Рассчет

Таблица 2

Nokia (Финляндия)

Fibercoms (Беларусь)

ЭЗАН (Россия)

Тип мультиплексора

DM-8

DM-34

DM-140

ЦМД-21

ЦМД-31

ENE 6020

ENE 6055

ENE 6058

ENE 6041

ОВГ-25

ОТГ-35

ТЛС-31

ОПТ-025

Уровень иерархии PDH

Вторичный

Третичный

Четверичный

Вторичный

Третичный

Вторичный

Третичный

Четверичный

Вторичный

Третичный

Е1,Е2,Е3

Метод мультиплексирования

Бит интервалинг

Стандарт мультиплексирования

G.742

G.751

G.742

G.751

G.742

G.751

G.742

G.751

G.751, G.742

Метод выравнивания

положительный

Положительный

Каналы доступа (трибы) (кбит/с)

2048

8448

34368

2048

8448

2048

2048,8448

8448

34368

2048

2048, 8448

2048

2048, 8448, 34368

Число каналов Е1 промежуточного ввода/вывода

ндп

Ндп

ндп

Ндп

Тип трибного интерфейса 75 Ом/120Ом

G.703

G.703,75/120

G.703, 75

G.703,75/120

G.703,75

G.703,75/120

Линейный каналы (Агрегатный выход), (кбит/с)

8448

34368

139264

8448

34368

8448

34368

139264

8448

34368

2048, 8448, 34368

Используемая среда передачи ВОК/КК/РРЛ

ВОК/КК/РРЛ

ВОК/КК

ВОК

Длина волны и тип оптического волокна (ММ/ОМ)

850/1300 (ММ)

1300(ММ)

ндп

1300(ММ)

850/1300(ММ)

1300(ММ)

ндп

850/1300(ММ)

1300/1550 (ОМ)

Бюджет регенерационной секции (ВОК), дБ/дБм

нд

20(SL36(L)

нд

44E1, 42E2, 36E3

Длина регенерационной секции (ВОК), км

нд

40(SL140(L)

40(SY140(L)

нд

Асинхронный интерфейсы тип/скорость (кбит/с)

V.11/2/4/9.6

V.11/4.8/9.6

V.11/9.6/9.6

RS-232/RS-485

нд

RS-232/RS-485

Служебный сервисный каналы: число/тип

1/ТЧ-4

1/ТЧ

нд

1/ТЧ

10/ОЦК

1/ТЧ

Размеры блоков в стойке (В х Ш х Г), мм

233х25х160

Х600х300

448х160х220

224х160х220

223х595х240

Тип стойки, размеры (В х Ш х Г), мм

нд

2600х600х300

2600х600х220

ЕврошкафОКУ

Число мультиплексоров в стойке

нд

Нд

Число мультиплексоров в полке

нд

4/2

Возможная схема резервирвования

1+1

1+1Диапазон рабочих температур ⁰С

-10+50

-5+45

нд

Напряжение источника питания В

20-72

20-30/40-70

21-29/36-72

36-72

Потребляемая мощность (на мультиплексор), Вт

3.5

5.0

34.0

15.0

20.0

4.5

3.7

5.0

9.0

нд

ВОК-Волоконно-оптический кабель

КК-коаксиальный кабель

ММ-многомодовое волокно

ОМ-Одномодовое волокно

РРЛ-радиорелейная линия

ТЧ-4-канал тональной частоты, 4-проводная линия

S зоновая секция нд-нет данных

L-магистральная линия

НДП-не допускается

НП-не применению

Нр- не регламентировано

Нн-не нормировано

Характеристики промышленного оборудования PDH

Таблица3

Параметры оптических интерфейсов аппаратуры STM-1, STM-4

Параметры	Единица измерений		Величина
Параметры	Единица измерений		Wavestar	Siemens
Код применения			L-1/2/L-1.3	L-4.1	L-4.2/L-4.3	JE-4.2/JE-4.3
Диапазон длин волн	нм		1510…1560	1280…1320	1510…1560	1535…1555
Скорость передачи	Мбит/с		155.52	622.08
Линейный код	Бинарный NRZ, скремблированный
Передающий устройство (эталонная точка S(G.957)
Тип источника излучения			SLM	Фабрин-Перо с номиналь-ной мощностью излучения	Лазерный диод с распределённой обратной связью и номинальной мощностью излучения	Лазерный диод с расп-ределённой обратной связью и повышенной мощностью излучения
Спектральный характеристики
Максимальная ширина полосы излучения		нм	1	,1.7	<0.5	<0.5
Минимальный коэффициент подавления боковых мод		дБ	30		>30	>30
Средний уровень оптического излучения вводимого в волокно		дБм	+2+-5	-3+0	-3++2	С Оптическим усилителем +13++16 +3++6
Приемное устройство (эталонная точка R(G.957)
Тип фотоприёмника				inGaAs-ARD в режиме номинальной чувствительности	inGaAs-ARD в режиме повышенной чувствительности	inGaAs-ARD в режиме номинальной чувствительности и с оптическим усилителем приём
Уровень номинальной принимае-мой мощности при 10^-10 BER	дБ		-34	-36	-39	-45
Уровень перегрузки	дБ		-3	-8	-17	-15

Таблица 4

Параметры оптических интерфейсов оборудования SL-16 фирмы “Siemens”

Параметры	Единица измерений	Величина
Скорость передачи	Мбит/с	2488.32
Линейный код	Бинарный NRZ, скремблированный
Передающий устройство (эталонная точка S(G.957)
Тип источника излучения		DBF номинальной мощностью излучения					DBF повышенной мощностью излучения				DBF с внешним модулятором и повышенной мощностью излучения
Диапазон длин волн	нм	1293…1328			1510… 1560		1293…1328			1510…1560	1510…1560
Спектральный характеристики
Максимальная ширина полосы излучения	нм	<1		<0.6		<1		<0.6			<0.1
Минимальный коэффициент подавления боковых мод	дБ	>30		>30		>30		>30			>30
Средний уровень оптического излучения вводимого в волокно	дБм	-3-0		-3+0		-1…+2		-1…+2			С Оптическим усилителем передачи +13…+16
Код применения		L-16.1/S-16.1		L-16.2/L-16.3		JE-16.1		JE-16.2/JE-16.3			JE-16.2/JE-16.3
Приемное устройство (эталонная точка R(G.957)
Тип фотоприёмника		Gе-AРD в режиме номинальной чувствительности	inGaAs-AРD в режиме номинальной чувствительности			inGaAs-AРD в режиме номинальной чувствительности			inGaAs-AРD в режиме повышенной чувствительности		inGaAs-ARD в режиме повышенной чувствительности
Уровень номинальной принимаемой мощности	дБм	-27	-28			-27			-29.5		-29.5; -37 (оптическим усилителем приема
Уровень перегрузки	дБм	0	-6			-6			-6		-6; -15 (оптическим усилителем приема

Таблица 5

Таблица5

Параметры оптических интерфейсов оборудования 3AL36.494AA компании “Alcatel”

Параметры	Единица измерений		Величина
Код применения			STM-16, соответствует G.70 и 7 G958 2488.3
Диапазон длин волн	нм		1280…1335	1530…1560	1530…1560	1530…1560
Передающий устройство (эталонная точка R(G.957)
Тип источника излучения			SLM	SLM	SLM	SLM
Спектральный характеристики
Максимальная ширина полосы излучения	нм		1	0.5	0.5	0.5
Минимальный коэффициент подавления боковых мод	дБ			30	30	30
Средний уровень оптического излучения вводимого в волокно
Максимальный		дБм	+2	+4	+4	+2
Минимальный		дБм	-2	+1	-1	-5
Минимальный коэффициент экстенции		дБ	10	8.2	8.2	8.2
Приемное устройство (эталонная точка R(G.957)
Уровень номинальной принимаемой принемаемой мощности при 10^-10BER		дБм	-27	-29	-29	-29
Уровень перегрузки		дБм	-8	-8	-8	-8

Примечание. Для повышения энергетического потенциала системы в аппаратуре предусмотрено применение волоконнно-оптических усилителей (ОҒА): на передающий стороне-усилителя мощности (Booster) с уровнем выходной мощнсти +10 дБм; +13дБм; +15дБм. На приемной стороне-предварительного усилителя с коэффициентом усиления до 17 дБ при коэффициенте шума ≈7 дБ.

Таблица 6

Классификация стандартных оптических интерфейсов

Использование		Внутри станции	Между станции
Использование		Внутри станции	Короткая секция		Длинны секция
Длины волны источника, нм		1310	1310	1550	1310	1550
Тип волокна		Rec. G.652	Rec. G.652	Rec. G.652	Rec. G.652	Rec. G.652 Rec. G.654	Rec. G.653
Расстояние, км*		≤2	≈15		≈40	≈80
Уровни STM	STM-1	1-1	S-1.1	S-1.2	L-1.1	L-1.2	L-1.3
	STM-4	1-4	S-4.1	S-4.2	L-4.1	L-4.2	L-4.3
	STM-16	1-16	S-16.1	S-16.2	L-16.1	L-16.2	L-16.3

* Расстояния условны и используются для классификации, а не для расчетов в технических заданиях

3. ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА И КАБЕЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ВОСП

В таблице 7 и 8 приводятся параметры промышленных оптических волокон и волокон, рекомендуемых стандартами. Области применения многомодовых волокон на λ=1.3 мкм ограничены из-за значительной дисперсии и затухания по сравнению с одномодовыми волокнами, локальными и вычислительными сетями и системами PDH. Переметры этих волокон приведены в таблице 7. используются только волокна с градиентными преломления показателей преломления и на длине волны λ=1.3мкм. полоса пропускания волокон имеет размерность (МГцхкм) и соответствует ширине полосы пропускания ВОЛС длинй в 1 км. Для дины линии в L км полоса пропускания соответственно снижается в L раз.

Все оптические сети абонентского доступа и транспортная сети (зоновые, магистральные, международные и даже городские сети) ориентированы на использование одномодовых волокон на λ=1.55 мкм. Для систем с одной спектральной несущей используется волокон типов SSF, DSF. Волокон NZD применяются в системах спектрального уплотнения. В таблицах 9 и 10 приведены переметры оптических кабелей разных фирм.

Таблица 7

Параметры промышленных и рекомендуемых стандартом ММ волокн

Параметры

Corning

Fujikura

ITU-T

Тип марки или стандарт волокна

50/125

62,5/215

InfiCore 300

InfiCore 600

InfiCore 1000

InfiCore 2000

G-50/125

G.62,5/125

G.651

Рабочие окна ,нм

850

Затухания, дБ/км

850 нм

2,4-2,5

2,8-3,0

<3,0

<2,5

<3,0

<2,5

<2,4

<3,0

<4,0

1300 нм

0,5-0,7

0,6-0,8

<0,7

<0,8

<0,7

<0,8

<0,7

<2,0

Прирост затухания при изгибе ¹

850 нм

<0,5

нд

1300 нм

<0,5

нд

Диапазон рабочий температуры, С^о

-60…+80

нд

Изменение затухания в диапазоне рабочих температур дБ/км

850 нм

<0,20

нд

1300нм

нд

Полоса пропускания, МГц*км

850 нм

400-

160-200

нд

>400

>200

1300нм

600

200-600

нд

>600

>200

Длины волны нулевой дисперсии, нм²

1297-1316

1335-1354

1332-1354

1297-1316

1332-1354

1297-1316

нд

Отклонения нулевой дисперсии ³ пс/нм*км

0,101

0,097

0,101

0,097

0,101

нд

Хроматическая дисперсия

850 нм

нд

<120

1300нм

нд

Числовая апертураси

0,2±0,015

0,275±0,015

0,2±0,015

0,275±0,015

0,2±0,015

0,18-0,24

Групповой показатель преломления

850 нм

1,49

1,496

нд

р/э

1300нм

1,486

1,487

нд

р/э

Профиль показателя преломения

Парабола

Диаметр сердечника, мкм

50±3,0

62,5±3,0

50±3,0

62,5±3,0

50±3,0

50±2,5

62,5±3,0

50±3,0

Упрукость сердцевины %

<5,0

<6,0

нд

Угрукост оболочки, мкм

125±2,0

125±3,0

Неконцентичност сердцевины и оболочки, %

<2,0

<1,0

нд

Ноконцентрлик,мкм

<2,0

<3,0

<1,5

<6,0

Упрукость оболочки, мкм

245±2,0

Неконцентричность⁵ ,мкм

±12,0

нд

Сила снятия покрытия Н

2,24

нд

Перемотка натяжения, ГПа

0,7

нд

Параметр динамической усталости, пd

нд

Стандартная длина волокна на катушке, км

1,1-4,4

2,2-8,8

1,1-4,4

7,2-8,8

1,1-4,4

нд

Примечание к таблице8;

1-статистическая величина PMD измерения, в соотвествии с IEC ЫС 86A/WG1

2-значения, вычислительные на основе других параметров

3-указанные значения соответствует области нулевой дисперсии

4-указаны два занчения, новой и старой (для новой и старой технологии TrueWave)

5-треугольный профиль представляет собой равнобедренный треугольник на пряумоуголоьным пьедестале.

6-выпускается в двух вариантах с покрытиями СРС т СРС+Duradad-для второго варианта диаметр поля моды на 1550 нм равен 10.35±0.8

7-большее значение соответствует волокну с покрытием СРС+ Duradad

Общее замечание через наклонную черту приведены либол альтернативные либо наиболее вероятное значения параметров

G.652 стандарт для ОМ волокна, имеющего нулевую дисперсию на 1310 нм и допустимого для работы на 1550 нм

G.653 стандарт для ОМ волокна со сдвигом дисперсии, имеющего нулевую дисперсию на 1550 нм и допустимую для работы на 1310 нм

G.654 стандарт для ОМ волокна, оптимизированного по затуханию для работы на 1550 нм и имеющего нулевую дисперсию 1310 нм

G.655 стандарт для ОМ волокна со сдвигом дисперсии, имеющего малую ненулевую дисперсия на 1550 нм и допустимого для работы на 1310 нм.

Таблица 9

Основные технические параметры и конструктивные особенности кабелей производство ЗАО «Москабельмет»

Основный технические параметры и конструктивные особен- ности ОК		Тип кабеля
		А-D24b246x4E9/1250. 22H18(0.7 и др	А-D24b241x4E9/1250. 22H18(0.7	DL-D(ZN)241x4E9/1250. 22H18(0.7	ADSS-D2Y(ZN)246x4E9/125 0. 22H18(0.7
Количество волокон		до 24	до 12	до 12	до 24
Коэффициент потерь, дБ/км	1330 нм	<0.35	<0.35	<0.35	<0.35
Коэффициент потерь, дБ/км	1550 нм	<0.22	<0.22	<0.22	<0.22
Допустимое сдаваливающее на растяже-ние, кН		≥7	≥7	≥2.7	≥6
Допустимое сдаваливающее усилие, кН/см		≥1	≥1	≥400	≥400
Кол-во циклов изгиба на 90⁰ R=300 мм, Т=-10⁰ С		20	20	20	20
Рабочий диапазон температур, ⁰С Наружный диаметр, мм		-40…+60	-40…+60	-40…+60	-40…+60
Рабочий диапазон температур, ⁰С Наружный диаметр, мм		16	13.6	11.5	12.7
Масса кабель, кг/км		367	323	108	124
Строительная длина,м		≥4000	≥4000	-	≥4000
Хроматическая дисперсия, пс/нмхкм	1330 нм	<3.5	<3.5	<3.5	<3.5
Хроматическая дисперсия, пс/нмхкм	1550 нм	<18	<18	<18	<18

Таблица 10

Основный оптические и конструктивные характеристики магистральных ОК различных фирм

Параметр			Mohawk/CDT 9США)	Fujikura (Япония)		Фирма Samsung(Южная Корея)	SEL (Германия)	Nokia(Финляндия)	Pirelli (Испания)
Параметр			Mohawk/CDT 9США)	W	WW	Фирма Samsung(Южная Корея)	SEL (Германия)	Nokia(Финляндия)	Pirelli (Испания)
Коэффициент пот ерь, дБ/км	1330 нм		0.35	≥0.38	≥0.38	≥0.4	≥3.5	0.35	≥0.36
Коэффициент пот ерь, дБ/км	1550 нм		0.25	≥0.22	≥0.22	≥0.25	≥0.25	0.25	≥0.25
Хроматическая дисперсия, пс/нмхкм	1330 нм		≥3.5	≥3.5	≥3.5	≥3.5	≥3.5	≥3.5	≥3.5
	1330 нм		≥18	≥18	18	≥20	≥18	≥20	≥20
	1550 нм		≥18	≥18	18	≥20	≥18	≥20	≥20
Максимальное количество волокон в кабеле			До 44	30	30	48-144	48-144	До96	До128
Количество волокон в модуле			2.4.6…2.4	1-6	1-6	2.6…12	2,4,6,8,12	3,5,7,9	2,4,8
Количество модулей			6	1-5	1-5	6	6	6	6
Внешний диаметр кабел Dкаб.мм			12.07	20/23	37	11.1-24.5	18-31	25-28	11.7-20.3
Минимальный радиус изгиба (при Т=30⁰С)			20Dкаб	250/20Dкаб	20Dкаб	15Dкаб	15Dкаб	540-680	260-320
Допустимое растягивающий усиле ния, км		Динамическое	2.7	7/20	80	2.7-3.5	2.7	20-40	2.5-3.0
Допустимое растягивающий усиле ния, км		Статическое		3/5	20
Допустимое усиления сдавливания, Н/см			2000	1000	1000	1000-1200	2000	1000	1000
Температурный диапазон, ⁰С			-40…+70	-40…+70	-40…+70	-50…+70	-40…+70	-50…+70	-20…+70
Масса кабеля кг/м			156	470/950	3750	130-550	156-275	1150-1500	170-137
Максимальная строительная длина м.не менее			2000	4000	4000	2000	2000	2000	2000

4. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛИНЕЙНЫХ ЦИФРОВЫХ КОДАХ ВОСП

Специфичность оптического сигнала, импульсы которого могут быть только однополярными после преобразования в электрический сигнал приводит к необходимости использования кодов, специально предназначенных для ВОСП. К этим кодам предъявляется ряд требований: ограниченность энергетического спектра сигнала как в области низких, так и высоких частот с целью уменьшения дисперсионных искажений световодов, шумов, межсимвольньгх помех; упрощение аппаратуры линейного тракта; структура линейного кода должна обеспечить простоту выделения тактовой частоты из цифрового сигнала для формирования импульсов тактовой синхронизации в регенераторах; структура линейного кода должна обеспечить контроль качества передачи и исправности оборудования линейного тракта без перерыва связи, простоту реализации кодеров и декодеров, максимальную помехоустойчивость.

Совокупности указанных требований в полном объёме не удовлетворяет ни один код. Поэтому для разных ВОСП применяются различные коды. Во всех оптических кодах исходная электрическая комбинация в виде простейшего кода NRZ (no return to zero- без возврата к нулю) перекодируется, причём каждым m импульсам исходного кода сопоставляются n импульсов линейного оптического кода, где n>m. Отсюда формула кода mBnB. При этом тактовая частота линейного оптического сигнала

где - тактовая частота исходной цифровой последовательности.

Наиболее простыми кодами, сравнительно легко реализуемыми, являются коды класса 1В2В, для которых . Однако, в условиях ограничения полосы частот применение кодов класса 1В2В нецелесообразно и обычно они используются в системах, где скорость передачи не превышает нескольких десятков мегабит в секунду.

Из кодов 1В2В получил широкое применение код CMI. Код CMI сочетает простоту кодирования с возможностью выделения тактовой частоты с помощью фильтра. Такая возможность обусловлена наличием максимума на частоте . В этом коде блоки 11 и 00 кодируют поочерёдно исходную "1", а "0" исходной последовательности неизменно кодируется блоком 01. Наличие чередований 11 и 00, а также отсутствие сочетаний 10 позволяет обнаруживать ошибки, а также даёт возможность использовать эти особенности на время служебной связи, заблокировав при этом систему, контроля ошибок.

В некоторых системах применяется код класса 2В4В, получивший название кода с позиционно-импульсной модуляцией (ПИМ.). В этом коде используются разрешённые комбинации с единственным импульсом, временное положение которого зависит от блочной комбинации двух исходных импульсов. Четырём таким возможным комбинациям 00, 01, 10, 11 соответствуют в коде с ПИМ 1000, 0100, 0010, 0001.

Достоинством ПИМ-комбинаций является выигрыш по мощности передаваемых сигналов. В то же время этому коду присущ ряд недостатков: удвоение передаваемой полосы, сложность кодопреобразователей, проблемы контроля ошибок, возрастание трудности синхронизации.

В высокоскоростных системах используют блочные коды, для которых m>2, n>m, причём чем выше скорость передачи, тем ближе n к m, с целью сокращения передаваемой полосы.

Одним из решений, применяемым в этих кодах, является прочерка на чётность с целью обнаружения ошибок, К блоку из m символов исходной двоичной последовательности добавляется еще один контрольный символ "1" или "0" для того чтобы сумма по модулю 2 новой комбинации из m+1 символов равнялась нулю. Появление в сумме по модулю 2 из m+1 символов "1" означает наличие ошибки. Введённый дополнительный символ обозначают буквой Р.

Также в этих кодах вводят ещё один дополнительный символ для определения границы кодовой комбинации. Чаще всего по отношению к последнему символу данной комбинации вводится инверсный символ. Этот символ обычно обозначают буквой С. Возможно также использование символа С для сигналов служебной связи и синхронизации. Тогда этот символ обозначают буквой R.

Рис. 4.1. Схема формирования линейного кода 10B1P1R:

а) исходный код NRZ

б) линейный код 10B1P1R

В этом случае код обозначают mBlPlR. К таким кодам относится 10B1P1R (рис. 4.1). Наличие двух, дополнительных символов приводит к частоте передачи .

При сохранении такого же соотношения скоростей передачи в линии и исходного кода можно за счёт увеличения ёмкости блока символов расширить возможности наборов R и Р. Примером такого кода является 40B4P4R.

Реализация таких простейших кодов, обладающих малой избыточностью не дает подавления низкочастотных составляющих в спектре сигнала. Поэтому в ряде случаев используются более сложные способы кодирования, основанные на принципе взвешенного кодирования (ЗВ4В, 5В6В и др.). В этих кодах исходное число комбинаций из m символов составляет 2^m а число комбинаций которые можно передать в линию 2^m⁺¹ , хотя требуется только 2^m комбинаций на передачу. Поэтому с целью обеспечения устойчивой синхронизации и снижения спектральной плотности сигнала в области нижних частот, возможности контроля ошибок отбираются только те последовательности импульсов, где исключается максимальное число последовательных одинаковых символов. В коде 5В6В используются два вида комбинаций: один- с равным числом 1 и 0 (таких комбинаций в этом коде всего 20), второй- где кодирование осуществляется поочередно блоками с четырьмя единицами и двумя единицами. Благодаря этому плотность единиц в передаваемом коде остаётся постоянной.

Таблица 11

Код класса 5В6В

Исходный блоки

код 5В6В

Исходный блоки

код 5В6В

00000

00001

00010

00011

00100

00101

00111

01000

01001

01010

01011

01100

01101

01110

01111

101011 100010

101010

101001

111000(+) 101000

110010

111010 001010

001011

011010

100110

101110 100100

101100

110100

110110 000110

001110

010110

011110 010100

10000

10001

10010

10011

10100

10101

10110

10111

11000

11001

11010

11011

111000

11101

11110

11111

100011

110101 000101

111001 001001

001101

110011 010001

010101

110001

011101 011000

100111 100001 100101

011001

101101 001100

010011

010111

010111(-)

011011 010010

011100

На рис.2 приведены энергетические спектры некоторых линейных оптических кодов







			5В6В

Рис.2 Энергетический спектр линейных кодов ВОСП

Достоинства кодов ПИМ и 5В6В - отсутствие низкочастотной составляющей по сравнению с кодом NRZ. К тому же у кода 5B6В ограничена полоса сверху по сравнению с другими кодами. Но это достигается значительным усложнением кодера и декодера. Коды 10В12В, 40В44В имеют спектр, близкий к спектру кода NRZ.

Скремблирование - это ещё одна возможность создания нового кода. Естественно, такое кодирование в силу своей экономичности используется в наиболее высокоскоростных системах, в частности в системах STM-N. При скремблировании исходный код заменяется кодом, где плотности передачи нулей и единиц примерно равны, что позволяет обеспечить устойчивую синхронизацию на приёме. Что касается обнаружения ошибок при передаче, то для этих целей используются заголовки циклов (фреймов). При этом вся информация в цикле подвергается скремблированию.

В основе работы устройства скремблирования лежит использование сдвигового регистра, как генератора квазислучайной последовательности единиц и нулей (рис. 4.2).

11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1

Рис. 4.2. Работа скремблера

Для получения квазислучайной последовательности используется суммирование отдельных ячеек в сдвиговом регистре по модулю 2. При этом из любой последовательности (кроме нулевой), внесённой первоначально в каждом цикле в сдвиговый регистр, будет сформирована последовательность из нулей и единиц, меняющаяся от такта к такту. Сложение этой последовательности с исходным сигналом даёт возможность передать в линию скремблированный сигнал и восстановить на приёме исходный сигнал, используя такое же устройство скремблирования с такой же первоначально внесенной последовательностью в сдвиговый регистр в один и тот же момент времени (с учётом времени задержки на передачу сигнала в линейном тракте).

К дополнительным достоинствам скремблирования можно отнести возможность обеспечения секретности передаваемой информации.

5. ТОПОЛОГИЯ ЛИНЕЙНЫХ ТРАКТОВ PDH И SDH

Топология линейных трактов представляет особый интерес не только как решение линейных трактов местных, зоновых, магистральных систем, но и как сегменты сети, связывающих отдельные узлы сети. Благодаря стремительному развитию элементной базы существует ряд вариантов построения линейных трактов на основе использования терминальных (оконечных) мультиплексоров, регенераторов, мультиплексоров ввода-вывода, квантовых оптических усилителей. С целью повышения надежности линейных трактов может быть реализован с полным развертыванием, как аппаратуры, так и соединительных линий. На нынешнем этапе развития все указанные виды решений используются как в системах PDH, так и в системах SDH. Рассмотрим указанные топологические решения для линейного тракта.

- Топология "точка-точка". Эта топология получила наибольшее распространение в силу своей простоты. Она предусматривает соединение терминальных мультиплексоров (ТМ), как по схеме без резервирования, так и со 100% резервированием аппаратуры и соединительных линий типа 1+1 на основе резервирования, как электрических, так и оптических выходов. Переход с основного канала на резервный происходит автоматически за десятки миллисекунд. В PDH эта технология требует удвоения оборудования, в SDH такая технология реализуется за счет конструкции мультиплексоров ТМ (рис. 5.1). Если линейный тракт содержит только два оконечных мультиплексора, то длина такого тракта не превышает величину 100 км для = 1,55 мкм. Увеличение максимальной длины линейного тракта может быть достигнуто применением регенераторов (рис. 5.2).

- При наличии транзитных узлов, на которых могут быть выделены определенные типы трибов, используется топология «линейная цепь» (рис. 5.3). Из-за сложности выделения потоков в системе PDH такое решение применяется крайне редко. Зато в SDH — это очень распространенное явление.

- В линейных трактах и сетях с волновым уплотнением вместо регенераторов частично или полностью могут быть использованы квантовые оптические усилители. В случае отсутствия волнового уплотнения применение квантовых усилителей может быть оправдано увеличением расстояния между терминальными мультиплексорами (или терминальным мультиплексором регенератором) за счет использования мощных квантовых усилителей на передаче и предварительных усилителей на приеме. Такое решение преимущественно используется в системе SDH (рис. 5.4).

Рис. 5.1. Схемы базовой технологии линейных трактов:

а) простая технология «точка-точка» системы PDH;

б) топология «точка-точка» с резервированием 1+1 для системы PDH;

в) топология «точка-точка» с резервированием 1+1 для системы SDH.

Рис. 5.2. Схемы топологий «точка-точка» с использованием регенераторов:

а) для систем PDH; б) для систем SDH.

Рис. 5.3. Топология «линейная цепь»:

а) для систем PDH;

б) для систем SDH без резервирования;

в) для систем SDH с резервированием.

Рис. 5.4. Схема топологии линейного тракта с применением квантовых усилителей.

Варианты для выполнения курсовой работы

№	α,дБ/км	Λ,мкм	L,км	D,нс/нм∙км	n_o
1.	0.1	1.38	2	4	1700
2.	0.19	1.55	6	5	2600
3.	0.19	1.55	4	9	2500
4.	0.19	1.54	2	4	1500
5.	0.19	1.56	4	3	3000
6.	0.19	1.57	2	1	3000
7.	0.19	1.55	2	4	1500
8.	0.2	1.55	4	2	2000
9.	0.2	1.52	4	2	3000
10.	0.2	1.53	4	2	1000
11.	0.2	1.54	2	3	1000
12.	0.2	1.55	2	8	2000
13.	0.2	1.38	2	11	1700
14.	0.2	1.55	4	10	3000
15.	0.21	1.55	4	2	2500
16.	0.21	1.5	2	3.5	2300
17.	0.21	1.51	2	7	2700
18.	0.21	1.52	4	7.3	2000
19.	0.21	1.53	6	7.0	2500
20.	0.22	1.57	4	2	2700
21.	0.22	1.55	4	2	3000
22.	0.22	1.55	6	2.5	3000
23.	0.23	1.56	2	5	2500
24.	0.23	1.53	4	7	2000
25.	0.25	1.33	2	4	1800
26	0.24	1.55	6	6	3000

6. ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО РАБОТА.

Исходный данные должна быть представлены в таблице

Таблица 12

Исходный данные

Α,

(дБ/км)

λ, мкм

Lстр, (км)

n₀,(число фотонов на бит информации)

B₀,(Гбит/с)

0,002

0,034

0,155

0,62

2,5

Также задается вариант системы-одноволновая или многоволновая.

Все работы могут выполняться как для одноволновой системы так и для многоволновый системы. Под многоволновой системы понимается система спектрального уплотнения (сокращенно WDM), где в заданном окне прозрачности может быть расположено несколько десятков и даже сотен несущих. В этом случае дисперсия учитывается для того канала, у которого она максимальная. Расчеты в линейном тракте производится с целью определения длины пролёта и длины секции по трём показателям: затуханию, дисперсии и по допустимому соотношению сигнал-помеха.

Пролёт-это участок пути, перекрываемый в результате компенсации потерь от затухания сигнала за счёт запаса по усилению (энергетический потенциал) или за счёт усиления оптического усилителя.

Секция-это участок пути, перекрываемый одним или нескольким пролётами, в соответствии с конфигурацией, на границе которого расположены регенераторы, применяемый для восстановления формы сигнала после его прохождения через несколько пролётов или избавления от шумов, превышающих допустимые.

Если система одноволновая, то в ней каждый пролёт может заканчивается как регенератором, так и усилителем. Что касается многоволновой системы, то использование регенераторов в пролётах нецелесообразно из-за резкого увеличения стоимости (сколько каналов, столько понадобится регенераторов), поэтому регенераторы могут быть задействованы только оконечных пунктах.

6. ПОРЯДОК РАСЧЕТА

6.1.1. Определение скорости передачи сигнала в линейном тракте.

На основе формулы (1) по известному коду и скорости передачи ЦСП может быть определена скорость передачи сигнала в линейном тракте. Все дальнейшие работы и курсовом проекте ведутся на основе значения f_Л(МГц), что соответствует численно величине В₀ – скорости передачи в линию в Мбит/с

6.1.2. Определение чувствительности лавинного фотодиода для разных скоростей передачи Чувствительность фотодиода позволяет определить энергопотенциал (необходимый перепад между уровнем передачи и приёма системы), определяемый по следующей формуле:

, (1)

где

– энергетический потенциал, – уровень передачи, – чувствительность фотодиода. Необходимо использовать лавинные фотодиоды вместо p-i-n фотодиодов, так как они обладают более высокой чувствительностью. Уровень чувствительности лавинного фотодиода определяется выражением:

(2)

где

– необходимое число фотонов на бит информации при коэффициенте ошибок ,

- постоянная Планка,

- частота излучения лазера (Гц),

- скорость передачи информации (Гбит/с).

Произведем расчет уровней чувствительности лавинного светодиода для разных скоростей передачи информации. Для этого определим частоту излучения лавинного светодиода по заданной нам длине волны излучения:

, (3)

где

- скорость света, -длина волны излучения.Р_О=1мBm. Т.к. нас интересует зависимость чувствительности от скорости передачи, то расчёт уровней вести в измененной зависимости(3).

. (4)

Выполненный расчетов представим в виде таблицы 13

Таблица 13

Зависимость энергопотенциала от скорости передачи

B₀,(Гбит/с)	2·10^-3	8·10^-3	34·10^-3	0,155	0,622	2,5	10	40
Рг, (дБм)
Эп, (дБм)

6.1.3. Определение зависимости длины пролёта от скорости передачи, с учётом затухания линейного тракта

Исходным выражением для расчёта является баланс мощностей на участке линейного тракта (пролёта):

(5)

где

- уровень передачи (мощность излучения, вводимого лазером в волокно);

- потери на соединениях (сварочных и разъёмных)

- необходимый запас по мощности (учитывает разброс параметров элементов, температурные изменения);

- коэффициент затухания линейного кабеля;

- длина пролёта.

Потери на соединениях (сварочных и разъемных) определяются по формуле:

(6)

где

- затухание разъёмных соединителей;

- число разъёмных соединителей;

- затухание неразъёмных соединителей (сварка стыков на концах строительных длин);

- число неразъёмных соединителей.

Число неразъёмных соединителей определяется по формуле:

, (7)

где

- строительная длина волоконно-оптического кабеля;

- длина всего линейного тракта.

Используя формулы (4), (5), (6), (7) мы можем получить формулу, определяющую расстояние между усилительными пунктами:

(8)

Где

(9)

При использование в линейном тракте оптических коммутаторов и оптических устройств ввода-вывода в формуле (8) учитывается затухание этих элементов.

На основе расчётов по формулам (7), (8) необходимо составить таблицу зависимости L=Ф(В₀)

Таблица 14

Зависимость длины пролёта от скорости передачи с учетом затухания тракта

B₀,(Гбит/с)	2·10^-3	8·10^-3	34·10^-3	0,155	0,622	2,5	10	40
L, км

6.1.4. Определение зависимости длины секции от скорости передачи, с учётом дисперсии линейного тракта

Связь между длиной секции и скоростью передачи выражается следующей зависимостью (для кода NRZ):

, (10)

где

- скорость света;

- коэффициент дисперсии материала волокна;

- длина волны лавинного фотодиода;

- скорость передачи информации (Гбит/с).

==2,5*10^-6

Таблица 15

Зависимость длины L от скорости передачи с учетом дисперсии

B₀,(Гбит/с)	2·10⁶	34·10⁶	155·10⁶	620·10⁶	2,5·10⁹	10·10⁹	40·10⁹
L, км

6.1.5. По итогам таблиц построить результирующие графики зависимости расстояния между повторителями от скорости передачи В₀ для затухания и дисперсии. Количество усилителей для данной секции определяется следующим образом:

(11)

Результаты расчёта по длине пролета и секции, а также по количеству квантовых усилителей в секции представлены в таблице 16

Таблица 16

Данные по длине пролета и секции для систем передачи PDH и STM-N.

,(Гбит/с)	2·10⁶	34·10⁶	155·10⁶	620·10⁶	2,5·10⁹	10·10⁹	40·10⁹	2·10⁶
Тип системы	E1	E2	E3	STM-1	STM-4	STM-16	STM-64	STM-256
,(км)
,(км)
, (шт)

На основе таблицы строится график (рис.8)

Обе шкалы графика даются в логарифмическом масштабе. Примерный характер зависимости показан на рис.8.

6.1.6. в случае использования квантовых усилителей провести расчет помехозащищенности и построить диаграмму уровней для секции.

Уровень шумов в линейном тракте определяется только шумами квантовых усилителей. Этот уровень шумов в дБм определяется по формуле:

(12)

где

мощность шумов, вносимых спонтанным переходом одного фотона на 1 Гц полосы;

ширина спектра излучения лазера, равная модулирующему спектру, Гц;

коэффициент усиления квантового усилителя;

фактор шума квантового усилителя (=3,55 дБ).

Рис.8 Примерный вид графиков зависимости расстояния между повторителями от скорости передачи для затухания и дисперсии

При расчетах по формуле (13) необходимо руководствоваться следующими факторами: значение Dν, численно равное скорости передачи, нужно подставлять в Гц, 10lgG принимать равным полному затуханию на длине L сегмента между усилителями, что соответствует энергому потенциалу системы, 10lgNF≈5,5 дБм

С учётом накопления шумов на квантовых усилителях помехозащищённость будет определяться по формуле:

(15)

где

k – порядковый номер квантового оптического усилителя.

Помехозащищённость позволяет определить возможное число усилителей на длине секции. Если помехозащищённость падает до величины ≈ 22 дБм, что соответствует коэффициенту ошибок , то дальнейшее увеличение длины секции недопустимо.

Результаты расчёта помехозащищённости привести в таблице.

Таблица 17

Результаты расчета помехозащищенности

k	1	2	3	4	5	6	7	8	9
10lgk
A₂,дБм

По полученными расчетным значениям постройте диаграмму уровней оптической мощности, уровня шумов в линейном тракте и помехозащищенности.

Приложение 1

Обозначение элементов оптической сети

Литература

1. Р.Р.Убайдуллаев. «Волоконно-оптические сети». ЭКО-ТРЕНДЗ, Москва 1998, 267с.

2. Н.Н.Слепов. «Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи». Радио и связь, Москва 2000, 486 с.

3.

А.Б.Иванов. «Волоконная оптика, компоненты, системы передачи, измерения».Syrus Systems, Москва 1999, 672 с.

Проектирование линейного тракта

волоконно-оптических систем

передачи

Методическое пособие по дисциплине

«Телекоммуникационные системы

передачи» (для бакалавров

специальности 5522200) - ТУИТ

2008г.

Авторы: Исаев Р.И.,

Раджапова Р.Н

Печатается по решению научно-

методического совета университета.

Редактор:

Корректор:

Основные технические требования	Тип аппаратуры
Основные технические требования	ЛОТ 1Ц1	ОЛТ-025	ОТЛС-31 «Морион»	LS34/140 Philips	PLE2-14C Philips
Длина волны	1300 или 1500	1300	1300 или 1550	1300 или 1550	1300
Уровень средней оптической мощности на выходном разъёме, дБм	0±1	0±3		-1…0	-1…0
Число каналов ТЧ	30	120	480	480	1920
Тип линейного кода	CMI	CMI	NRZ со скремблером	5В6В модифицированный	20В24В
Скорость передачи каналов на стыке, Мбит/с	2,048	8,448	34,368	34,368	139,264
Скорость передачи линейного сигнала, Мбит/с			35,840	41,856	167,1168(140 со скремблированием
Энергетические потенциал, дБ, не менее		42	40	40	34
Коэффициент ошибок на выходе тракта максимальной протяженности не более		10^-9	10^-10	10^-10	10^-10
Минимальная принимаемая оптическая мощность при коэффициенте ошибок 10^-10	-56(<10^-9