Вишневецкий А.Г. Расчет оптического линейного тракта с волновым разделением каналов - файл rachet_optich_liney_trakta.doc

Вишневецкий А.Г. Расчет оптического линейного тракта с волновым разделением каналов
скачать (467 kb.)
Доступные файлы (1):
rachet_optich_liney_trakta.doc3837kb.06.04.2002 19:59скачать

rachet_optich_liney_trakta.doc

  1   2   3   4   5   6


Узбекское Агентство Почты и Телекоммуникаций

Ташкентский Электротехнический Институт Связи



Кафедра телекоммуникационных

систем передачи

РАСЧЁТ ОПТИЧЕСКОГО ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА С ВОЛНОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ


ПОСОБИЕ ПО КУРСОВОЙ РАБОТЕ ДЛЯ МАГИСТРАНТОВ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ “ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ”

Ташкент 2002

ВВЕДЕНИЕ
Внедрение волоконно-оптических систем передачи в Узбекистане идет быстрыми темпами. Однако, появление в мировой системе телекоммуникаций сети Интернет и развитие сети абонентского доступа ставит на повестку дня вопрос резкого расширения объема передаваемой информации, вплоть до потоков в несколько единиц и десятков Тбит/с. Между тем, самые современные системы с максимальной скоростью передачи SТМ-64 (10 Гбит/с) и SТМ-256 (40 Гбит/с) на 2-3 порядка уступают тем возможностям, которые может обеспечить оптическое волокно по пропускной способности. К тому же, электронные компоненты систем ставят существенные ограничения по скорости. Радикальным решением проблемы является создание систем с волновым уплотнением. Используя набор световых несущих можно уже сейчас обеспечить по одной нитке волокна передачу потоков до 1 Тбит/с и более. Целью настоящего пособия является ознакомление и подготовка специалистов в области проектирования и построения таких систем передачи. Вне всякого сомнения, такие системы в ближайшее время появятся на. телекоммуникационных сетях Узбекистана.

В данном пособии рассмотрена методика расчета таких систем и сетей. В нем приводятся справочные данные по промышленным системам со спектральным уплотнением, по одномодовым световодам, по квантовым оптическим усилителям, устройствам ввода-вывода и мультиплексорам. Процесс проектирования, нашедший отражение в пособии, включает целый ряд последовательно рассматриваемых задач, касающегося выбора диапазона для спектрального уплотнения, выбора типа световодов и частот каналов. Проводится расчет дисперсии для канала с максимальным быстродействием и с максимальной спектральной частотой, расчет затухания на участке между двумя квантовыми усилителями. Определяется помехозащищенность и проводится построение диаграммы уровней для магистрали.
1. ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ
Каждый студент выполняет задание по индивидуальным исходным данным, получаемым от преподавателя.

В ходе работы над заданием студент выполняет следующее:

• производит выбор аппаратуры для спектрального уплотнения;

• приводит карту распределения частот для выбранного спектрального диапазона;

• выбирает тип световодов и частоты каналов в соответствии с используемой картой каналов;

• производит расчет дисперсии для канала с максимальным быстродействием и с максимальной и минимальной спектральной несущей; .

• производит расчет затухания участка между двумя квантовыми усилителями;

• определяет отношение сигнал/помеха и строит диаграмму уровней для магистрали;

• строит подробную структурную схему линейного тракта с промежуточными участками.

Для выполнения расчетов, при проектировании, задаются следующие исходные данные:

L - длина трассы передачи, км;

L1 - длина секции, км;

М - число каналов спектрального уплотнения;

Используемая в каналах электрическая аппаратура уплотнения (SТМ-N, АТМ, IР и др.), и соответствующее число каналов для каждой системы уплотнения (М1 М2, М3 и т.д.);

Наличие пунктов ввода-вывода;

Спектральный диапазон, в котором производится уплотнение;

Строительная длина волокна, км.
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ И СЕТЯХ СПЕКТРАЛЬНОГО УПЛОТНЕНИЯ
Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM), также называется волновым мультиплексированием или спектральным уплотнением. Есть и развитие этой технологии — "плотное" DWDМ. Возможности временного уплотнения пока исчерпаны SТМ-256 со скоростью передачи 40 Гбит/с.

В последние годы отмечается стремительный рост каналов, но если прирост речевого трафика составляет 8% в год, то трафика данных-35% в год. На 80-100% растет ежегодно объем трафика Интернета.

Решить проблемы роста объема передаваемой информации можно тремя способами:

1. Прокладкой новых кабелей (длительный и дорогостоящий процесс);

2. Переходом к более производительной аппаратуре с временным мультиплексированием;

3. Применением WDM или DWDM.
П
ереход на скорости передачи с использованием систем синхронной передачи - 40 Гбит/с и более проблематичен из-за сложностей с электронными компонентами аппаратуры и ростом дисперсии. Но, даже переход на скорости в 40 Гбит/с сулит использование информационной емкости оптического волокна в 25 Тбит/с не более 0.1%. Внедрение технологии WDM и DWDМ опирается на технические реализации (рис. 1), основанные на использовании волновых мультиплексоров и демультиплексоров обеспечивающих в настоящее время возможность уплотнения с шагом до 100 ГГц (0,8 нм), хотя и возможно уплотнение и с шагом 50 ГГц (0,4 нм). Однако, при шаге в 50 ГГц даже при скорости передачи в 10 Гбит/с спектры перекрываются.

Рис 1. Гипотетические архитектуры мультиплексных оптических линий на основе каналов SDH: а) система 32STM-16; б) система 8STM-64.
Переход к этим технологиям требует использования широкополосных квантовых оптических усилителей на оптических волокнах, легированных эрбием. Такие усилители выпускаются трех видов: усилители мощности (МУ), линейные усилители (ЛУ) и предварительные усилители (ПУ).

Для эффективного использования технологий WDM предпочтительны оптические световоды с ненулевой смещенной дисперсией (другие перечисленные необходимые компоненты рассмотрены более подробно далее).

Выделим и рассмотрим те новые возможности, которые открываются с применением систем спектрального уплотнения:

1. В настоящее время принято классифицировать такие системы на три типа:

а) Обычные (WDМ), для которых разнос каналов составляет не менее 200 ГГц, это даёт возможность в окне прозрачности 1530-1560 нм получить  16 спектральных каналов;

б) Плотные (DWDМ), для которых разнос каналов составляет не менее 100 ГГц (0.8 нм) и даёт возможность мультиплексировать в спектре 1530-1560 нм не более 32-40 каналов;
Таблица 1.

Частотное распределение с шагом 100 и 200 ГГц для диапазона1528-1560 нм.

Частота, ТГц
100 ГГц (8 каналов и более)
200 ГГц (4 канала и более)
Длина волны, нм

196,1
*
*
1528,77

196,0
*



1529,55

195,9
*
*
1530,33

195,8
*



1531,12

195,7
*
*
1531,90

195,6
*



1532,68

195,5
*
*
1533,47

195,4
*



1534,25

195,3
*
*
1535,04

195,2
*



1535,82

195,1
*
*
1536,61

195,0
*



1537,40

194,9
*
*
1538,19

194,8
*



1538,98

194,7
*
*
1539,77

194,6
*



1540,56

194,5
*
*
1541,35

194,4
*



1542,14

194,3
*
*
1542,94

194,2
*



1543,73

194,1
*
*
1544,53

194,0
*



1545,32

193,9
*
*
1546,12

193,8
*



1546,92

193,7
*
*
1547,72

193,6
*



1548,51

193,5
*
*
1549,32

193,4
*



1550,12

193,3
*
*
1550,92

193,2
*



1551,72

193,1
*
*
1552,52

193,0
*



1553,33

192,9
*
*
1554,13

192,8
*



1554,94

192,7
*
*
1555,75

192,6
*



1556,55

192,5
*
*
1557,36

192,4
*



1558,17

192,3
*
*
1558,98

192,2
*



1559,79

192,1
*
*
1560,61


с) Высокоплотные (НDWDM), для которых разнос каналов составляет 50 ГГц и позволяет, в настоящее время, мультиплексировать в спектре 1530-1560 нм до 80 каналов. Можно также дополнительно увеличить число каналов за счет использования окна прозрачности 1560-1620 нм (рис.2.).

Наконец, устранив пик поглощения волокна на длине волны ~1400 нм (рис.3.) можно обеспечить сплошной оптический диапазон передачи от 1280 до 1620 нм (рис.3в.).

Частотный диапазон передачи составит в этом случае:




Рис.2. Перспективная схема расширенного канального плана.
Процесс создания столь широкополосных систем отдален несовершенством световодов и отсутствием столь широкополосных квантовых оптических усилителей. Не менее актуальна и проблема равномерности амплитудно-волновых характеристик таких усилителей.

2. Переход на технологии спектрального уплотнения обеспечивает возможность транспортировки различных сигналов (АТМ, IР, РDН) без их упаковки и обработки посредством структуры мультиплексирования SDН (рис.4.).



  1   2   3   4   5   6

Лекции
Лабораторные
Справочники
Эссе
Вопросы
Стандарты

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации