Модернизация волоконно-оптической линии передачи с использованием аппаратуры спектрального уплотнения

Министерство  РФ по связи и информатизации

Поволжский  Государственный Университет

Телекоммуникаций  и Информатики

 

 

 

Кафедра ЛС и ИТС

 

 

 

Сдана на проверку               Допустить к защите

 

«_____»___________2012 г.                           «_____»___________2012 г.

 

Защищена  с оценкой __________

 

«_____»___________2012 г.

 

 

 

 

Курсовая  работа по дисциплине "Проектирование, строительство и техническая эксплуатация ВОЛП".

Тема работы:

«Модернизация волоконно-оптической линии передачи с использованием аппаратуры спектрального уплотнения»

 

 

 

 

номер студенческого  билета 08137

 

 

 

                                                                                       Выполнил:

                                                                      студент группы ОС-81

                                                                            Сериков  С. А.

 

                                                                Проверил : Волков К.А.

 

Самара 2012

Содержание:

Рецензия           3

Введение           4

Исходные данные          5

Структурная схема регенерационного участка ВОЛП     9

Расчет модуля компенсации дисперсии       10

Выбор и размещение модулей компенсации  дисперсии     12

Выбор и размещение оптических усилителей      14

Расчет отношения сигнал/шум  на ВОЛП с оптическими усилителями   15

Расчет накопленной ПМД         17

Вывод            18

Список используемой литературы        19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рецензия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

В настоящее время для увеличения пропускной способности волоконно-оптических линий передачи широко используется технология спектрального уплотнения. Принцип работы данной технологии основан  на передаче по оптическому волокну  нескольких потоков данных на различных  длинах волн - оптических каналов. На сегодняшний  день спектральное уплотнение является наиболее доступной и коммерчески  эффективной технологией как  при модернизации существующих, так  и при строительстве новых  ВОЛП. Одновременно с этим увеличение пропускной способности обеспечивается за счет внедрения высокоскоростных волоконно- оптических систем передачи. Для магистральных ВОЛП сетей  связи РФ на текущий момент типовая  скорость в оптическом канале составляет 10 Гбит/с и на отдельных участках имеется тенденция перехода на уровень 40 Гбит/с.

В отличие от стандартных одноканальных  систем внедрение высокоскоростных систем ВОСП со спектральным разделением  каналов требует особого подхода  и рассмотрения таких вопросов как  выбор формата представления  передаваемой двоичной информации, выбор  и размещение компенсаторов хроматической  дисперсии, выбор параметров и расстановка  оптических усилителей, учет влияния  поляризационной модовой дисперсии  и нелинейных эффектов, а также  выбор кодера упреждающей коррекции  ошибок.

Целью данной работы является разработка технических  предложений по модернизации волоконно- оптической линии передачи с использованием аппаратуры спектрального уплотнения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные.

Участок ВОЛП, подлежащий модернизации, состоит  из 5 элементарных кабельных участков(ЭКУ). Протяженность ЭКУ определяется из таблицы 1.

 

Таблица 1. Расчет протяженности ЭКУ

Номер ЭКУ	1	2	3	4	5
Lэку,км	105-(2*m)+n 106	95+(2*m)-n 94	135-m-n 125	95-m+n 99	115+m-n 111

mn- последние цифры зачетки.

 

Тип ОВ, используемого на ВОЛП определяется в следующем виде:

(mn)mod4=37/4=9  (1)

(mn)mod4 - обозначает остаток от деления нацело mn на 4.

 

Таблица 2. Выбор типа ОВ

(mn)mod4	Тип ОВ
0	G.652.A
1	G.652.D
2	G.655.A
3	G.655.D

 

Отсюда  следует что дальнейший расчет будет проводиться для стандартного ступенчатого одномодового волокна рек. G.652.D.

 

Согласно  техническому заданию требуется  повысить пропускную способность существующей ВОЛП за счет увеличения скорости передачи в оптическом канале и использования  технологии спектрального уплотнения.

Скорость  передачи (В, Гбит/с) в оптическом канале определяется согласно таблице 3.

 

Таблица 3. Выбор скорости передачи

Условие	В, Гбит/с	Уровень
m-четное	10	STM-64
m-нечетное	40	STM-256

 

Выбираем  скорость передачи B=40 Гбит/с.

 

Далее следует определить количество оптических каналов:

 

Nch==8  (2)

 

Суммарная пропускная способность: C=Nch*B=8*40=320 Гбит/с (3)

 

Выбор рабочей частоты оптического  канала в данной работе производится согласно сетке частот МСЭ-Т по следующему правилу:

 

f_ch,i=193,10(ТГц) +   (4)

где: fch,i - рабочая частота i-го оптического канала; 

i- номер канала;

- интервал между каналами (определяется из таблицы 4).

 

 

 

Таблица 4. Интервал между каналами

Условие	, ГГц
m- четное	100
m- нечетное	50

 

Так как m=3 отсюда следует =50 ГГц

fch,1=193100+ 50 = 192950 ГГц 

fch,2=193000 ГГц

fch,3=193050 ГГц

fch,4=193100 ГГц

fch,5=193150 ГГц

fch,6=193200 ГГц

fch,7=193250 ГГц

fch,8=193300 ГГц

 

Переведем fch в λch по формуле: λch= , нм  (5)

с- скорость света в вакууме (299792458 м/с)

- частота оптического канала, Гц

 

λch,1= 1553,73 нм

λch,2=1553,33 нм

λch,3=1552,93 нм

λch,4=1552,52 нм

λch,5=1552,12 нм

λch,6=1551,72 нм

λch,7=1551,32 нм

λch,8=1550,92 нм

Полученные  значения занесем в таблицу.

