Определение длины участка регенерации является важной составной частью проектирования линейного тракта ВОСП.

Длина регенерационного участка (РУ) определяется двумя основными параметрами передачи: затуханием и дисперсией информационных сигналов.

Для определения длины регенерационного участка по затуханию можно воспользоваться соотношением, предложенным МСЭ-Т:

(7.16)

где P_S – уровень мощности сигнала передатчика в точке стыка S (дБм), P_R – уровень мощности сигнала на входе приемника в точке стыка R (дБм), определенный для заданного K_ош; P_D – мощность дисперсионных потерь (дБм); M_e – энергетический запас на старение оборудования (дБ); N – число строительных длин кабеля; l_S – потери энергии на стыках строительных длин кабеля (дБ); N_C – число разъемных соединений между точками S и R; l_C – потери энергии на разъемном соединении (дБ); α_С – коэффициент затухания кабеля (километрические потери энергии в кабеле) (дБ/км); α_m – запас на повреждения кабеля (дБ/км).

Расчет длины регенерационного участка по значению дисперсии производится с целью определения совместимости полосы пропускания кабеля (оптической полосы) с требуемой скоростью передачи сигнала. Полоса частот с увеличением длины волокна уменьшается и может быть приближенно определена из выражения:

(7.17)

где ΔF – ширина полосы частот, приведенная к единице длины волокна, удельная полоса (МГц*км);

γ – κоэффициент, учитывающий влияние реального профиля показателя преломления сердцевины волокна и закон изменения полосы частот с увеличением длины волокна. Этот коэффициент получают экспериментальным путем и он может иметь разные значения. Для одномодового оптического волокна γ = 1.

Условие: если скорость передачи меньше или приблизительно равна полосы пропускания, то есть B ≤ ΔF, то форма импульсов будет прямоугольной. Это наихудший случай.

Связь полосы пропускания с дисперсией.

МККТТ предложил величину удельной полосы определять:

, (7.18)

τ складывается из

(7.19)

где τ_мм – межмодовая дисперсия; τ_хр – хроматическая дисперсия.

(7.20)

где τ_мат – материальная дисперсия; τ_в – волновая дисперсия; Δλ_0,5 – ширина спектра, Δλ_0,5 = 0,2λ для уровня -20 дБм. (9)

При оценке ширины полосы частот ΔF(L) одномодового волокна длиной L известны различные подходы. Дисперсия оценивается по среднеквадратическому уширению импульса τ_СКУ, по уширению импульса на уровне половины максимальной мощности τ_0,5, по времени нарастанию импульса от 0,1 до 0,9 τ_Н его максимального значения мощности. Все эти способы оценки связаны между собой соотношением:

(7.21)

В технических характеристиках необходимо обращать внимание на ширину спектра одномодовых лазеров Δλ, κоторая указывается для уровня -20 дБм от максимума излучаемой мощности.

При скорости передачи B > 2,5 Гбит/с в расчете должна приниматься хроматическая дисперсия и поляризационная модовая дисперсия.

Международная сеть электросвязи предложила использовать для скорости режим, не превышающий 10 гигабит в секунду (G. 981), оценку типа

(7.22)

На скорости передачи данных десять гигабит в секунду сильно начинает сказываться поляризационная модовая дисперсия.

Поляризационная модовая дисперсия

Одна мода распадается на две ортогональные составляющие с разными скоростями.

И их роль становится заметной на высоких скоростях.

Установлена зависимость поляризационной модовой дисперсии от длины волокна

(7.23)

где Т_уд = 0,5 – величина дисперсии, приходящаяся на один километр.

Поляризационная модовая дисперсия на скорости десять гигобит в секунду и выше может ограничивать полосу пропускания (дальность передачи).

В настоящее время применяются компенсаторы (компенсаторы поляризационной модовой дисперсии).

Рассчитывая систему до десяти гигобит в секунду необходимо обращать внимание только на хроматическую дисперсию, как только скорость десять гигобит в секунду и выше, в расчет берется поляризационная модовая дисперсия.

По этой причине необходимо обращать внимание на типовые интерфейсы, приводимые с точным значением допустимой дисперсии.

Когда такой норматив не приведен, то используются формулы ΔF*L, вместо ΔF можно подставить B.

Ограничивающие факторы длины регенерационного участка:

1. Максимальная мощность оптического передатчика, к сожалению, ограничивается нелинейными оптическими эффектами (G. 663). Критическая мощность порядка P_K > ~ 10 мВт, что связано с кросс - модуляцией;

2. Минимальная мощность на входе приемника оценивается коэффициентом ошибок;

3. Ограничение длины регенерационного участка – запас на старение аппаратуры (берется в пределах 36 дБ). Запас на повреждение кабеля указывается для длины линии сто километров на срок эксплуатации двадцать лет. Запас на старение аппаратуры связан с факторами:

• деградация лазеров (снижение излучаемой мощности);

• увеличение шумов приемника (связано с деградацией фотоприемного устройства);

• длина регенерационного участка зависит от длины волны излучения;

• полоса пропускания волокна зависит от типа оптического волокна, длины волны, окна прозрачности и ширины спектра излучения лазера или светодиода, применения компенсаторов дисперсии.

Выводы по главе:

Определение длины регенерационного участка является важной составной частью проектирования линейного тракта волоконно-оптических систем передач. Длина регенерационного участка определяется затуханием и дисперсией информационных сигналов.

Длину регенерационного участка по затуханию можно определить по формуле:

. (7.24)

При оценке ширины полосы частот ΔF(L) одномодового волокна длиной L известные подходы.

. (7.25)

Дисперсия оценивается по среднеквадратическому уширению импульса, по уширению импульса на уровне половины максимальной мощности, по времени нарастания импульса. Все эти способы оценки связаны соотношением:

. (7.26)

Полоса частот оптического одномодового кабеля уменьшается с увеличением длины волокна L, но коэффициент γ = 1.

На скорости передачи данных десять гигобит в секунду начинает сказываться поляризационная модовая дисперсия, где одна мода распадается на две ортогональные составляющие с разными скоростями.

Контрольные вопросы:

1. Чем определяется длина регенерационного участка?

2. С какой целью производится расчет длины регенерационного участка по значению дисперсии?

3. Какая дисперсия начинает сказываться на скорости передачи данных десять гигобит в секунду и выше?

4. Какие ограничивающие факторы длины регенерационного участка вы знаете?