Проектирование системы тактовой сетевой синхронизации

- B – используются уровни мощности, подходящие только для бустерного усилителя;

-C – используются уровни мощности, подходящие только для предусилителя;

- D – используются уровни мощности, подходящие для работы без усилителей;

z – обозначает тип источника и волокна:

- 1 – используются источник излучения с номинальной длиной волны 1310 нм и ОВ в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.652;

- 2 - используются источник излучения с номинальной длиной волны 1550 нм и ОВ в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.652;

- 3 - используются источник излучения с номинальной длиной волны 1550 нм и ОВ в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.653;

- 5 - используются источник излучения с номинальной длиной волны 1550 нм и ОВ в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.655.

По условию  технического задания оптическое волокно выбрано в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.655, необходимое число каналов равно10, а скорость передачи 10 Гбит/с. Расстояние между городами от 30 до 120 км. Получаем несколько видов возможных оптических интерфейсов:

B16Wx-2t5.

Приведем  значение параметров оптических интерфейсов  для разновидностей: B16I1-2D5, B16L1-2A5, B16S1-2B5 и B16S1-2С5 (таблица 4.1).

 

Таблица 4.1 – Параметры интерфейсов (Рекомендация G.959.1)

Параметр	Ед. изм.	B16I1-2D5	B16S1-2B5	B16S1-2С5	B16L1-2A5
Общая информация
Максимальное число каналов		16
Скорость передачи/линейный код		NRZ 10G
Макс. коэфф. битовых ошибок
Тип волокна		ITU-T G.655
Интерфейс в точке
Макс. средняя выходная мощность канала	дБм	-3	+3	-7	+5
Мин. средняя выходная мощность канала	дБм	-6	0	-11	0
Макс. средняя суммарная выходная мощность	дБм	+9	+15	+5	+17
Центральная частота	ТГц	192.1+0.2m, m=0 до 15
Межканальный интервал	ГГЦ	200
Макс. отклонение центральной частоты	ГГЦ	40
Мин. коэфф. гашения в канале	дБм	8.2
Маска глаз-диаграммы		NRZ 10G
Оптический путь (один участок) от точки точки
Макс. коэфф. ослабления	дБ	6	11	11	22
Мин. коэфф. ослабления	дБ	0	0	0	11
Макс. хроматическая дисперсия	пс/нм	400	800	800	840
Мин. оптические возвратные потери в  точке	дБ	24
Макс. дискретный коэфф. отражения между  точками и	дБ	-27
Макс. дифференциальная групповая задержка	пс	30
Интерфейс в точке
Макс. средняя мощность	дБм	-3	+3	-7	-6
Мин. средняя мощность	дБм	-12	-11	-22	-22
Макс. средняя суммарная мощность	дБм	+9	+15	+5	+6
Макс. различие между мощностями в  канале	дБ		-	2	3
Макс. потери в оптическом пути (штраф  оптического тракта)	дБ	1	1	1	1
Мин. эквивалентная чувствительность	дБм	-13	-12	-23	-23
Макс. коэфф. отражения оптического  сетевого элемента	дБ	-27	-27	-27	-27

 

Выберем оптические интерфейсы для каждого  участка сети (таблица 4.2). Для выбранных  интерфейсов и участков найдем протяженность  участков регенерации.

 

Таблица 4.2 - Тип оптического интерфейса между терминальными станциями

Сегмент сети	Тип оптического интерфейса	Допустимое затухание, дБ	Допустимая дисперсия, пс
АМТС – Витебск	B16I1-2D5	6	400
Витебск – Шумилино	B16L1-2A5	11 - 22	840
Шумилино - Полоцк	B16L1-2A5	11 - 22	840
Полоцк - Браслав	B16L1-2A5	11 - 22	840
Браслав - Шарковщина	B16L1-2A5	11 - 22	840
Шарковщина -  Глубокое	B16S1-2B5	11	800
Глубокое - Бешенковичи	B16L1-2A5	11 - 22	840
Бешенковичи - Сенно	B16S1-2B5	11	800
Сенно – Толочин	B16L1-2A5	11 - 22	840
Толочин – Орша	B16L1-2A5	11 - 22	840
Орша – Дубровно	B16S1-2B5	11	800
Дубровно – Лиозно	B16L1-2A5	11 - 22	840
Лиозно - АМТС	B16L1-2A5	11 - 22	840

 

В качестве исходных данных при проектировании используются следующие значения параметров оптических элементов:

- коэффициент шума бустера и предусилителя nf=7 дБ;

- коэффициент  шума линейного усилителя nf=8 дБ;

-уровень мощности на выходах ОУ для каждого из 16 оптических каналов составляет +1 дБм;

- совокупный  уровень мощности многоканального сигнала составляет +16 дБм;

- ОУ полностью  компенсируют потери оптической  мощности, вносимые ОВ, оптическими  мультиплексорами и коммутаторами;

- величина  потерь оптической мощности с  учетом потерь на стыках строительных  длин кабеля и при подключении  к оборудованию – 0,275 дБ/км;

- хроматическая  километрическая дисперсия –  10 ;

- коэффициент  ПМД – 0,2 ;

- диапазон  рабочих длин волн 1531,12 – 1562,23 нм;

- коэффициент  шума оптических мультиплексоров  – 6 дБ;

- уровень  мощности на входе линейного усилителя – -24-13 дБм;

- коэффициент  усиления линейного усилителя  – -5 - 22 дБ

- уровень  мощности на входе предварительного  усилителя (рамановского) – -36-15дБ

- коэффициент  усиления предварительного усилителя (рамановского) – 10 - 22 дБ.

- уровень  мощности на входе бустера  (оптического усилителя) –-5-15дБ 

- коэффициент  усиления бустера (оптического  усилителя) – 10-20 дБ 

В каждом оптическом сетевом элементе происходит уменьшение величины ООСШ, вызванное  добавлением собственных помех. Происходит снижение помехоустойчивости в каждом из оптических каналов, что может привести к увеличению числа ошибок цифровой передачи при регенерации сигналов. При проектировании протяженных оптических каналов с коммутацией и усилением необходимо точно определить ООСШ и сравнить с допустимыми значениями, которые приводятся в технической документации. Изменение величины в одном оптическом сетевом элементе ONE можно рассчитать по формуле:

, (4.1)

где    - отношение оптический сигнал/шум на выходе ONE;

- отношение оптический  сигнал/шум на входе ONE;

- уровень мощности  сигнала оптического канала на  входе ONE;

- коэффициент шума ONE;

- постоянная Планка, согласованная с уровнем мощности, мДжс;

- центральная частота  оптического канала, Гц;

- полоса частот оптического  канала, Гц.

При каскадировании N-го числа ONE результирующее значение можно рассчитать:

, дБ,  (4.2)

где  - уровени мощности оптического канала на входах различных оптических сетевых элементов;

- коэффициент  шума i-го оптического сетевого элемента.

Расчет  диаграммы уровней оптического  канала и ООСШ приведены ниже в  виде таблиц.

При расчётах примем следующие значения:

h= 6.652 мДжс;

 Гц;

Гц

 

Таблица 4.3 – Расчет диаграммы уровней  на участке Витебск – Шумилино – Полоцк–Браслав – Шарковщина – Глубокое - Бешенковичи

Рассчитываемые параметры	Участки и длины оптического кабеля, км
Затухание участка, дБ	11,83	17,6	34,65	12,34	8,8	43,1
Уровень мощности на входе участка, дБм	1	0,83	3,3	3,65	1,31	2,51
Уровень мощности на выходе участка, дБм	-10,83	-16,7	-11,35	-8,69	2,51	4,39

 

Таблица 4.4 – Расчет диаграммы уровней  на участке Бешенковичи – Сенно  – Толочин – Орша – Дубровно – Лиозно – АМТС – Витебск

Рассчитываемые параметры	Участки и длины оптического кабеля, км
Затухание участка, дБ	10,2	13,48	15,68	5,5	20,35	13,2	0,3
Уровень мощности на входе участка, дБм	4,39	4,19	0,71	0,03	3	2,65	-0,55
Уровень мощности на выходе участка, дБм	4,19	-9,29	-14,97	3	-17,35	-10,55	-0,55

 

На участках 1 (+10 дБ), 2 (+20 дБ), 3 (+15дБ), 4 (+10 дБ), 6 (+10), 8(+10), 9(+15), 11(+20), 12(+10) поставим предварительные усилители. На участках 5 (+10), 7 (+10), 10(+5) поставим бустер.

На участке 3 поставим линейный усилитель (+20 дБ), на участке 6 поставим 2 линейных усилителя (+20дБ) так как из-за большой протяжённости  участка появляется большое затухание. Уровень мощности в результате падает ниже уровня мин. средняя мощность интерфейса.

 

Таблица 4.5 – Результаты расчета ООСШ на участке Витебск – Шумилино – Полоцк–Браслав – Шарковщина – Глубокое - Бешенковичи

Рассчитываемые параметры	Участки и длины оптического кабеля, км
Уровень мощности на входе , дБм	-10,83	-16,7	-11,35	-8,69	2,51	4,39
Коэффициент шума	19	19	27	19	19	35
на выходе, дБ	53,89	47,215	44,57	55,03	66,43	52,32

 

 

Таблица 4.6 – Результаты расчета ООСШ на участке Бешенковичи – Сенно – Толочин – Орша – Дубровно – Лиозно – АМТС – Витебск

Рассчитываемые параметры	Участки и длины оптического кабеля, км
Уровень мощности на входе , дБм	4,19	-9,29	-14,97	3	-17,35	-10,55	-0,55
Коэффициент шума	19	19	19	19	19	19	12
на выходе, дБ	68,1	54,63	48,95	66,93	46,56	53,36	70,37

При таком  ООСШ штраф по мощности для оконечного сетевого элемента, в котором будет  производиться регенерация электрического сигнала, не будет превышать 0,5 дБ.

Для определения  допустимой хроматической дисперсии  возьмем максимальное значение хроматической  дисперсии для каждого оптического  интерфейса из таблицы 4.1. Получаем:

 

Рассчитанные  значения показывают, что протяжённость участка регенерации для составляет 40 км, для 80 км, для 84 км, поэтому нам необходимо установить устройства компенсации дисперсии на участках усиления , . Компенсатор дисперсии DCM-C80 имеет следующие харакеристики:

Средняя хроматическая дисперсия, пс/нм:-1280

Вносимое  затухание: не более 6,5 дБ