85600

Расчёт ВОЛС со спектральным разделением каналов

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Рассчитать максимальную скорость передачи с учётом перспективы развития; Выбрать технологию передачи; Выбрать топологию построения ВОЛС; Рассчитать бюджет оптических потерь в зависимости от типа используемого оптического волокна; Рассчитать требования к характеристикам передатчиков и приёмников...

Русский

2015-03-28

1.85 MB

7 чел.

Санкт-Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций имени проф. М.А. Бонч-Бруевича

______________________________________________________

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ  ПО ТЕМЕ «ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОПТИЧЕСКИХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ»

Тема курсового проекта:

«Расчёт ВОЛС со спектральным разделением каналов».

Для группы МТО-93

Санкт-Петербург

2013 г.

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой проект на тему «РАСЧЁТ СИСТЕМ СО СПЕКТРАЛЬНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ» является одним из этапов изучения курса «Линии связи». Основным его назначением является:

  •  Закрепить и углубить теоретические знания, полученные студентами на лекциях;
  •  Научить практически применять основные теоретические положения и формулы для расчёта основных характеристик проектируемой сети;
  •  Дать основные понятия по вопросам проектирования и строительства магистральных сооружений и домовой распределительной сети;
  •  Привить практические навыки работы с технической литературой, справочниками и нормативными материалами.

В ходе работы над курсовым проектом студенты должны получить представление по всем основным вопросам работы волоконно-оптических систем связи со спектральным разделением каналов, таким как принципы построения и работы линейного оборудования систем, понимания канального плана, понятия о необходимых расчётах при проектировании линейного тракта, вопросы расчёта основных параметров ВОЛС.

Настоящие методические указания по курсовому проектированию имеют целью дать основные направления для решения указанных вопросов и выполнения необходимых электрических расчётов при проектировании ВОЛС с WDM.

  1.  СОДЕРЖАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ.
  2.  Задание и литература.
  3.  Исходные данные и оформление курсового проекта.
  4.  Последовательность проектирования.
  5.  Принципы построения систем связи со спектральным разделением каналов.

  1.  ЗАДАНИЕ

Рассчитать основные технические параметры ВОЛС со спектральным разделением каналов..

Вариант_______________

В проекте должны быть решены следующие вопросы:

  1.  Рассчитать максимальную скорость передачи с учётом перспективы развития;
  2.  Выбрать технологию передачи;
  3.  Выбрать топологию построения ВОЛС;
  4.  Рассчитать бюджет оптических потерь в зависимости от типа используемого оптического волокна;
  5.  Рассчитать требования к характеристикам передатчиков и приёмников с учетом потерь мощности сигнала в оптическом тракте;
  6.  Рассчитать максимальную длину секции регенерации;
  7.  Рассчитать бюджет времени нарастания фронтов оптических импульсов;
  8.  Рассчитать накопленную дисперсию и выбрать метод и устройство её компенсации;
  9.  Рассчитать полосу пропускания ВОЛС.
  10.  Рассчитать максимальную и минимальную мощности канала, а также максимально допустимую полную мощность.
  11.  Рассчитать минимально допустимое отношение оптического сигнала к шуму;
  12.  Индивидуальное задание:_______________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________
  13.  Проект должен быть выполнен в виде пояснительной записки с приложением следующих схем, расчётов и таблиц:
  •  Схема построения ВОЛС;
  •  Таблица канального плана в соответствии с заданным шагом разнесения каналов;
  •  Таблица с расчётом бюджета оптических потерь;
  •  Расчёт длины секции регенерации;
  •  Расчёт накопленной дисперсии;
  •  Расчёт бюджета времени нарастания оптических импульсов для разных линейных кодов;
  •  Расчёт динамического диапазона работы системы.

ЛИТЕРАТУРА

  1.  С.Ф. Глаголев, В.С. Иванов, Л.Н. Кочановский. Передаточные характеристики оптических волокон. Учебное пособие. Изд. СпбГУТ, 2005 г.
  2.  С.Ф. Глаголев, В.С. Иванов, Л.Н. Кочановский. Физические основы оптических направляющих систем. Учебное пособие. Изд. СпбГУТ, 2008 г.
  3.  В.Н. Гордиенко и др. «Оптические телекоммуникационные системы», М. Горячая линия-Телеком, 2011
  4.  Р. Фриман «Волоконно-оптические системы связи», М. «Техносфера», 2006 г

  1.  ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.

