Волоконно-оптические системы передачи

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

Оптическое волокно и волоконная оптическая техника играют в современной связи определяющее значение, первое — как среда для оптической цифровой передачи, вторая — как набор средств, дающих возможность осуществления такой передачи.

Значительные преимущества при использовании волоконно-оптических технологий в телекоммуникационной отрасли, связанные с улучшением целого ряда технико-экономических показателей (возрастанием скорости передачи информации, увеличением длины регенерационного участка, уменьшением массогабаритных характеристик кабелей, экономией цветных металлов и др.), предопределят в будущем широкое внедрение волоконной оптики при построении линий связи различных уровней.

В настоящее время на железнодорожном транспорте все шире используются оптические линии передачи. Развитие транспортных сетей ЕСЭ РФ предполагает реконструкцию существующих и строительство новых высокоскоростных волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) на основе технологий SDH и WDM, чему предшествует процесс их проектирования.

Процесс проектирования ВОЛП включает в себя:

— определение положения проектируемой ВОЛП в иерархии первичных сетей: магистральная, (региональная), местная;

— определение количества каналов и трактов для передачи различных видов и сообщений между пунктами линии передачи (определение объема мультисервисного трафика);

— разработку вариантов схем организации связи с использованием различной среды передачи и выбор базового варианта;

— выбор базовой топологии сети и способов резервирования;

— выбор цифровых телекоммуникационных систем соответствующей иерархии: каналообразующей аппаратуры на основе гибких мультиплексоров цифровых потоков Е1… Е4, оконечных (терминальных) мультиплексоров, обеспечивающих мультиплексирование потоков Е1… Е4 в цифровые потоки STM-N;

— выбор технологии WDM или мощности ВОСП-СР и соответствующего частотного плана;

— размещение ретрансляционных пунктов (регенераторов технологии 1R, 2R и 3R, оптических усилителей);

— решение (по необходимости) вопросов организации дистанционного питания необслуживаемых ретрансляционных пунктов;

— выбор схемы резервирования;

— разработка схемы подсоединения к базовой сети тактовой сетевой синхронизации;

— разработка схемы управления сетью на основе технологии TMN;

— расчет основных показателей каналов и трактов проектируемой ВОЛП (уровней передачи и приема линейного оптического сигнала, распределение энергетического потенциала ВОСП, оптических секций, длин ретрансляционных участков и секций дистанционного питания, показателей ошибок и надежности и т. п.).

В данном курсовом проекте необходимо разработать волоконно-оптической систему передачи на участке железной дороги «Краснодар-Москва».

1. Разработка структурной схемы волоконно-оптической системы передачи

1.1 Выбор уровня потока STM и числа оптических каналов

Для оборудования участка Москва-Краснодар волоконно-оптической системой передачи (ВОСП) будем использовать ВОСП со спектральным разделением каналов на основе потока STM-16 со скоростью 2,5 Гбит/с.

Для обеспечения пропускной способности 25 Гбит/с нам потребуется организовать 10 каналов.

Способ организации дуплексных каналов — однокабельный, двухволоконный, однополосный.

1.2 Выбор аппаратуры и оптического кабеля

Выбор ЦСП и типа оптического кабеля осуществляется с учетом назначения проектируемой ВОСП, требуемой дальности связи, пропускной способности.

Для организации ВОСП будем использовать аппаратуру XDM-2000 израильского производителя ECI Telecom.

Интеллектуальная мультисервисная платформа XDM — это единая гибридная система оптических сетевых элементов нового поколения, сочетающая технологии DWDM (мультиплексирование со спектральным уплотнением каналов), TDM (временное мультиплексирование) и DXC/DCS (неблокирующую кросс-коммутацию). Устройства XDM сектора транспортных сетей ECI Telecom представляют собой семейство концентрирующих оптических сетевых платформ нового поколения, которые интегрируют все транспортные функции законченной точки присутствия (POP) в одном элементе размером с полку. XDM легко удовлетворяет растущие потребности по пропускной способности, вызываемые в основном развитием информационных приложений, при этом сохраняя совместимость и повышенную гибкость, необходимые для передачи всех типов трафика, включая голос, ATM, Ethernet, IP и данные. Усовершенствования в оборудовании доступа предоставляют ориентированным на услуги заказчикам повышенную пропускную способность, а региональные сети получают новые возможности за счет мультиплексирования по длинам волн (WDM).

XDM-2000 представляет собой полностью резервированную комплексную систему, которая вытесняет и заменяет разводку и кабели несколькими особо надежными оптическими подключениями в автономных интегрированных блоках. В результате XDM по своей природеобеспечивает высокую надежность.

Рабочие возможности и преимущества XDM включают:

— резервирование всех подсистем и возможность переключения на защищенные линии, обеспечивающие оператору бесперебойное оказание услуги,

— комплексная система аварийной сигнализации, обнаружение исообщение о неисправностях в линиях и оборудовании,

— возможность проверки передающих интерфейсов по обратной петле и современная функция BIT, обеспечивающая быструю и точную локализацию неисправностей, что сводит MTTR к минимуму,

— функции настройки обслуживания, контролируемые системой управления; все функции управления осуществляемые на уровне EMS, могут осуществляться на уровне NMS с помощью LightSoft.

— универсальная платформа DWDM, оптимизированная для опорной городской сети и региональных сетей

— пропускная способность каждой полки до 60 Гбит/с

— доставка любых услуг от 155 Мбит/с до 10 Гбит/с и 80 каналов DWDM

— неблокирующая матрица до 768x STM-1/OC-3,

— компактные размеры: 775 мм высотой, 450 мм шириной, 285 мм глубиной.

Будем использовать 32-х канальную систему XDM-2000 с интервалами между каналами 100 ГГц работающую в С — диапазоне.

В таблице 1 представим каналы с соответствующими длинами волн.

Таблица 1 — Частотный план оптических каналов

Номер канала

Частота середины канала (ТГц)

Длина волны середины канала (нм)

1

193,6

1548,21

2

193,5

1549,32

3

193,4

1550,12

4

193,3

1551,72

5

193,2

1552,52

6

193,1

1553,33

7

193

1554,13

8

192,9

1554,94

9

192,8

1555,75

10

192,7

1556,55

оптический регенерационный магистраль усилительный

При выборе оптического кабеля следует руководствоваться следующим:

— число оптических волокон и их тип определяется требованиями пропускной способности ВОСП, способом организации двухсторонней связи;

— отдельные оптические волокна кабеля должны быть различимы для их идентификации;

— затухание и дисперсия, зависящие от выбора длины волны и ширины полосы источника оптического излучения, должны обеспечивать максимальную длину регенерационного участка

Марка кабеля выбирается в зависимости от способа прокладки или подвески, экономической эффективности, рейтинга производителей.

В качестве линии связи будем использовать подвесной самонесущий кабель ОКМС-А-6 (2,4) СП-24 (2) фирмы Трансвок. На рисунке 1 приведена конструкция кабеля.

Рисунок 1 — Магистральный оптический кабель марки ОКМС-А-6 (2,4) СП-24 (2)

На рисунке 1 приведены следующие обозначения: 1 — центральный силовой элемент (стеклопластик); 2 — оптический модуль (ПБТ); 3 — стандартное одномодовое окрашенное оптическое волокно; 4 — внутримодульный гидрофобный заполнитель; 5 — межмодульный гидрофобный заполнитель; 6 — бандажная лента и нити; 7 — внутренняя оболочка (полиэтилен, ПА-12); 8 — упрочняющие нити (арамид); 9 — внешняя оболочка (полиэтилен).

Ниже приведены технические характеристики кабеля.

Число оптических волокон в кабеле, шт. … от 6 до 96

модулей в кабеле, шт. … 6; 8

оптических волокон в одном модуле, шт. … 2−4-6−8-10−12

Коэффициент затухания, дБ/км, не более, нормируемый на длине волны =1310 нм… 0,36

=1550 нм… 0,22

Диапазон типовых значений длины волны отсечки, нм, в пределах… ?1270

Хроматическая дисперсия, пс/нм км, не более, диапазоне длин волн (1285−1330) нм… 3,5

(1525−1575) мм… 18

Номинальный наружный диаметр кабеля, мм… от 12,5 до 17,0

Температура эксплуатации,°С…от -60 до +70

Температура монтажа,°С… не ниже -10

Строительная длина, км, не менее… 4,0

Исходя из технических характеристик выбираем кабель, состоящий из шести модулей по четыре оптических волокна в каждом, с длиной волны Л=1550 нм и затуханием 0,22 дБ/км. Хроматическая дисперсия 18 пс/нм км.

1.3 Описание структурной схемы участка

На чертеже ВОСП 01. 10. 01 представлена структурая схема ВОСП на участке Краснодар-Москва.

На оконечных станциях Краснодар и Москва происходит формирование и расформирование цифрового потока со скоростью 25 Гбит, на основе 10 потоков STM-16, каждый из которых передается на фиксированной частоте и длине волны. На промежуточных станциях Ростов Главный, Лихая, Воронеж, Мичуринск происходит выделение необходимых цифровых каналов и потоков.

Поток STM-16 формируется путем поэтапного синхронного объединения потоков STM-1 с коэффициентом мультиплексирования равным 4. Исходя из этого, STM-4 содержит 4 потока STM-1, а STM-16 — 4 потока STM-4.

Потоки STM-1 формируются следующим образом:

— 1-й: из 63-х потоков Е1;

— 2-й: из 1-го потока Е4;

— 3-й: из 3-х потоков Е3;

-4-й: из 63-х потоков Е1;

-5-й: из 63-х потоков Е1;

-6-й: из 63-х потоков Е1;

-7-й: из 63-х потоков Е1;

-8-й: из 63-х потоков Е1;

-9-й: из 63-х потоков Е1;

-10-й: из 63-х потоков Е1;

Произведя расчет основных показателей качества передачи было установлено, что длина усилительного участка составляет 126 километров, регенерационного — 239 километров.

На каждой оконечной и промежуточной станциях происходит усиление и регенерация сигналов, поэтому промежуточные оптические усилители (ОУ) и регенераторы (НРП) необходимо установить между станциями, в зависимости от расстояния между ними.

На участке Краснодар-Ростов протяженностью 275 километров необходима установка как усилителей, так и регенератора. ОУ устанавливаем в промежуточном пункте Гречишкино на расстоянии 100 км от Краснодара, НРП в промежуточном пункте Кущевка — 175 км.

На участке Ростов-Лихая протяженностью 109 километров нет необходимости в установке усилителей.

На участке Лихая-Воронеж протяженностью 465 километров, производим установку двух ОУ на расстояниях 120 и 345 километров в промежуточных пунктах Миллерово и Евдаково соответственно и одного НРП на растоянии 225 км от станции Лихая в промежуточном пункте Кантемиров.

На участке Воронеж-Мичуринск протяженностью 235 километров устанавливаем ОУ на расстоянии 120 километров от станции Воронеж в промежуточном пункте Грязи.

На участке Мичуринск-Москва протяженностью 410 километров производим установку двух ОУ на расстояниях 115 и 325 километров в промежуточных пунктах Павелец и Ожерелье соответственно и одного НРП на расстоянии 210 км от станции Мичуринск в промежуточном пункте Узуново.

1.4 Схема выделения оптических каналов и цифровых потоков

Схема выделения оптических каналов и цифровых потоков представлена на чертеже ВОСП 01. 10. 02.

На схемы показаны промежуточные станции участка Краснодар-Москва, на которых происходит выделение необходимых каналов. На каждой промежуточной станции потоки выделяются по мере необходимости для передачи информации, и вводятся заново на той же частоте и длине волны.

На оконечных станциях Краснодар и Москва происходит формирование и расформирование 25 гигабитного цифрового потока, состоящего из 10 потоков STM-16, каждый из которых передается на фиксированных длинах волн: л1=1548,51 нм, л2=1549,32 нм, л3=1550,12 нм, л4=1551,72 нм, л5=1552,52 нм, л6=1553,33 нм, л7=1554,13 нм, л8=1554,94 нм, л9=1555,75 нм, л10=1556,55 нм.

На станции Ростов Главный происходит выделение потоков л7-л10, остальные потоки подвергаются регенерации и усилению и проходят транзитом. В освободившиеся каналы вводятся другие с такими же длинами волн. Выделяемые и вводимые каналы расформировываются и формируются так же, как и на оконечных станциях.

Аналогично происходит выделение на других промежуточных станциях:

— на станции Лихая выделяются л4 и л7;

— на станции Воронеж — л5, л7;

— на станции Мичуринск — л7, л9.

