Установка оптических кабелей

 

Дадим краткую характеристику мультиплексора SMA16/4:

Область применения:

SMA16/4, являясь частью семьи синхронных мультиплексоров Серии 3 производства компании Marconi Communications, позволяет операторам создавать абсолютно гибкие, высоконадежные, устойчивые сети СЦИ, осуществляющие эффективную передачу агрегатного потока STM-16 (2488 Мбит/с). SMA16/4 предлагает неограниченный доступ на уровне VC1 по всему агрегатному потоку STM-16 за счет использования полностью неблокирующейся коммутационной матрицы, а также уникальных трибутарных позиций. СЦИ сегодня - это опора телефонной сети, платформа для будущих высокоскоростных широкополосных сетей. SMA16/4 осуществляет передачу и управление (без блокировки) огромным количеством трафика внутри регионального, городского уровней и уровня доступа.

Применяется:

• STM-16 оконечные, линейные и кольцевые конфигурации для приема, передачи и управления высоко мощным графиком STM-16 внутри регионального, городского уровней и уровня доступа.
• Многокольцевая структура для прилежащих колец STM-1 и STM-4. Гибкость системы SMA16/4 позволяет иметь структуру, состоящую либо из двенадцати прилежащих колец SТМ-1, либо из двух прилежащих колец STM-4 и восьми прилежащих колец STM-1.
• Гибкое проключение двух колец STM-16 на всех уровнях VC.
• Оптический узел для консолидации и сортировки трафика СЦИ (STM-1 и STM-4) и окончания трафика PDH (1.5/2/34/45/140Мбит/с).
• 64 порта, неблокирующийся, 4/3/1 коммутатор.

Дополнительные преимущества:

• Упрощение процесса планирования сети, особенно в тех точках, где происходит частое изменение нагрузки, что ведет:
• к более полному использованию имеющейся мощности
• к улучшенному времени реагирования
• к более совершенному использованию сетевых уровней
• Снижение стоимости и сложности установки в сеть
• Повышение надежности и упрощение сетевого управления
• Полная кольцевая структура либо из двух прилежащих колец STM-4 и восьми прилежащих колец STM-1 на одном SMA16/4
• Вывод до 256 х 2 Мбит/с на одном SMA16 /4

Такие характеристики достигаются на едином стандартном подстативе ETSI за счет:

1. единой, полностью неблокирующейся коммуникационной матрицы, которая осуществляет полный доступ вплоть до уровня VC1 по агрегатному потоку STM-16 и трибутарным потокам
2. 4 позиций, каждая из которых может принимать один STM-4, два STM-1 или 140 Мбит/с трибутарные потоки
3. 8 позиций, каждая из которых может принимать два STM-1, 32 х 1.5/2 Мбит/с, 3 х 34/45 Мбит/с, 34 Мбит/с трансмультиплексор и 140 Мбит/с трибутарные потоки.
4. Возможность за счет MS-SPRING существенно увеличить мощность кольца STM-16 для осуществления услуг резервирования;
5. Возможность осуществления мониторинга соединений в режиме Tandem, что позволяет значительно расширить возможности мониторинга;
6. Возможность за счет полной совместимости с любым оборудованием SMA производства компании Marconi Communications сократить затраты на внедрение и резервные блоки;
7. Трибутарные модули являются общими для всей семьи синхронных мультиплексоров Серии 3 производства компании Marconi Communications, включая и новые трибутарные интерфейсы, а именно:

• Combiner, осуществляющий 64 кбит/с коммутацию СЦИ Extender, осуществляющий экономически выгодное расширение сетей СЦИ.

• CellSpan, осуществляющий транспортировку трафика АТМ и TDM через сети SDH.
• Варианты Трибутарной Платы (Tributary Card) 1.5 Мбит/с

2 Мбит/с

34 Мбит/с 

34 Мбит/с Структурированный Трансмультиплексор

45 Мбит/с

140 Мбит/с

Combiner СЦИ Extender Call Span

STM-1 - электрический или оптический  с одним или двумя портами STM-4 оптический

Оптические интерфейсы

Оптический на STM-1 с линейной скоростью передачи 155 520 кбит/с с вариантами на 1310 нм и 1550 нм к L1.1 и L.1.2 Оптический на STM-4 с линейной скоростью передачи 622 080 кбит/с с вариантами на 1310 нм и 1550 нм к S 4,1. L 4.1. L 4.2. Существует также расширенный список вариантов.

Оптический на STM-16 с линейной скоростью передачи 2 488 320 кбит/с с вариантами на 1310 нм и 1550 нм к S 16.1, L 16.1, L 16.2, L16.3. Существует также расширенный список вариантов.

Оптические разъемы

FC/PC, SC или DIN 47256.

Электрические интерфейсы

Трибутарные интерфейсы в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.703: 1.5/2 Мбит/с

34 Мбит/с 

34 Мбит/с Структуризованный Трансмультиплексор

45 Мбит/с 

140 Мбит/с 

STM-1 Электрический

Интерфейс Менеджера Элементов

Q. Протокол в соответствии с  рекомендациями МСЭ-Т: G.703, Q.811 I-Q.812 (между  шлюзовым мультиплексором и менеджером элементов).

Qecc Протокол в соответствии с рекомендуемыми МСЭ-Т: G.784 (для DCC - Служебных Каналов Передачи Данных).

Интерфейс Локального Терминала МСЭ-Т F-Интерфейс V24 к IBM-совместимому ПК.

Входы Синхронизации

2048 кГц тактового сигнала в  соответствии с G.703 или                               

2 Мбит/с HDB3 сигнала в соответствии с G.703.

1544 кГц тактовый сигнал в соответствии  с G.703 (номинальное волновое сопротивление 75 или 120 Ом).

Выходы Синхронизации

2048 кГц соответствии с G.703.

Напряжение Источника Питания

От-48 В до 60 В DC номинальное.

Механическая Конструкция

Конструкция для SMA16/4 представляет собой двухполочный подстатив, вмещающий полностью резервированную систему и рассчитанный на различные комбинации линейных трибутарных модулей. Блок подключения Линий (LTD), находящийся в верхней части подстатива, осуществляет физический интерфейс ко всем трибутарным и вспомогательным интерфейсам.

Каждый модуль внутри подстатива имеет свою собственную переднюю панель для устойчивости и как средство обеспечения электромагнитной совместимости и защиты от электростатических зарядов в соответствии со стандартами ЕС.

 

 

 

4 Расчет параметров оптического волокна и выбор оптического кабеля. Расчет длины регенерационного участка

 

 

4.1 Расчет параметров оптического  волокна

 

Заданные города, между которыми необходимо проложить ВОЛП относятся к узлам транспортной сети. Как правило, для соединения узлов транспортной сети используют одномодовые волоконно-оптические кабели.

  Тип кабеля определяется заданной  длиной волны, допустимыми потерями и дисперсией, а также условиями прокладки (категориями грунта, наличием переходов через водные преграды и т. д.). Учитывая, что оптическое волокно чувствительно к сильным электромагнитным полям, рекомендуется ОК прокладывать в некотором отдалении от  ЛЭП. Если условия позволяют, желательно выбирать кабель, не содержащий металлических элементов. Выбор типа кабеля можно произвести, исходя из расстояний между узлами. В данном проекте для организации магистральной сети следует выбирать рабочую длину волны 1,55мкм; потери в ОВ при этом малы (около 0,22 дБ/км), что позволяет организовывать связь на значительные расстояния (порядка 100 км.). Применяя оптические усилители, можно увеличивать дальность связи до 150 км и более;  однако, при этом уже сказываются (особенно при скоростях 2,5Гбит/с и более) дисперсионные искажения.

Простейшее ОВ представляет собой круглый диэлектрический (стекло или прозрачный полимер) стержень, называемый сердцевиной, окружённый диэлектрической оболочкой. Показатель преломления материала сердцевины всегда больше показателя преломления оболочки , где и — относительные диэлектрические проницаемости сердцевины и оболочки соответственно. Относительная магнитная проницаемость обычно постоянна и равна единице.

Показатель преломления оболочки обычно постоянен, а показатель преломления сердцевины в общем случае является функцией поперечной координаты. Эту функцию называют профилем показателя преломления [1].

Для передачи сигналов по ОВ используется известное явление полного внутреннего отражения на границе раздела двух диэлектрических сред (n1 > n2), при этом угол полного внутреннего отражения.

 

                                           ,      (4.1)

 

С другой стороны, величина угла полного внутреннего отражения зависит от соотношения диаметра сердцевины и длины волны .

 

,          (4.2)

откуда

 

,            (4.3)

 

Таким образом, по ОВ будут эффективно передаваться только лучи, заключённые внутри телесного угла , величина которого обусловлена углом полного внутреннего отражения . Этот телесный угол характеризуется числовой апертурой

 

,      (4.4)

 

или при вводе луча из воздуха = 1, числовая апертура определяется:

 

,      (4.5)

 

где n1 и n2 - показатели преломления сердцевины и оболочки соответственно.

Соотношение между n1 и n2 принято характеризовать разностью показателей преломления

 

∆ = ,      (4.6)

 

Исходя из технического задания имеем n1 = 1.476, n2 = 1.474 и подставляя исходные данные в формулу (4.5) получаем

 

 

4.1.1 Расчет затухания оптического кабеля

Ослабление сигнала в ОВ обусловлено собственными потерями и дополнительными потерями ак, обусловленными неоднородностями конструктивных параметров, возникающих при деформации и изгибе световодов в процессе наложения покрытий и защитных оболочек при изготовлении кабеля. Коэффициент затухания

 

α=αс + αк ,       (4.7)

 

Кабельные потери в расчетах учитывать не будем, так как их величина очень мала.

Собственные потери αс состоят из трёх составляющих; ослабления за счет поглощения αп, ослабления за счет наличия в материале ОВ посторонних примесей αпр, ослабления за счет потерь на рассеяние αр.

Отсюда                 

 

αс=αп+αпр+αр,      (4.8)

 

Ослабление за счёт поглощения αп  линейно растёт с частотой и связано с потерями на диэлектрическую поляризацию. Фактически эти потери обусловлены комплексным характером показателя преломления сердцевины, который связан с тангенсом угла диэлектрических потерь световода. Эти потери составляют tgδ=10-12

При современном уровне технологии изготовления ОВ коэффициент преломления очень мал.

 

,      (4.9)

 

где n – коэффициент преломления сердцевины, n = 1.476,

λ – длина волны излучателя, λ = 1.31*10-9 м.

 

Подставляя данные в формулу (3.9) получим

 

 

Потери энергии также существенно возрастают из-за наличия в материале ОВ посторонних примесей, таких как гидроксильные группы (ОН), ионы металлов и др. Из-за примесей возникают всплески ослабления на волнах 0.95 и 1.4 мкм. При этом наблюдаются три окна прозрачности световода с малыми ослаблениями в диапазонах волн 0.8 – 0.9, 1.2 – 1.3, 1.5 – 1.6 мкм.

Так как длина волны равна 1.31мкм (второе окно прозрачности) значит αпр можно пренебречь αпр = 0 дБ/км.

Рассеяние обусловлено неоднородностями электрических параметров материала ОВ, примесями, размеры которых меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления, который находится в пределах от 0.6 до 1.5.

 

,       (4.10)

 

Примем κр = 0.8 ( )

где =1.31 мкм

 

Подставим значения известных величин в выражение (5.10)

 

Подставляя рассчитанные значения из формул (4.9),(4.10) в формулу (4.8)

Получим

 

 

Согласно техническому заданию дополнительные потери равны

aк = 0,1 дБ/км.

Тогда α = 0.4 дБ/км.

5.1.2 Расчет дисперсии оптического  кабеля

В предельном идеализированном варианте по ОВ возможна организация огромного числа каналов на большие расстояния, а фактически полоса передаваемых частот ограничена. Это обусловлено тем, что сигнал на приёмный конец приходит размытым вследствие различия скоростей распространения в световоде отдельных его составляющих. Данное явление носит название дисперсии и оценивается величиной уширения передаваемых импульсов.

Полоса частот  определяется по формуле

 

ΔF=1/τи ,      (4.11)

 

Пропускная способность ОК зависит от типа и свойств ОВ (одномодовые или многомодовые, градиентные или ступенчатые), а также от типа излучателя (лазер или светоизлучающий диод.)

Сравнивая дисперсионные характеристики различных ОВ, можно отметить, что лучшими данными обладают одномодовые световоды, так как в них отсутствует модовая дисперсия.

Причинами дисперсии является некогерентность источников излучения, определяемая хроматической дисперсией. В свою очередь хроматическая дисперсия делится на материальную (возникает вследствие частотной зависимости показателя преломления материала сердцевины) и волноводную (связана с частотной зависимостью продольного коэффициента). Еще одной причиной дисперсии является наличие большого числа мод. Но так как в нашем случае используется одномодовое волокно, то модовая дисперсия много меньше других составляющих дисперсии, поэтому ею можно пренебречь  тогда

 

,                                              (4.12)

 

Для  инженерных  расчетов  в  первом  приближении  можно  использовать  упрощенную  формулу, не  учитывающую  форму  профиля  показателя  преломления

 

                                                tмат =Dl*L*M(l),                                    (4.13)

 

где Dl – ширина  спектра  излучения  источника.  Обычно 1–3 нм  для  лазера;