18143

Оценка взаимных влияний световода в оптических кабелях

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция 10. Оценка взаимных влияний световода в оптических кабелях. Определение помехозащищенности световода. Надежность ВОЛС. Даже при соблюдении явления ПВО часть энергии переходит из сердечника в оболочку световода. Эта энергия уменьшается по экспоненциальному з...

Русский

2013-07-06

214.79 KB

4 чел.

Лекция 10.

Оценка взаимных влияний световода в оптических кабелях.

Определение помехозащищенности световода. Надежность ВОЛС.

Даже при соблюдении явления ПВО часть энергии переходит из сердечника в оболочку световода. Эта энергия уменьшается по экспоненциальному закону и может перейти в окружающее пространство или в соседний световод в кабеле.

Величина напряженности электрического поля за пределами сердцевины и оболочки определяется соотношением:

       (10.1)

– напряженность электрического поля для длины волны, поступающей на вход световода;

– параметр затухания в радиальном направлении;

– координата в радиальном направлении.

Коэффициент может быть рассчитан на основе представлений волновой или геометрической оптики. В первом случае этот коэффициент определяется следующим соотношением:

     (10.2)

– частота электромагнитного излучения;

– электрическая постоянная;

– магнитная постоянная;

– диэлектрическая проницаемость соответствующей среды;

– магнитная проницаемость.

Из представления геометрической оптики коэффициент определяется соотношением:

      (10.3)

– угол падения на границы сред;  

– угол ПВО

и – показатели преломления контактирующих сред.

Для определения энергии, выходящей за пределы световода, используют модель распространения энергии внутри световода, показанную на рисунке 10.1.

Рис.10.1. Модель распространение энергии внутри световода

Характер прохождения электромагнитного излучения через зоны 1, 2, 3 можно охарактеризовать коэффициентами прохождения излучения ( и ) и коэффициентами отражения ( и ).

Энергия, которая частично пройдет покрытие, определяется из соотношения:

   (10.4)

– коэффициент радиальных потерь в покрытии;

- толщина покрытия.

Энергия, которая отразится внутрь сердцевины, определяется соотношениями:

          (10.5)

           (10.6)

        (10.7)

Напряженность внешнего электрического поля в пространстве, которое окружает световод, определяется из соотношения:

             (10.8)

Упрощенные формулы для определения коэффициентов прохождения излучения и , и коэффициентов отражения и приведены ниже:

        (10.9)

      (10.10)

       (10.11)

      (10.12)

Часто при подобных расчетах используют коэффициент ослабления помех, который определяется следующим соотношением:

        (10.13)

– коэффициент ослабления энергии за счет поглощения в оболочке;

– коэффициент потери энергии за счет отражения электромагнитного излучения на границах сердечник-оболочка, оболочка-воздух;

– коэффициент потери излучения за счет взаимодействия (интерференции) волн при многократном отражении.

С учетом коэффициента ослабления помех напряженность электрического поля за пределами сердцевины и оболочки можно найти из следующего соотношения:

    (10.14)

Вышеприведенные коэффициенты потерь определяются следующими соотношениями:

          (10.15)

– параметр затухания энергии в оболочке;

 – толщина оболочки.

     (10.16)

  (10.17)

Если в соотношения (10.16) и (10.17) подставить (10.9) – (10.12), то в результате будем иметь:

         (10.18)

  (10.19)

В большинстве случаев световоды представляют собой трехслойную структуру – сердечник и два покрытия. Внешнее защитное покрытие предусматривает улучшение помехоустойчивости световода и изготовляется из синтетических материалов.

В этом случае имеем три границы раздела сред:

  1.   (сердечник – оболочка);
  2.   (оболочка – защитное покрытие);
  3.   (защитное покрытие-воздух).

В случаи двух покрытий ,и определяются из следующих соотношений:

       (10.20)

      (10.21)

                 (10.22)

Коэффициенты и можно найти из следующих соотношений:

   (10.23)

   (10.24)

Коэффициент потерь – это основной параметр, характеризующий просачивание энергии через оболочку. Он  меняется в пределах [1;0].

При обеспечивается наибольшее защитное действие. Чем меньше , тем лучше защитное действие.

N уменьшается при увеличении частоты и увеличении разности показателей преломления.

При определении потерь часто вводят параметр , характеризующий коэффициент связи между световодами в одном кабеле. Его можно найти, пользуясь следующим соотношением:

    (10.25)

– диаметр световода;

– расстояние между центрами световодов.

При расчетах необходимо учитывать также общее ослабление излучения на длине световода. Поэтому определяют энергию, перешедшую на начальном и конечном участках линии связи.

На начальном участке линии связи используется соотношение

 (10.26)

– энергия, возбуждаемая на начальном участке линии связи;

– длина световода;

– коэффициент переходных потерь на единицу длины световода.

В конце линии связи применяется следующее соотношение

 (10.27)

– энергия, сохраненная в сердцевине световода в конце линии связи.

В линиях связи переходное взаимное влияние световодов определяется через параметр переходного затухания в логарифмических единицах.

Переходное затухание на ближнем и дальнем конце линии связи определяются следующими соотношениями:

 (10.28)

– расстояние между центрами световодов;

– коэффициент потерь в оболочке;

– диаметр световода;

 – показатель преломления третей среды;

– длина линии связи.

         (10.29)

Надежность ВОЛС

Обобщающим показателем качества работы средств связи является надежность.

В данном вопросе будут рассмотрены два основных показателя надежности ВОЛС:

  1.  интенсивность отказов ;
  2.  вероятность безотказной работы для заданного интервала времени .

Для удобства расчетов показателей надежности целесообразно составить структурную схему, характеризующую надежность зоновой линии связи.

На рисунке 10.2 показана схема, на которой показаны элементы, которые должны быть работоспособными для сохранения работоспособности всей системы. Поскольку выход из строя любого из этих узлов приводит к потери работоспособности линии связи, то на схеме они соединены последовательно.

Рис. 10.2. Структурная схема, используемая для расчета показателей надежности линии связи.

Обслуживаемый регенерационный пункт (ОРП) – участок, на котором происходит восстановление и коррекция формы сигнала.

Вероятность безотказной работы всей линии связи подчиняется экспоненциальному закону распределения и определяется из следующего соотношения:

   (10.30)

– интенсивность отказа каждого элемента линий связи;

          (10.31)

– количество всех элементов на линии связи, которые могут отказать.

Интенсивность отказа ВОЛС определяется следующим соотношением:

        (10.32)

– интенсивность отказа кабеля для ОРП;

– количество ОРП на линии связи;

– интенсивность отказа кабеля;

– длина линии связи.

Кроме этого, может быть определено время восстановления связи согласно соотношению:

    (10.33)

, – время восстановления повреждения ОРП и кабеля соответственно, в часах.

Зная можно найти интенсивность восстановления связи:

, 1/ч      (10.34)

Типичные показатели надежности линии связи приведены в таблице 1.

Таблица 1

Показатель надежности

ОРП

Кабель

Интенсивность отказа, 1/ч

10-7

Время восстановления повреждения, ч

0,5

5

Пример

Рассчитать вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, среднее время восстановления связи и интенсивность восстановления связи для ВОЛС со следующими данными:

Длина линии связи км

Длина РУ – 100 км

Количество ОРП на линии связи

  1.  Рассчитаем интенсивность отказов, пользуясь табл. 1:

, 1/ч

  1.  Рассчитаем среднее время восстановления связи, пользуясь табл. 1:

, ч

  1.  Рассчитаем интенсивность восстановления связи:

, 1/ч


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77796. Изучение и составление математической модели идеального смесителя вещества и автоматического управления емкостью 1.92 MB
  Целью данной курсовой работы является изучение и составление математической модели идеального смесителя вещества и автоматического управления емкостью. В данном курсовом проекте представлена математическая модель идеального смесителя вещества и автоматического управления емкостью.
77797. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АВТОМАТИЗАЦИИ 2.46 MB
  Целью данной курсовой работы является изучение и составление математической модели регулирования расхода контроля температуры и контроля уровня. Объект регулирования в качестве объекта регулирования в нашем случае является распределительная коробка...
77798. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ 9.16 MB
  В данном курсовом проекте построены три модели объектов химической технологии следующих типов: гидравлическая ёмкость; теплообменный аппарат; химический реактор. Курсовой проект содержит пояснительную записку из 23 страниц текста, 23 рисунков и 3 литературных источников.
77800. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ NaOH В БАКЕ 335.5 KB
  Целью математического моделирования является определение оптимальных условий протекания процесса, управление им на основе математической модели и перенос результатов на объект. Математической моделью называется приближенное описание какого-либо явления или процесса, выраженное с помощью математической символики.
77804. Математическая модель двухступенчатого горения щелока 34.5 KB
  Химические реакции, протекающие в процессе регенерации щелока вносят изменения в состав горючей массы и продуктов ее сгорания. Это обстоятельство обуславливает некоторую специфику в определении теплоты сгорания щелока.