Оформление курсового проекта:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

им. проф. М.А.БОНЧ-БРУЕВИЧА

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине:

СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА

Выполнил:

Студент гр. ________________

ФИО___________________________

Проверил

ФИО___________________________

Защита с оценкой

___________________________

«…….»………………………….20….г.

Подпись преподавателя________________________________

20    г.

Рис.1 Титульный лист курсового проекта.

Курсовой проект оформляется в виде пояснительной записки, которая должна отражать результаты выполнения всех разделов задания. Составляется пояснительная записка на отдельных листах бумаги формата А4 и вместе с заданием брошюруется в папку. Текст пишется на одной стороне листа с полями: левое – 35мм, верхнее – 20 мм, правое – 10мм, нижнее – 20мм.

В начале пояснительной записки помещается титульный лист, на котором указывается название факультета, номер группы, фамилии студента и преподавателя. Пример титульного листа приведён на рис.1.

За титульным листом следует задание и оглавление.  Следующие за оглавлением страницы нумеруются внизу справа. В конце пояснительной записки даётся перечень использованной литературы.

Пояснительная записка должна кратко и ясно раскрывать существо разработанных вопросов по отдельным разделам. В формулах, приводимых в тексте, необходимо расшифровывать значения всех входящих в них обозначений. Если какие-либо величины берутся из справочной литературы, необходимо дать ссылку на источник.

Рисунки, таблицы и графики, поясняющие материал записки, выполняются на той же бумаге и вкладываются между соответствующими страницами записки. Общий объём пояснительной записки должен быть в пределах 20-25 страниц. Каждый раздел записки необходимо выделять и начинать с новой страницы.

К пояснительной записке должны быть приложены графические материалы, поясняющие её содержание и являющиеся вместе с тем составными элементами проекта. К таким материалам относятся:

  •  схемы топологических структур, составляющих архитектуру сети;
  •  схемы включения оптических усилителей;
  •  схема оптического мультиплексора, поясняющая работу этого устройства;
  •  схема организации связи;

На схеме организации связи необходимо указать тип и марку волоконно-оптического или иного кабеля, длины элементарных кабельных участков, количество оптических волокон, выделяемых для данной регенерационой секции. Кроме этого надо указать расстояния и количество волокон между ОРШ, а также между ОРШ и ОРК. Показать тип применяемого активного и кроссового оборудования.

Кроме этого должны быть представлены следующие таблицы:

  •  таблица характеристик оптического интерфейса мультиплексоров, применяемых в проекте;
  •  таблица с характеристиками применяемого оптического волокна;
  •  таблица с характеристиками применяемого оптического усилителя;
  •  таблица с результатами расчётных данных.

Исходные данные:

к исходным данным относятся:

Расстояние между оптическими каналами, ГГц

Количество оптических каналов

Максимальное перекрываемое расстояние, км

Примечание.

Группа МТО-93

12,5

8

30

Андрияш Николай

25

64

50

Афонин Александр

50

32

100

Байбак Даниил

100

16

75

Белоусов Иван

12,5

8

150

Вахотин Егор

25

64

200

Гебель Дмитрий

50

32

40

Григорьев Алексей

100

16

80

Долгобородов Артем

12,5

8

140

Доценко Сергей

25

32

60

Ипатко Владислав

50

16

130

Кайдин Никита

12,5

64

100

Кислицын Антон

25

16

130

Корженевский Александр

50

8

50

Малахов Дмитрий

100

8

100

Манько Александр

12,5

64

200

Матюхов Никита

25

16

75

Плис Кирилл

50

16

100

Приступа Алексей

100

32

120

Рогалев Александр

12,5

8

100

Рябков Алексей

25

16

100

Смирнов Евгений

50

32

130

Стюрин Константин

100

16

100

Шадрина Юлия

  1.  ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

В курсовом проекте необходимо выполнить расчёт технических характеристик ВОЛС со спектральным уплотнением, оптимизировать их и дать заключение о возможности дальнейшего увеличения скорости передачи с примерами реконструкции линии. Для этого исходя из исходных данных надо

  1.  Рассчитать нужное количество рабочих длин волн (каналов), распространяющихся в одном оптическом волокне.
  2.  Оценить необходимое количество оптических волокон;
  3.  Выбрать марку оптических мультиплексоров WDM(по данным компаний-производителей);
  4.  Выбрать марку оптических усилителей;
  5.  Рассчитать максимальную и минимальную длину элементарного кабельного участка;
  6.  Рассчитать длину секции регенерации;
  7.  Рассчитать максимальную накопленную дисперсию;
  8.  Рассчитать минимальный порог возникновения нелинейных эффектов;
  9.  Рассчитать максимальный диапазон изменения мощности канала;
  10.  Оценить требуемую выходную мощность оптического усилителя;
  11.  Оценить минимально допустимое отношение «сигнал/шум» на выходе последнего оптического усилителя.
  12.  ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЁТА И РАСЧЁТНЫЕ ФОРМУЛЫ.

При расчётах применять следующие формулы:

  1.  Расчёт бюджета оптических потерь:

Где α – коэффициент затухания в оптическом волокне, дБ/км;

lдлина волокна, км;

анс – потери в неразъёмном соединении, дБ;

арс - потери в разъёмном соединении, дБ;

n и m – число неразъёмных и разъёмных соединений соответственно;

Арем – запас энергетического потенциала на ремонтно-восстановительные работы, дБ;

Адоп – дополнительный запас энергетического потенциала на ухудшение потерь при эксплуатации из-за внешних воздействий и старения.

  1.  Расчёт бюджета времени нарастания фронтов импульса:

       (1)

Где  -  время нарастания мощности света в системе;

–время нарастания фронта в источнике оптического излучения, в оптическом волокне и в фотоприёмнике, соответственно.

При этом ,

Где Δf – ширина полосы.

должно быть меньше следующих максимальных значений:

Для линейного кода NRZ:  

При использовании передатчика со светодиодом  не должно превышать 3 нс;

При использовании передатчика с лазерным диодом  не должно превышать 0,1 нс.

При расчёте системы применяется ухудшающий коэффициент 1,1, то есть ко времени нарастания импульса добавляется 10 %. Тогда формула (1) принимает вид:

      (2)

можно рассчитать по следующей формуле:

,                      (3)

Где  – время нарастания, определяемое дисперсией групповых скоростей;

– время нарастания, определяемое модовой дисперсией.

Для одномодового волокна первое слагаемое формулы (3) равно нулю, а  определяется из следующего (приблизительного) соотношения:

,

Где D – дисперсионный параметр, Δλ – ширина спектра оптического источгника на уровне половины максимума, а L – длина линии передачи в км;

Значения Δλ можно взять из таблиц 2-4 ОСТ 45.104 – 97

  1.  3.    Расчёт длины регенерационной секции (главного оптического тракта):

Расчёт проводится по 2 критериям:

а) максимальное перекрываемое затухание;

б) максимальная суммарная допустимая дисперсия.

А) Формула для расчёта максимального перекрываемого затухания:

Где  – уровень оптической мощности передатчика;

– мощность бустерного усилителя;

mчисло оптических каналов;

– минимально отношение «сигнал/шум» на входе приёмника;

– усиленное спонтанное излучение, приведенное ко входу оптического усилителя:

, дБм

 hпостоянная Планка (Вт*с)

полоса частот цифрового сигнала;

h – постоянная Планка;

– длина волны излучения в 3 окне прозрачности.

С – скорость света в вакууме.

– системный запас ВОЛП;

– запас на дополнительные потери из-за дисперсии и нелинейных искажений (1-3 Дб);

kчисло элементарных кабельных участков на одной секции регенерации;

– потери в разъёмном соединении (0,5 Дб).

Б) Формула для расчёта максимальной суммарной дисперсии:

  1.  Расчёт LЭКУ (ЭКУ – элементарный кабельный участок – вся физическая среда передачи между передатчиком и приёмником оптического сигнала.В случае систем DWDM длина ЭКУ соответствует длине пролёта, т.е. расстоянию между передатчиком и приёмником, либо передатчиком и усилителем, либо двумя усилителями)

(4)

                                                                                                (5)

                                                                                                              (6)

В результате расчётов должно выполняться неравенство Если неравенство не выполняется, необходимо изменить скорость передачи, тип оптического волокна, источник оптического излучения или длину ЭКУ.

Е – это коэффициент, зависящий от типа источника излучения. Для длины волны 1550 нм и одномодового лазерного диода Е-Для длины волны 1550 нм и одномодового лазерного диода Е=4,5.

  1.  Рассчитывается длина регенерационной секции (РС):

  1.  По известной длине РС рассчитывается вносимая (накопленная) дисперсия:

Где  – коэффициент хроматической дисперсии оптического волокна для максимальной длины волны рабочего диапазона;

– паспортное значение для длины волны 1550 нм;

S – коэффициент наклона дисперсионной характеристики оптического волокна,

KПМД=0,5    - коэффициент поляризационно-модовой дисперсии.

– ширина спектра оптического сигнала, нм.

Где  – ширина спектра модулируемого источника оптического излучения на уровне -20 дБм.

– ширина спектра цифрового сигнала, нм;

, нм

Где λ – центральная  длина волны модулируемого источника излучения (1550 нм), нм.

С – скорость света в вакууме, км/с;

– разность скоростей передачи данных в каждом отдельном оптическом канале, Гбит/с;

ξ – коэффициент, значение которого зависит от выбранного линейного кода. Для кода NRZ  ξ=1, а для кода RZ ξ=0,33

  1.  Рассчитывается допустимая хроматическая дисперсия:

Сначала рассчитывается коэффициент хроматической дисперсии на заданной длине волны:

Для стандартного одномодового волокна:

Для волокна с нулевой смещённой дисперсией:

Для волокна с нулевой смещённой дисперсией и сдвинутой длиной волны отсечки:

Для волокна с ненулевой смещённой дисперсией:

Для диапазона 1 460–1 550 нм

Dmin(λ)

Dmax(λ)

Для диапазона 1550 – 1625 нм

Dmin(λ)

Dmax(λ)

Затем полученное значение умножается на расстояние

 , пс/нм

5. Рассчитанная накопленная дисперсия сравнивается с максимально допустимой.

Если , то необходима компенсация дисперсии

Приложение 1 Компенсация дисперсии

Для компенсации дисперсии применяется один из следующих приёмов:

  1.  В линию периодически включаются участки со специальным оптическим волокном с отрицательной дисперсией, т.н. DCF-волокно;
    1.  В линию периодически включаются дифракционныечирп-решётки Брэгга (чирп-решётка – это решётка Брэгга с нелинейным переодом);
      1.  В линию периодически включаются активные устройства для компенсации дисперсии.

В настоящем курсовом проекте для компенсации следует использовать оптическое волокно с отрицательной дисперсией.

При выборе волокна DCF следует учитывать, что коэффициент затухания в таком волокне значительно выше, чем в стандартном одномодовом волокне и находится в пределах от 0,4 Дб/км до 1,0 Дб/км. Вследствие этого такое волокно обычно используется совместно с оптическим усилителем. Обычно для компенсации дисперсии, накопленной на расстоянии 10 – 12 км требуется около 1 км волокна DCF. Кроме этого, оптическая интенсивность внутри такого волокна выше, чем в обычном волокне из-за малого диаметра модового поля, а это приводит к снижению уровня возникновения нелинейных эффектов.

  1.    Расчёт минимального порога возникновения нелинейных эффектов
  •  Пороговое значение возникновения вынужденного рассеяния Бриллюэна-Мандельштамма определяется по следующему выражению:

Здесь k-поправочный коэффициент, который показывает отношение диаметра поля моды к Aeff для определённого волокна и длины волны.

Aeff – эффективная площадь поперечного сечения сердцевины оптического волокна

Aeffw2, мкм2

wрадиус модового поля на заданной длине волны, мкм

)

  •  Порог возникновения нелинейных искажений из-за рамановского рассеяния в волокне без сдвига дисперсии оценивается из следующего выражения:

Где  – суммарная мощность всех каналов WDM (мВт)$

– полоса оптического спектра, в которой распределены эти каналы, нм;

– эффективная длина, выраженная в Мегаметрах (Мм)

Рассчитайте суммарную мощность всех каналов.

  •  Расчёт числа продуктов нелинейности при четырёхволновом смешении (ЧВС):

N=N2(N-1)/2

  1.  Расчёт минимальной мощности канала.

При проектировании и эксплуатации систем WDM необходимо знать какова должна быть минимальная мощность в канале в конце срока службы. Это необходимо для поддержания нужного соотношения «оптический сигнал/шум», которое, в свою очередь, влияет на коэффициент ошибок (BER). Итоговая минимальная оптическая мощность канала не зависит от числа каналов, и расчёт может быть использован как в одноканальных, так и в многоканальных системах.

Расчёт отношения «сигнал/шум» (OSNR):

Здесь  – выходная мощность на канал, дБм;

NF – шум-фактор усилителя, дБ;

N – число пролётов (участков между усилителями или ЭКУ) в линии;

– оптическая ширина полосы, нм

В полосе 1550 нм  последнее слагаемое =-58дБм;

– потери на длине пролёта между усилителями.

– коэффициент спонтанного шума. При расчётах брать

G –усиление (не в дБ, а в разах), h – постоянная Планка, ν –оптическая частота.

– потери на входе усилителя за счёт интерфейсной стыковки. При расчётах брать /

  1.  Расчёт максимальной мощности канала:

Расчёт максимальной мощности необходим для оценки близости к порогу появления нелинейных оптических эффектов, а также для соблюдения правил лазерной безопасности. Для лазеров с классом безопасности 3А максимальная мощность в канале может быть рассчитана по следующей формуле:

Где М – число работающих каналов

Примечание: Лазерные изделия в зависимости от генерируемого излучения подразделяются на четыре класса опасности.

Класс I. Лазерные изделия безопасные при предполагаемых условиях эксплуатации.

Класс 2. Лазерные изделия, генерирующие видимое излучение в диапазоне длин волн от 400 до 700 им. Защита глаз обеспечивается естественными реакциями, включая рефлекс мигания.

Класс ЗА. Лазерные изделия безопасные для наблюдения незащищенным глазом. Для лазерных изделий, генерирующих излучение в диапазоне длин волн от 400 до 700 им, защита обеспечивается естественными реакциями, включая рефлекс мигания. Для других длин волн опасность для незащищенного глаза не больше чем для класса 1.

Непосредственное наблюдение пучка, испускаемого лазерными изделиями класса ЗАс помощью оптических инструментов (например, бинокль, телескоп, микроскоп), может быть опасным.

Класс 3 В. Непосредственно наблюдение таких лазерных изделий всегда опасно. Видимое рассеянное излучение обычно безопасно.

Примечание — Условия безопасного наблюдении диффузного отражения для лазерных изделий класса ЗВ в видимой области: минимальное расстояние для наблюдения между глазом и экраном — 13 см, максимальное время наблюдения — 10 с.

Класс 4. Лазерные изделия, создающие опасное рассеянное излучение. Они могут вызвать поражение кожи, а также создать опасность пожара. При их использовании следует соблюдать особую осторожность.

Любая часть защитного устройства, при снятии или смещении которой возможен доступ персонала к лазерному излучению с уровнем выше ДПИ для класса I, должна иметь табличку с надписью: «Внимание! При открывании — лазерное излучение». Кроме того, в зависимости от класса опасности лазерного изделия таблички должны иметь дополнительно надписи:

а) если уровень лазерного излучения не превышает ДПИ для класса 2: «Не смотреть в пучок»;

б) если уровень лазерного излучения не превышает ДПИ для класса ЗА: «Не смотреть в пучок и не наблюдать непосредственно с помощью оптических инструментов»;

в) если уровень лазерного излучения не превышает ДПИ для класса ЗВ: «Избегать облучения пучком»;

г) если уровень лазерного излучения превышает ДПИ для класса ЗВ: «Избегать облучения глаз или кожи прямым или рассеянным излучением».

При расчётах брать  (единицы измерения необходимо перевести в дБм).

7.  Расчёт максимальной полной мощности:

ЗдесьB – эффективная полоса ASE. B=25нм для одного усилителя и 15 нм для цепочки усилителей. В расчётной формуле NF и αL подставляют в децибелах, а остальные члены выражены в линейных единицах.

  1.  ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ СВЯЗИ СО СПЕКТРАЛЬНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ.

Основные понятия

Система связи со спектральным разделением каналов предназначена для работы не с одной, а со многими длинами волн света, передаваемых в одном волокне одновременно.Такая технология использования оптического волокна позволила резко увеличить скорость передачи до 10 Тбит/с и выше.

Рис.2. Схема волнового мультиплексирования.

Суть метода волнового мультиплексирования заключается в объединении (мультиплексировании) нескольких оптических несущих на передающей стороне, передаче полученного суммарного сигнала по одному волокну и выделении (демультиплексировании) отдельных оптических несущих на приёмной стороне. Каждая несущая в мультиплесированном сигнале может предавать поток цифровых сигналов, сформированных в соответствии с правилами любой сетевой технологии. Например, в составе такого сложного сигнала могут передаваться трафик АТМ, гигабитнйEthernet, SDH, PDHи другие. Для этого надо промодулироватьоптические несущие цифровым сигналом в соответствии с передаваемым трафиком.

Для одновременной передачи оптических несущих по одному волокну они должны иметь строго фиксированное значение в соответствии с так называемым частотным планом. Междунесущими должен оставаться промежуток, соответствующий одному из следующих значений:

0,1 нм (12,5 ГГц), 0,2 нм (25 ГГц), 1,6 нм (200 ГГц), 3,2 нм (400 ГГц), 4,8 нм (600 ГГц), 8,0 нм (1000 ГГц).

Стандартом Международного Союза Электросвязи (МСЭ) предложено использовать для формирования частот несущих в Тгц с последующим пересчётом в длину волны использовать (для шага не более 0,1 Тгц) общую формулу вида:

где fшаг частотной сетки в ТГц (0,0125 или 0,025 или 0,05 или 0,1), а n –  целое число, соответствующее номеру канала.

Таблица 1. Номинальные центральные частоты для систем DWDM:

Классификация систем со спектральным разделением каналов.

Современные системы передачи со спектральным уплотнением делятся на 2 основных типа:

  1.  разреженные системы WDMили CWDM;
  2.  плотные системы WDMили DWDM.

Системы CWDM — это системы, использующие сетку длин волн с разнесением каналов на 20 нм. В таких системах используется не более 18 несущих в диапазоне от 1271 нм до 1611 нм. Общая ширина полосы занимает 340 нм. Поскольку диапазон полосы очень велик, разница в затухание несущих, находящихся на крайних местах слишком  велика и затрудняет приём, делая его слишком сложным и дорогостоящим. Поэтому диапазон систем CWDMчасто ограничивают до величины 140 нм (1471 — 1611 нм) и количеством несущих равным 8.

Системы DWDMобычно используют шаг по частоте 100 ГГц, 50 ГГц или иногда 25  и 12,5 ГГц, позволяющий объединять в одном волокне любое число каналов в рамках частотного плана в диапазоне длин волн от 1530,04нм до 1624,89нм. В таблице 1 приведена сетка частот для систем DWDM с разным частотным шагом.

Существуют двунаправленные и однонаправленные системы. В двунаправленных системах для передачи в одном волокне в обоих направлениях применяются две несущих, а оптический тракт строится по одноволоконной схеме. В однопаправленных системах на канал отводится одна несущая и волокно используется для передачи только в одном направлении. Для передачи в противоположном направлении применяется другое волокно. Вследствие этого однонаправленные системы называются также системами с двухволоконным линейным трактом.

Для описания современных цифровых систем передачи используют так называемые коды применения (стыковые коды). Интерфейсы систем передачи со спектральным разделением каналов используют следующую маркировку кода применения:

B-nWx-yZ

Наличие буквы Bозначает, что волокно используется для двунаправленной передачи (Bidirectional).Если буква B отсутствует, то используется однонаправленная система.

n – максимальное число рабочих длин волн (или оптических каналов);

Ц – тип усилительного участка:

При W=L - усилительный участок типа L с максимальным затуханием не выше 22 дБ;

При W=V -   усилительный участок типа V с максимальным затуханием не выше 33 дБ;

При W=U  -  усилительный участок типа U с максимальным затуханием не выше 44 дБ;

x – максимальное число усилительных участков. Если в системе не используются линейные усилители, то данный символ не используется.

y –уровень синхронного транспортного модуля STM-N(N=4, 16, 64)

z – тип оптического волокна, по которому работает система DWDM. При G.652  z=2, при G.653  z=3, при G.655z=5).  

Обобщённая функциональная схема DWDM.

Оптическое волокно, применяемое в системах DWDM.

В настоящее время в системах со спектральным разделением каналов применяются все типы одномодовых оптических волокон, стандартизированные Международным Союзом Электросвязи (МСЭ-Т или ITU-T). Основные технические характеристики некоторых волокон можно найти в Таблице 2.

Таблица 2. Технические характеристики оптических волокон.

Параметры\Рекомендация МСЭ

G.652C

G.653B

G.654C

G.655D

G.655.E

G.656

Коэф. затухания, макс., дБ/км

1310 нм

0,4

н/н

н/н

н/н

н/н

н/н

1550 нм

0,4

0,35

0,22

0,35

0,35

0,35

1625 нм

0,4

н/н

н/н

0,4

0,4

0,4

Дисперсия, пс/(нм*км) на 1550 нм

17

3,5

20

8,0

2,3

3,0-10,0

Наклон хроматической дисперсии на 1550 нм, пс/(нм2*км)

0,056

0,085

0,070

0,058

0,065

н/д

Диаметр модового поля, мкм

1310 нм

8,6-9,5

н/н

н/н

н/н

н/н

н/н

1550 нм

н/н

7,8-8,5

9,5-10,5

8-11

8-11

7-11

Длина волны отсечки, нм

1260

1270

1530

1450

1450

1450

Дисперсия ПМД, макс, пс/

0,5

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

Дисперсия: 1530-1565 нм,

н/н

1,0-3,5

н/н

2,0-10,0

1,0-10,0

3,0-10,0

 

Таблица 3. Технические характеристики модулей компенсации дисперсии компании.Corning.

Тип модуля

DCM-20

DCM-40

DCM-60

DCM-80

DCM-95

Компенсируемая длина линии, км (для волокна G.652)

20

40

60

80

95

Дисперсия ОВ модуля, пс/(нм*км)

-329

-658

-988

-1317

-1564

Вносимое затухание, дБ

Эффективность модуля (отношение дисперсии ОВ к вносимому затуханию), (пс/нм)/дБ

103

131,6

145

153,2

156,4

Основные параметры систем DWDM:

К основным техническим параметрам систем со спектральным разделением каналов относятся:

  1.  число оптических каналов;
  2.  уровень суммарной мощности оптического излучения;
  3.  центральная длина волны канала, соответствующее выбранному частотному плану;
  4.  максимальная скорость передачи по оптическому каналу;
  5.  уровень оптической мощности каждого канала – уровень средней мощности псевдослучайного цифрового оптического канала (значения этого параметра ограничиваются сверху и снизу максимальным и минимальным уровнями соответственно);
  6.  канальный промежуток – разность между центральными частотами оптических каналов или разнос между центральными частотами (оптическими несущими);
  7.  полоса пропускания – полоса частот или длин волн, в котором передаётся основная часть средней мощности оптического излучения оптического канала или часть спектра передаваемого по каналу сигнала, в пределах которой все спектральные составляющие превышают некоторый пороговый уровень (обычно -20 дБм, но иногда -3 дБм);
  8.  оптическое отношение сигнал-шум – отноршение средней мощности оптического излучения сигнала к средней мощности оптического излучения шума в полосе частот оптического канала, выраженное в дБ;
  9.  неравномерность распределения потерь в полосе пропускания – разность между минимальным и максимальным уровнями потерь в измеренной или номинальной полосе пропускания;
  10.  однородность каналов – степень разброса уровня передаваемой мощности или  вносимых потерь от канала к каналу.

Топологические схемы построения систем DWDM

Схема многоканальной системы DWDMс оптическими усилителями.

Схема многоканальной системы DWDMдля городских сетей.

Двунаправленная система DWDM

Схема организации связи магистральной СП со спектральным разделением каналов:

Термины и обозначения

Сеть связи (телекоммуникационная сеть) – технологическая система, состоящая из линий и каналов связи, узлов, оконечных станций и предназначенная для обеспечения пользователей связью с помощью абонентских терминалов, подключаемых к оконечным станциям.

Сеть доступа – часть сети связи, связывающая источник (приёмник) сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью.

 


λ1λ
2λ3λ4

λ1

λ2

λ4

λ3

М

λ1

λ2

λ4

λ3

ДМ

Номинальные центральные частоты (в ТГц) для сетки с шагом

100 GHz и выше

50 GHz

25 GHz

12.5 GHz

Аппроксимированные центральные длины волн (в нм)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4313. Организация файлового ввода-вывода в Си 119.5 KB
  Организация файлового ввода-вывода в Си Считываемая и записываемая информация с точки зрения пользователя представляет собой некую последовательность байтов. Чтобы отразить эту особенность, при реализации ввода-вывода в Си используется понятие...
4314. Создание сайта Музыкальные альбомы группы Pink Floyd 13.95 MB
  Аннотация Информационная технология: Объектный Web-дизайн. Разработка систем в открытых кодах (OpenSource). Разработка сайта велась по заказу каф. ВТ УГТУ-УПИ. Проект Web-сайта и сопутствующие документы направлены на организацию взаи...
4315. Основы Web-технологий. Краткое учебное пособие 816.5 KB
  Основы Web-технологий Введение С появлением высокопроизводительных серверов, сетевого оборудования и высокоскоростных каналов связи стала реальностью организация на основе ПК корпоративных вычислительных сетей. Корпоративные сети объединены во всеми...
4316. Web-программирование Лекции 2.21 MB
  Предмет Web-программирования. Программирование на стороне клиента и сервера. Инструменты и технологии программирования Предмет Web-программирования. Язык HTML. За последние годы разработки для Интернета эволюционировали от статических страниц до дин...
4317. Разработка Web-сайта ООО РПК Август на платформе CMS Joomla 7.34 MB
  Введение В последнее время всё больше руководителей начинают отчётливо осознавать важность построения на предприятии информационной системы как необходимого инструментария для успешного управления бизнесом в современных условиях. Активное развитие И...
4318. Корпоративный сайт. Эффективный инструмент бизнеса или нереализованные возможности 731.5 KB
  Корпоративный сайт. Эффективный инструмент бизнеса или нереализованные возможности Большинство достижений технической мысли человека, использованных совсем не для реализации гуманных целей, получали дальнейшее логическое развитие и продолжение в н...
4319. Структура сайта предприятия 183.5 KB
  Структура сайта предприятия Что такое сайт Сайт — это именованный набор информационных и программных блоков, организованных и размещенных в интернете с заранее определенной целью и предназначенных для активного восприятия целевой аудитор...
4320. Маркетинговый план развития сайта турфирмы 74.5 KB
  Маркетинговый план развития сайта турфирмы Стратегический план фирмы определяет, какими именно производствами она будет заниматься, и излагает задачи этих производств. Теперь для каждого из них предстоит разработать собственные детализированные план...
4321. Создание бизнес-сайта компании 389.5 KB
  Создание бизнес-сайта компании Цель — ответить на множество вопросов, которые чаще всего интересуют руководителей компаний, когда они встают перед необходимостью создания коммерческого веб-сайта фирмы. В частности, рассматриваются вопросы поста...