, какой из этих параметров несущей изменяют, различают амплитудную, фазовую и частотную модуляцию.

Диапазон работы ВОСП выбирается в области минимального затухания кварцевых оптических волокон и лежит в пределах

1260 -1675 нм.

Постановка задачи.

Задачей данной работы является исследование бюджета мощности волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП), работающей по одномодовому ступенчатому оптическому волокну (ОВ) на одной оптической несущей, без чирпа, на регенерационном участке (РУ) без линейных оптических усилителей (ОУ) и компенсаторов дисперсии. В процессе выполнения задания необходимо определить длину регенерационного участка (РУ) для заданных параметров волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), рассчитать зависимость бюджета мощности от скорости передачи информации в линии и определить максимально допустимую скорость передачи для данного РУ.

Технические данные ОВ

Таблица 1

Исходные данные:

Таблица 2

Рассчитаем значения уровня мощности оптического излучения лазера и уровня чувствительности приемника :

Рассчитаем рабочую длину волны:

Ширина линии излучения лазера определяется:

, тогда

, .

Результаты занесем в таблицу:

Таблица 3

Расчёт коэффициента затухания

Исходные данные представлены в таблице 4:

Таблица 4

Расчёт коэффициента затухания:

Рассчитаем составляющую релеевского рассеяния на рабочей длине волны:

Рассчитаем составляющую потерь инфракрасного поглощения на рабочей длине волны:

Рассчитаем составляющую релеевского рассеяния на длине волны :

Рассчитаем составляющую потерь инфракрасного поглощения на длине волны:

Рассчитаем составляющую релеевского рассеяния на длине волны :

Рассчитаем составляющую потерь инфракрасного поглощения на длине волны:

Рассчитаем параметр :

Рассчитаем параметр

Рассчитаем параметр

Рассчитаем коэффициент

Рассчитаем составляющую потерь, обусловленную примесями OH-

Рассчитаем коэффициент затухания:

Рассчитаем результирующий коэффициент затухания:

Рассчитанная рабочая длина волны попадает в стандартный “C”спектральный диапазон (1530 нм - 1565 нм).

Рис. 1. Зависимость затухания от длины волны.

Расчёт хроматической дисперсии

Таблица 5

Рис. 2. Зависимость дисперсии ОВ от длины.

Расчёт длины элементарного кабельного участка

Таблица 6

Рассчитаем максимальную погрешность измерения затухания на ЭКУ:

Рассчитаем параметр В:

Рассчитаем длины ЭКУ:

Таблица 8

Расчёт дисперсионных характеристик ОВ на ЭКУ

Длина регенерационного участка ВОЛП ограничивается не только затуханием, но и дисперсией линии передачи.

Скорость передачи в линии ,

Рассчитаем максимальное допустимое значение хроматической дисперсии:

- Поляризационная модовая дисперсия.

Рассчитаем приведенное значение хроматической дисперсии оптической линии передачи:

Рассчитаем прогнозируемые значения хроматической и поляризационной модовой дисперсий:

Таблица 9

Расчёт бюджета мощности

Передача информации с требуемым качеством на регенерационном участке ВОЛП без оптических усилителей, учитывая потери и дисперсионные искажения, обеспечивается за счет запаса мощности .

Таблица 10

Рассчитаем параметр собственных шумов лазера:

Рассчитаем дополнительные потери:

Рассчитаем число неразъёмных соединений ОВ на ЭКУ:

Рассчитаем дополнительные потери из-за собственных шумов лазера:

Рассчитаем среднеквадратическое значение дисперсии на ЭКУ:

Рассчитаем время нарастания фронта оптического импульса на выходе источника излучения:

Рассчитаем время нарастания фронта оптического импульса на выходе оптического приемника:

Рассчитаем дополнительные потери из-за шумов межсимвольной интерференции:

Рассчитаем суммарное значение дополнительных потерь:

Рассчитаем затухание ЭКУ:

Рассчитаем бюджет мощности:

Для нормальной работы ВОЛП необходимо, чтобы эксплуатационный запас на ЭКУ превышал нормируемое минимально допустимое значение равное:

.

- условие баланса бюджета мощности на ЭКУ.

Так как условие баланса бюджета мощности не выполняется, необходимо использовать более чувствительный фотоприемник, или более мощный источник излучения, или использовать ОВ с меньшим значением затухания на рабочей длине волны.

Рис. 3. Зависимость баланса мощности от скорости передачи.

Определение максимально допустимой скорости передачи на ЭКУ.

Таблица 11

Так как условие баланса бюджета мощности на ЭКУ не выполняется, можем сделать вывод, что на скоростях больше передача невозможна.

Расчёт глаз-диаграммы

Глаз-диаграмма представляет собой результат многократного наложения битовых последовательностей с генератора псевдослучайной последовательности (ПСП), отображаемый на экране осциллографа в виде диаграммы распределения амплитуды сигнала по времени.

Таблица 12

Рассчитаем уровень мощности оптического сигнала на входе фотоприемника ОСП:

Рассчитаем максимальный уровень мощности шума фотоприемника:

Рассчитаем чувствительность фотоприемника, мощность шума и мощность на входе фотоприемника в мВт:

Рассчитаем среднеквадратическую длительность гауссова импульса на выходе фотоприемника ОСП:

Рассчитаем интервал передачи битовой последовательности:

Построим глаз-диаграмму в диапазоне (-2T...2T):

Рис. 4. Глаз-диаграмма при B=0.155 Гбит/с

Определим точку максимального раскрытия глаз-диаграммы:

Рассчитаем границы раскрытия глаз-диаграммы:

Определим характеристики распределений состояний - математическое ожидание Е1 и Е0:

Рассчитаем среднеквадратическое отклонение и:

Рассчитаем Q-фактор по следующей формуле:

Так как , то коэффициент ошибок BER можно рассчитать по приближенной формуле.

Рассчитаем коэффициент ошибок BER:

Построим глаз-диаграммы и произведем расчет Q, BER, P1min, P0max, и для других скоростей:

Рис. 5. Глаз-диаграмма при B=0.622 Гбит/с

Рис. 6. Глаз-диаграмма при B=2.5 Гбит/с

Так как коэффициент ошибок BER равен нулю (т.е. сигнал передается безошибочно) на всех исследуемых скоростях передачи, можно сделать вывод, что ОВ пригодно для качественной работы в составе ВОЛП (при выполнении условия ).

Список используемой литературы:

Методические указания на тему “Исследование параметров волоконно-оптической линии передачи”.

Размещено на Allbest.ru