Потоки л1, л2, л3, л6 проходят транзитом через все промежуточные станции.

2. Расчет длины усилительного участка ВОСП-СР

Определение длины участка ВОЛП на основе ВОСП-СР с оптическими усилителями производится по двум критериям:

1) максимальное перекрываемое затухание;

2) максимальная допустимая величина хроматической дисперсии.

Расчет по первому критерию производится по формуле для максимальной длины элементарного кабельного участка (ЭКУ) ВОЛП на основе ВОСП-СР с применением каскадного включенных нескольких оптических усилителей различного в пределах секции регенерации.

Длина ЭКУ может быть определена по формуле:

, (2. 1)

где LЭКУ — длина ЭКУ, км;

РS — уровень абсолютной мощности оптического сигнала на выходе усилителя передачи, дБ;

т — количество оптических каналов проектируемой ВОЛП;

РASF — усиленное спонтанное усиление, приведенное ко входу усилителя, дБ;

FУС — логарифмический коэффициент шума оптического усилителя, дБ;

АЗ — минимально допустимая защищенность оптического сигнала от оптических шумов (отношение сигнал/шум), дБ;

ДЭЗ — системный запас ВОЛП, дБ, учитывающий дополнительные потери по кабелю, за счет дисперсии и нелинейных процессов в ОВ, потери в ОМ/ОД и оптических фильтрах;

АР — затухание разъемного соединения — ОС-Р, дБ;

АН — затухание неразъемного соединения — ОС-Н, дБ;

lстр — строительная длина оптического кабеля, км;

б — коэффициент затухания ОК, дБ/км.

Определим длину усилительного участка для проектируемой магистрали, положив в формулу следующие значения величин, в нее входящих:

РS = 25 дБм — абсолютный уровень выходной суммарной мощности оптического сигнала с учетом запаса по усилению;

т = 10 — число оптических каналов;

10lg m = 10lg10 = 10 дБ,

FУС = 7 дБ — логарифмический коэффициент шума оптического усилителя;

АЗ = 23 дБ — минимально допустимая защищенность оптического сигнала от оптических шумов, при которой коэффициент ошибок не будет более 10-12 при регенерации цифрового сигнала;

ДЭЗ = 15 дБ — системный запас ВОЛП;

АР = 0,5 дБ — затухание разъемного соединения — ОС-Р;

АН = 0,1 дБ — неразъемного соединения — ОС-Н;

lстр = 2 км — строительная длина оптического кабеля типа ОКЛ-2;

б = 0,22 дБ/км — коэффициент затухания.

Усиленное спонтанное излучение рассчитывается по формуле

, (2. 2)

где h = 6,626·10-34 — постоянная Планка, (Вт·с);

с = 2,998·1017 — скорость света в вакууме, нм/с;

л — длина волны в С-диапазоне (1548,21…1556,55);

Дf = fт — полоса частот цифрового сигнала, передаваемого по оптическому каналу, (при расчетах берется равной скорости передачи цифрового потока с учетом кода линейного цифрового сигнала).

Подставив в (2. 2) значения величин, входящих в нее: h = 6,626·10-34 Вт·с; с = 2,998·1017 нм/с: л = 1552,65 нм; Дf = 2,5·109 Гц, получим

Подставив значения всех величин (РS = 27 дБм, 10lg m = 10 дБ; РASF =? 64,9 дБм; FУС = 7 дБ; АЗ = 23 дБ; ДЭЗ = 15 дБ; АР = 0,5 дБ; АН = 0,1 дБ; lстр = 4 км; б = 0,22 дБ/км) в (4. 5), получим

С учетом 5-ти процентного запаса оптического кабеля длина усилительного участка относительно расчетной должна быть уменьшена на величину 130×0,05 = 6,5 км. Следовательно, длина усилительного участка равна 123,5 км.

В составе аппаратуры ВОСП-СР допускается применение любых типов оптических усилителей (ОУ) с параметрами, соответствующими установленным стандартам. Основные параметры ОУ приведены в таблице 2.1. Для нашего заданного участка выбираем линейные усилители ОУ3, в качестве которых могут быть использованы следующие типы усилителей:

— эрбиевый суперлюминесцентный волоконный источник — усилитель. Прибор ESFS-С — широкополосный волоконный источник излучения, работающий в диапазоне длин волн от 1533 до 1570 нм (С-диапазон) с максимальной выходной мощностью от 10 дБм до 30 дБм. Эрбиевый суперлюминесцентный волоконный источник-усилитель имеет высокую стабильность выходной мощности и спектра.

— оборудование «КОНУС» (конвертор-усилитель) предназначено для увеличения дальности оптических интерфейсов одноканалъных цифровых систем передачи в волокне типа G. 652 до 150 км.

Расстановка усилителей приведена на чертеже ВОСП 01. 10. 01

Таблица 2.1 — Основные параметры оптических усилителей

Наименование параметров ОУ

Значение параметров

Тип оптического усилителя

ОУПд — ОУ1

ОУПр — ОУ2

ОПУ — ОУ3

1 Уровень входной суммарной мощности:

минимальный, дБм

максимальный, дБм

? 17,5

+ 16,0

? 36,0

+ 1,0

? 36,0

+ 10,0

2 Уровень выходной суммарной мощности:

минимальный, дБм

максимальный, дБм

+ 3,5

+ 27,0

? 10,0

+ 17,0

+ 3,5

+ 27,0

3. Коэффициент усиления:

минимальный, дБм

максимальный, дБм

14,0

28,0

10,0

33,0

15,0

41,0

4. Неравномерность коэффициента усиления в заданном диапазоне рабочих длин волн, не более, дБ

2,0

3,0

2,0

5. Шум-фактор в заданном диапазоне длин волн (при минимальном уровне суммарной входной мощности), не более, дБ

7,0

6,0

7,0

6. Коэффициент отражения на входе и выходе, не более, дБ

? 30,0

3. Расчет допустимой дисперсии регенерационного участка

Произведем расчет ожидаемой дисперсии.

1. Исходным параметром является допустимое уширение импульса Тдоп, пс, относительно тактового интервала цифрового потока для данной скорости передачи (в нашем случае 2,5 Гбит/с).

2. Ожидаемая вносимая (накапливаемая) дисперсия:

Ткм = уов·Дл, пс. (3. 1)

В величина Дл определяется по формуле:

Дл =, (3. 2)

где Длизл — ширина спектра источника оптического излучения на уровне — 20 дБ. Технические требования Длизл = 0,16 нм; Длсигн — ширина спектра оптического сигнала равная:

Длсигн = (л2/с)·(В/о), нм, (3. 3)

где л — центральная длина волны источника излучения, нм (л = 1552. 65 нм); В-скорость передачи, Гбит/с (В = 2,5 Гбит/с); с — скорость света в вакууме, нм/с, т. е. 2,998·1017 нм/с; о — расчетный коэффициент, равный 1 для сигнала в коде NRZ и 0,23…0,67 для сигналов в коде RZ.

Ширина спектра излучения по уровню — 3 дБ, определяющая величину дисперсии в оптическом кабеле, не нормируется и равна:

Длизл (-3) = Длизл (-20) / 2,58 нм (3. 4)

Длизл (-3) = Длизл (-20) / 2,58 = 0,16 /2,58 = 0,062 нм.

Значение Длсигн равно:

Длсигн = (л2/с)·(В/о) = (1552,652/2,998·1017) (2,5·109/1) = 2,01·10-2 нм.

Подставив в (3. 2) значения Длизл = 0,062 нм и Длсигн =2,0·10-2 нм, получим значение результирующей ширины спектра оптического сигнала, распространяющегося по ОВ:

Дл =нм

Максимальное ожидаемое уширение (ожидаемая дисперсия) оптического импульса:

Ткм = уов·Дл = 18·0,065 = 1,17 пс.

3. Предварительно рассчитывается допустимое уширение импульса по формуле

Тдоп? в / В, пс, (7. 5)

где в — коэффициент зависящий от типа кода линейного цифрового сигнала: для кода NRZ в = 0,7 и в = 0,35 для кода RZ (мы используем код NRZ и, следовательно, в = 0,7); В-скорость передачи цифрового потока, Для нашего примера имеем

Тдоп? в / В = 0,7 / 2,5·109 = 0,28 нс = 280 пс.

Если выполняется условие Ткм? Тдоп, то компенсация не требуется (1,17? 280).

Исходя из этого, можно посчитать длину регенерационного участка по ожидаемой и допустимой дисперсиям:

Lру = Tдоп / Ткм (7. 6)

Lру = 280 / 1,17 = 239 км.

Длина регенерационного участка равна 239 км.

4. расчет Допустимой вероятности ошибки в магистрали

Вероятность ошибок зависит от отношения сигнал/шум на входе решающего устройства линейного регенератора ВОСП. Вероятность ошибки, приходящаяся на один регенерационный участок, зависит от типа первичной сети (местная, внутризоновая, магистральная) и определяется по формуле

Pдоп = P км ·L, (4. 1)

где Pкм — вероятность ошибки, приходящаяся на 1 километр линейного тракта;

L — длина проектируемого участка.

Вероятность ошибки, приходящаяся на один километр линейного тракта можно принимаем равной 10-11 для магистральной первичной сети, длина проектируемого участка равна 1494 км.

Pдоп = 10-11 ·1494=1494·10-11

Для выбранной аппаратуры задан диапазон уровня передачи: -2… — 10 дБ. Выбираем уровень передачи -4 дБ.

Определим передаваемую мощность в линию:

(4. 2)

Произведем расчет вероятности ошибок по участкам.

Длина регенерационного участка Гречишкино-Кущевка — 75 км. Определим затухание на участке:

(4. 3)

Мощность оптического излучения на входе ПРОМ определяем по формуле:

, (4. 4)

где Wпер — мощность оптического излучения на выходе передающего оптического модуля (ПОМ);

Ару — затухание регенерационного участка.

Определим среднеквадратическое значение полезного сигнала на выходе фотодетектора по формуле:

, (4. 5)

где = 0,8…09 — квантовая эффективность фотодиода;

— длина волны оптического излучения, мкм;

Wпр — мощность оптического излучения на входе ПРОМ;

М = 30…100 — коэффициент лавинного умножения лавинного фотодиода — ЛФД.

Основными шумами на выходе фотодетектора ПРОМ являются:

дробовые шумы,

темновые шумы,

собственные шумы.

Определим среднеквадратическое значение тока дробовых шумов:

, (4. 6)

F(M) = M, 0,4 1

где е = 1,602·10-19 — заряд электрона, Кл;

В-скорость передачи, бит/с;

F(M) — коэффициент шума лавинного умножения, учитывающий увеличение дробовых шумов ЛФД из-за нерегулярного характера процесса умножения (принимаем х=0,4).

Темновые шумы возникают независимо от внешнего оптического сигнала из-за случайной тепловой генерации носителей или под воздействием фонового излучения, не связанного с полезным сигналом. Среднеквадратическое значение тока темновых шумов равно:

, (4. 7)

где — среднее значение темнового тока, величина которого для для кремниевых фотодиодов — (1…8)·10 —8. Принимаем =1·10 —8

Собственные шумы электронных схем ПРОМ или ППМ обусловлено хаотическим тепловым движением электронов, атомов и молекул в резисторах, полупроводниках и других элементах. Среднеквадратическое значение тока собственных шумов равно:

, (4. 8)

где k = 1,38·10-23 Дж ·К —1;

Т — температура по шкале Кельвина;

Fш = 4…8 — коэффициент шума предварительного усилителя ПРОМ (принимаем Fш = 8);

Rвх = 1…5 МОм — входное сопротивление предварительного усилителя ПРОМ (принимаем Rвх = 4 МОм).

Сравнивая величины дробовых, темновых и собственных шумов, видно, что основными являются темновые шумы. Среднеквадратическое значение токов суммарных шумов:

Защищенность от шумов на участке Гречишкино-Кущевка:

. (4. 10)

Ожидаемая защищенность соответствует вероятности ошибки менее 10-14. что значительно ниже допустимого значения и удовлетворяет требуемой помехозащищенности.

Рассчитаем помехозащищенность на следующем участке Кущевка-Ростов Главный длинной 100 км. Темновые и дробовые шумы в дальнейшем пересчитывать не требуется, так как они не зависят от длины регенерационного частка.

Определим затухание на участке:

Определим мощность оптического излучения на входе ПРОМ:

Определим среднеквадратическое значение полезного сигнала на выходе фотодетектора:

Определим среднеквадратическое значение тока дробовых шумов:

Среднеквадратическое значение токов суммарных шумов:

Защищенность от шумов на участке Кущевка-Ростов Главный:

Ожидаемая защищенность соответствует вероятности ошибки менее 10-14. что ниже допустимого значения и удовлетворяет требуемой помехозащищенности.

Рассчитаем помехозащищенность на следующем участке Ростов Главный-Лихая длинной 109 км.

Определим затухание на участке:

Определим мощность оптического излучения на входе ПРОМ:

Определим среднеквадратическое значение полезного сигнала на выходе фотодетектора:

Определим среднеквадратическое значение тока дробовых шумов:

Среднеквадратическое значение токов суммарных шумов:

Защищенность от шумов на участке Ростов Главный-Лихая:

Ожидаемая защищенность соответствует вероятности ошибки менее 10-14. что ниже допустимого значения и удовлетворяет требуемой помехозащищенности.

Рассчитаем помехозащищенность на следующем участке Миллерово-Кантемиров длинной 110 км.

Определим затухание на участке:

Определим мощность оптического излучения на входе ПРОМ:

Определим среднеквадратическое значение полезного сигнала на выходе фотодетектора:

Определим среднеквадратическое значение тока дробовых шумов:

Среднеквадратическое значение токов суммарных шумов:

Защищенность от шумов на участке Миллерово-Кантемиров:

Ожидаемая защищенность соответствует вероятности ошибки менее 10-14. что ниже допустимого значения и удовлетворяет требуемой помехозащищенности.

Рассчитаем помехозащищенность на следующем участке Евдаково-Воронеж длинной 120 км.

Определим затухание на участке:

Определим мощность оптического излучения на входе ПРОМ:

Определим среднеквадратическое значение полезного сигнала на выходе фотодетектора:

Определим среднеквадратическое значение тока дробовых шумов:

Среднеквадратическое значение токов суммарных шумов:

Защищенность от шумов на участке Евдаково-Воронеж:

Ожидаемая защищенность соответствует вероятности ошибки менее 10-14. Что ниже допустимого значения и удовлетворяет требуемой помехозащищенности.

Рассчитаем помехозащищенность на следующем участке Грязи-Мичуринск длинной 115 км.

Определим затухание на участке:

Определим мощность оптического излучения на входе ПРОМ:

Определим среднеквадратическое значение полезного сигнала на выходе фотодетектора:

Определим среднеквадратическое значение тока дробовых шумов:

Среднеквадратическое значение токов суммарных шумов:

Защищенность от шумов на участке Грязи-Мичуринск:

Ожидаемая защищенность соответствует вероятности ошибки менее 10-14. что ниже допустимого значения и удовлетворяет требуемой помехозащищенности.

Рассчитаем помехозащищенность на следующем участке Павелец-Узуново длинной 95 км.

Определим затухание на участке:

Определим мощность оптического излучения на входе ПРОМ:

Определим среднеквадратическое значение полезного сигнала на выходе фотодетектора:

Определим среднеквадратическое значение тока дробовых шумов:

Среднеквадратическое значение токов суммарных шумов:

Защищенность от шумов на участке Павелец-Узуново:

Ожидаемая защищенность соответствует вероятности ошибки менее 10-14. что значительно ниже допустимого значения и удовлетворяет требуемой помехозащищенности.

Рассчитаем помехозащищенность на следующем участке Ожерелье-Москва длинной 85 км.

Определим затухание на участке:

Определим мощность оптического излучения на входе ПРОМ:

Определим среднеквадратическое значение полезного сигнала на выходе фотодетектора:

Определим среднеквадратическое значение тока дробовых шумов:

Среднеквадратическое значение токов суммарных шумов:

Защищенность от шумов на участке Ожерелье-Москва:

Ожидаемая защищенность соответствует вероятности ошибки менее 10-14. что значительно ниже допустимого значения и удовлетворяет требуемой помехозащищенности.

Сведем в таблицу 4.1 полученные значения защищенности на участках.

Таблица 4.1 — Значения вероятностей ошибок на участках

Регенерационный участок

Длина регенерационного участка, км

Мощность приема, Вт

Значение полезного сигнала,

Защищенность,

Аз, дБ

Вероятн.

