Проектирование магистралей с применением оптических систем передачи со спектральным уплотнением

качестве линейного усилителя оптической мощности будем использовать усилитель  EDFA, с усилением 20±1 (из данных оборудования)

Таблица 8.Сводная таблица по размещению пролетов.

СУ п. А-В 469 км	Пролет	1	2	3	4	5	6	7
	Расстояние,км	76	71	75	73	73	70	31
	Затухание,дБ	21,28	19,88	21	20,44	20,44	19,6	8,68
	Усиление,дБ	21	20	21	20	20	20	20
	Тип усилителя	EDFA	EDFA	EDFA	EDFA	EDFA	EDFA	EDFA
В-Д 316 км	Пролет	1	2	3	4	5
	Расстояние,км	70	70	75	71	30
	Затухание,дБ	19,6	19,6	21	19,88	8,4
	Усиление,дБ	20	20	20	20	20
	Тип усилителя	EDFA	EDFA	EDFA	EDFA	EDFA
Д-СУ п. Б 130 км	Пролет	1	2
	Расстояние,км	87	43
	Затухание,дБ	24,36	12,04
	Усиление,дБ	24	24
	Тип усилителя	EDFA	EDFA
СУ п. Б-Е 192 км	Пролет	1	2	3
	Расстояние,км	71	73	48
	Затухание,дБ	19,88	20,44	13,44
	Усиление,дБ	20	20	20
	Тип усилителя	EDFA	EDFA	EDFA
Е-Г 215 км	Пролет	1	2	3
	Расстояние,км	73	72	70
	Затухание,дБ	20,44	20,16	19,6
	Усиление,дБ	20	20	20
	Тип усилителя	EDFA	EDFA	EDFA
СУ.п.А-Г 759 км	Пролет	1	2	3	4	5	6	7
	Расстояние,км	72	73	73	72	70	70	29
	Затухание,дБ	20,16	20,44	20,44	20,16	19,6	19,6	8,12
	Усиление,дБ	20	20	20	20	20	20	20
	Тип усилителя	EDFA	EDFA	EDFA	EDFA	EDFA	EDFA	EDFA

12. Проверка правильности размещения  усилителей в главном оптическом тракте

Участок предложенный в задании для расчетов СУ.п.А-Е-Г, но так как в каждом пункте стоит терминальный мультиплексор, с транспондерами поддерживающими регенерацию 3R, смысла проводить расчет там нет, вместо этого обоснуем размещение 6-ти усилительных пунктов на участке В-СУ п. А, в описании к оборудованию рекомендовано размещение 5-ти усилительных пролетов на участке регенерации, при этом говорится что OSNR при таком размещении будет ни менее 30 дБ, с другой стороны минимальное отношение сигнал/помеха 20 дБ для 160 канальной системы данного производителя.

Рис 7. Размещение пролетов

Проверку правильности размещения усилителей производят вычислением OSNR в интерфейсе MPI-R, и сравнением полученного значения с нормативом, а также вычислением максимального и минимального значений уровней средней мощности оптического сигнала в канале.

Рассчитаем максимальный и минимальный уровень сигнала в канале.

Сначала найдем максимальную мощность  в канале:             

, где уровень мощности на выходе бустера: 

= 20 дБ,

N – количество каналов (N=160)

 - эксплуатационный запас (1 дБ ).

= 20 - 10lg 160 - 1= -3 дБ

Рассчитаем затухание на каждом пролете:

 

а_пр1=0,28*31=6,51 дБ

а_ат1=13,5 дБ

а_пр2=0,28*70=19,6 дБ

а_пр3=0,28*73=20,44 дБ

а_пр4=0,28*73=20,44 дБ

а_пр5=0,28*75=21 дБ

а_пр6=0,28*71=19,88 дБ     а_пр7=0,28*76=21,28дБ    

В конце каждого пролета ставим усилитель с коэффициентом усиления:

g=20 дБ

Рассчитаем уровень мощности в точках стыка:

По полученным результатам построим диаграмму уровней (рис.10)

Основным источником помех в рассматриваемом линейном тракте, является оптический усилитель EDFA, характеризующийся помехой на его выходе за счет, в основном, усиленного спонтанного излучения.

Найдем мощность шумов, вносимых усилителями по формуле: 

n_SP-коэффициент спонтанного излучения (1);

h-постоянная Планка;

f-нормированная частота частотного плана волновых каналов (193,1ТГц);

n_кв-внутренняя квантовая эффективность;

∆f-ширина спектра канала на уровне 0,5 мощности излучения;

G_i-коэффициент усиления (в точке MPI-S-это уровень на выходе бустера и равен 20 дБ).

P_{ASE MPI-S}=10lg(0,51*10^-6Вт/1мВт)=-32,9 дБм

P_{ASE 1}=10lg(0,51*10^-6Вт/1мВт)=-32,9 дБм

P_ASE1= P_ASE2= P_ASE3= P_ASE4 =P_ASE5 = P_ASE6= P_ASE7, т.к G=20дБ

Найдем уровень мощности шума в точках стыка:

Мощность помехи из-за нулевых флуктуаций вакуума:

P_НФА=hf∆f_ch=6,63*10^-34*193,1*10¹²*20*10⁹=2,56*10^-6мВт

По полученным результатам построим график, рис.11.

Расчет отношения сигнал/помеха на выходе усилителей:

По полученным результатам построим диаграмму уровней, рис.12.

При размещении пролетов в секции должен соблюдаться следующий принцип: оптическое отношение сигнал/помеха (OSNR) на выходе последнего усилителя не должно быть меньше нормативного значения OSNR_н. Для скорости передачи 10Гбит/с OSNR_н =20дБ, отсюда следует, что данное условие соблюдается.

13. Расчет дисперсии в канале

Поскольку для прокладки выбрано волокно NZDSF, то для уменьшения дисперсии в пролетах применяется чередование строительных длин с положительной и отрицательной дисперсией. Тогда может получиться, что в пролете не укладывается целое число строительных длин. Кроме того, это число должно быть еще и четным. В таком случае появляется некомпенсированная дисперсия пролета D_пр:

D_пр=3*l_стр^/ , если N_стр - четное;

D_пр=3*(l_стр-l_стр^/) , если N_стр - нечетное;

Где, l^/_стр - длина последнего отрезка ОК в пролете;

Хроматическая дисперсия ( для волокна NZDSF 2-6 пс/км*нм, среднее значение примем равным 3 пс/км*нм)

N_стр – число полноразмерных строительных длин в пролете.

Проведем расчет для самой протяженной секции регенерации. Между пунктами В-А она составляет 469 км. Тогда проведя расчеты для l_стр=4км,получаем следующие данные:

Таблица 9. Расчет дисперсии.

Lпролета, км	lстр , км	lстр/ ,км	Nстр	Dпролета, пс\нм
76	4	4	19	+12
71	4	3	18	-9
75	4	3	19	+9
73	4	1	19	+3
73	4	1	19	+3
70	4	2	18	-6
31	4	3	8	-9
Общая Dпролета=12-9+9+3+3-6-9=3 пс/нм

Сравнивая рассчитанные значения с возможностью аппаратуры (7200 пс/нм, для скорости 10Гбит/с), убеждаемся, что имеется большой запас по дисперсии и дополнительных мер по её компенсации не требуется.

14. Схема организации связи

Схема организации связи строится в соответствии с топологией сети. На схеме будут указаны все пункты, указанные в ТЗ, а так же два сетевых узла:

Сетевой узел Марьяновка пункта А(Омск) и Сетевой узел Копейск пункта Б (Челябинск). Сетевые узлы п. Б и п. А выбраны не более чем 60 км от городов. В каждом из пунктов расположено: оборудование SDH(STM-16) для передачи телефонии, оборудование WDM, и оборудование Ethernet для передачи 10GE.

В сетевых узлах необходимо будет телефонию направить в разные направления (кольцо двунаправленное), для этого на схеме организации связи предусмотрены кросс-коммутаторы.

На схеме организации будут показаны все необходимые усилители, оптические переключатели,  а так же тип кабеля, используемый при построении сети связи (Приложение А).

15. Схема синхронизации и управления сетью

Для управления сетью предусмотрен оптический канал управления OSC, передающийся по всей сети на отдельной длине волны. Для синхронной работы оборудования управления DWDM систем