Определение соотношения «сигнал-помеха» и построение диаграммы уровней для магистрали
Каждый усилитель осуществляет усиление сигнала (G) и вносит определённый уровень шумов (N).
Уровень шумов на
выходе каждого квантового усилителя
определяется выражением:
,
где:
h -мощность шумов, вносимых спонтанным переходом одного фотона на
1 Гц полосы;
-полоса передачи в одном оптическом канале, Гц;
NF –шум фактор квантового усилителя.
Обычно определяют уровень шумов в дБ:
Возьмём 10lg(h/P0) = -158.3 дБ для =1.55 мкм и, соответственно, =193.3·1012 Гц.
Величины 10lgNF = 3 (дБ) и 10lgG = 38 (дБ) выбираем из Приложения Д.
Полосу передачи в оптическом канале получаем из выбранного диапазона длины волны при помощи формулы:
f=c/λ , с = 3· 108 (м/с) – скорость света в вакууме.
Поскольку наш диапазон 1530-1565 (м), тогда диапазон частот равен:
196.1·1012 - 192·1012 (Гц), тогда полоса передачи равна 4.1·1012 (Гц),
тогда в дБ: F=10lg4.385·1012=126.1 (дБ)
С учётом накопления шумов на квантовых усилителях помехозащищённость будет определяться по формуле:
где:
Pout = 21(дБм) или -9 (дБ) –мощность сигнала на выходе каждого усилителя и оконечной аппаратуры, выбираем из Приложения Д.
k –порядковый номер оптического квантового усилителя.
На основе полученного значения Nout определим помехозащищённость на выходе k-го усилителя, переведя полученные данные в дБм.
Полученные данные приведём в таблице.
Результаты расчёта помехозащищённости
|
k |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
10 lоg k |
0 |
3 |
4.77 |
6 |
6.9 |
7.78 |
|
Aз, дБм |
11.88 |
8.87 |
8.11 |
5.9 |
4.9 |
4.1 |
Вывод
Определили максимальное расстояние для системы. Для этого определили поляризационную модовую дисперсию, по хроматической дисперсии, учитывая скорость передачи для канала с максимальным быстродействием, ширину полосы оптического излучения и хроматическую дисперсию для выбраного канала.
Определили место расположения участков ретрансляторов, рассчитав расстояние между квантованными усилителями с учетом затухання.
Учёт затухания этих устройств необходим на участках между оконечными станциями и промежуточными квантовыми усилителями, в местах установки мультиплексоров, демультиплексоров, мультиплексоров ввода-вывода. В ряде случаев для компенсации их затухания устанавливаются квантовые усилители.
На заданном расстоянии пункта вводы/вывода устанавливаем мультиплексор. Расстояние L не должно превышать расстояние между выбранными городами.
Выполнив все рассчеты, мы можем наблюдать расположение всех элементов системы, так же учитывая затухание и помехозащищенность.
Житомир
ПРИЛОЖЕНИЕ А.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ С WDM
Промышленные системы с WDM
Начало
|
Компания |
Модель |
Входной сигнал, нм |
Число каналов данных |
Тип |
Код |
Ёмкость волокна, Гбит/с |
|
ADVA (Cisco) |
Abraxas |
нд |
4 |
D |
нд |
янв.25 |
|
4/8 OCM |
нд |
4, 8 |
D |
нд |
20 |
|
|
Alcatel |
1640 WM |
нд |
40 |
S |
нд |
100/400 |
|
1686 WM |
нд |
16 |
S |
нд |
40 |
|
|
1690 WM |
1260-1570 |
16/32 |
S |
нд |
40/80 |
|
|
1610 OA LTH |
нд |
16 |
S |
нд |
40 |
|
|
Cambrian (Nortel) |
OPTera Metro |
нд |
8/32/64 |
D, S |
нд |
20/80/160 |
|
OPTera LH |
нд |
32-80/160 |
D/S |
нд |
до 1600 |
|
|
Ciena |
Multiwave 1600 |
1290-1560 |
16 |
S |
NRZ/RZ |
40 |
|
Sentry 1600 |
1250-1600 |
16 |
S |
нд |
40 |
|
|
Sentry 4000 |
1250-1600 |
40 |
S |
нд |
100 |
|
|
Firefly |
1290-1560 |
24 |
S |
нд |
60 |
|
|
ECI |
Metro |
нд |
24 |
S |
нд |
60 |
|
LumiNet-SR |
нд |
8/16/32/40 |
S |
нд |
20-100 |
|
|
LumiNet-MR |
нд |
8/16/32/40 |
S |
нд |
20-100 |
|
|
LumiNet-LR |
нд |
8/16/32/40 |
S |
нд |
20-100 |
|
|
Eonyx |
SM 9600 |
нд |
16 |
S |
нд |
1, 25 |
|
Ericsson |
Erion Networker |
1250-1580 |
16 |
D,S |
нд |
20/40 |
|
Fujitsu |
Flashwave Metro |
нд |
04.08.2016 |
S |
нд |
40/80/160 |
|
Flashwave 320 |
нд |
1-16/32 |
S |
нд |
10-320 |
|
|
IBM Corp. |
9729-001 |
нд |
10 |
D |
нд |
20 |
|
9729-041 |
нд |
4 |
D |
нд |
4 |
|
|
ITC |
OM/9000/ 25-8/16 |
нд |
авг.16 |
D |
нд |
окт.20 |
|
Lucent |
OLS 40G |
нд |
8 |
S |
нд |
20/80 |
|
OLS 80G |
нд |
16 |
S |
нд |
40/160 |
|
|
OLS 400G |
нд |
40/80 |
S |
нд |
200/400 |
|
|
Marconi |
PLT 16/40 |
нд |
16/40 |
S |
нд |
160/400/ 700 |
|
PMA 8/32 |
нд |
авг.32 |
S |
нд |
80/320 |
|
|
NEC |
SpectralWave |
нд |
40/80 |
S |
нд |
400/800 |
|
SpectralWave |
нд |
160 |
S |
нд |
1600 |
|
|
Nokia |
STM-16/WDM |
нд |
04.08.2016 |
S |
нд |
40 |
|
Nortel |
S/SDMS TN |
нд |
8 |
S |
нд |
80 |
|
S/SDMS TN-DM |
нд |
16/32 |
S |
нд |
160/320 |
|
|
Osicom |
Gigamux |
нд |
8,16 |
D,S |
нд |
40 |
|
Gigamux EPC |
нд |
32 |
S |
NRZ |
80 |
Продолжение
|
Компания |
Число каналов вв/выв |
Топология |
Секция-пролёты |
||
|
Число макс. |
Потери дБ |
Длина, км |
|||
|
ADVA (Cisco) |
нд |
нд |
1 |
нд |
5 |
|
нд |
нд |
1 |
нд |
50 |
|
|
Alcatel |
4 |
т-т,т-мт,к2 |
8 |
нд |
25, 120 |
|
4 |
нд |
нд |
нд |
25, 120 |
|
|
8 |
т-т,т-мт,к2 |
1 |
нд |
48 |
|
|
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
|
|
Cambrian (Nortel) |
нд |
п-п, к, з |
1 |
нд |
50 |
|
фев.16 |
т-т, к, з, я |
нд |
нд |
нд |
|
|
Ciena |
4 |
т-т, т-мт |
5 |
30 |
120 |
|
4 |
т-т, т-мт |
04.05.2010 |
33/30/25 |
120-100 |
|
|
8 |
т-т, т-мт |
02.май |
33/25 |
120/90 |
|
|
нд |
нд |
1 |
19 |
65 |
|
|
ECI |
янв.24 |
т-т, к, з, я |
нд |
нд |
нд |
|
8 |
т-т |
1 |
нд |
60-95 |
|
|
8 |
т-т |
1 |
нд |
140-160 |
|
|
8 |
т-т |
03.05.2008 |
нд |
140-90 |
|
|
Eonyx |
нд |
т-т, к, з |
1 |
нд |
40 |
|
Ericsson |
нд |
т-т,т-мт,к2 |
1 |
17/14 |
нд |
|
Fujitsu |
нд |
т-т |
1 |
нд |
60 |
|
нд |
т-т, т-мт |
нд |
нд |
нд |
|
|
IBM Corp. |
нд |
т-т |
1 |
нд |
40, 50 |
|
нд |
т-т |
1 |
нд |
40, 50 |
|
|
ITC |
нд |
нд |
1 |
нд |
50 |
|
Lucent |
на заказ |
т-т, к |
3, 8 |
нд |
120, 80 |
|
на заказ |
т-т, к, к2 |
3, 8 |
нд |
120, 80 |
|
|
8 |
т-т, к2, к4 |
8 |
нд |
80 |
|
|
Marconi |
04.авг |
т-т,т-мт,к2 |
1/ нд |
нд |
нд |
|
нд |
т-т,т-мт,к2 |
1/ нд |
нд |
нд |
|
|
NEC |
4 |
т-т |
1/2/5/8 |
22-40 |
80-160 |
|
8 |
т-т |
1/2/5/8 |
22-40 |
80-160 |
|
|
Nokia |
0 |
т-т, к, к2 |
нд |
нд |
нд |
|
Nortel |
нд |
т-т, к2 |
нд |
нд |
нд |
|
нд |
т-т, к2, к4 |
нд |
нд |
нд |
|
|
Osicom |
нд |
т-т |
1 |
нд |
80 |
|
нд |
т-т |
1 |
нд |
80 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.
АПАРАТУРА ВОСП
Параметры оптических интерфейсов аппаратуры STM-1
|
Параметры |
Единица измерений |
Величина |
|||
|
WaveStar |
Siemens |
||||
|
Код применения |
|
L-1/2/L-1.3 |
L-4.1 |
L-4.2/L-4.3 |
JE-4.2/JE-4.3 |
|
Диапазон длин волн |
нм |
1530...1560 |
1280…1320 |
1510…1560 |
1535…1555 |
|
Скорость передачи |
Мбит/с |
155.52 |
622.08 |
||
|
Линейный код |
Бинарный NRZ, скремблированный |
||||
|
Передающее устройство (эталонная точка S (G.957)) |
|||||
|
Тип источника излучения |
|
SLM |
Фабрин-Перо с номинальной мощностью излучения |
Лазерный диод с распределённой обратной связью и номинальной мощностью излучения |
Лазерный диод с распределённой обратной связью и повышенной мощностью излучения |
|
Спектральные характеристики |
|||||
|
Максимальная ширина полосы излучения |
нм |
1 |
<1.7 |
<0.5 |
<0.5 |
|
Минимальный коэффициент подавления боковых мод |
дБ |
30 |
|
>30 |
>30 |
|
Средний уровень оптического излучения, вводимого в волокно |
дБм |
+2 ÷ -5 |
-3 ÷ 0 |
-3 ÷ +2 |
+3 ÷ +6 +13 +16 (с оптическим усилителем) |
|
Приёмное устройство (эталонная точка R (G.957)) |
|||||
|
Тип фотоприёмника |
|
|
InGaAs-APD в режиме номинальной чувствительности |
InGaAs-APD в режиме повышенной чувствительности |
InGaAs-APD в режиме номинальной чувствительности и с оптическим усилителем приёма |
|
Уровень номинальной принимаемой мощности при 10-10 BER |
дБ |
-34 |
-36 |
-39 |
-45 |
|
Уровень перегрузки |
дБ |
-3 |
-8 |
-17 |
-15 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В.
СВЕТОВОДЫ
19
Параметры модулей
(волокна) для компенсации дисперсии
|
Компания |
Corning |
Lucent Technologies |
Fujikura Ltd. |
|||||||
|
Тип модуля |
DCM-20 |
DCM-40 |
DCM-60 |
DCM-80 |
DCM-95 |
DK-40 |
DK-60 |
DK-80 |
15DC-340 |
15DC-680 |
|
Компенсируемая длина линии4, км |
20 |
40 |
60 |
80 |
95 |
40 |
60 |
80 |
20 |
40 |
|
Дисперсия волокна модуля, пс/нм×км |
-329±5 |
-658±10 |
-988±10 |
-1317±15 |
-1564±15 |
-680±21 |
-1020±31 |
-1360±41 |
-340±10 |
-680±10 |
|
Наклон дисперсии (D), пс/нм2 |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
<-1.2 |
<-1.9 |
<-2.5 |
<0.336 |
<0.726 |
|
Вносимое затухание, дБ |
<3.2 |
<5.0 |
<6.8 |
<8.6 |
<10.0 |
<5.2 |
<7.0 |
<8.9 |
<3.1 |
<5.0 |
|
Эффективность волокна (FOM), пс/нм×дБ |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
>180 |
>180 |
|
Эффективность модуля (FOM)*, пс/нм×дБ |
102.8 |
131.6 |
145.3 |
153.2 |
156.4 |
130.82 |
145.72 |
152.82 |
>110 |
>140 |
|
Среднее значение PMD, пс |
<0.8 |
<1.1 |
<1.4 |
<1.5 |
<1.6 |
<0.6 |
<0.75 |
<0.9 |
<1.0 |
<1.4 |
|
Значение PDL, дБ (размах) |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
Нд |
|
Типы выпускаемых модулей |
B, C |
B, C |
B, C |
D, C |
D, C |
107993297 |
107993305 |
107993313 |
F5 |
F5 |
|
Компания |
Sumitomo Electric Industries |
Fujikura Ltd. |
||||||||
|
Тип модуля |
P-DCFM-20 |
P-DCFM-40 |
P-DCFM-60 |
P-DCFM-80 |
15DC-1020 |
15-DC1360 |
15DSC-340 |
15DSC-680 |
15DSC-1020 |
15DSC-1360 |
|
Компенсируемая длина линии4, км |
20 |
40 |
60 |
80 |
60 |
80 |
20 |
40 |
60 |
80 |
|
Дисперсия волокна модуля, пс/нм×км |
-340 |
-68011 |
-102016 |
-136021 |
-102020 |
-136020 |
-34010 |
-68010 |
-102020 |
-136020 |
|
Наклон дисперсии (D), пс/нм2 |
нд |
<1.2/0.8 |
<1.8/1.2 |
<2.4/1.6 |
<1.086 |
<1.446 |
<-0.6 |
<-1.2 |
<1.8 |
<-2.4 |
|
Вносимое затухание, дБ |
нд |
<4.4/3.7 |
<6.1/5.1 |
<7.8/6.7 |
<6.9 |
<8.8 |
<3.7 |
<5.9 |
<8.0 |
<10.1 |
|
Эффективность волокна (FOM), пс/нм×дБ |
нд |
нд |
нд |
нд |
>180 |
>180 |
>160 |
>160 |
>160 |
>160 |
|
Эффективность модуля (FOM)*, пс/нм×дБ |
нд |
>155 |
>167 |
>174 |
>150 |
>155 |
>92 |
>115 |
>128 |
>135 |
|
Среднее значение PMD, пс |
нд |
<1.0/0.6 |
<1.2/0.7 |
<1.4/0.8 |
<1.7 |
<2.0 |
<1.2 |
<1.7 |
<2.0 |
<2.3 |
|
Значение PDL, дБ (размах) |
<0.1 |
<0.1 |
<0.1 |
<0.1 |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
|
Типы выпускаемых модулей |
S3 |
S3 |
S3 |
S3 |
F5 |
F5 |
F5 |
F5 |
F5 |
F5 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Г.
ОПТОВОЛОКНО
Параметры промышленных и рекомендуемых стандартом ММ волокон
|
Параметры |
Corning |
Fujikura |
ITU-T |
|||||||
|
Тип, марка или стандарт волокна |
50/125 |
62.5/125 |
InfiCore 300 |
InfiCore 600 |
InfiCore 1000 |
InfiCore 2000 |
G-50/125 |
G-62.5/125 |
G.651 |
|
|
Рабочие окна, нм |
850, 1300 |
850, 1300 |
850, 1300 |
850, 1300 |
850, 1300 |
850, 1300 |
850, 1300 |
850, 1300 |
850, 1300 |
|
|
Затухание, дБ/км |
850 нм |
2.4-2.5 |
2.8-3.0 |
<3.0 |
<2.5 |
<3.0 |
<2.5 |
<2.4 |
<3.0 |
<4.0 |
|
1300 нм |
0.5-0.7 |
0.6-0.8 |
<0.7 |
<0.8 |
<0.7 |
<0.8 |
<0.7 |
<0.7 |
<0.2 |
|
|
Прирост затухания при изгибе, дБ/км |
850 нм |
<0.5 |
<0.5 |
<0.5 |
<0.5 |
<0.5 |
<0.5 |
нд |
нд |
нд |
|
1300 нм |
<0.5 |
<0.5 |
<0.5 |
<0.5 |
<0.5 |
<0.5 |
нд |
нд |
нд |
|
|
Диапазон рабочих температур, оС |
-60…+85 |
-60…+85 |
-60…+85 |
-60…+85 |
-60…+85 |
-60…+85 |
нд |
нд |
нд |
|
|
Изменение затухания в диапазоне рабочих температур, дБ/км |
<0.20 |
<0.20 |
<0.20 |
<0.20 |
<0.20 |
<0.20 |
нд |
нд |
нд |
|
|
Полоса пропуска-ния, Мгц×км |
850 нм |
400-600 |
160-200 |
нд |
нд |
нд |
нд |
>400 |
>200 |
>200 |
|
1300 нм |
600-1000 |
200-600 |
нд |
нд |
нд |
нд |
>600 |
>600 |
>200 |
|
|
Длина волны нулевой дисперсии, нм |
1297-1316 |
1332-1354 |
1332-1354 |
1297-1316 |
1332-1354 |
1297-1316 |
нд |
нд |
нр |
|
|
|
0.101 |
0.097 |
0.097 |
0.101 |
0.097 |
0.101 |
нд |
нд |
нр |
|
|
Хроматическая дисперсия, пс/нмкм |
850 нм |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
<120 |
|
1300 нм |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
<6 |
|
|
Числовая апертура |
0.200±0.015 |
0.275±0.015 |
0.275±0.015 |
0.200±0.015 |
0.275±0.015 |
0.200±0.015 |
нд |
нд |
0.18-0.24 |
|
|
Групповой показатель преломления |
850 нм |
1.49 |
1.496 |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нр |
|
1300 нм |
1.486 |
1.487 |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нд |
нр |
|
|
Профиль показателя преломления |
парабола |
парабола |
парабола |
парабола |
парабола |
парабола |
парабола |
парабола |
парабола |
|
|
Диаметр сердцевины, мкм |
50±3.0 |
62.5±3.0 |
62.5±3.0 |
50±3.0 |
62.5±3.0 |
50±3.0 |
50±2.5 |
62.5±2.5 |
50±3.0 |
|
|
Упругость сердцевины, % |
<5.0 |
<5.0 |
<5.0 |
<5.0 |
<5.0 |
<5.0 |
нд |
нд |
нд |
|
|
Диаметр оболочки, мкм |
125±2.0 |
125±2.0 |
125±2.0 |
125±2.0 |
125±2.0 |
125±2.0 |
125±2.0 |
125±2.0 |
125±3.0 |
|
|
Упругость оболочки, % |
<2.0 |
<2.0 |
<2.0 |
<2.0 |
<2.0 |
<2.0 |
нд |
нд |
нд |
|
|
Неконцентричность сердцевины и оболочки, мкм |
<3.0 |
<3.0 |
<3.0 |
<3.0 |
<3.0 |
<3.0 |
нд |
нд |
<6.0 |
|
|
Диаметр покрытия, мкм |
245±5 |
245±5 |
245±5 |
245±5 |
245±5 |
245±5 |
245±5 |
245±5 |
245±5 |
|
|
Неконцентричность оболочки и покрытия, мкм |
<12.0 |
<12.0 |
<12.0 |
<12.0 |
<12.0 |
<12.0 |
нд |
нд |
нд |
|
|
Сила снятия покрытия, Н |
2.24 |
2.24 |
2.24 |
2.24 |
2.24 |
2.24 |
нд |
нд |
нд |
|
|
Перемотка с натяжением, ГПа |
0.7 |
0.7 |
0.7 |
0.7 |
0.7 |
0.7 |
нд |
нд |
нд |
|
|
Параметр динамической усталости, пd |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
нд |
нд |
нд |
|
|
Стандартная длина волокна на катушке, км |
1.1-4.4 |
2.2-8.8 |
2.2-8.8 |
1.1-4.4 |
2.2-8.8 |
1.1-4.4 |
нд |
нд |
нд |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ Д.
КВАНТОВАННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ
Параметры квантовых оптических усилителей компании ОРТОСОМ
|
Параметры |
Модель 1 |
Модель 2 |
|
Оптические характеристики |
||
|
Выходная мощность насыщения (pвх =0 дБм), дБм |
21 |
30 |
|
Коэффициент усиления, дБ |
>35 |
45 |
|
Коэффициент шума, дБ |
<5 |
<6.5 |
|
Поляризационная чувствительность, дБ |
0.2 |
0.3 |
|
Диапазон длин волн, нм |
1535-1565 |
1535-1565 |
|
Неравномерность характеристики усиления в рабочем диапазоне длин волн, дБ |
< ±0.5 |
< ±0.7 |
|
Длина волны накачки, нм |
980 |
980 |
|
Электрические характеристики |
||
|
Напряжение питания, В |
85-264(47-67 Гц) |
85-264(47-67 Гц) |
|
Потребляемая мощность, Вт |
<20 |
<50 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Е.
МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ И ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРЫ
Мультиплексоры/демультиплексоры фирмы Lightwave Microsystems
|
Параметры |
Значение параметра |
||
|
Типовое |
Максимальное |
По спецификации ITU |
|
|
Частотный интервал, ГГц |
100 |
100 |
100 |
|
Ширина полосы на уровне 1 дБ, нм |
0.2 |
0.4 |
Интервал 100 ГГц |
|
Ширина полосы на уровне 3 дБ, нм |
0.3 |
0.6 |
Интервал 100 ГГц |
|
Изоляция между соседними каналами, дБ |
>25 |
>25 |
Отклонение от центра полосы ±0.1 нм |
|
Изоляция между несоседними каналами, дБ |
>30 |
>30 |
Отклонение от центра полосы ±0.1 нм |
|
Вносимые потери, дБ |
<6.0 |
<8.0 |
16 каналов |
|
<7.0 |
<9.0 |
32 канала |
|
|
Поляризационная зависимость потерь, дБ |
<0.5 |
<0.5 |
На центральной λ |
|
Обратные потери, дБ |
>50 |
>50 |
Без соединителя |
Мультиплексоры фирмы NEL Photonics Devises
|
Параметры |
Величины |
Примечания |
|
Диапазон длин волн, нм |
1500…1600 |
|
|
Число каналов |
8, 16, 24, 32, 40, 48 |
|
|
Частотный интервал между каналами, нм |
0.4, 0.8, 1.6 |
|
|
Вносимые потери, дБ |
<6 (стандартный тип) |
На уровне 3 дБ центральной волны |
|
<9 (плоский тип) |
||
|
Ширина полосы (стандартный тип) |
30% канального интервала |
На уровне 1 дБ |
|
60% канального интервала |
На уровне 3 дБ |
|
|
Ширина полосы (плоский тип) |
50% канального интервала |
На уровне 1 дБ |
|
75% канального интервала |
На уровне 3 дБ |
|
|
Изоляция между соседними каналами, дБ |
<-39 |
|
|
Поляризационно-зависимые потери, дБ |
<0.5 |
На уровне 3 дБ центральной длины волны |
|
Обратные потери, дБ |
>35 |
C PC-разъёмом |
