Ограничение длины регенерационного участка затуханием

При определении длины регенерационного участка, лимитирован­ного затуханием, следует пользоваться выражением:

 

(3.42)

где Э - энергетический потенциал системы передачи, дБ;

С -энергетический запас системы, дБ;

А - дополнительные потери в пассивных компонентах ВОЛС (на вводе/выводе), дБ;

о - коэффициент затухания оптического кабеля, дБ/км;

ап - потери в неразъемном соединении, дБ;

Ис - строительная длина оптического кабеля, км.

Энергетический потенциал системы передачи (Э) определяет мак­симально допустимое затухание оптического сигнала в оптическом ка­беле, в разъемных и неразъемных соединениях на участке регенера­ции, а также другие потери в узлах аппаратуры. Энергетический по­тенциал определяется как разность между уровнем мощности опти­ческого сигнала, введенного в волокно, и уровнем мощности на входе приемного устройства, при котором коэффициент ошибок регенерато­ра не превышает заданного значения, установленного для данной сис­темы передачи. Величина энергетического потенциала зависит от ско­рости передачи, технического уровня элементов электрооптических и оптоэлектронных преобразователей, длины волны используемого ис­точника излучения и других факторов и задается для каждого вида ап­паратуры ВОСП. В табл. 3.8 приведены справочные данные энергети­ческого потенциала различных отечественных систем [3].

Таблица 3.8

Энергетический запас системы (С) обычно составляет дБ, он не­обходим для компенсации эффекта старения элементов аппаратуры и оптического кабеля, компенсации дополнительных потерь при ремонте оптического кабеля (потери на стыках кабельных вставок) и других отклонений параметров участка в процессе эксплуатации.

Дополнительные потери в пассивных компонентах ВОЛС со­ставляют порядка дБ и возникают за счет разъемных соедините­лей, устройств соединения линейного кабеля со станционным и т. д.

Ограничение длины регенерационного участка дисперсией

Длина регенерационного участка ограничивается также пропуск­ной способностью оптического кабеля. Пропускная способность АР является одним из основных параметров ВОЛС, так как она определя­ет полосу частот, пропускаемую оптическим волокном, и соответ­ственно объем информации, который можно передать по оптическому кабелю на длину регенерационного участка. Пропускная способность Оптического кабеля существенно зависит от используемых в них типов оптических волокон (одномодовые, многомодовые-ступенчатые, гра­диентные), которые могут иметь различные дисперсионные парамет­ры. Связь между величиной уширения импульсов и полосой частот выражается соотношением (3.19).

Дисперсионные искажения существенно зависят от длины опти­ческого волокна, поэтому величина АР нормируется на один кило­метр оптического кабеля. Так, если на километровой длине оптиче­ского волокна происходит уширение импульса на т=10 не, то его Пропускная способность ДР ограничена 44 Мгц (при гауссовской форме импульса).

Для того, чтобы оценить способность какого-либо участка ВОЛС передавать информацию с определенной шириной полосы частот, Ри известной нормированной полосе пропускания ОК на один километр, для коротких линий, меньших, чем длина установившегося режима следует использовать выражение (3.20).

Для линий, больших, чем длина установившегося режима следует использовать выражение:

 

(3.43)

Длина установившегося режима передачи для ступенчатого многомо-дового волокна составляет 5-7 км, для градиентного волокна 10-и5 км. Для одномодовых волокон, в которых распространяется один тип волны, следует считать Лс =25-30 км. Для одномодовых волокон Лс является

длиной установившегося режима (либо длиной модовой связи) ортого­нально-поляризованных двух мод (единственная направляемая мода представляется двумя ортогонально-поляризованными модами одного типа).

Если известно не нормированное значение полосы пропускания ОК на один километр, а известна пропускная способность АР оптического кабеля длиной Л, то можно воспользоваться выражениями:

 

 

(3.44)

для коротких линий, меньших, чем длина установившегося режима

 

 

(3.45)

для линий, больших, чем длина установившегося режима.

Для определения длины регенерационного участка, исходя из фор­мул (3.20) и (3.43), строят график изменения АР от длины трассы ВОЛС. На основании этого графика для требуемой системы пере­дачи определяют длину регенерационного участка. Величина скорости передачи системы соответствует необходимой ширине полосы про­пускания регенерационного участка. На рис. 3.16 показан пример опре­деления длины регенерационного участка третичной цифровой системы.

 

После нахождения длины регенерационного участка, лимитиро­ванного дисперсией, проводят ее сравнение с найденной ранее длиной регенерационного участка, лимитированного затуханием, и выбирают Наименьшее значение.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

15. Определить длину регенерационного участка ВОЛС, лимитиро­ванную затуханием. ВОЛС построена на основе кабеля типа ОКЛ-01-0,3 работающего в 3-м "окне прозрачности", с использованием аппаратуры "Сопка-4М". Оценить зависимость длины усилительного участка от из­менения потерь на неразъемных соединителях. Потери разъемных со­единителях - 1 дБ, в неразъемных соединителях -0,1; 0,3; 0,5 дБ. Потери на вводе (выводе) - 2 дБ. Энергетический запас системы 6 дБ.

Решение.

Для решения этой задачи используем формулы (3.42). Из [2] нахо­дим, что в кабеле типа ОКЛ-01-0,3 используется одномодовое оптиче­ское волокно с коэффициентом затухания 0,3 дБ/км, энергетический потенциал системы передачи "Сопка-4М" Э=39 дБ, строительная дли­на кабеля 2000 м.

Определим длину регенерационного участка ВОЛС при первом значении потерь в неразъемных соединителях:

 

При втором значении потерь в неразъемных соединителях длина регенерационного участка ВОЛС равна:

 

 

При третьем значении потерь в неразъемных соединителях длина регенерационного участка ВОЛС равна:

 

 

Следовательно, при увеличении потерь в неразъемных соедините­лях от 0,1 до 0,5 дБ, длина регенерационного участка снижается на 31,2 км.

Ответ: длины регенерационных участков при потерях в неразъем­ных соединителях 0,1; 0,3; 0,5 дБ равны соответственно 85,7, 66,7 и 54,5 км.

16. Определить длину регенерационного участка ВОЛС, лимитиро­ванную дисперсией. ВОЛС построена на основе кабеля типа ОКК-50-01, с использованием аппаратуры "Сопка-3". Оценить зависимость длины усилительного участка от изменения ширины полосы пропускания оп­тического волокна. Ширина полосы пропускания оптического волокна, используемого в кабеле: 800 и 500 МГц-км.

Решение.

Из [2] находим, что в кабеле типа ОКК-50-01 используется градиент­ное оптическое волокно, а скорость передачи аппаратуры «Сопка-3" равна 34 Мбит/с. Для решения этой задачи необходимо построить гра­фик изменения ширины полосы пропускания рассматриваемой ВОЛС от длины трассы.

Рассчитаем изменение ширины полосы пропускания рассматривае­мой ВОЛС от длины трассы. Расчеты проводятся по каждым 10 км трассы: 10 - 60 км. Так как длина установившегося режима передачи для градиентного волокна равна 10 км, то для расчетов используем формулу (3.43). Расчетные данные для ВОЛС, построенной на основе ОВ с шириной полосы пропускания 800 МГц-км, будут равны

 

Расчетные данные для ВОЛС, построенной на основе ОВ с шип
ной полосы пропускания 500 МГц-км, будут равны:

 

 

Построим графики изменения ширины полосы пропускания рас­сматриваемой ВОЛС от длины трассы.

На рис. 3.17 первая кривая соответствует варианту ВОЛС, постро­енной на основе ОВ с шириной полосы пропускания 500 МГц-км, а вторая кривая соответственно ОВ с шириной полосы пропускания 800 МГц-км.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

К разделу "Расчет элементов конструкций оптических кабелей"

П-1. На сколько изменилась допустимая нагрузка на растяжение конструкции оптического кабеля ОК-50-2-3-8, если при изготовлении кабеля внешний диаметр оболочки изменялся в пределах нормы? Центральный упрочняющий элемент изготовлен из нитей СВМ. Диа­метр центрального упрочняющего элемента 3,7 мм при толщине по-ливинилхлоридной оболочки 0,4 мм. Толщина фторопластовой труб­ки оптического модуля 0,55 мм. Толщина внешней полиэтиленовой оболочки 1,6 мм. Наружный диаметр кабеля 13 мм. Коэффициент до­пустимого продольного растяжения кабеля 8=0,015.

П-2. Какой объем гидрофобного заполнителя потребуется для на­полнения свободного внутреннего пространства в конструкции опти­ческого кабеля ОК-50-2-5-8? Диаметр центрального упрочняющего элемента =3,7 мм; толщина трубки оптического модуля =0,5 мм; толщина внешней полиэтиленовой оболочки =1,5 мм, наружный диа­метр кабеля 13 мм.

П-3. На сколько изменилась допустимая нагрузка на растяжение конструкции оптического кабеля ОК-50-2-3-8, если при изготовлении кабеля заменили материал центрального упрочняющего элемента с нитей СВМ на сталь? Диаметр центрального упрочняющего эле­мента в обоих случаях составляет 3,6 мм при толщине поливинил-хлоридной оболочки =0,55 мм. Толщина фторопластовой трубки оп­тического модуля =0,45 мм. Толщина внешней полиэтиленовой обо­лочки 1,8 мм. Наружный диаметр кабеля 13 мм. Коэффициент допустимого продольного растяжения кабеля 8=0,02.

К разделу "Расчет основных параметров оптических кабелей

П-4. Определить число мод, распространяющихся в оптическом волокне оптического кабеля типа ОК-50-2-5-4, при п₂=1,5, Д=0.01-На сколько изменится число мод при увеличении диаметра серди^е" вины ОВ в пределах нормы?

П-5. Определить, во сколько раз отличается величина нормиро­ванной частоты в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКК-50-01 от нормированной частоты в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКЛБ-01-0,3

П-6. Определить, на сколько отличается величина числовой апер­туры в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКК-50-01 от числовой апертуры в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКЛБ-01-0,3. В обоих типах оптических волокон Д=0,011; для ОВ в кабеле ОКК-50-01 1,503, для ОВ в кабеле ОКЛБ-01-0,3 п1,508.

П-7. На сколько изменится критическая частота в оптических во­локнах оптического кабеля типа ОКЛС-01 при увеличении диаметра сердцевины ОВ в пределах нормы? Значения параметров ОВ

П-8. На сколько изменится критическая частота волны в оптических волокнах оптического кабеля типа ОКЛС-01, если из­менился передаваемый тип волны и вместо Е передается ЕН_п?

К разделу "Расчет затухания в оптических кабелях"

11-9. Определить, на сколько изменятся собственные потери в оп­тическом волокне, если передача сигналов будет осуществляться не в третьем, а во втором окне прозрачности. Параметры оптического волокна

П-10. Определить, какое дополнительное затухание следует ожи­дать в оптических волокнах оптического кабеля типа ОКЛС-0,1 если по нему хотят передать сигналы с длинами волн 1,8, 2,3 и 2,9 мкм.

П-11. Определить, какое дополнительное затухание следует ожи­дать в кварцевом оптическом волокне, если при изготовлении кабеля ОК-50-2-3-8 возникли дополнительные микроизгибы. Параметры оп­тического волокна и микроизгибов: Д =0,005, N=200, у =0,0025мм,

П-12. При сращивании строительных длин оптического кабеля ОК-50-2-3-8 в одном из волокон произошло радиальное смещение торцов на 5 мкм. Определить возникшие при этом дополнительные потери.

П-13. При соединении световодного соединительного шнура в кроссовом оптическом шкафу к линейному оптическому кабелю ОК-50-2-3-8, произошло угловое смещение торцов волокна на 8°. Определить возникшие при этом дополнительные потери. Параметры оптического волокна: Д=0,009; П1=1,5.

П-14. С течением времени в разъемном соединителе станционного оптического кабеля ОКС-50-01 произошло осевое смещение торцов одного оптического волокна на 15 мкм и угловое смещение торцов волокна на 11°. Определить возникшие при этом дополнительные потери. Параметры оптического волокна: Д=0,009; п₂=1,49.

К разделу "Расчет дисперсии в оптических кабелях"

П-15. На межстанционной ВОЛС проложены два типа кабелей ОК-50-1 и ОКК-50-02. Определить, во сколько раз отличается уши-рение импульсов в этих кабелях. Длина ВОЛС равна 11 км; П2=1,492, Дп=0,01.

П-16. Определить, во сколько раз изменится величина дисперсии сигнала в ВОЛС, построенной на основе кабеля ОМЗКГ, если заме­нить источник излучения с лазерного на светодиодный (с А=0,87 мкм). Длина ВОЛС равна 48 км.

К разделу "Расчет длины регенерационного участка"

П-17. Определить длину регенерационного участка ВОЛС, лими­тированную затуханием. ВОЛС построена на основе кабеля типа ОМЗКГ-10, работающего в 3-м "окне прозрачности", с использованием аппаратуры "Сопка-4". Оценить зависимость дли­ны усилительного участка от изменения потерь на неразъемных со­единителях. Потери в разъемных соединителях - 1,5 дБ, в неразъем­ных соединителях - 0,2; 0,4; 0,6 дБ. Потери на вводе (выводе) -1,5 дБ. Энергетический запас системы 5 дБ.

 

ГЛАВА 4

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