nру = = 4,5,
Тогда суммарная вероятность ошибок на проектируемой линии передачи будет равна
Рош. S = nру× Рош. 1,
PошS = 4,5 × 2,24 × 10-9 = 1,01 × 10-8
Допустимая вероятность ошибок в канале ВОСП на внутризоновой линии обычно задается равной [11]
Рош.доп. S£ 1,67 × 10-10×L,
где L - длина проектируемой линии, км.
Рош.доп. S£ 1,67 × 10-10× 60,2 = 1,01 × 10-8
При правильном выборе проектных решений соблюдается условие
Рош. S£ Рош.доп. S,
следовательно, на проектируемой ВОЛП обеспечивается достаточно высокое качество каналов.
Для рассчитанного значения Рош. Sзащищенность Аз сигнала от помех на выходе канала ВОСП составит 20,7 дБ.
Таким образом, можно найти отношение сигнал/шум
j(Рош. S ) = 100,05×Аз ,
j(Рош. S ) = 100,05 × 20,7 = 2,24 × 1010
2.3 Расчет порога чувствительности ПРОМ
Одной из основных характеристик приемника оптического излучения является его чувствительность, т.е. минимальное значение обнаруживаемой (детектируемой) мощности оптического сигнала, при которой обеспечиваются заданные значения отношения сигнал/шум или вероятности ошибок.
Из теории [12] следует, что в условиях идеального приема, то есть при отсутствии шума и искажений для обеспечения вероятности ошибок не хуже 10-9 требуется генерация 21 фотона на каждый принятый импульс. Это является фундаментальным пределом, который присущ любому физически реализуемому фотоприемнику и называется квантовым пределом детектирования. Соответствующая указанному пределу минимальная средняя мощность оптического сигнала длительностью
t =
называется минимальной детектируемой мощностью (МДМ).
Минимальная средняя мощность оптического сигнала на входе ПРОМ, при которой обеспечиваются заданные отношения сигнал/шум или вероятность ошибок, называется порогом чувствительности.
МДМ можно рассчитать по формуле (5.84) [8], однако существуют приближенные формулы расчета абсолютного уровня МДМ при вероятности ошибок не хуже 10-8 в зависимости от скорости передачи В` в линейном тракте:
-70 + 10,5 lgB` при B` < 50 Мбит/с,P min = для ЛФД
-70 + 10 lgB` при B` ³ 50 Мбит/с.
Рmin = - 70 + 10 lg 622,080 = - 42,06 дБ
Точность расчетов по приведенным формулам достаточная для оценки порога чувствительности ПРОМ.
Зная абсолютный уровень МДМ и максимальный уровень передачи ПОМ, можно получить приближенную оценку энергетического потенциала ВОСП:
Э = Рпер. – Рпр., дБ,
где Рпр.³ Рmin – уровень приема ПРОМ.
Э = - 4 – ( - 34) = 30 дБ
2.4 Расчет затухания соединителей ОВ
Уровень оптической мощности, поступающей на вход ПРОМ, зависит от энергетического потенциала системы, потерь мощности в ОВ, потерь мощности в разъемных и неразъемных соединителях.
Потери мощности в ОВ нормируются и составляют, например, во втором окне прозрачности 0,7 дБ, а в третьем окне прозрачности 0,1 дБ/км (берутся из паспортных данных ОК) [5].
Потери мощности в неразъемном соединителе нормируются и составляют 0,1 дБм.
Потери в разъемном соединителе нормируются и составляют 0,5 дБм. Потери в разъемном соединителе нормируются определяются суммой /10/.
Ар =
, i = 1, 2, 3, 4,где а1 – потери вследствие радиального смещения на стыке ОВ (рисунок 2.1.);
а2 – потери на угловое рассогласование ОВ (рисунок 2.2);
а3 – потери на осевое рассогласование ОВ (рисунок 2.3);
а4 – неучтенные потери.
Рисунок 2.1 – Радиальное смещение ОВ
Рисунок 2.2 - Угловое рассогласование ОВ
Рисунок 2.3 - Осевое рассогласование ОВ
Потери вследствие радиального смещения в одномодовых ОВ рассчитываются по формуле [7]:
а1 = 10 lg [exp(-d2 / w2)] , дБ,
где d - величина максимального радиального смещения двух ОВ на стыке , d = 1,52 мкм;
w - параметр, определяющий диаметр луча, w = 10 мкм.
а1 = 10 lg [exp( )] = 0,1По результатам расчетов можно заметить, что для ОВ с градиентным профилем показателя преломления оптические потери вследствие радиального смещения выше. Это связано с тем, что их числовая апертура, максимальная по оси, убывает до нуля к периферии сердцевины.
Угловое рассогласование ОВ также приводит к существенным оптическим потерям. В формулы для расчетов указанных потерь, кроме угла рассогласования q, входят еще и показатели преломления ОВ и воздуха. Из-за того, что в паспортных данных ОВ не приводятся величины показателей преломления, расчет потерь из–за углового рассогласования вызывает определенные трудности. Поэтому для одномодовых ОВ можно принять а2 = 0,35 дБ. Следует заметить, что одномодовые ОВ более чувствительны к угловому рассогласованию и при одинаковом угле потери в них примерно в два раза выше, чем в многомодовых ОВ.
Оптические потери в разъемных соединителях увеличиваются также в результате осевого рассогласования.
Для расчета потерь из–за осевого рассогласования в одномодовых ОВ можно воспользоваться следующей формулой [1]
а3 = -10 lg (1 – Z×tg
) , дБ,
где Z - максимальное расстояние между торцами ОВ;
d - диаметр ОВ;
qa - апертурный угол.
Для достижения малых величин потерь для одномодовых ОВ можно принять максимальные значения Z = 2,95 мкм, qa = 3,96
а3 = -10 lg (1 – 2,95 ×tg) = 0,04 дБ Неучтенные потери в разъемном соединители можно принять равными а4 = 0,01 дБ.
При существующих технологиях потери в разъемном соединителе не превышают величины
Ар = а1 + а2 + а3 + а4 £0,5 дБ,
Ар = 0,1 + 0,35 + 0,04 + 0,01 = 0,5
а в неразъемных соединениях – не более Ар£ 0,1 дБ.
2.5 Расчёт распределения энергетического потенциала
Уровень оптической мощности сигнала, поступающего на вход ПРОМ, зависит от энергетического потенциала ВОСП, потерь мощности в ОВ, потерь мощности в разъемных соединителях, потерь мощности в неразъемных соединениях.
, нс,
tожS = 1,111 ×√ 0,12 + 0,082 + 0,4022 = 0,42 нс