ошибки

Гречишкино-Кущевка

75

43,2

10-14

Кущевка-Ростов Главный

100

31,2

10-14

Ростов Главный-Лихая

109

26,9

10-14

Миллерово-Кантемиров

110

26,2

10-14

Евдаково-Воронеж

120

21,7

10-9

Грязи-Мичуринск

115

23,9

10-14

Павелец-Узуново

95

31,9

10-14

Ожерелье-Москва

85

38,6

10-14

Рассчитаем ожидаемую вероятность ошибки всей магистрали:

Рож = 7·10-14 + 10-9? 10-9.

10-9 < 14,94·10-9

Условие Рож < Рдоп выполняется, поэтому проектные решения выбраны правильно.

5. Построение диаграммы уровней на усилительном участке

Уровень оптической мощности, поступающей на вход ПРОМ линейного регенератора, зависит от энергетического потенциала ВОСП, потерь мощности в ОВ, потерь мощности оптического излучения в разъемных и неразъемных соединениях.

Рассчитаем распределение энергетического потенциала на усилительном участке Воронеж-Грязи длинной 120 километров. Технические параметры участка приведены в таблице 5.1.

Таблица 5. 1-Технические параметры ЦВСП

№ п/п

Параметры

Обозначение

Единицы измерения

Значение параметра

1

Уровень мощности передачи оптического сигнала

Рпер

дБм

-4

2

Минимальный уровень приема оптического излучения

Рпр

дБм

-38

3

Энергетический потенциал ЦВОСП

Э

дБ

30

4

Длинна усилительного участка

Lру

км

120

5

Строительная длинна оптического кабеля

Lстр

км

4

6

Количество строительных длин

qстр

шт

30

7

Количество разъемных соединений

qстр

шт

2

8

Затухание оптического сигнала на разъемном соединителе

Aрс

дБ

0,5

9

Количество неразъемных соединений

qнc

шт

29

10

Затухание оптического сигнала на неразъемном соединителе

Анс

дБ

0,1

11

Коэффициент затухания оптического кабеля

б

дБ/км

0,22

Для построения диаграммы распределения энергетических потенциалов нам понадобятся значения уровней сигнала на каждом разъемном и не разъемном соединении. Расчет этих величин приведен ниже.

Определим величину затухания всего регенерационного участка:

, дБ (5. 1)

дБ

Определим уровень оптического сигнала после первого разъемного соединения:

, дБ (5. 2)

дБ

Находим уровень передачи после первого неразъемного соединения (НС) оптического кабеля:

, дБ (5. 3)

дБ

Уровень сигнала на выходе второго НС будет равен:

, дБ (5. 4)

дБ

Уровень приема т. е. уровень оптического излучения на выходе второго РС:

, дБ (5. 5)

дБ

Расчищаем эксплуатационный запас () данного регенерационного участка:

, дБ (5. 6)

дБ

По результатам расчета можно сделать вывод, что затухание усилительного участка меньше минимального уровня мощности оптического излучения. Эксплуатационный запас составил 3,7 дБ.

Результаты расчета распределения энергетического потенциала представлены в виде диаграммы на чертеже ВОСП. 01. 10. 03.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана волоконно-оптическая система передачи на участке железной дороги «Краснодар-Москва»

Для заданной обеспечения пропускной способности 25 Гбит/с используем 10 потоков STM-16 с иcпользованием аппаратуры XDM 2000, работающей на основе технологии DWDM. Выбран частотный план оптических каналов.

В качестве линии связи выбран подвесной самонесущий кабель ОКМС-А-6 (2,4) СП-24 (2).

Рассчитана длина усилительного участка, которая составила 126 км, и длина регенерационного участка — 239 км, исходя из чего установлены оптические усилители и регенерационные пункты.

Построена диаграмма распределения энергетического потенциала на одном усилительном участке.

Список использованной литературы

1. Крухмалев В. В., Моченов А. Д. Синхронные телекоммуникационные системы и транспортные сети: учебное пособие для вузов. РГУПС, 2008 г.

2. XDM-2000 (ETSI) Справочное руководство. ECI Telecom, 2004−2005.

3. Игнаткин В. С. Построение цифровых сетей на основе плезиохронной и синхронной иерархий скоростей передачи. Методическое пособие. Москва, 1996.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой