Материалы сайта
Это интересно
Волоконно-оптическая линия связи
[pic] 3. РАСЧЕТ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ МАГИСТРАЛИ СВЯЗИ 3.1.ВВОДНАЯ ЧАСТЬ Основным элементом оптического кабеля (ОК) является оптический волновод - круглый стержень из оптически прозрачного диэлектрика. Оптические волноводы из-за малых размеров поперечного сечения обычно называют волоконными световодами (ВС) или оптическими волокнами (ОВ). Известна двойственная природа света: волновая и корпускулярная. На базе изучения этих свойств разработаны квантовая (корпускулярная) и волновая (электромагнитная) теории света. Эти теории нельзя противопоставлять. Лишь в своей совокупности они позволяют объяснить известные оптические явления. Оптическое волокно состоит из сердцевины, по которой распространяются световые волны, и оболочки. Сердцевина служит для передачи световых волн. Назначение оболочки - создание лучших условий отражения на границе “ сердцевина - оболочка “ и защита от излучения энергии в окружающее пространство. В общем случае в ОВ могут распространяться три типа волн: направляемые, вытекающие и излучаемые. Действие и преобладание какого-либо типа волн связаны в первую очередь с углом падения волны на границу “ сердцевина - оболочка “ ОВ. При определенных углах падения лучей на торец ОВ имеет место явление полного внутреннего отражения на границе “ сердцевина -оболочка “ ОВ. Оптическое излучение как бы запирается в сердцевине и распространяется только в ней. Излучаемые и вытекающие волны - это паразитные волны, приводящие к рассеянию энергии и искажению информационного сигнала. Различают одномодовый и многомодовый режимы передачи излучения по ОВ. При многомодовом режиме распространения излучения по ОВ условие полного внутреннего отражения выполняются для бесконечного множества лучей. Это возможно только для ОВ, у которых сердцевины много больше, чем длины распространяемых волн. Такие ОВ называются многомодовые. В одномодовых ОВ в отличие от многомодовых распространяется только один луч, и, следовательно, искажение сигнала, вызванные разным временем распространения различных лучей, отсутствуют. Классификация оптических волокон: Согласно ГОСТ 26793-85 “ Компоненты ВОСП. Система условных обозначений ” все ОВ разделяются на группы по типу распространяющегося излучения, на подгруппы по типу - по типу профиля показателя преломления и на виды - по материалу сердечника и оболочки. Различают следующие группы ОВ: - многомодовое ( М ) - одномодовое без сохранения поляризации излучения ( Е ) - одномодовое с сохранением поляризации излучения ( П ) Группа многомодовых ОВ подразделяются на две под группы: - с ступенчатым показателем преломления ( С ) - с градиентным показателем преломления ( Г ) Кроме того, ОВ подразделяются на следующие виды: - сердцевина и оболочка кварцевые - сердцевина кварцевая, а оболочка полимерная - сердцевина и оболочка из многокомпонентного стекла - сердцевина и оболочка из полимерного материала - прочие Международная система классификации ОВ несколько отличается от принятой в нашей стране и основана на Рекомендации С 651 и публикации МЭК 793-1. Рекомендациями МЭК предусмотрены два класса ОВ: - А, к которому относятся многомодовые волокна - В, к которому относятся одномодовые ОВ Классификация оптических кабелей связи. По назначению оптические кабели связи разделяются на: - городские - зоновые - магистральные В зависимости от условий прокладки различают стационарные и линейные оптические кабели. Последние, в свою очередь, разделяют на кабели, предназначенные для прокладки в канализации и коллекторах, грунте, для подвески на опорах и стойках, для подводной прокладки. По конструкции волокон различают оптические кабели связи с моноволокнами и со жгутами. В технике связи применяются только моноволокна. В зависимости от материала, используемого для изготовления волокон. По материалу первичного защитно - упрочняющего покрытия волокна. В зависимости от конструкции вторичного покрытия оптического волокна. По характеристикам ОВ различают одно- и многомодовые, а по профилю показателя преломления - ступенчатые и градиентные. В зависимости от длины волны, на которую рассчитано ОВ, различают оптический кабель на длины волн 0,85; 1,3; и 1,55. Для построения данной системы на рассмотрение были взяты два кабеля имеющих одинаковые параметры производителями, которых являются ЗАО “Оптика кабель” и “Самарская оптическая кабельная компания”. Из экономических соображений выбран кабель производства ЗАО “Оптика кабель”. Этот кабель представляет собой следующее: Кабель оптический ОМЗКГм - предназначен для прокладки в кабельной канализации, труба, блоках и коллекторах, грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям и в воде при пересечении болот и рек, ручным и механизированным способами и эксплуатации при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 50”С Основные технические характеристики. - Оптическое волокно фирма “ FUJIKURA” - количество волокон, шт.- 4-32 (***) - коэффициент затухания,дБ/км(для1310 нм )< 0,35 - хроматическая дисперсия пс/нм”км(для1310нм)<3,5 - диаметр модового поля, мкм 9,3 +/-0,5 - допустимое растягивающее усилие, Н< 10000 - температурный диапазон, “С-40 - +50 ”С - наружный диаметр,мм 17 рисунок 2. 3.2. РАСЧЕТ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА. Известно, что длина регенерационного участка волоконно-оптической системы передачи определяется двумя параметрами: суммарным затуханием РУ и дисперсией ОК. Vnjlbrf hfcxtnf d [23] Длина РУ с учетом только затухания, т.е. потерь в ОК, устройствах ввода оптического излучения ( как правило, потери в разъемных соединителях ),неразъемных ( монтаж строительных длин кабеля ) соединителях определяется по формуле: Lру[pic]( Эп -арсnрс-ансанс-аt-ав )/( (3.1 ) Здесь: Эп =Рпер-Рпр - энергетический потенциал ВОСП. ( - коэффициент затухания ОВ дБ/км. nрс - число разъемных соединителей ( ввод в ОВ и вывод из него оп- тического излучения ). анс - потери в неразъемном соединении, дБ/км. nнс - число неразъемных соединителей. аt - допуск на температурные изменения затухания ОВ. ав - допуск на ухудшение характеристик компонентов РУ со временем Сумма вида а(=арсnрс+ансnнс+аt+ав ( 3.2 ) называется суммарными потерями, а разность эп - а(=адоп ( 3.3 ) - допустимыми потерями. Зная а(и адоп длину РУ можно определить по формуле: Lру[pic]адоп /( ( 3.4 ) Естественно, что Lру должна соответствовать номинальной длине РУ ВОСП, предназначенной для соответствующего типа кабеля. С учетом дисперсионных свойств ОВ максимальная длина РУ. Lmax[pic]0,05 /( В ( 3.5 ) где В - требуемая скорость передачи информации бит/с. ( - среднеквадратическое значение дисперсии выбранного ОВ с/км. Для одномодовых ОВ в паспортных данных указывается нормированная среднеквадратическая дисперсия (н, нс / ( нм км), которая с связана отношением ( = [pic](((н ( 3.6 ) Здесь - ширина полосы оптического излучения, нм., определяемая из справочных данных соответствующего источника излучения. Для светодиодов = 25…40 км., ЛД - = 0,2…5 нм. . Длина регенерационного участка, рассчитанная по формуле (3.1) должна удовлетворять требованию Lmax[pic]Lру ( 3.7 ) Если это условие не выполняется, то следует выбрать кабель с другими дисперсионными свойствами . Правильность выбора типа ОК может быть также оценена расчетом быстродействия системы и сравнения его с допустимым . Теперь проведем расчет: 1) Расчет Lру с учетом затухания ОВ . Потери в разъемных соединителях 1 дБ ( арс = 1 дБ ) . Потери в неразъемных соединениях ( и сварка и склеивание ) не превышает 0,1 дБ ( анс = 0,1 дБ ) На одном РУ используется 2 разъемных соединения - для ввода в ОК и вывода из него оптического излучения. nyc определяется длиной трассы и строительной длиной (обычная строительная длина 2 км . ). nнс = (Lру / 2) - 1 ( 3.8 ) Допуск на температурные изменения затухания ОВ при использовании схемы температурной компенсации не превышает аt = 1 дБ . Допуск на ухудшение характеристик компонентов РУ со временем для комбинации ЛД + ЛФД ав = 6 дБ . Эп = 43 дБ . (= 0,35 дБ/км Все приведенные выше данные подставив в формулу ( 3.1 ) получим: [pic] Lруmax = ( 43 (1(2 (0,1(((Lруmax/2)(1 )(1(6 ) / 0,35 Lруmax = ( 33,9(0,05(Lруmax ) / 0,35 0,35(Lруmax = 33,9(0,05(Lруmax 0,4(Lруmax = 33,9 Lруmax = 84,75 км. Расчет Lру с учетом дисперсионных свойств кабеля. Для современных ЛД (( = 2 нм. Для данного типа кабеля нормированная среднеквадратическая дисперсия (н = 3,5 пс/км. При преобразовании сигнала в коде HDB-3 в двхуровневый сигнал с линейным кодом 5В6В происходит увеличение скорости на 20% тогда требуемая скорость передачи информации ( скорость передачи информации аппаратуры ИКМ-120 В = 8,448 мбит/с ): В = 8,448(1,2 = 10,137 мбит/с подставив эти значения в формулу ( 3.5 ) получим Lруmax=0,25/(10[pic](2(3,5(10,137(10[pic]) Таким образом в данном разделе проведен выбор типа кабеля произведен расчет максимальной длины участка регенерации.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17