Проектирование оптической многоканальной системы с волновым уплотнением, страница 4

N -  число пролетов между усилителями.

f – частота, соответствующая λ=1,55 мкм,

Δf_ch –  оптическая полоса канала.

При частотном плане с НЧР=100 ГГц, согласно рекомендации G.692, канал с λ₀=1550 нм должен характеризоваться полосой 0,1нм, что соответствует полосе Δf_ch=12,5 ГГц.

С учетом всего выше сказанного имеем:

   10lg(h·f·Δf_ch) = 10lg 6.628 10^-34·192.8 10¹²(12,5×10⁹ / 10^-3) = – 58дБ

Т.о. выражение для расчета минимально-допустимой мощности в канале имеет вид:

                                 (9.2)

Максимальная мощность в канале ограничена с одной стороны возможностью возникновения нелинейных явлений в ОВ, с другой – соображениями лазерной безопастности. Для применения ВОСП- WDM рекомендован (в G.692) класс лазеров-3А. Следовательно, максимальная мощность группового сигнала в интерфейсе MPI-S не должна превышать 50мВт (уровень мощности Р_3А=17дБ). Тогда максимально-допустимую мощность одного канала P_{ch ma} можно определить из соотношения:

P_{ch maxs}=P_3.A –10lgM ,                                                                               (9.3)

где М- число задействованных каналов в системе.

Полная передаваемая мощность  Р₀ в интерфейсе MPI-S рассчитывается по формуле:

 ,                                         (9.4)

 где BW_eff- эффективная ширина полосы ASE,

f₀- центральная частота (f₀=193,1ТГц)

h – постоянная Планка.

Для одного усилителя BW_eff=(20-30) нм, или (2,5-3,75)ТГц.                    Примем BW_eff = 2,6ТГц.

Выполним расчет по формулам  9.2, 9.3, 9.4 для каждой секции.

Секция А – Б :

P_ch.min = 17 + 15,4 + 5.5 + 10lg2 – 58 = – 17,09 дБ

P_ch.max = 17 - 10lg16 = 4.95 дБ

Р₀ =  мВт

Секция Б – Г:

P_ch.min = 17 + 20,36+ 5.5 + 10lg3 – 58 = – 10,37 дБ

P_ch.max = 17 - 10lg16 = 4.95 дБ

Р₀ =  мВт

Секция  Г – Д:

P_ch.min = 17 + 21,1+ 5.5 + 10lg3 – 58 = – 9,63 дБ

P_ch.max = 17 - 10lg16 = 4.95 дБ

Р₀ =  мВт

9.2 Расчет мощностей сигналов в интерфейсах MPI-R и R’.

Минимальная величина уровня мощности в канале оценивается из соотношения:

P_chRmin=P_chSmin–α_s+Δα_{ch ,}                                                                                                                  (9.5)

где Δα_ch – величина, учитывающая нестабильность выходной мощности лазера, изменение величины потерь в неразъемных соединениях, и другие негативные факторы, особенно проявляющихся к концу срока эксплуатации системы (20-30 лет). Примем  Δα_ch = 4дБ.

Максимальное значение уровня мощности в канале:

P_maxR= P_chmax– α_{s дБ}                                                                                                                                    (9.6)

где P_chmax = P_sat – 10lgМ = 11 – 12,04 = - 1,04, dB

Секция А – Б :

P_{chmin R} = – 17,09 – 15,4 + 4 = –28,49 дБ

P_{chmax R} = – 1,04 – 15,4 = –16,44 дБ

Р₀ =  мВт

Секция Б – Г :

P_{chmin R} = – 10,37 – 20,36 + 4 = –26,73 дБ

P_{chmax R} = – 1,04 – 20,36 = – 21,4 дБ

Р₀ =  мВт

Секция Г – Д :

P_{chmin R} = – 9,63 – 21,1 + 4 = – 26,73 дБ

P_{chmax R} = – 1,04 – 21,1 = – 22,14 дБ

Р₀ =  мВт

9.3 Расчет и построение диаграммы уровней.

Цель расчета – контроль заданного отношения сигнал/помеха (OSNR) в интерфейсе MPI-S. Так как все LOA работают в режиме насыщения, то из технических данных усилителя  известно, что P_sat = 10,75 » 11 дБ.

Величину OSNR на выходе каждого усилителя (интерфейсы S’) определяем из соотношения (9.7):

OSNR= P_{sat ch}  – α_s – NF – 10lgN + 58                                                                 (9.7)

Величину OSNR на входе каждого усилителя и ADM (интерфейсы R’) определяем из соотношения (9.7.1):

OSNR= P_{sat ch}  + g₀ –α_s – NF – 10lgN + 58                                                          (9.7.1)

Уровень мощности помехи в этом интерфейсе – из равенства

P_ASE = P_satch – OSNR                                                                                            (9.8)

P_R’ = P_satch – α_s                                                                                                                                                          (9.9)

Для примера рассмотрим секцию А – Б

P_{ch S, MPI-S} = – 1.04 дБ

OSNR_{R1, MPI-S} = – 1,04 + 14 –15,4 – 5,5 + 58 = 50,06 дБ

P_{ASE, MPI-S} = – 1,04 – 50,06 = – 51,1 дБ

P_R1 = – 1,04 – 15,4 = – 16,44 дБ

OSNR_{R2, S1} = –1,04 – 15,4 – 5,5 – 10lg2 + 58 = 33,06 дБ

P_{ASE, R1} = – 16,44 – 50,06 = – 66,5 дБ

P_{ASE, S1} = – 1,04 – 33,06 = – 34,1 дБ

P_{ASE, R2} = – 16,44 – 33,06 = – 49,5 дБ

            Аналогичный расчет производится на оставшихся секциях WDM. Расчет сведем в таблицу.

Таблица 9.1Диаграмма уровней для оптического тракта WDM системы.

Интерфейс Пар-р, дБ	MPI-S	R1 LOA1	S1 LOA1	R2 ADM1	S2 ADM1	R3 LOA2	S3 LOA2	R4 LOA3	S4 LOA3	R5 ADM2
Pch	–1,04	–16,44	–1,04	–16,44	–1,04	–21,4	–1,04	–21,1	–1,04	–21,4
PASE	–50,1	–66,5	–34,1	–49,5	–46,14	–66,5	–29,13	–49,49	–27,34	–47,7
OSNR	50,06	50,06	33,06	33,06	45,1	45,1	28,09	28,09	26,3	26,3

Интерфейс Пар-р, Дб	S5 ADM2	R6 LOA4	S6 LOA4	R7 LOA5	S7 LOA5	MPI-R
Pch	–1,04	–22,14	–1,04	–22,14	–1,04	–22,14
PASE	–45,4	–66,5	–34,41	–55,51	–26,6	–47,7
OSNR	44,36	44,36	33,37	33,37	25,56	25,56

Диаграммы уровней показаны на рисунках 1 и 2 в приложении.

Расчет дисперсии

Исходя из параметров выбранного оптического кабеля, рассчитаем величину дисперсии накопленной на дистанции.