ВОСП ЛР 9


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
Навчальна дисципліна “ВОЛОКОННО - ОПТИЧНІ СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧІ” Змістовий модуль № 2 . КОМПОНЕНТИ ВОЛОКОННО - ОПТИЧНИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧІ . Лабораторна робота № 9 ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ДЖЕРЕЛ ОПТИЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ ДЛЯ ЗАДАНОГО ОПТИЧНОГО ІНТЕРФЕЙСУ. ПЛАН Навчал ьні питання : 1. Визначення впливу джерел оптичного випромінювання на параметри ВОСП. 2. Оцінювання відповідності параметрів ВОСП заданому одноканальному оптичному інтерфейсу. Навчально - матеріальне забезпечення: 1. ПЕОМ. Навчальна література : 1. Фриман Р. Волоконно - о птические системы связи . ‬ М.: Техносфера, 2003. ‬ 440 с. 2. Корнейчук В.И. Измерение параметров компонентов и устройств ВОСП/ Уч. пособие . ‬ Одесса: УГАС им. А.С. Попова, 2000. ‬ 323 с. Мета роботи : Дослідити номенклатуру одноканальних оптичних інтерфейсів, які можливо використовувати при визначених параметрах ВОСП . 1. Загальні положення. Всі дослідження поділяються на два етапи: 1. Необхідно визначити при ©безретрансляційнійª передачі (тобто відсутні підсилення або регенерація оптичного сигналу) загасання , дисперсію, смугу пропускання та максимальну швидкість передачі двійкових імпульсів у ВОСП з довжиною секції L , кілометрічним загасанням ɑ на довжині хвилі випромінювання передавача λ , ширині спектру випромінювання Δλ на рівні половини максимальної потужн ості випромінювання, а також можливий оптичний інтерфейс. Вихідні дані наведені в табл. А.1 і А.2. 2. Обґрунтувати з економічної точки зору вибір джерела випромінювання (тип і смугу пропускання Δλ ) ВОСП для реалізації заданого оптичного інтерфейсу на визна ченій відстані (табл. А.3, А.4). Для їх виконання доцільно розглянути наступний матеріал. 1.1. Вплив параметрів джерел оптичного випромінювання на загасання, дисперсію, смугу пропускання та максимальну швидкість передачі двійкових імпульсів у ВОСП з визна ченою довжиною секції. Для оцінки впливу параметрів джерел оптичного випромінювання на загасання, дисперсію, смугу пропускання та максимальну швидкість передачі двійкових імпульсів у ВОСП з визначеною довжиною секції ( L [км]) необхідно визначити вихідні д анні: кілометричне загасання α [дБ/км]; довжину секції L [км]; будівельну довжину ОК l [км]; загасання з‱єднання α с [дБ]; кількість з‱єднань N c ; тип і характеристики ОВ; довжину хвилі λ 0 [нм або мкм]; тип джерела випромінювання; ширину смуги випромінювання Δλ на рівні половини максимальної потужності випромінювання; потужність джерела випромінювання. Подальші дослідження зводяться до розрахунків параметрів ВОСП у наступній послідовності. 1. Визначити максимальне загасання секції довжиною L : . ( 1 ) 2. Визначити сукупну дисперсію секції: . (2) де , ‬ міжмодова дисперсія, ‬ поляризаційна модова дисперсія [пс/( )], ‬ питома хроматична дисперсія [пс/(нм*км)], з дуже вузькою спектральною смугою випромінювання 0,1 нм). Поляризаці йна модова дисперсія ( ) проявляється лише в ОМ ОВ у випадку, коли використовується передача широкосмугового сигналу (смуга пропускання 2,4 Гбіт/с і вище). Зазвичай, виробник ОВ декларує 0,5, але протягом експл уатації цей показник збільшується. Як наслідок при розрахунках бюджету лінійного тракту доцільно приймати рівним 1. Відомості про величину питомої дисперсії різних типів ОВ можна визначити з рис. 1. і рис. 2. На рис. 3 зображені ППП ОМ ОВ: SM ( SF ) (G.652) ‬ з нульовою дисперсією на λ1310 нм, DS (G.653) ‬ ОВ зі зміщеною нульовою дисперсією, NZDS (G.655, G.656) ‬ зміщеною ненульовою дисперсією: Ter Lih, Pure Guide, E - LEAF, True Wave. Також, дані про і наведені в табл. 1. Як відомо, Δλ для лазерів складає 0,1…5 нм, а для світлодіодів дорівнює 15…80 нм. Рис . 2. Характеристика пи томої дисперсії ОМ ОВ типів SM ( SF ), DS, NZDS для λ1550 нм Рис . 1. Характеристика питомої дисперсії ОМ ОВ типу SM ( SF ), оптимізованого для λ1310 нм Рис. 3. Характеристики ППП ОМ ОВ для мінімуму дис персії на λ1310 нм і λ≈1550 нм 3. Розрахувати пито му смугу пропускання за виразом: . (3) 4. На практиці, оптична смуга частот ОВ залежить від довжини ОВ і може бути приблизно розрахована за виразом: , (4) де γ - коефіцієнт, що враховує вплив реального профілю показника заломлення серцевини волокна і закон зміни смуги частот із збільшенням довжини волокна (для ММ ОВ дорівн ює 0,5…0,85, ОМ ОВ дорівнює 1.) 5. В залежності від форми двійкових оптичних імпульсів, максимальна швидкість передачі розраховуються за виразами: [б і т/с] , ( 5 ) [б і т/с] , ( 6 ) де F Э ‬ електрична смуга пропускання, (5) і (6) відповідно відносяться до форми імпульсів прямокутної та гаусовської. Таким чином, для того, щоб при передачі сигналу зберігалась його прийнятн а якість - співвідношення сигнал/шум ( SNR ) повинно бути не нижче визначеного рівня значення - необхідно, щоб смуга пропускання ОВ на довжині хвилі передачі перевищувала частоту модуляції. Таблиця 1. Дисперсі я оптичних сигналів в різних ОВ Тип ОВ Довжина хв илі (λ), нм Питома хроматична дисперсія ( ), пс/(нм*км) Міжмодова питома дисперсія ( ), пс/км MM 50/125 східчасте/градієнтне 850 99,6 414/2,07 1310 1,0 1550 19,2 MM 62,5/125 східчасте/градієнтне 850 106,7 973/4,36 1310 4,2 1550 17,3 ОМ 8/1 25 1310 1,8 0 1550 17 ,5 0 ОМ зі зміщеною дисперсією 8/125 1310 21,2 0 1550 1, 7 0 ПРИМІТКА : 8/125 ‬ діаметри серцевини/оболонки волокна [мкм]. 1.2. Одноканальні оптичні інтерфейси. Оптичні інтерфейси транспортних мереж характеризуються різноманітністю. Це обумовлено розвитком нових технологій передачі та впровадженням нових компонентів: лазерів; оптичних підсилювачів; компактних компенсаторів дисперсії; процесорів FEC і т. ін. В якості стандартів на оп тичні інтерфейси застосовуються рекомендації ITU - T і IEEE 802.3. У відповідності з цими стандартами оптичні інтерфейси можна розділити на 3 групи (рис. 4):  одноканальні, тобто забезпечують передачу лише на одній оптичній частоті (G.955, G.957, G.691, G.693 , IEEE 802.3u, z);  багатоканальні, тобто забезпечують передачу на двох і більше оптичних частотах одночасно (G.692, G.694.1, G.694.2, G.695, G.696.1, G.696.2, G.698.1, G.698.2, G.959.1, G.959.2);  оптичні інтерфейси пасивних оптичних мереж (PON), які підтри мують передачу оптичних сигналів на 1, 2, 3 і більше оптичних частотах (G.983, G.984, G.985, IEEE 802.3h). Рис. 4. Загальна кл асифікація оптичних інтерфейсів Нижче наведена коротка характеристика одноканальних оптичних інтерфейсів і можливостей їх заст осування. Одноканальні оптичні інтерфейси PDH стандарту G.955 призначені для ЦСП зі швидкісними режимами: 2048; 8448; 34368; 136264 кбіт/с. Ці інтерфейси підтримують з'єднання типу "точка - точка" по одному або 2 ОВ ОК на відносно невеликі відстані. Оптичні характеристики інтерфейсів представлені в табл. 2. Рівень потужності передачі та чутливість приймача використовуються для розрахунку енергетичного потенціалу інтерфейсу, що, у свою чергу, дозволяє оцінити максимальну дальність передачі в лінії з ОМ і ММ ОВ . Характеристика динамічного діапазону приймача дозволяє оцінити можливу максимальну потужність передавача. Таблиця 2 Приклади характе ристик оптичних інтерфейсів PDH Характеристика Тип ОВ Ієрархічні швидкості, Мбіт/с Швидкість, Мбіт/с 2,048 8,448 34,368 139,264 Мінімальний рівень потужності передачі СВД і ППЛ, дБм λ СВД: 0,85 мкм MMF ‬ 17,0 ‬ 17,0 ‬ 17,0 ‬ λ СВД: 1,31 мкм MMF ‬ 21,0 ‬ 21,0 ‬ 21,0 ‬ λ СВД: 1,31 мкм SF ‬ 30,0 ‬ 30,0 ‬ 30,0 ‬ λ ППЛ: 1,31 мкм MMF ‬ 1,0 ‬ 1,0 ‬ 1,0 ‬ 1,0 λ ППЛ: 1,31 мкм SF ‬ 4,0 ‬ 4,0 ‬ 4,0 ‬ 4,0 λ ППЛ: 1,3 мкм SF ‬ 14,0 ‬ 14,0 ‬ 14,0 ‬ 14,0 λ ППЛ: 1,55 мкм SF ‬ ‬ ‬ 7,0 ‬ 7,0 Чутливість приймача при імовірності помилки 10 ‬ 9 , дБм λ0,85 мкм MMF ‬ 51 ‬ 46 ‬ 40 ‬ λ1,31 мкм SF , MMF ‬ 52 ‬ 47 ‬ 42 ‬ 35 λ1,31 і 1,55 мкм SF ‬ ‬ ‬ ‬ 38 Динамічн ий діапазон приймача, дБ λ0,85 мкм MMF �40 �34 �26 ‬ λ1,31 и 1,55 мкм SF , MMF �53 �48 �40 �35 ПРИМІТКА : СВД ‬ світловипромінюючий діод; ППЛ ‬ напівпроводниковий лазер; MMF ‬ багатомодове ОВ G.651; SF ‬ одномодове ОВ G.652. Ці інтерфейси не одержали ш ирокого застосування в оптичних транспортних мережах. Вони використовуються на з‱єднувальних лініях між терміналами та обладнанням транспортної мережі (компонентними блоками). На граничних відстанях, з погляду енергетичного потенціалу, рекомендується робит и розрахунок смуги пропускання оптичного тракту та її порівняння з необхідною смугою частот для лінійного сигналу. Це необхідно для розрахунку дисперсійних спотворень у ОВ, особливо у ММ ОВ. Взаємозв'язок деяких оптичних параметрів представлений на рис. 5. Рис. 5. Взаємозв'язок деяких оптичних параметрів Оптичні інтерфейси SDH мають 3 категорії застосування для:  внутрішньостанційного зв'язку, відповідні відстаням приєднання від декількох ме трів (перемички)до 2км;  міжстанційного зв'язку малої дальності, відповідні відстані підключення до 15км;  міжстанційного зв'язку великої дальності, відповідні відстаням підключення до 40км на хвилі передачі 1310 нм і близько 80 км на хвилі передачі 1550 нм. В рамках кожної з 3 - х категорій розглядається використання різних джерел випромінювання (за типом випромінювача, довжиною хвилі, спектром випромінювання, виду модуляції і т. ін.), приймачів випромінювання (ЛФД, р - i - n), типу ОВ (SMF, DSF, NZDSF) і т. ін. У табл. 3 подано класифікацію інтерфейсів SDH. Оптичні інтерфейси SDH мають систему позначень, в якій відображені особливості інтерфейсів по застосуванню:  I, позначає лінію малої довжини всередині підприємства, тобто Inr - Office;  S, позначає коротку лінію, тобто Shor - Haul;  L, позначає довгу лінію, тобто Lon - Haul;  V, позначає дуже довгу лінію, тобто Very Lon - Haul;  U, позначає понад довгу лінію, тобто Ur Lon - Haul;  VSR, позначає дуже коротку відстань (в перемичці), тобто Very Shor Rech (в табл. 3 не п означено). При позначенні V і U слід розуміти включення до складу лінійного інтерфейсу оптичного підсилювача потужності на передачі (Opic Ampifier ‬ OA) (позначається B - Booster, B - OA) і попереднього підсилювача оптичного сигналу на прийомі (позначаєт ься ВР - Booster Pre - Amplifier, BP - OA). Після буквених індексів у позначеннях інтерфейсів йдуть цифри:  перша ( - і) цифра ( - и) вказують на ієрархічний рівень STM - N (N=1, 4, 16, 64, 256);  друга цифра або пробіл вказує на номінал довжини хвилі випромінювання д жерелом і типи ОВ (1 або пробіл - джерело випромінювання довжини хвилі 1310нм на волокні G.652; 2 - джерело випромінювання довжини хвилі 1550 нм на волокні G.652 для застосування на малої дальності, або на волокнах G.654 і G.655 для додатків великої дально сті; 3 - джерело випромінювання довжини хвилі 1550 нм на волокнах G.653 і G.655 для додатків великої дальності). Таблиця 3 Характеристики оптичних інтерфейсів SDH Параметри Внутр. вузла Міжвузлове застосування Коротка лінія Довга лінія λ, нм 1310 1310 1550 1310 1550 Тип ОВ G.652 G.652 G.652 G.652 G.652, 654, 655 G.653, G.655 Відстань, км 2 ~15 ~15 ~40 ~80 ~80 Рівень STM - N STM - 1 155,52 I - 1 S - 1.1 S - 1.2 L - 1.1 L - 1.2 L - 1.3 STM - 4 622,08 I - 4 S - 4.1 S - 4.2 L - 4.1 L - 4.2 U - 4.2 L - 4.3 U - 4.3 STM - 16 2488,32 I - 16 S - 16.1 S - 16.2 L - 16.1 L - 16.2 U - 16.2 V - 16.2 L - 16.3 U - 16.3 V - 16.3 STM - 64 9953,28 I - 64 S - 64.1 S - 64.2 L - 64.1 L - 64.2 V - 64.2 L - 64.3 U - 64.3 V - 64.3 STM - 256 39813,12 I - 256.2 - S - 256.2 - L - 256.2 - L - 256.3 - Одноканальні оптичні інтерфейси IEEE 802.3 призначені для підтримки передачі даних у мережах Eherne на швидкостях 10 Мбіт/с (IEEE802.3 - t 10BASE - FB, 10BASE - FP, 10BASE - FL), 100 Мбіт/с (IEEE802.3u 100BASE - FX), 1000 Мбіт/с (IEEE802.3z/b 1000BASE - SX, 1000BASE - LH, 1000BASE - LS), 10 Гбіт/с (IEEE802.3e 10GBASE - SR, 10GBASE - SW, 10GBASE - LX, 10GBASE - LR, 10GBASE - LW, 10GBASE - ER, 10GBASE - EW). Також розробляється стандарт на інтерфейс 100GBASE - X зі швидкісним режимом передачі 100 Гбіт/с. У табл. 4 показані окремі характеристики оптичних інтерфейсів Eherne. Ни жче приведений витяг зі стандарту IEEE 802.3e (10 - Gibi Eherne по ОК) для 3 - х різних сімейств інтерфейсів: 10GBASE - X (R, W). Вони відрізняються методами кодування, використовуваними при передачі трафіку між мережними пристроями (8B/10B або 64B/66B), і наявністю або відсутністю підрівнів інтерфейсу WAN для узгодження з мережами SDH рівня STM - 64. У кожному сімействі маються різні реалізації середовища передачі даних. У 10GBASE - X використовується схема кодування сигналу 8B/10B. Підрівні інтерфейсу WAN від сутні. Поточний стандарт IEEE 802.3e передбачає одну специфікацію, відому як 10GBASE - LX4. 10GBASE - R базується на схемі кодування 64B/66B. Для цього фізичного рівня є 3 типи середовища: 10GBASE - SR, 10GBASE - LR і 10GBASE - ER. Інтерфейс10GBASE - W визначає інкап суляцію 64B/66B - кодованих даних у фрейм STM - 64. Тут специфікуються наступні середовища: 10GBASE - SW, 10GBASE - LW і 10GBASE - EW. Інтерфейси 10GBASE - R і 10GBASE - W також мають підрівень інтерфейсу WAN. Максимальна довжина ВОЛЗ в залежності від типу ОВ для інтерф ейсів 10GBASE - SX/SR/SW (λ850 нм) показана в табл. 5. Максимальна довжина ВОЛЗ в залежності від типу ОВ для інтерфейсів 10GBASE - LX/LR/LW (λ1300 нм) наведена у табл. 6. Максимальна довжина ВОЛЗ з ОВ типу SMF для інтерфейсів 10GBASE - EX/ER/EW на хвилі 1550 н м не перевищує 40км. Таблиця 4 Характеристики оптичних інтерфейсів для конверторів Eherne на швидкості 100 і 1000 Мбіт/с (IEEE 802.3) Тип інтерфейсу Відстань, км (тип ОВ) Діапазон хвиль, нм Діапазон рівня потужності, дБм, (кодування) Перевантаже ння приймача, дБм Чутливість приймача, дБм 100BASE - F 2 ( MMF ) 1270 - 1380 від ‬ 20 до ‬ 14 (4В5В) ‬ 14 ‬ 34 1000BASE - LH 70 ( SF ) 1480 - 1580 від ‬ 3 до 2 (8В10В) ‬ 3 ‬ 23 1000BASE - LS 10 ( SF ) 0,55 ( MMF ) 1270 - 1335 від ‬ 11 до ‬ 3 (8В10В) ‬ 3 ‬ 19 1000BASE - S X 0,2 - 0,5 ( MMF ) 830 - 860 від ‬ 9,5 до ‬ 4 (8В10В) ‬ 3 ‬ 17 Таблиця 5 Довжина ВОЛЗ д ля інтерфейсів 10GBASE - SX/SR/SW Тип ОВ Смуга пропускання, МГц*км Відстань, м 62,5 мкм MMF 160 26 62,5 мкм MMF 200 33 50 мкм MMF 400 66 50 мкм MMF 500 82 50 мкм MMF 2000 300 Таблиця 6. Довжина ВОЛЗ д ля інтерфейсів 10GBASE - LX/LR/LW Тип ОВ Смуга пропускання, МГц*км Відстань, м 62,5 мкм MMF 500 300 50 мкм MMF 400 240 50 мкм MMF 500 300 10 мкм SF ‬ 10000 2. Хід виконання. 2.1. Визначити загасання, дисперсію, смугу проп ускання та максимальну швидкість передачі двійкових імпульсів у ВОСП з довжиною секції L , кілометрічним загасанням ɑ на довжині хвилі випромінювання передавача λ , ширині спектру випромінювання Δλ на рівні половини максимальної потужності випромінювання, а також можливий оптичний інтерфейс. Вихідні дані наведені в табл. А.1 і А.2. 2.2. Обґрунтувати з економічної точки зору вибір джерела випромінювання (тип і смугу пропускання Δλ ) ВОСП для реалізації заданого оптичного інтерфейсу на визначеній відстані (табл. А.3, А.4). 2.3. За отриманими результатами зробити висновки. 2.4. Результати та висновки оформити до звіту. 3. Зміст звіту. 1. Прізвище, ініціали студента(ки) та номер навчальної групи. 2. Номер варіанта, назва, мета лабораторної роботи. 3. Результати досліджень. 4. Висновки по отриманих даних розрахунків і порівняльних оцінок. 5. Загальні висновки. 4. Питання контролю. 1. Який стандарт визначає можливості оптичних інтерфейсів PDH? 2. Які прилади в оптичних інтерфейсах забезпечують максимальну дальність передачі в ОМ і ММ ОВ ? 3. Які категорії застосування мають інтерфейси SDH? 4. На що вказують літерні індекси I, S, L, U, V, VSR в інтерфейсах SDH? 5. Які характеристики визначені для оптичних інтерфейсів SDH? Розробив: доцент кафедри КІ к.т.н., доцент Слюсар ь І.І. Додаток А Вихідні дані для варіанту завдання . Табл иця А.1 Параметр Передостання цифра варіанту 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Загасання з‱єднання ( α с ), дБ 0,4 0,5 0,42 0,52 0,48 0,51 0,46 0,52 0,46 0,5 Кілометричне загасання ( α ), дБ/км 0,7 0,6 0,5 0,75 0,65 0,55 0,77 0,68 0,54 0,72 Таблиця А .2 Параметр Остання цифра варіанту 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Довжина хвилі λ, нм 850 1310 1550 850 1310 1550 1 310 1550 1310 1550 Довжина секції ( L ) , к м 56 74 91 113 28 151 9 64 8 56 Тип ОВ MM 50/125 східч. MM 50 /125 град. MM 50/125 град. MM 62,5/125 град. MM 62,5/125 східч. MM 62,5/125 град. ОМ 8/1 25 ОМ 8/125 СДОМ 8/1 25 СДОМ 8/125 Коефіцієнт γ 0,5 0,6 0,7 0,55 0,65 0,8 1 1 1 1 Спектр випромі - нювання (Δλ), нм 5 2 15 4 2 1 0,5 0,4 2,4 2,8 Форма двійкових імпульсів ПР Гаус. ПР Гаус. ПР Гаус. ПР Гаус. ПР Гаус. Будівельна довжина ( l ) ОК для всіх варіантів складає 2 км. Таблиця А . 3 Тип оптичного інтерфейсу Частота модуляції ( F M ) Дальність ВОЛЗ ( L ) , в км Тип ОВ Довжина хвилі ( λ ), нм Остання цифра варіанту 0 10BASE - FL 20 МГц (М анчестерське кодування) 1,9 MMF 50 /125 850 1 Fast 10 0 BASE - F Х 125 МГц (кодування 4В/5В) 60 S F 8/125 1310 2 Fast 10 0 BASE - F Х 125 МГц (кодування 4В/5В) 1,8 MMF 50 /125 1310 3 ATM 622 Мбіт/с (STM - 4) 778 МГц (кодування 8 В/ 10 В) 88 SF 8/125 1550 4 ATM 155 Мбіт/с (STM - 1 ) 194 МГц (кодування 4В/5В) 76 SF 8/125 1550 5 FDDI PMD 125 МГц (кодування 4В/5В) 1,95 MMF 62,5/125 1310 6 Giga 1000BASE - S X 1250 МГц (кодування 8 В/ 10 В) 0,48 MMF 50 /125 850 7 Giga 1000BASE - LH 1250 МГц (код ування 8 В/ 10 В) 68 SF 8/125 1310 8 Giga 1000BASE - LS 1250 МГц (кодування 8 В/ 10 В) 9 SF 8/125 1310 9 Giga 1000BASE - LS 1250 МГц (кодування 8 В/ 10 В) 0,45 MMF 62,5/125 1310 ПРИМІТКА : Загасання з‱єднання ( ɑ с ) [дБ] і кілометричне загасання ( ɑ ) [ дБ/км] визначається з табл. А.1. Для всіх варіантів: будівельна довжина ( l ) ОК для всіх варіантів складає 2 км, коефіцієнт γ для ОМ ОВ дорівнює 1, для ММ ОВ ‬ відповідно 0,8. Таблиця А . 4 Тип інтерфейсу Тип ОВ Смуга пропускання , МГц*км Відстань, км 1000Bas e - LX (лазерный диод 1300 нм) SF (9 мкм) - 5000 MMF (50 мкм) 500 550 MMF (62, 5 мкм) 320 400 1000Base - SX (лазерный диод 850 нм ) MMF (50 мкм) 400 500 MMF (62, 5 мкм) 200 275 MMF (62, 5 мкм) 160 220

Приложенные файлы

  • pdf 1210587
    Размер файла: 637 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий