ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

Вступ

В процесі розширення областей використання оптичних волокон в різних ділянках телекомунікаційної сфери, покращувались самі волокна, здобуваючи нові параметри, оптимізовані для різних задач.

Покращення систем передачі і розширення використовуваних діапазонів визначило доцільність ділення оптичних волокон, які відповідають вимогам Рекомендацій, на підкатегорії в різних діапазонах довжин хвиль.

Оскільки одномодове оптичне волокно має низьке загасання, широку смугу пропускання, невелику вартість, легко змінювану і нарощувану місткість, було досягнуто міжнародної угоди – використовувати одномодове волокно як середовища передачі для DWDM систем. В даний час ITU-T визначило чотири типи одномодових волокон з різними конструкціями – Рекомендації G.652, G.653, G.654 і G.655.

Рекомендація G.652 задає специфікацію для одномодових волокон, які мають мінімальну дисперсію в діапазоні 1310 нм, і які можуть використовуються для роботи в діапазоні 1550 нм.

G.653-одномодові волокна зі зсувом дисперсії, які мають нульову дисперсію в діапазоні 1550 нм і пригодні для роботи для роботи в діапазоні 1310 нм.

G.654- одномодові волокна, оптимізовані по затуханню для роботи в діапазоні 1550 нм і які мають мінімальну дисперсію в діапазоні 1310 нм.

G.655- одномодові волокна із зміщеною дисперсією,які мають ненульову дисперсію в діапазоні 1550 нм і годні для роботи в діапазоні 1310 нм.

Вихідні дані:

1.1 Оцінка можливості використання існуючих оптичних волокон

Частотний план, що будемо використовувати для хвильового мультиплексування наведено у таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Частотний план, що використовується

Через значну дисперсію та рівень загасання багатомодові волокна не використовуються в сучасних мережах SDH і WDM.

Стандартні волокна із ступінчастим показником переломлення - SSF використовувалися до теперішнього часу дуже широко.

Їх загасання на λ= 1,55 нм було понижено до 0.22-0.19 дБ/км, але вони мали суттєвим недоліком на довжині хвилі λ = 1,55 мкм їх хроматична дисперсія була 17÷20 пс/нм×км.

По своїм технічним характеристикам кабелі марки ОКЛБ-01-0,3/2,0-4(8,16)задовольняють вимогам по їх застосуванню у системах хвильового мультиплексування технологій WDM (DWDM) у заданому діапазоні частот.

Розглянемо можливості використання оптичних підсилювачів для існуючих кабельних ліній.

1.2 Вибір квантових оптичних підсилювачів

Квантові підсилювачі розроблялися для довжини хвилі 1,55 мкм, там де загасання оптичного кабелю є мінімальним. Їх перевагами, крім того – широка смуга частот пропускання, низький рівень шумів.

Використання квантових підсилювачів в системах спектрального ущільнення виправдане тим, що вони дають можливість підсилити сигнали всіх оптичних складових лінійного спектру без необхідності регенерації сигналів кожної складової окремо.

На даний час основними вживаними квантовими підсилювачами в системах WDM є квантові підсилювачі на волокнах легованих ербієм, причому, тільки у вікні прозорості 1530-1560 нм. Параметри оптичних квантових підсилювачів вказаного типа різних компаній виробників дані в таблиці 1.2.

Для подальшого використання доцільно використовувати оптичні підсилювачі компанії HUAWEI TECHNOLOGIES (Китай) марки Huawei FLА-1565, які задовольняють вимогам по підсиленню сигналу у заданому діапазоні.

Таблиця 1.2 - Основні параметри оптичних підсилювачів типу EDFA

1.3 Оптичні мультиплексори введення-виведення

Для об'єднання і роз'єднання оптичних хвильових каналів служать пасивні пристрої, засновані на використанні дифракційних грат. Враховуючи особливості побудови схеми зв’язку на залізничному транспорті, а також враховуючи перспективи розвитку мережі, доцільно застосовувати мультиплексори введення-виведення.

Оптичні мультиплексори введення-виведення дозволяють здійснити уведення-виведення частини оптичних каналів на проміжних пунктах, а основну частину оптичних каналів передати далі в тракт без яких-небудь перетворень.

Мультиплексор введення-виведення складається з демультиплексора і мультиплексора і для компенсації загасання цих пасивних пристроїв він поєднується з квантовим підсилювачем (рисунок 1.1). При цьому, до користувачів на проміжному пункті можуть подаватися як окремі виділені оптичні канали, так і перетворені в електричну форму сигнали введення. Відповідно, і виводитися можуть з проміжного пункту електричні сигнали з перетворенням в оптичну форму і оптичні сигнали.

Разом з вказаними елементами в оптичних мережах можуть бути використані оптичні комутатори, оптичні фільтри, хвильові конвертори, оптичні комбайнери і розгалуджувачі, але для використання лінійного тракту досить описаних в роботі елементів.

Рисунок 1.1 - Схема оптичного мультиплексора вводу-виводу

У таблицях 1.3 і 1.4 дані параметри мультиплексорів/демультиплексорів (ці пристрої мають зворотну дію), вироблених фірмами Huawei Technologies та Lucent.

Таблиця 1.3 - Мультиплексори введення-виведення фірми Huawei Technologies Huawei WM-375.

Таблиця 1.4 - Мультиплексори введення-виведення фірми Lucent

1.4 Розрахунок мережі зв’язку з використанням технології хвильового мультиплексування

Параметри обладнання SDH та кабелів наведено у таблицях 1.1 – 1.3, WDM – у табл. 1.2 – 1.3. Частотний план, що використовується наведено у таблиці 3.1.

Усі розрахунки повинні здійснюються для каналу з максимальною швидкодією, а також для каналу, у якого абсолютне значення дисперсії є максимальним. Розрахунки проводяться по трьох показниках: загасанню, дисперсії і по співвідношенню сигнал/завада; і по найгіршому з варіантів визначається довжина секції.

В основі розрахунків покладено хвильовий лінійний тракт з архітектурою «точка-точка» трьох видів - два види представляють цілком оптичний тракт (фотонна система передачі) і третій вид-лінійний тракт, де встановлені регенератори. Перші два випадки відповідають лінійному трактові, де дисперсія і завадозахищеність по всій довжині траси не виходять за рамки допусків і досить тільки компенсації загасання за допомогою квантових оптичних підсилювачів. Два представлених види відрізняються між собою наявністю (або відсутністю) пристроїв уведення-виведення (рис. 4.4), при наявності цілком фотонної передачі.

Рисунок 1.2 - Багатохвильова лінія зв'язку з архітектурою «точка-точка»

Рисунок 1.3 – Багатохвильний тракт з архітектурою «точка-точка» і пристроєм уведення-виведення

На рисунку 1.4 показано лінійний тракт, де використані регенератори.

Рисунок 1.4 - Багатохвильний лінійний тракт з архітектурою «точка-точка» і регенераторами між секціями

Можливо і сполучення в лінійному тракті пристроїв введення-виводу і регенераторів.

На ділянці, що розглядається, доцільно використати архітектуру багато хвильового лінійного тракту з архітектурою «точка-точка» і пристроєм уведення-виведення, внаслідок того, що існує необхідність введення – виведення інформації в проміжних пунктах.

1.4.1 Розрахунок дисперсії

Для розрахунку поляризаційної дисперсії необхідно враховувати, що максимально припустима поляризаційна модовая дисперсія t_пол для системи з максимальною швидкодією має значення 160 пс для STM-4 і 640 пс для STM-1.

Розрахунок поляризаційної модової дисперсії здійснюється по формулі :

, (1.1)

,

де Т - питома поляризаційна модова дисперсія, пс/км;

L - відстань, км.

По хроматичній дисперсії визначимо максимальна відстань для даної системи без регенераторів :

, (1.2)

, (1.3)

де В - швидкість передачі для каналу з максимальною швидкодією;

Dl - ширина смуги оптичного випромінювання. Сучасні напівпровідникові лазери, використовувані в системах щільного хвильового ущільнення, мають Dl@0,1 нм;

D(l) – питома хроматична дисперсія для обраного діапазону, пс/нм´км.

, (1.4)

де S₀ - нахил кривої дисперсії для кабелю (2,7 пс/км*нм²);

l - довжина хвилі каналу з максимальним абсолютним значенням дисперсії (1549,32 нм);

l₀ - довжина хвилі нульової дисперсії, для волокна True Wave (1523 нм).

Оцінка L_c розраховується двічі: для каналу з максимальною швидкодією і для каналу з максимальним абсолютним значенням дисперсії.

2,7*(1549,32-1523)=71,064 пс/нм*км,

71,064*0,1=7,1064 пс/км.

Розрахуємо довжину для різних швидкостей:

км,

км.

1.4.2 Розрахунок довжини підсилювальної дільниці

Відстань між квантовими підсилювачами з урахуванням загасання визначається по формулі

, (1.5)

де Е_п = р_пер - р_пр - енергетичний потенціал, обумовлений по різниці рівня оптичного випромінювання, що вводиться у волокно, і рівнем номінальної прийнятої потужності (р_пер = -1,5 дБм, р_пр = -34 дБм (STM-1, 4), Е_п = 32,5 дБм (STM-1, 4));

-коефіцієнт загасання оптичного волокна (0,3 дБ/км);

n_pз - кількість роз’ємних з'єднувачів (вони встановлюються на введенні і ви веденні оптичного волокна, на кінцевих станціях при переході від апаратури до оптичної лінії зв'язку, на стиках з мультиплексорами і демультиплексорами);

а_рз - втрати в роз’ємному з'єднувачі, а_рз=0,25 дБ;

п_нз - кількість нероз'ємних з'єднань на ділянці регенерації;

а_нз - втрати в нероз'ємному з'єднанні, а_нз=0,05 дБ;

a_t - допуск на загасання, зв'язаний з погіршенням характеристик компонентів ділянки регенерації (кабель, приймачі і джерела випромінювання) згодом і з урахуванням температурних змін. Величина a_t=6 дБ;

l_буд - будівельна довжина кабелю (2 км).

км.

На ділянках між кінцевими станціями і проміжними квантовими підсилювачами, у місцях установки мультиплексорів, демультиплексорів, мультиплексорів уведення-виведення необхідний облік загасання цих пристроїв. У ряді випадків для компенсації їхнього загасання встановлюються квантові підсилювачі. Загальна формула розрахунку при установці цих пристроїв виглядає в такий спосіб [22]

, (1.6)

де a_wm - згасання мультиплексора (6 дБ);

a_wd - згасання демультиплексора (6 дБ).

км.

Після розрахунків маємо:

За формулою (1.5) для STM-1 і 4 – 80 км.

За формулою (1.6) для STM-1 і 4 – 42 км.

Для подальшого більш детального аналізу оберемо ділянку №4.

Розрахуємо на ділянці кількість квантових підсилювачів за формулою:

Далі розрахуємо відстань, на якій ці підсилювачі повинні розташовуватися:

км.

Таким чином, довжини підсилювальних ділянок для ділянки №4 приймаємо рівними l_пд1=l_пд5=42 км, l_пд2=l_пд3= l_пд4 =80 км.

Розрахуємо затухання на кожній підсилювальній дільниці ділянки №4.

. (1.7)

a_пд2=a_пд4=a_пд6=

а_пд1=а_пд5=14,15 дБ, a_пд2=a_пд3=a_пд4=26.17 дБ.

1.5 Визначення співвідношення «сигнал-завада»

Кожен підсилювач здійснює посилення сигналу (G) і вносить певний рівень шумів (N). Рівень шумів на виході кожного квантового підсилювача визначається виразом:

, (1.8)

де: hn - потужність шумів, внесених спонтанним переходом одного фотона на 1 Гц смуги;

Dn - смуга передачі в одному оптичному каналі, Гц;

NF - шум фактор квантового підсилювача.

Звичайно визначають рівень шумів у дБ [22]

. (1.9)

Візьмемо 10 lg (hn/P₀) = -158,3 дБ для l=1,55 мкм і, відповідно, n=193,3·10¹² Гц. Δn =10¹⁰ Гц.Величину 10 lg NF наведено в таблиці 1.2, для обраного підсилювача Huawei FLА-1565 10 lg NF = 5 дБ.

Позначимо питоме загасання у волокні α(дБ/км), тоді повне загасання на довжині L (км) сегмента між EDFA становить αL . Нижче наведені основні співвідношення, що описують процеси загасання в лінії й посилення на EDFA для корисного сигналу й шуму:

, (1.10)

, (1.11)

, (1.12)

(1.13)

,де уведені позначення Р_вх, Р_{вих i}, .N_{вх i}.N_{вих i} відповідно для потужності вхідного й вихідного сигналу, а також вхідного й вихідного шуму стосовно підсилювача i . Оптичні підсилювачі характеризуються певною потужністю насичення вихідного сигналу P_{вих нас}. Ефективна робота підсилювача досягається при такому вхідному сигналі, коли вихідний сигнал зрівняємо з потужністю насичення (звичайно небагато перевершує потужність насичення) - при меншому рівні вхідного сигналу зростає питома вага постійної складової внесеного шуму, а при більшому рівні вхідного сигналу (отже, і вхідного шуму) відбувається посилення тільки шуму. Таким чином, в ідеально збалансованій лінії з каскаду підсилювачів Р_{вих i - 1} = P_{вих i} = P_{вих нас}. Звідси α⋅L = G. Тоді, прирівнюючи співвідношення (1.12) і (1.13), одержуємо N_{вих i} =N_{вих i - 1} +N₀.