 

Таблица 5. Рабочие длины волн оптических каналов

Номер канала	Длина волны канала (λch), нм
1	1553,73
2	1553,33
3	1552,93
4	1552,52
5	1552,12
6	1551,72
7	1551,32
8	1550,92

 

При внедрении технологии спектрального  уплотнения с использованием высокоскоростных ВОСП производится обязательное обследование линейно-кабельных сооружений, заключающееся  в измерении ряда параметров оптического  тракта.

При измерении спектральной зависимости  коэффициента затухания были получены следующие результаты:

- на длине волны 1550 нм коэффициент  затухания (α) составил:

 

α(1550 нм) = 0.19 + 0.01* [(mn) mod 4]= 0,20 дБ/км  (6)

 

 

- зависимость коэффициента затухания от длины волны в С-диапазоне (1530-1565) была представлена в виде:

α(λ)=α(1550нм)+ 0,03/400 * (λ-1550 дБ/км  (7)              

α1(λ1)=0,20+ 0,03/400 * (1553,73 - 1550=0,20104    дБ/км

α2(λ2)=0,20083  дБ/км

α3(λ3)=0,20064  дБ/км

α4(λ4)=0,20048  дБ/км

α5(λ5)=0,20034  дБ/км

α6(λ6)=0,20022  дБ/км

α7(λ7)=0,20013  дБ/км

α8(λ8)=0,20006  дБ/км

 

При измерении хроматической дисперсии были получены следующие результаты:

- длина волны нулевой дисперсии:

  нм  (9)

  нм

- наклон дисперсионной кривой в точке нулевой дисперсии:

= 0,081 пс/(*км)  (10)

 

Расчет  коэффициента хроматической дисперсии:

  пс/(нм*км) (11)

0.081/4 * (1553.73 - /=15.563  пс/(нм*км)

15,543  пс/(нм*км)

15,523  пс/(нм*км)

15,502  пс/(нм*км)

15,481  пс/(нм*км)

15,461  пс/(нм*км)

15,441  пс/(нм*км)

15,420  пс/(нм*км)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Построим  графики зависимости α(λ) и D(λ):

График  зависимости α(λ)

График  зависимости D(λ)

Как видно  из графиков с увеличением длины  волны растет и затухание и  коэффициент хроматической дисперсии.

 

При измерении ПМД были получены следующие  результаты:

Dpmd1=0,1+0,01*m=0,13  пс/

Dpmd2=0,2-0,01*n=0,13  пс/

Dpmd3=0,05+0,01*n=0,12  пс/

Dpmd4=0,2-0,01*n=0,13  пс/

Dpmd5=0,08+0,01*n=0,15  пс/

 

Таблица 6. Основные параметры

Номер канала	f, ГГц	λ, нм	α, дБ	D, пс/(нм*км)
1	192950	1553,73	0,20104	15.563
2	193000	1553,33	0,20083	15,543
3	193050	1552,93	0,20064	15,523
4	193100	1552,52	0,20048	15,502
5	193150	1552,12	0,20034	15,481
6	193200	1551,72	0,20022	15,461
7	193250	1551,32	0,20013	15,441
8	193300	1550,92	0,20006	15,420

 

 

2.Структурная схема регенерационного участка ВОЛП

 

 

Рисунок 1 Структурная схема регенерационного участка ВОЛП

 

В данной работе рассматривается самая  простая схема организации связи "точка-точка". При этом на оконечных  пунктах размещается оборудование ВОСП и аппаратура спектрального  уплотнения, включающая транспондеры (ТрП), оптические мультиплексоры (ОМ) и  демультиплексоры (ОДМ).На рисунке 1 приведена  структурная схема регенерационного участка ВОЛП с аппаратурой спектрального  уплотнения для одного направления. В данной работе организация связи  производится по двум волокнам - прием  и передача по отдельному волокну. В  обратном направлении схема будет  иметь аналогичный вид. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет модуля компенсации дисперсии.

Расчет  допустимой протяженности регенерационного участка.

Для высокоскоростных ВОЛП одним из основных ограничивающих факторов является хроматическая  дисперсия.

Рассчитаем  допустимую протяженность участка  регенерации:

  км  (14)       

      км     

  4,824   км 

      км

где D- коэффициент хроматической дисперсии (пс/(нм*км))

B- скорость передачи (Гбит/с)

λ- рабочая длина волны лазера (мкм)

f- коэффициент заполнения (для NRZ f=1)

e- параметр, определяемый допустимым штрафом по мощности (e= 0,306)         

 

Как видно  из расчетов длина регенерационного участка сильно ограничивается дисперсией, величину которой следует скомпенсировать.

 

Выбор типа волокна компенсации дисперсии.

В настоящее время наиболее широко для компенсации ХД при модернизации ВОЛП используется специальное компенсирующее волокно (DCF), обладающее значительной отрицательной дисперсией, и включаемое в оптический тракт в виде модулей. Модуль компенсации содержит бухту DCF определенной длины и для включения в оптический тракт оснащен или оптическими розетками или оптическими коннекторами. Модули могут размещаться на необслуживаемых усилительных пунктах, а также на оконечных пунктах.

Основные  критерии по выбору типа компенсирующего  волокна или готового модуля:

- компенсация дисперсии в заданном  диапазоне длин волн;

- компенсация наклона дисперсионной  характеристики;