Расчет регенерационного участка ВОЛС

Федеральное агентство по образованию

	Башкирский государственный университет

	Физико-технический институт 

	Кафедра статистической радиофизики и связи

	

	

	

	

	

	

	

	Курсовая работа

	

	На тему: Расчет регенерационного участка ВОЛС.

	

	

	

	

	

	Выполнила: студентка 3 курса группы ФТОС-2 Ульданова Р.Ф.

	Проверила: старший преподаватель кафедры Лопатюк А.В. 

	

	

	

	

	

	Уфа-2011

Оглавление



	1. Расчет регенерационного участка волоконно-оптической  системы  передачи  информации по энергетическому потенциалу системы   и по дисперсии в волоконных световодах .	3

	2. Как оценить быстродействие ВОЛС? Ширина полосы пропускания ВОЛС	7

	Вывод:	11



	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

		




1. Расчет регенерационного участка волоконно-оптической  системы  передачи  информации по энергетическому потенциалу системы   и по дисперсии в волоконных световодах .

	

	Таблица 1.1.

	Исходные данные для варианта 4

	

	1. Тип источника излучения

	ЛД

	2. Оптическая мощность источника излучения , мВт

	4

	3. Ширина спектра излучения , нм

	0,12

	4. Тип волоконного световода

	DSF

	o

	5. Скорость передачи информации , Мбит/с

	500

	6. Тип фотодетектора

	pin

	7. Строительная длина кабеля , км

	4,0

	8. Потери на соединение световод- фотодетектор , дБ

	1,8

	9. Энергетический запас системы , дБ

	5

	10. Длина волны источника излучения , нм

	1550

	11. Размер светоизлучающей площадки , мкм

	6,8

	12. Диаметр сердцевины световода 2а, мкм

	5

	13. Числовая апертура NA 

	0,17

	14. Показатель преломления сердцевины 

	1,47

	15. Разность показателей преломления сердцевины 

	и оболочки 

	0,01

	16. Затухание в световоде , дБ/км

	0,22

	17. Потери на неразъемных соединениях 

	0,05

	

	Условные обозначения:

	ЛД - лазерный диод

	PIN - pin-фотодиод

	DSF о – одномодовое ОВ со смещенной дисперсией.

	

Числовая апертура:	

	

	1) Расчет длины регенерационного участка по энергетическому потенциалу системы :

	 Энергетическая длина участка  рассчитывается по формуле

	, где

	 - уровень мощности излучателя (в дБ м) относительно уровня мощности =1мВт,

	 дБ м;

	 - минимальный уровень мощности сигнала на входе фотодетектора (в дБ м) относительно уровня =1мВт,

	 дБ м;

	 - потери на соединение излучатель – волоконный световод, дБ, где

	дБ – френелевские потери на отражение от торца волокна,

	 - число неразъемных соединений световод-световод;

	 дБ;

		

	,

	,

	,

	,

		   км.

	          - число неразъемных соединений световод-световод

	

	2) Расчет длины регенерационного участка по дисперсии :

	Дисперсия, или уширение оптического сигнала в волоконном световоде,  складывается из межмодовой и хроматической дисперсии:

	.

	В одномодовых световодах межмодовая дисперсия отсутствует, и уширение импульса определяется хроматической дисперсией:

	,

	где  	 - ширина спектра источника излучения; 

	       	- удельная материальная дисперсия;

	      	 - удельная волноводная дисперсия;

	       	= 1 км;

	        	 - дисперсионный параметр волокна.

		

		В нашем случае для определения дисперсии достаточно найти дисперсионный параметр волокна D, который выражен в зависимости от длинны волны на графике (рис.1.1.)

	

	

	

	Рис. 1.1. Зависимость дисперсионного параметра D различных одномодовых 0В в окне 1550 нм.

	

	Получаем:   .

	Оцениваем среднеквадратичное удельное уширение импульса:

	.

	 Длина регенерационного участка по дисперсии определяется  из выражения:

	

		

	




2. Как оценить быстродействие ВОЛС? Ширина полосы пропускания ВОЛС

	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. 

	

	

	0,9 Pmax

	

	

	0.1 Pmax

	           tн                tсп

	

	

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

	,  

	[τ]=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 рассчитала 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; 

	- число неразъемных соединений .

			Это значит, что при прокладке ОВ с такими параметрами ретрансляторы нужно устанавливать не более чем через каждые 73 км.