Проектирование линейного тракта волоконно-оптических систем передачи (стр. 4 из 6)
, (11)рош=1,67×10-10×55=91,85×10-10
Используя это значение вероятности ошибки на участке регенерации, можно определить с помощью зависимости вероятности ошибки pош от защищенности А3 (рис. 7) численное значение защищенности на входе регенератора: A3=22 дБ.
Защищённость A3 определяется отношением сигнал-шум применительно к приёмному оптическому модулю (ПРОМ):
, (12)В этой формуле:
- среднеквадратичное значение полезного тока сигнала; 
- среднеквадратичное значение тока тепловых шумов на эквивалентном сопротивлении нагрузки; 
- среднеквадратичное значение тока дробовых шумов фотодиода; 
- среднеквадратичное значение собственных шумов усилителя, приведенных к его входу.P - мощность падающего светового сигнала на фотодиод;
Iс - фототок полезного сигнала на выходе фотодиода;
Rф - динамическое сопротивление фотодиода;
Сф - ёмкость р-n перехода фотодиода;
Iд - ток дробовых шумов фотодиода;
IТ - ток тепловых шумов нагрузки Rн цепи фотодиода (входным сопротивлением усилителя K пренебрегаем).
S - чувствительность фотодиода:
( 13)где h - квантовая эффективность фотодиода, q - заряд электрона, l - длина волны излучения, мкм, h - постоянная Планка.
С учетом значения qи hформула (13) трансформируется в формулу
(14)S = 0,8×0,75×1,55=0,93 А/Вт
Величина R может быть определена из условия обеспечения необходимой широкополосности ПРОМ:
(15)где С =10 пф, В – скорость передачи, бит/с.
R=1/(2×p×10×10-12×41,2416×106)=386,1 Ом
Приближенная формула мощности излучения на входе лавинного фотодиода P, удовлетворяющая условию реализации МДМ оптического сигнала имеет вид:
, (16)
М= 25
k =1,38∙10-23- постоянная Больцмана;
Т=273+10=283- температура по Кельвину.
Fш =8 - коэффициент шума усилителя;
Вт
мВт
9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОЙ ИЗЛУЧАЕМОЙ МОЩНОСТИ ПЕРЕДАЮЩЕГО ОПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯ
По значению мощности Pможно определить уровень оптического МДМ-сигнала
где P0 = 1 мВт, и значение P также должно быть в мВт.
(17) 
дбОднако, порог чувствительности приемного оптического модуля (ПРОМ) рекомендуется дополнительно повысить с учетом составляющих шума линейного тракта на 15 дБ. Обозначим это значение p’пр.min:
Р’пр.min= -40,535 +30=-10,535 дБ.
По окончательно выбранному значению p’пр.minопределяем минимальную мощность на входе ПРОМ:
(18)Pпр.min= 10 0,1×(-10,535)=0,088 мВт
и минимальный уровень излучения передающего оптического модуля (ПОМ):
(19)pпер.min= -10,535 +70 = 59,465 дБ
По величине pпер.minопределим минимальную мощность модуля ПОМ:
(20)Pпер= 100,1×59,465 = 0,841мВт
10. ОЦЕНКА БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ВОСП В ЦЕЛОМ
Возможности выбранной ВОСП можно оценить в целом, учитывая быстродействие модулей ПОМ и ПРОМ, а также уширение импульсов, передаваемых по волоконно-оптической линии передачи. Общее ожидаемое быстродействие определяется как:
(21)где: tпер = 4 нс - быстродействие различных передающих оптических модулей;
tпр = 1 нс - быстродействие приёмных оптических модулей;
tов– уширение импульса на длине регенерационного участка
(22)tов = 0,7×10-12×55=0,039×10-9, с
В то же время допустимое быстродействие ВОСП определяется скоростью передачи и характером передаваемого сигнала:
(23)где b =0,35- коэффициент учета характера кода линейного сигнала,
В результате расчета по формулам (21) и (23) условие tож< tS выполняется, то выбор типа ОК и длины lру сделан верно, и величина
(24)называется запасом системы по быстродействию.
tож = 8,486×10-9-4,581×10-9=3,905×10-9 с
11. ВЫБОР ПРИЕМНОГО И ПЕРЕДАЮЩЕГО ОПТИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ
Изучив приведенные в методическом указании данные по источникам излучения и фотоприемникам, применяемым в России и западных странах и сравнив их с нашими требованиями, выбрали прибор фирмы OptoElectronicsLTD (США). Его параметры приведены в таблице 3.
Таблица 3
Характеристики прибора OptoElectronicsLTD
| Тип | ЛД |
| Длина волны излучения, мкм | 1,0..1,6 |
| Активный диаметр,мкм | 100 |
| Интервал рабочих температур, С0 | -10..+80 |
| Чувствительность, А/Вт | 0,63 |
| Емкость, пФ | 1 |
| Смещение, В | 15 |
| Темновой ток, мА | 40 |
В качестве передающего модуля подходит модуль фирмы EricssonPGR 20302. Его параметры приведены в таблице 4.
Таблица 4
Характеристики PGR 20302
| Тип | PIN-FET |
| Длина волны излучения, мкм | 1,55 |
| Мощность излучения, мВт | 1,2 |
| Ширина спектра излучения, нм | 1 |
| Максимальная скорость передачи, Мбит/с | 17 |
| Интервал рабочих температур, С0 | -40…+85 |
| Наработка на отказ, ч | 103 |
| Потребляемый ток, мА | 200 |
12. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА ВОСП
12.1. Расчет требуемых показателей надежности проектируемого линейного тракта ВОСП
В данном разделе определяются требуемые показатели качества и надежности для магистральной первичной сети.
Таблица 5
Требуемые показатели надежности для систем передачи внутризоновой первичной сети (ВЗПС)
| Показатели надежности для ВЗПС,Lm=1400км | Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой СП | Канал ОЦК на перспективной цифровой сети | Оборудование линейного тракта |
| Коэффициент готовностиСреднее время между отказами, чВремя восстановления, ч | >0.99>111.4<1.1 | >0.996>2050<4.24 | 0.92>350см. примечание |
Примечания:
Показатели приведены для максимальной длины Lm соответствующей первичной сети (без резервирования).
Для оборудования линейных трактов на МСП, ВЗПС и СМП время восстановления необслуживаемого регенерационного пункта (НРП), оконечного пункта (ОП) и оптического кабеля (ОК) должны быть соответственно меньше:
·Vнрп< 2.5 ч (в том числе время подъезда к месту аварии – 2ч );
·Voк< 10 ч (в том числе время подъезда 3,5 ч).
В соответствии с этими данными может быть осуществлен расчет требуемого среднего времени наработки на отказ и требуемого коэффициента простоя для МСП, заданной длины трассы L.
Эти расчеты ведутся по следующим формулам:
, (25)где KПА - коэффициент простоя аппаратуры ВОСП;
, (26)где KГ - коэффициент готовности ВОСП;
, (27)где T0(L) - время безотказной работы для заданной длины канала или магистрали, ч;
\/ - время восстановления, ч;
L - интенсивность отказов, 1/ч ,(L=1/T0);
Т0 - время безотказной работы (среднее время между отказами) для трассы максимальной протяженности, заданное в табл.5, ч.
В соответствии с заданной длиной трассы определим требуемые значения коэффициентов простоя и среднего времени между отказами каналов и оборудования и внесем их в табл. 6.
Для канала ТЧ или ОЦК: V= 1.1ч, Т0 = 111.4ч.