Проектирование линейного тракта волоконно-оптических систем передачи

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ Вариант №4 Работу выполнила: ст-ка гр. ИС-51 Башбаева Р.У. Руководитель: к.т.н доцент Семейкин В.Д. Астрахань2009 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: 2.ВЫБОР АППАРАТУРЫ ВОСП 3.ВЫБОР МАРКИ КАБЕЛЯ 4.ВЫБОР ЛИНЕЙНЫХ КОДОВ ЦИФРОВЫХ ВОСП 5.ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА В ЛИНЕЙНОМ ТРАКТЕ 6.РАЗМЕЩЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РЕГЕНЕРАТОРОВ 7.РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА 8.РАСЧЕТ МИНИМАЛЬНОЙ ДЕТЕКТИРУЕМОЙ МОЩНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА 9.ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОЙ ИЗЛУЧАЕМОЙ МОЩНОСТИ ПЕРЕДАЮЩЕГО ОПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯ 10.ОЦЕНКА БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ВОСП В ЦЕЛОМ 11.ВЫБОР ПРИЕМНОГО И ПЕРЕДАЮЩЕГО ОПТИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ 12.РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА ВОСП 1.Расчет требуемых показателей надежности проектируемого линейного тракта ВОСП… 2.Расчет показателей надежности проектируемого линейного тракта… 32 Демонстрационный чертеж….……. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ВВЕДЕНИЕ В современных сетях связи используются аналоговые и цифровые системы передачи (СП) с тенденцией постепенного перехода к применению только цифровых систем.

Однако предстоит длительный период сосуществования на сетях связи аналоговых и цифровых систем, когда большое число соединений будет устанавливаться с использованием обоих технологий.

Для обеспечения в этих условиях заданных характеристик каналов и трактов, гарантирующих высокое качество передачи информации, принципы проектирования цифровых и аналоговых систем передачи должны быть совместимы.

Высокая стоимость линий связи обуславливает разработку систем и методов, позволяющих одновременно передавать по одной линии связи большое число независимых сообщений, т.е. использовать линию многократно.

Такие системы связи называют многоканальными. Связь, осуществляемую с помощью этих систем, принято называть многоканальной. Практически все современные системы связи за редким исключением являются многоканальными. Волоконно-оптическими (ВОСП) называют системы передачи, использующие в качестве среды распространения сигнала оптическое волокно. Первоначально развитие ВОСП шло в направлении создания оптоэлектронных элементов (источников и приемников оптического излучения) и оборудования данными элементами каналообразующего оборудования ЦСП ПЦИ. Развитие ЦСП и оптоэлектроники для применения в ЦСП шло, фактически, независимо.

В качестве примера систем, построенных по такому принципу, можно привести ВОСП отечественного производства "Соната-2", "Сопка-2" и ИКМ-120-4/5 со скоростью передачи 8 Мбит/с; "Сопка-3", ИКМ-480-5 со скоростью передачи 34 Мбит/с; "Сопка-4М", "Сопка-5" со скоростью передачи 140 Мбит/с. Основным преимуществом ВОСП по сравнению с ЦСП, работающими по металлическому кабелю, явилось значительное увеличение длины участка регенерации (до нескольких десятков км). Современные волоконно-оптические системы передачи обладают большими скоростными возможностями и широкополосностью, стабильностью и надежностью, высокой степенью достоверности передачи информации.

Чтобы отвечать этим качествам, все их элементы должны функционировать в строгих технических рамках. Для волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), как и для любой кабельной системы (на коаксиальных или симметричных кабелях), существуют общие параметры, измерять которые необходимо при строительстве, пуско-наладочных работах, сертификационных и пусковых испытаниях, а также в процессе эксплуатации при проведении профилактических работ.

Вместе с тем ВОСП присущи существенные особенности, обусловленные тем, что носителем информации является поток фотонов. Волоконно-оптические технологии (ВОТ) и их особенности. Среди особенностей ВОТ выделяются следующие: • Сверхвысокая пропускная способность, обусловленная работой в оптическом диапазоне радиоволн.

По одному ОВ можно передавать информацию со скоростью порядка 10**12-13 бит/с, что эквивалентно 15 млн. одновременных телефонных разговоров цифрового качества. На сегодняшний день полоса пропускания оптоволокна превышает все потребности существующих сетевых приложений. • Малое затухание сигнала, значения которого составляют 0.2-0.25 дб/км на длине волны 1.55 мкм. В зависимости от скорости передачи это позволяет создавать линии с регенерационными участками более 100 км. • Невосприимчивость к электромагнитным помехам и высокая степень защищенности от прослушивания. • Малый вес и габариты кабелей (малый диаметр оптического волокна, малая удельная масса кварца, отсутствие экранов), легкость и компактность источников и приемников • ОВ, применяемые в связи на длинные и средние дистанции, в основном состоят из материала широко распространенного в природе, а потому более дешевого, чем медь. • ОВ обладают гальванической развязкой и большим сроком службы (25 лет и более при качественном изготовлении и прокладке кабелей) Однако любое оптическое волокно обладает и рядом недостатков, такими как хрупкость, высокие требования при монтаже коннекторов.

Важнейшими характеристиками ОВ являются затухание и дисперсия.

Затухание в оптическом волокне связано с собственными потерями волокна и так называемыми кабельными потерями, обусловленными деформациями в процессе изготовления.

Составляющими собственных потерь ОВ являются: потери на поглощение в стекле и на примесях; потери рассеяния на микронеоднородностях материала и тепловых флуктуациях показателя преломления; рэлеевские потери; Оптическое волокно бывает следующих типов: • Многомодовое градиентное (GI – Gradient Index); • Одномодовое ОВ (SM – single mode 1.31 мкм); • Одномодовое со смещенной дисперсией (DS – Dispersion Shifted 1.55 мкм). К этому же семейству принадлежат одномодовые ОВ со сглаженной дисперсией (DF – Dispersion Flatted 1.3 и 1.55 мкм) и одномодовые со смещенной, но не нулевой дисперсией (NZDS – None Zero Dispersion Shifted); • “Активные” ОВ (ED – Еrbium Doped). Волокна этого типа используются в оптических усилителях; • Пластиковые ОВ (POF); Основными факторами, влияющими на надежность и долговечность ОВ являются влага, механические деформации, водород, остаточные деформации.

Типы соединений • Разъемные: Механические соединители. Действие механических соединителей основано на юстировке ОВ по общей V-образной канавке выполняемой часто из мягкого эластичного материала.

Реальные конструкции содержат иммерсионную жидкость для улучшения согласования. Указанные выше устройства являются условно разъемными и рекомендуются к применению на объектах, при аварийно-восстановительных работах, а также для измерения неоконцованых линий. Разъемы. В разъемных соединениях используется принцип перехода от задачи юстировки тонких сердцевин к более простой задаче юстировки наконечников (ferrule) имеющих “макро размеры” (обычно 2.499 мм в диаметре). Соединение состоит из двух собственно разъемов или коннекторов сидящих на стыкуемых ОВ и проходной розетки.

Основной частью оптических разъемов является прецизионный наконечник, выполняемый обычно из циркониевой керамики. По оси наконечника располагается капилляр под зачищенное ОВ (125 мкм). Наконечники юстируются при помощи разрезных керамических или бронзовых втулок составляющих основу проходной розетки.

Основными типами применяемых сегодня коннекторов являются SC, ST и FC, ST (straight tip connector или stick and twist) – разработан компанией АТ&Т в середине 80х и используется в основном в локальных сетях и на ММ ОВ. Отличается фиксацией типа BNC и простотой конструкции. SC (stick and click) – разъем широко применяется в США и имеет пластиковый корпус прямоугольного сечения с фиксацией push-pull (защелка). Отличается большой плотностью соединений и простотой фиксации.

FC – изобретен NTT , и отличается резьбовой фиксацией с помощью накидной гайки и высокой степенью надежности. Часто можно встретить аббревиатуру PC следующую за типом разъема. Сокращение означает physical или positive contact и относится к наконечникам со слабо выпуклым (R=25 мм) торцом. Когда два таких разъема давят друг на друга в розетке, обеспечивается лучший контакт и меньшее отражение. • Неразъемные: Сварные. Сварка представляет собой наиболее надежное соединение с точки зрения температурной, временной и механической стабильности затухания.

Характеризуется очень низким обратным отражением (лучше –60 дб в широком температурном диапазоне). Соединение производится электрической дугой с помощью сварочных аппаратов, которые относительно недавно стали компактными, высокопроизводительными (длительность процесса 20-30 секунд) и высокоточными (с точки зрения механики). Составляющие процесса сварки: оплавление предварительно сколотых ОВ, предотвращающее возможное появление пузырей, юстировка и собственно разряд.

Контроль процесса и юстировка могут осуществляться либо визуально, с помощью микроскопа (обычно в ручных сварках) либо с помощью боковой подсветки и непосредственного непрерывного наблюдения сердцевины (автоматы и полуавтоматы). В современных автоматических сварочных аппаратах фокусировка, обработка изображения с камеры, оценка качества торца, управление моторами подвижек и зеркал – все находится под контролем микропроцессора. 1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Вариант №4 1. длина тракта передачи L=300 км; 2. число необходимых каналов N=300; 3. допуск на температурные изменения параметров ВОСП T=30 0С; 4. схема температурной компенсации (СТК) в блоке передачи не присутствует; 5. ширина полосы оптического излучения источника =0,2 нм; 6. квантовая эффективность фотодиода =0,75; 7. полная емкость цепи фотодиода С=10 пФ; 8. коэффициент шума усилителя ПРОМ Fш=8; 9. расчетная температура ПРОМ в градусах Кельвина = 283 К; 10. коэффициент лавинного умножения фотодиода М=25; 11. быстродействие ПОМ tпер=4 нс; 12. быстродействие ПРОМ tпр=1 нс. 2.

ВЫБОР АППАРАТУРЫ ВОСП

Выбор аппаратуры волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) для прое... Система передачи «Сопка-3М» обеспечивает передачу третичного цифрового... Трехуровневый сигнал в коде HDB-3 по станционному электрическому кабел... Оптический сигнал поступает на оптический линейный регенератор (РЛ-О),... Стойка дистанционного питания (СДП-О) обеспечивает электропитание до д...