Контрольная работа по "Волоконно-оптические системы передачи"

2. Как устроены и действуют усилители на примесном волокне?

Принцип действия ВОУ основан на эффекте возбуждения посредством внешней накачки атомов редкоземельного материала, помещенных в сердцевину обычного одномодового стекловолокна. Редкоземельные материалы выбраны с таким расчетом, чтобы имелись зоны поглощения внешней энергии и создавалась инверсная населенность, которая приводит в конечном результате к спонтанной и вынужденной люминесценции. При этом вынужденное свечение будет обусловлено входным сигналом и совпадает с ним по длине волны.

3. Какими характеристиками описывают оптические усилители?

Основные характеристики: коэффициент усиления; мощность насыщения - мощность на входе, при которой коэффициент усиления уменьшиться на 3 дБ; максимальная мощность на выходе – мощность, при которой уровень на входе - -2.5¸ 0 дБ; коэффициент шума; спектральная характеристика

Описание при проектировании: Окна прозрачности, химическое соединение, назначение усилителя, величина усиления, полоса частот усиления, мощность накачки, ток накачки, потребляемая мощность.

4. В каких частях оптических систем передачи могут использоваться усилители?

В волоконно-оптическом тракте. Т.е. в качестве усилителя мощности совмещаемых с оптическими передатчиками, в качестве предусилителей перед фотоприёмниками, в качестве промежуточных станций в линейных трактах оптических систем передачи

5. Какие шумы и искажения имеют место в оптических усилителях?

Шумы вызваны спонтанными переходами. Шумы усиления, излучения.

Искажения: дисперсионные, неравномерность АЧХ.

6. Какие реальные коэффициенты усиления обеспечивают полупроводниковые и волоконные оптические усилители?

Полупроводниковые оптические усилители обеспечивают усиление от 10 до 40 дБ;

Волоконно-оптические усилители от 10 до 50 дБ.

7. Линейные тракты оптических систем передачи

1. Какие способы построения линейных трактов оптических (проводных и беспроводных) систем передачи могут быть реализованы?

Через атмосферу.

В проводных: одноволновый л.т.: простой оптический; л.т. с электронными регенераторами; с оптическими усилителями передачи и приёма; с промежуточными оптическими усилителями.

Многоволновый линейный тракт: оптоволоконный тракт типа L, или V, или U.

2. Какие устройства могут входить в состав линейного тракта оптической системы передачи?

Оптические разветвители, изоляторы, аттенюаторы, переключатели, регенераторы, усилители, повторители.

3. Чем отличается регенератор в линейном тракте от усилителя?

Оптический усилитель только усиливает передаваемый сигнал по мощности, а в регенераторе происходит как усиление сигнала, так и восстановление его первоначальной формы

4. Какие разновидности линейных кодов оптических систем передачи нашли наибольшее применение и почему?

Выбор линейного кодирования определеятся: при работе на многомодовых ОВ возбуждается большое количество мод и чем больше их количество, тем сильнее выражены межсимвольные искажения. Таким образом вид кода выбирается так, чтобы эти искажения были минимальны.

при передаче мощность, или интенсивность света больше “0”, Þ линейный сигнал должен быть “+” или “0”. Рабочая точка выбирается вблизи порогового тока, т.е.в самом начале линейного участка.

На характеристики линейного сигнала свое влияние кроме линии связи и станционных устройств оказывает температурная нестабильность. Необходимо так же учитывать дисперсионные искажения.Þ к линии связи предъявляются следующие требования: возможность выделения Fт из линейного сигнала; число следующих подряд друг за другом “1” и “0” должно быть минимальным;

вид линейного кода выбирается таким образом, чтобы межсимвольные помехи были минимальны; аппаратурная реализация кодеров должна быть по возможности простой; код должен быть сбалансирован.

Блочные коды mBnB, 1В2В;

Код ЧПИ (1В1В)

Коды типа mBIC

Скремблированный код

5. Чем отличаются коды 1В2В от mBnB?

1В2В коды - которых один бит  исходного сигнала преобразуется  в комбинацию из двух битов.

в линейном коде класса mВnВ – исходный сигнал разбивается на отрезки, состоящие из m бит, и преобразуется в определённую последовательность кодовых символов порядка n.

6. Каким требованиям должны удовлетворять линейные тракты многоволновых оптических систем передачи (системы со спектральным уплотнением)?

характеристики оптических кабелей должны соответствовать стандартам, рекомендованным МСЭ-Т G.652, G.653, G.654, G.655;

оптические линейные усилители по своим характеристикам должны соответствовать рекомендациям МСЭ-Т G.661, G.662, G.663;

пассивные оптические компоненты линейного тракта должны соответствовать по своим характеристикам рекомендациям МСЭ-Т G.671;

построение линейного тракта многоволновой ВОСП должно соответствовать рекомендациям МСЭ-Т для оптических систем передачи и сетей G.681, G.691, G.692, G.805, G.871, G.872, G.957, G.958, G.959.1;

линейные тракты должны быть резервированы частично или полностью (схемы резервирования 1:n и 1+1);

линейный тракт должен быть пригоден для наращивания числа оптических каналов (4, 8, 16, 32 ...) без изменения структуры и компонентов и ухудшения качества;

должна быть возможность использования существующих ВОЛС с одномодовыми волокнами;

должна быть предусмотрена возможность выделения/ввода отдельных оптических каналов в промежуточных станциях;

линейные тракты должны иметь встроенные средств контроля, измерений и автоматического резервирования;

в линейном тракте должно быть предусмотрено включение устройств компенсации хроматической и поляризационной модовой дисперсии;

негативное воздействие нелинейных оптических эффектов на качество волновых каналов должно быть рассчитано и минимизировано.

Задача 6.

Используя приложения для оптических интерфейсов аппаратуры SDH, определенных рекомендациями МСЭ-Т G.957, определить по варианту число промежуточных регенераторов и расстояние между ними.

Составить схему размещения оконечных и промежуточных станций с указанием расстояний. Определить уровень приема РПР [дБ] на входе первого, считая от оконечной станции, регенератора, вычислить допустимую вероятность ошибки одного регенератора.

Тип оптического интерфейса: S-1.1

Затухание оптического кабеля αк=0,4 дБ/км.

Дисперсия оптического кабеля D=4 пс/(нм.км)

Длина линии L=1247 км.

Строительная длина кабеля Lс=4,5 км.

Затухание на стыке длин αс=0,09 дБ.

Из таблицы к методическим указаниям:

Pпер.макс = -8 дБ – излучаемая мощность.

Pпр.мин = -33.5 дБ – минимальный уровень оптической мощности.

 

Расстояние между регенераторами определяется из соотношения:

 

 

где:

А – энергетический потенциал оптического интерфейса:

A=Pпер.макс.-Рпр.мин.=-8-(-33.5)=25.5 дБ.

Э – энергетический запас на старение передатчика и приёмника и восстановление повреждённых линий, рекомендуется:

Э=3 дБ.

αк- затухание оптического кабеля, дБ/км

αс- затухание на стыке строительных длин, дБ

Lс- строительная длина кабеля, км

 км.

Число регенераторов определяется из соотношения:

Совокупная дисперсия регенерационного участка определяется соотношением:

σ=D.∆λu.Lp

где:

∆λu=0,5.∆λ0,5

∆λ0,5- среднеквадратическая ширина спектра источника излучения на уровне 0,5 от максимальной мощности, что соответствует обозначению –3 дБм от максимального уровня.

Для интерфейса S-1.1 приведено значение на уровне –3 дБм это 4 нм.

∆λu=0,5.∆λ0,5=0,5.4=2 нм.

σ=D.∆λu.Lp=4.2.53.571=428.571 .

Необходимо проверить совокупную дисперсию для регенерационного участка. Она должна быть меньше приведённой в таблице приложения для интерфейса.

По данным таблицы максимальная хроматическая дисперсия составляет 96 пс/нм, т. е. условие не выполняется. Производим пересчет длины регенерационного участка, чтобы совокупная дисперсия не превышала максимальной хроматической.

Т.к совокупная хромотическая дисперсия првышает максимальную, приведенную в таблице в 4,5 раза то уменьшим на эту величину длинну регенерационного участка, тогда:

LP=11,9 км

Число регенераторов определяем из соотношения:

 

 

Допустимая вероятность ошибки одного регенератора вычисляется из норматива на ошибки для магистрального участка сети 10000 км:

Pош=10-7

Таким образом на 1 км линии:

Pош=10-12

Вероятность ошибки вычисляется из соотношения:

 

 

Минимальную длину участка регенерации определяют по нижеприведённой формуле, уменьшая в ней энергетический потенциал А на величину D.

D-динамический диапазон регенератора (D=20-26 дБ), примем D=20 дБ.

 

 

Уровень приёма Pпр на входе регенератора:

 

Pпр=Рпер-αк.Lp=-8-0,4.11.9=-12.76 дБ.

 

Схема размещения оконечных и промежуточных станций: