2.3 Расчет длины участков ВОЛП

При проектировании высокоскоростных ВОЛП на базе одноканальных ВОСП должны рассчитываться отдельно длина участка регенерации по затуханию (Lα) и длина участка регенерации по широкополосности (Lв), т.к. причины, ограничивающие предельные значения Lα и Lв независимы.

В общем случае необходимо рассчитывать две величины длины участка регенерации по затуханию:

Lα макс. - максимальная проектная длина участка регенерации;

Lα мин. - минимальная проектная длина участка регенерации.

Для оценки величины длин участка регенерации могут быть использованы следующие выражения:

L α макс< (2-6)

 L α мин >       (2-7)

 
L в =     (2-8)

где Амакс, Амин (дБ) - максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания аппаратуры ВОЛП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более 1 х 10-10 ;

αок (дБ/км) - километрическое затухание в оптических волокнах кабеля;

αнс (дБ) - среднее значение затухания мощности оптического излучения неразъемного оптического соединителя на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации;

L стр (км) - среднее значение строительной длины кабеля на участке регенерации;

αре (дБ) - затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя;

n - число разъемных оптических соединителей на участке регенерации;

σ (пс/нм х км) - суммарная дисперсия одномодового оптического волокна;

Δλ(нм) - ширина спектра источника излучения;

В (МГц) - широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту;

Mα (дБ) - системный запас ВОЛП по кабелю на участке регенерации.

Если по результатам расчетов получено: Lв < Lα макс, то для проектирования должны быть выбраны аппаратура или кабель с другими техническими данными (Δλ, σ), обеспечивающие больший запас по широкополосности на участке регенерации. Расчет должен быть произведен снова. Критерием окончательного выбора аппаратуры или кабеля должно быть выполнение соотношения:

Lв > Lα макс

с учетом требуемой пропускной способности ВОЛП (В) на перспективу развития.

Максимальное значение перекрываемого затухания (Амакс) определяется как разность между уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем чувствительности приемника для ВОЛП на базе ЦСП ПЦИ. Минимальное значение перекрываемого затухания (Амин) определяется как разность между уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем перегрузки приемника
для ВОЛП на базе ДСП ПЦИ.

Амакс и Амин. для ВОЛП на базе ЦСП СЦИ должны определяться в соответствии с ОСТ 45.104.

Уровни чувствительности и перегрузки приемника определяются соответственно как минимальное и максимальное значения уровня мощности оптического излучения на входе приемника, при которых обеспечивается коэффициент
ошибок не более 1 х 10-10  концу срока службы аппаратуры для ВОЛП на базе ПЦИ и СЦИ.

Уровни мощности оптического излучения на передаче, ширина спектра источника излучения (Δλ), затухание оптического излучения разъемного оптического соединителя (αрс) уровни чувствительности и перегрузки приемника должны быть приведет,! в ЭД, ТУ и для ВОЛП СЦИ должны удовлетворять требованиям ОСТ.45.104.

Параметры оптических волокон и кабелей в выражениях (2-6), (2-7) и (2-8) должны быть приведены в технических характеристиках на поставляемый оптический кабель (αок, σ)или определяться условиями и технологией прокладки (αне, Lстр).

Системный запас (Мα) учитывает изменение состава оптического кабеля за счет появления дополнительных (ремонтных) вставок, сварных соединений, а также изменение характеристик оптического кабеля, вызванных воздействием окружающей среды и ухудшением качества оптических соединителей в течение срока службы, и устанавливается при проектировании ВОЛП исходя из ее назначения и условий эксплуатации оператором связи, в частности, исходя из статистики повреждения (обрывов) кабеля в зоне действия оператора.

Рекомендуемый диапазон устанавливаемых значений системного запаса от 2 дБ (наиболее благоприятные условия эксплуатации) до 6 дБ (наихудшие условия эксплуатации).

Расчет длины участка ВОЛП па базе многоканальных ВОСП (ВОСП-СР) также производится по двум критериям: максимальное перекрываемое затухание и максимально допустимая хроматическая дисперсия.

Расчет по первому критерию производится по формуле для максимальной длины элементарного кабельного участка (ЭКУ) ВОЛП на базе ВОСП-СР. Под ЭКУ следует понимать кабельный пассивный участок, не содержащий активных элементов - оптических усилителей или регенераторов.

Lэку =   (2-9)

где: Lэку (км) - длина элементарного кабельного участкам,

Ps (дБм)        - уровень оптической мощности на передаче

m                   - количество оптических каналов,

NF                 - фактор шума оптического усилителя, в дБ,

 
(дБ)        - минимально допустимое отношение мощности оптического сигнала к мощности оптического шума на входе приемника ВОСП,

K                   - количество ЭКУ на участке регенерации ВОСП,

Мдп (дБ)        - запас на дополнительные потери за счет дисперсии и нелинейных искажений в ОВ,

Pase- (дБм) - усиленное спонтанное излучение, приведенное ко входу оптического усилителя,

Pase определяется как:

PASE=10lg  (2-10)

где: h = 6,626 • 10-34 (Вт • с2) - постоянная Планка,

с = 2,998 • 1017 (нм/с) скорость света в вакууме,

λ (нм) -длина волны в третьем окне прозрачности (1529...1565),

Δf (Гц) - широкополосность цифрового сигнала, передаваемого по оптическому каналу (при расчете определяют Δf = f т — тактовая частота цифрового сигнала).

Выражение (2-9) учитывает накопление оптических шумов за счет промежуточных оптических усилителей.

Расчет допустимой хроматической дисперсии производится по нижеследующей методике.

1. Исходным параметром является допустимое уширение оптических импульсов (Dдоп) отношению к тактовому интервалу Цифрового сигнала для данной скорости передачи. (CTM-N).

2. По известной длине регенерационной секции Lрс = k  Lэку определяется вносимая при этом дисперсия:

Dmax = Lрс·σλв·Δλ+Kпмд·L

где: σλв - коэффициент дисперсии оптического волокна для Lmax рабочего диапазона длин волн, пс/нм- км, при этом:

σλв = σп + S(λв - λн)

где:- σп - паспортное значение коэффициента дисперсии волокна, указываемое для

λн = 1550 нм, S - коэффициент наклона дисперсионной характеристики ОВ, в пс/нм2- км,

λв = λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн, в нм

Кпмд = 0,5(пс/км 0,5) - коэффициент поляризационной модовой дисперсии.

Поляризационная модовая дисперсия рассчитывается только для скорости СТМ-64.

3. Если выполняется условие Dmax ≤ Dдон компенсация не требуется.

4. Если Dmax>Dдон то требуется компенсация дисперсии. Для этого определяется разность:

ΔD = Dmax - Dдон

Отметим, что полную компенсацию дисперсии до нуля производить нецелесообразно, поскольку компенсатор вносит значительное затухание, поэтому компенсация осуществляется до величины AD.

5. Исходя из полученной величины AD, определяется подходящий тип компенсирующего волокна и его параметры: коэффициент дисперсии σкв (пс/нм-км) и коэффициент вносимого затухания σкв (дБ/км), после чего определяется длина компенсирующего волокна:

Lкв =

где Δλф (нм) - полоса пропускания оптического фильтра в нм.

В оптимальном случае она выбирается равной ширине оптического спектра сигнала, который для цифрового сигнала СЦИ берется равным 2fт, где fт - тактовая частота цифрового сигнала.

6. Потери на затухание, вносимые компенсатором дисперсии:

αк = Lквαкв (дБ)

7. Полученное затухание распределяется на количество промежуточных усилителей, равное k-1. В зависимости от величины αк распределение может распространяться на часть усилителей:

αку =

8. Полученное αку проверяется согласно условию:

РВЫХус – АЭКУ + РВХmin-αку ≥0

где: Аэку - затухание ЭКУ, дБ,

РВЫХус - значение уровня выходной мощности промежуточного усилителя, дБм,

РВХmin - минимально допустимый уровень входной мощности промежуточного усилителя, дБм.

Если это условие выполняется, уменьшение длины ЭКУ не требуется, если же не выполняется, то необходимо уменьшить длину ЭКУ.