Волоконно-оптические системы связи (стр. 3 из 10)
На рисунке 1.2 показаны циклы STM-1 и VC-4. Административный блок AU-4 образуется по алгоритму
C-4 + POH = VC-4, VC-4 + AU PTR = AU-4,
где POH – трактовый заголовок VC-4;
AU PTR – указатель административного блока.
Рисунок 1.2 – Структура цикла STM-1 и фрагменты отображения AU-4 на STM
Цикл STM имеет период повторения 125 мкс и изображен в виде прямоугольной таблицы из 9 рядов и 270 столбцов (9 х 270 = 2430 элементов). Каждый элемент соответствует объёму информации 1 байт (8 бит) и скорости транспортирования 64 Кбит/сек, а вся таблица – скорости передачи первого уровня SDH:
64 х 2430 = 155 520 кбит/сек = 155,520 Мбит/сек.
Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы: секционный заголовок (SOH), который состоит из заголовка регенерационной секции RSOH (первые три ряда) и заголовка мультиплексной секции MSOH (последние 5 рядов) и указателя административного блока (AU-указателя), т.е. указателя позиции первого байта цикла нагрузки. Остальные 261 столбец отводятся для нагрузки.
Для организации соединений в сетевых слоях трактов используются виртуальные контейнеры VC-12. VC – блочная структура с периодом повторения 125 мкс или 500 мкс (в зависимости от вида тракта). Каждый VC состоит из поля нагрузки C-n и трактового заголовка POH (рисунок 1.5).
STM-1=(((E1+<байты>+VC-12_POH+TU-12_PRT)x3TUG-2)x7TUG-3+NPI+ +FSTUG-3)x3VC-4+VC-4_POH+FSVC-4+AU-4_PTR)x1AUG+RSOH+MSOH
STM-1 = (32E1+2байты+1VC-12_POH+1TU-12_PRT)*3TUG-2)*7TUG-3+3NPI+ +15FS_TUG-3)*3VC-4+9VC-4_POH+18FS_VC-4+9AU-4_PTR)*1AUG+3*9RSOH+5*9MSOH.
Рисунок 1.3 – Пример формирования STM-1
На рисунке 1.3 приведён пример логического формирования модуля STM-1 из потоков E1 2 Мбит/с по схеме Европейского института стандартов в области связи (ETSI), а на рисунке 1.4 – схема группообразования по схеме ETSI,
где TU – субблок;
TUG – группа субблоков;
AUG – группа административных блоков;
FS – балласт, фиксированное пустое поле;
NPI – индикация нулевого показателя.
Рисунок 1.4 – Схема группообразования по ETSI
В проекте по результатам расчётов количества организуемых каналов выберем уровень STM-4 и аппаратуру фирмы Alcatel.
Таблица 1.2 – Технические параметры аппаратуры SDH уровня STM – 4
| Параметры | Обозначение по G.957 | 1651 SMAlcatel |
| Уровень передачи, дБм | S-4.1 | 8 15 |
| L-4.1 | +2 3 | |
| L-4.2 | +2 3 | |
| V(JE)-4.3 | -5 +1 | |
| Длина волны, мкмПродолжение таблицы 1.2 | S-4.1 | 1,3 |
| L-4.1 | 1,3 | |
| L-4.2 | 1,35 | |
| V(JE)-4.3 | 1,55 | |
| Чувствительность приемника при Кош = 1010, мкм | S-4.1 | -28 |
| L-4.1 | -28 | |
| L-4.2 | -28 | |
| V(JE)-4.3 | -36 | |
| Затухание регенерационного участка, дБ | S-4.1 | 0 -12 |
| L-4.1 | 10 - 24 | |
| L-4.2 | 10 - 24 | |
| V(JE)-4.3 | 10 - 30 | |
| Уровень перегрузки приемника, дБм | S-4.1 | -8 |
| L-4.1 | -8 | |
| L-4.2 | -8 | |
| V(JE)-4.3 | -8 | |
| Дисперсия S – R на уровне 1 дБ, пкс/нм | S-4.1 | 46 |
| L-4.1 | 300 | |
| L-4.2 | 3000 | |
| V(JE)-4.3 | 3000 | |
| Тип источника излучения | S-4.1 | FP |
| L-4.1 | InGaAs – APD | |
| L-4.2 | InGaAs – APD | |
| V(JE)-4.3 | InGaAs – APD | |
| Тип оптического детектора | S-4.1 | |
| L-4.1 | Ge – APD | |
| L-4.2 | Ge – APD | |
| V(JE)-4.3 | InGaAs – APD |
Alcatel 1660 SM представляет собой компактный мультиплексор ввода/вывода (ADM) и небольшой узел кросскоммутации с портами STM-1, STM-4 и STM-16, матрицей высокого уровня (НО) 96х96 VC4 и матрицей низкого уровня (LO) 64x64 эквивалента STM-1. При использовании в качестве сетевого узла в кольце STM-4 это устройство поддерживает отличные возможности доступа к сигналам 2 Мбит/с (до 756 трактов 2 Мбит/с на 300-миллиметровой стойке). Alcatel 1660 SM поддерживает множество различных конфигураций, включая кросс-коннект 64х64 STM-1. Alcatel 1660 SM может терминировать два независимых друг от друга кольца STM-16 с различными механизмами защиты ANC-P или MS-SPRing, а также с представлением доступа к 32-м компонентным потокам STM-1. Интерфейсы STM-16 с нормированной длинной волны оптического излучения ("colored") могут использоваться для прямого сопряжения с оборудованием DWDM без промежуточных адаптеров длин волн. Все системные блоки могут дублироваться для повышения надежности. Для коммутации АТМ и IP-маршрутизации Alcatel 1660 SM использует карту коммутации /маршрутизации с пропускной способностью 2,5 Гбит/с (на одной полке можно использовать две таких карты).
1.4 Выбор типа оптического кабеля
Выбор ОК для проектируемой ВОЛС осуществляется, исходя из следующих основных требований [10]:
1) Число ОВ в оптическом кабеле и их тип – одномодовые, градиентные, многомодовые – определяются требуемой пропускной способностью с учетом развития сети на период 15 – 20 лет, выбранной системой передачи (транспортной системой), схемой организации линейного тракта (однокабельная однополосная) и с учетом резервирования.
2) Затухание и дисперсия ОВ в ОК, зависящие от излучения, должны обеспечивать заданную (или максимальную) длину РУ и высокую экономичность ВОСП и ВОЛС, которые должны конкурировать с существующими системами передачи на базе симметричных и коаксиальных кабелей.
3) Защитные покровы и силовые элементы ОК должны обеспечивать необходимую защиту ОВ от механических повреждений и воздействий, достаточную надежность работы ОК. Кабель должен допускать прокладывание примерно такое же, как и большинство электрических кабелей.
4) Кабель должен с малым затуханием, достаточной легкостью и за приемлемый отрезок времени сращиваться в муфтах ОК и соединяться с помощью разъемов в полевых и станционных условиях.
5) Механические и электрические свойства ОК должны соответствовать их конкретному применению и условиям окружающей среды, включая стойкость к воздействию статических и динамических нагрузок, влаги, содержанию ОК под избыточным воздушным давлением для обеспечения достаточной надежности работы в течение проектируемого срока эксплуатации ОК.
6) Отдельные световоды в кабеле должны быть различимы для их идентификации.
Оценивая параметры и конструкцию ОК применительно к различным звеньям сети связи, при проектировании ВОЛС для внутризоновой связи используем градиентные ОВ на длине волны 1,3 мкм, кабель типа ОКСН 10.01.022.
При выборе ОК с определенным видом ОВ (одномодовым) оценим соответствие пропускной способности ОВ, зависящей от его дисперсионных свойств, скорости передачи ВОСП в линейном тракте.
В транспортных системах SDH фирмы Alcatelв качестве линейного используется код без возврата к нулю NRZ, поэтому скорости передачи цифрового сигнала в линейном тракте равны скоростям передачи STM соответствующего уровня.
1.5 Одномодовые ОВ
В одномодовых ОВ межмодовая дисперсия отсутствует (передается одна мода). Уширение импульса обусловлено хроматической дисперсией, которую разделяют на материальную и волноводную.
Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью групповой скорости моды от частоты и определяется профилем показателя преломления ОВ.
В нормальных условиях материальная дисперсия преобладает под волноводной. Обе компоненты могут иметь противоположный знак и различаются зависимостью от длины волны. Это позволяет, оптимизируя профиль показателя преломления, минимизировать общую дисперсию ОВ на заданной длине волны за счет взаимокомпенсации материальной и волноводной дисперсией.
Для одномодовых ОВ в паспортных данных указывается нормированная среднеквадратичная дисперсия ( s = 6 пс/(нм×км)), которая с ненормированной величиной связана выражением
s = 10-3×Dl×sн, нс/км, (1.1)
где Dl - ширина полосы оптического излучения, нм, определяется из справочных данных соответствующего источника излучения; Dl=5 нм
Тогда s = 10-6× 5 × 10-9× 6 × 10-12 = 0,003 нс/км (1.2)
1.6 Расчет предельных длин участков регенерации
Известно, что длина регенерационного участка ВОСП определяется двумя параметрами: суммарным затуханием РУ и дисперсией сигналов ОВ /7/.
Длина РУ с учетом только затухания оптического сигнала, то есть потерь в ОВ, устройствах ввода оптического излучения (как правило, потерь в разъемных соединениях), неразъемных соединениях (сварных соединениях строительных длин кабеля) можно найти из формулы [2]:
Ару = Э = a×lру + Ар×nр + Ан×nн , дБ, (1.3)
где Ару – затухание оптического сигнала на регенерационном участке, дБ;
Э - энергетический потенциал системы передачи, дБ,
a - коэффициент затухания ОВ, дБ /км,
lру - длина регенерационного участка, км,
Ар, Ан - затухание оптического сигнала на разъемном и неразъемном соединениях, дБ
nр, nн - количество разъемных и неразъемных соединений ОВ на регенерационном участке.
В этой формуле количество неразъемных соединений ОВ на длине регенерационного участка равно:
nн =
,где lс - строительная длина ОК.
Подставив количество неразъемных соединений на регенерационном участке в уравнение (1.3), получим:
Э = a×lру + Ар×nр + Ан×
,Э = a×lру + Ар×nр +
×lру - Ан ,,