Тоді, з урахуванням накопичення шумів на квантових підсилювачах завадозахищеність буде визначатися по формулі :

_, (1.14)

де: P_вих - потужність сигналу на виході кожного підсилювача й кінцевої апаратури, P_вих =-1,5 дБ;

k - порядковий номер оптичного квантового підсилювача.

Зневажаючи рівнем шуму N_{вих 0} до у вихідному сигналі від стартового регенератора, тобто поклавши N_{вих 0}=0 відношення сигнал/шум на виході k-го підсилювача знаходимо, відповідно до виразу (1.14). Результати розрахунків N_{вих k} наведено в таблиці 1.6. Як видно з (1.14), співвідношення сигнал/шум падає з ростом числа каскадів EDFA. Припустима величина співвідношення сигнал/шум сильно залежить від мережевого/телекомунікаційного стандарту.

На основі отриманих значень N_вих визначимо завадозахищеність на виході k-го підсилювача.

Результати розрахунків для ділянки №4 наведені у таблиці 1.6.

Таблиця 1.6 - Результати розрахунку завадозахищеності для ділянки №4

У табл. 1.7 наведено основні параметри оптичних специфікацій для стандартів STM-16 й STM-64. Як видно, система STM-64 пред'являє більш високі вимоги до співвідношення сигнал/шум, перевищуючи на 5-10 дБ цей параметр для STM-16, що веде до меншого припустимого числа підсилювачів EDFA між регенераторами STM-64. В нашому випадку, ми обмежимося вимоками до STM-16, що дасть енергетичний запас для використання каналів STM-4.

Таблиця 1.7. Основні параметри оптичних специфікацій стандартів STM-16 й STM-64 [22]

Таким чином, ділянка, що розглядається, за завадозахищенністю задовольняє вимогам, наведеним у таблиці 1.6 (18-21 дБ)

Для ділянки № 4, яку розглядаємо, за отриманими результатами будуємо діаграми рівнів оптичної потужності, шумів в лінійному тракті і завадостійкісті.

1.6 Побудова діаграми рівнів для ділянки № 4.

Таблиця 1.8 - Результати розрахунку рівнів шумів в лінійному тракті, оптичної потужності і завадостійкісті для ділянки №15.

Висновок

В даному курсовому проекті ми розраховували складну систему зв’язку. В процесі виконання роботи я удосконалила здобуті знання з дисципліни «Виробничі процеси». Також переконалася, що різноманітність задач, які стоять перед розробниками систем залізничного радіозв’язку, можна звести до двох: до підвищення ефективності і завадостійкості, які взаємно пов’язані між собою.

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. А. А Волков

Радиопередающие устройства: учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта. – Москва, 2002. – 353с.

2. В. И. Попов

Основы сотовой связи стандарта GSM. – Москва: Эко – Трендз, 2005. – 296 с.

3. О. Т. Ніколаєвський

Радіозв’язок з рухомими об’єктами на залізничному транспорті: навчальний посібник. – 2003. – 195 с.

4. Г. В. Горелов, Г. И.Загарий и др.

Системы связи с подвижными объектами: учебное пособие. – Харьков:

ЧП издательство ”Новое слово”. – 2003. – 200 с.

5. Г. Н. Зражевський, А. А. Танцюра

Поездная и станционная радиосвязь: учебник для вузов железнодорожного транспорта. – Москва: издательство ”Транспорт”. - Москва – 1971. – 248 с.

6. Ю. А. Громаков

Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM. ”Электросвязь”. № 10. 1993.

7. Ю. А. Громаков

Сотовые системы подвижной радиосвязи. Технологии электронных комуникаций. Москва: Эко – Трендз, Москва. – 1984.

8. С. В. Осьминина

Перспективы внедрения GSM – R. Автоматика, связь, информатика, 2007, № 8. с. 22 – 23.

9. М. Уоткинс (M. Watkins)

Новый стандарт цифровой мобильной радиосвязи для железных дорог Европы. ЖДМ, 2000, № 7.

Зміст

Вступ………………………………………………………………………………3

Вихідні дані……………………………………………………………………….4

1.1 Оцінка можливості використання існуючих оптичних волокон………….5

1.2 Вибір квантових оптичних підсилювачів……………………………….…..6

1.3 Оптичні мультиплексори введення-виведення……………………………..7

1.4 Розрахунок мережі зв’язку з використанням технології хвильового мультиплексування……………………………………………………………………9

1.4.1 Розрахунок дисперсії………………………………………………11

1.4.2 Розрахунок довжини підсилювальної дільниці………………….12

1.5 Визначення співвідношення «сигнал-завада»…………………………….14

1.6 Побудова діаграми рівнів для ділянки № 4……………………………..…19

Висновок…………………………………………………………………………20

Використана література…………………………………………………………21

Поиск по сайту: