Деятельность Предприятия связи (стр. 8 из 18)

Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования световодов, но и снижает дальность передачи по ОК, так как чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса.

2.6 Расчет уровня чувствительности приемного оптоэлектронного модуля

Приводим выражение для определения уровня чувствительности Рпор цифрового ПРОМ, которое имеет следующий вид:

, (2.23)

где b =

, (2.24)

Q – аргумент функции ошибок

erfc (z) = 2/

g – заряд электрона, равный 1,6 * 10^-19 Кл;

Iт – темновой ток фотодиода;

k –постоянная Больцмана, равная 1,38 * 10^-23 Вт/К*Гц;

T – абсолютная температура, равная 300 К;

R – сопротивление нагрузки фотодиода;

M – коэффициент лавинного умножения;

Df – полоса пропускания фотоприемника;

Si – монохроматическая токовая чувствительность фотодиода.

Подставляем значения в формулу (2.6):

Полученное значение подставляем в формулу (2.5)

Целесообразно порог чувствительности выразить в децибелах, помня, что уровень по мощности определяется относительно 1мВт, т.е.

Определим энергетический запас

SR

Р1 P2

P2 P1

R S

Э = Р1 – Р2min,

Где Р2min – порог чувствительности;

Р1 – введенная мощность (от –3 до +2)

Э1 = -3 + 38 = 35 дБ

Э2 = 0 + 38 = 38 дБ

Э3 = +2 – (-38) = 40 дБ

2.7 Лучевой анализ распространения излучения в волокне

Лучи, распространяющиеся вдоль оси волокна, называются меридиональными. Критический режим их распространения соответствует условию

sinq_c = n₂/n₁ (2.25)

sinq_c = 1,4410/1,4675 = 0,98

q_c = arcsinq_c = arcsin0,98 = 78,5⁰

Полное внутреннее отражение (ПВО) на границе раздела «сердцевина – оболочка» происходит при углах:

q_с£q£p/2 (2.26)

При этом луч, удовлетворяющий условию (2.25), распространяется вдоль сердцевины по зигзагообразной траектории. Поскольку явление ПВО не сопровождается потерями, то становиться очевидно, что набор лучей, удовлетворяющих условию (2.25), может обеспечить передачу светового сигнала на большие расстояния. Отметим, что в волокне имеется бесчисленное множество меридиональных сечений, в каждом из которых возможно распространение множества меридиональных лучей, удовлетворяющих условию (3.14) и, следовательно, имеющих направляющие углы q₁ (т.е. углы между волновым вектором и осью волокна) в пределах:

0 £q₁£p/2-q_с (2.27)

Т.о., если на торец волокна, окруженного прозрачной средой с показателем преломления n₀, падают в какой-либо из меридиональных плоскостей лучи под углами q₀ к оси, то условию их волнового распространения в волокне соответствует следующее ограничение на угол падения q₀:

q₀£arcsin(n₁²-n₂²/n₀)^1/2 (2.28)

Выражение (3.23) нетрудно получить из закона Снеллиуса для преломления на границе входного торца:

sinq_0c/sinq_1c = n₁/n₀Þn₀ = n₁sinq₁/ sinq₀ (2.29)

а также условия (3.13) и соотношения q_1c+q_с = p/2:

sinq_1c = 90-78,5 = 11,5⁰

q_1c = 0,199

n₀ = 1,4675х0,199/0,27 = 1,082

q₀£arcsin(1,4675²-1,4410²/1,082)^1/2 = 29⁰

Если, как чаще всего бывает, свет падает на входной торец из воздушной среды (для этого достаточно даже минимального зазора между стыкуемыми волокнами или источником света и волокном), то n₀ = 1 и :

sinq_0c = (n₁²-n₂²)^1/2 = N_а = 0,27 (2.30)

q_0c =15,7⁰

Выражение (2.30) определяет ранее известную уже величину – числовую апертуру волокна.

В результате проведенных расчетов для одномодового волокна мною сделан выбор на типе кабеля производства «SIEMENS»: A-DF(ZN)2Y. Это оптический кабель из одномодовых волокон со смещенной дисперсией световода при помощи которой можно получить полную компенсацию материальной и волновой дисперсии на любой длине волны.

2.8 Расчет предельной помехозащищённости в некогерентных ВОСП

Отношение сигнал-шум определим по формуле:

(С/Ш )пред = Р h / (h *f *Df * M^X), (2.31)

Где Р – уровень чувствительности;

h - квантовая эффективность фотодиода, находим по формуле

h = Si* h* f / g (2.32)

h – постоянная планка;

f – частота оптического излучения.

Частота оптического излучения f связана с длиной волны l сообщением

f = с / l

(2.33)

Подставляем значения в формулу (4.4.2)

Определим по формуле (2.31) отношение сигнал-шум:

2.8 Расчет потерь на стыковке

Оптические потери при непосредственном соединении волокон определяются, главным образом, следующими тремя факторами:

- величиной погрешности взаимного расположения волоконных световодов;

- не идентичностью параметров соединяемых волокон;

- отражением от торцов световодов. [7]

Произведем расчет потерь на стыке.

Исходные данные

Показатель преломления сердцевины N₁=1,4681

Показатель преломления оболочки N₂=1,4623

Радиус сердечника А=4,5 ×10^-6

Длина волны L=1,55×10^-6

Скорость света С=3×10⁵

Нормированная частота V=2.3702

Поперечное смещение Х=0,2×10^-6

Перекос продольных лучей Q=0,3

Функции Бесселя: J₀=0,7652 J₁=0,4401

Формулы для вычисления:

Потери на поперечном сечении:

L_х=2,17×

, дБ

Потери на перекосе продольных лучей:

L_Q= 3,31×10^-4(

, дБ

2.9.1 Программа расчета потерь при стыке на «VisualBasic» Sub Roschet

Dim N1, N2, Pi, A, L, С, Х, Q, V As Decimal

N1 = Input boх `Введите N1`

N2 = Input boх `Введите N2`

Pi = Input boх `Введите Pi`

A = Input boх `Введите A`

L = Input boх `Введите L`

C = Input boх `Введите C`

Х = Input boх `Введите Х`

Q = Input boх `Введите Q`

V = Input boх `Введите V`

Dim N As Decimal

N = (N1+N2)/2

Х11 = (2*Pi*A)/L

Х1 = Х11*SQR(N1^2-N^2)

Devig . Print =cst2(Х1)+` ` + cst2(Х2)

I0 = Input boх `I0 `

I1 = Input boх `I1 `

L1 = ((Х2*I0)/J1)^2

L2 = (Х/А)^2

LХ = 2.17*L1*L2

W11 = (1/(Х2^2)-1/(Х1^2))

W1 = SQR(I0/Х1*I1))+0.5+W11

W0 = 0.816*А*W1

LT = ((W0*V)/A)^2

N3 = N2(N1-N2)

LQ = 3.31Е-04*LT*Q*N3

Debug. Print LХ

Debug. Print LQ

End Sub

L_Х=0.013 дБ L_Q=0.019 дБ

2.10 Оценка надежности оптического кабеля

Обеспечение надежности – это комплексная задача, включающая в себя разработку методик оценки, расчета, контроля параметров и технического обслуживания ВОЛС.

ВОСП представляет собой сложное сооружение, состоящее из большого количества различных устройств. При их работе всегда есть вероятность отказов, которые в зависимости от назначения устройства и места включения в тракт передачи могут привести к частичному или полному отказу системы передачи. Для оценки работоспособности системы производится расчет показателей надежности.

Под надежностью системы передачи принято понимать свойство системы передачи выполнять свои функции с сохранением качественных показателей в определенных пределах в течение периода эксплуатации или заданной наработки. Надежность системы передачи может быть оценена лишь после определения ряда качественных показателей и сравнения их с допустимыми значениями.

На надежность ВОЛС существенным образом влияет наличие металла в конструкции кабеля (практика показывает, что отсутствие броневого покрова приводит к увеличению вероятности повреждений от механических нагрузок).

Другим существенным фактором, воздействующим на надежность оптического кабеля, является влага (приводит к росту микротрещин на поверхности оптического волокна).

При выборе конструкции ОК надо учитывать также экономическую целесообразность и рассчитать во что обойдется увеличение надежности ВОЛС при использовании той или иной конструкции кабеля, имеющей более высокие параметры надежности. Особенно актуальна проблема обеспечения надежности при эксплуатации ВОСП, т.к. они используются для организации передачи больших объемов информации и имеют большую длину участков регенерации, т.е. более протяженные участки обслуживания.

Для определения надежности системы передачи рассчитывают следующие основные показатели: интенсивность отказов; среднее время наработки на отказ; вероятность безотказной работы; среднее время восстановления; коэффициент готовности; интенсивность восстановления; коэффициент простоя.

Расчет ведем согласно методике предложенной в литературе.

По всей длине магистрали, протяженностью l=1353 км, расположено 2 ОП. Определяем интенсивность отказов магистрали по формуле :

_{маг = к} ×l_к  _оп × _оп (2.34)