Спектральды тығыздау аппаратурасын пайдалана отырып, талшықты-оптикалық беру желісін жаңғырту бойынша техникалық ұсыныстарды әзірлеу

«Ғұмарбек Даукеев атындағы АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ»

Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

Телекоммуникация және ғарыштық инженерия институты

«Телекоммуникация және инновациялық технологиялар» кафедрасы

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

Пәні бойынша: Телекоммуникациядағы оптикалық байланыс жүйелері

Тақырыбы: Спектральды тығыздау аппаратурасын пайдалана отырып, талшықты-оптикалық беру желісін жаңғырту бойынша техникалық ұсыныстарды әзірлеу

Мамандығы: Радиотехника, электроника және телекоммуникация

Орындаған: Сәтбай Ж. Н. Тобы: РЭТк-18-3

Кітапша билеті: 183069

Тексерген: оқытушы Манапова А. М.

Алматы, 2021

Мазмұны

Кіріспе

Оптикалық талшық (диэлектрлік толқын өткізгіштер) барлық қолданыстағы байланыс құралдарының арасында ең жоғары өткізу қабілеттілігіне ие. Талшықты-оптикалық кабельдер талшықты-оптикалық байланыс желілерін құру үшін қолданылады - ең жоғары ақпарат беру жылдамдығын қамтамасыз етуге қабілетті талшықты-оптикалық байланыс желілері (пайдаланылатын белсенді жабдық түріне байланысты секундына ондаған гигабайт немесе тіпті терабайт болуы мүмкін) .

ТОБЖ-ның тасымалдаушы ортасы болып табылатын кварц әйнегі бірегей трансмиссиялық сипаттамалардан басқа, тағы бір құнды қасиетке ие - электромагниттік өрістерге аз шығындар мен сезімталдық. Бұл әдеттегі мыс кабельдік жүйелерімен салыстырмалы түрде жақсы.

Ақпаратты берудің бұл жүйесі, әдетте, жұмыс объектілерін салуда әртүрлі құрылымдарды немесе ғимараттарды, сондай-ақ көп қабатты үйлерді біріктіретін сыртқы магистральдар ретінде қолданылады. Оны құрылымдық кабельдік жүйенің (ҚКЖ) ішкі тасымалдаушысы ретінде де қолдануға болады, алайда толығымен талшықтан жасалған толық ҚКЖ оптикалық байланыс желілерін салудың қымбаттылығына байланысты аз таралған.

Байланыстың талшықты-оптикалық желілерін пайдалану жергілікті жерлерде жұмыс орындарын біріктіруге, жоғары жылдамдықтағы Интернетті барлық машиналарда бір уақытта жүктеуді, сапалы телефон байланысын және теледидарды қабылдауды қамтамасыз етеді.

1 Бастапқы деректер

1. 1. Жаңғыртуға жататын ТОБЖ учаскесі 5 қарапайым кабельдік учаскеден (ҚКУ) тұрады.

1. 2. L _ҚКУ ҚКУ ұзақтығы 1-кестеден анықталады.

1. 1 кесте - ҚКУ ұзындығын есептеу

мұндағы, mn-сынақ кітапшасының соңғы 2 саны.

105-2*6+9=102

95+2*6-9=98

135-6-9=120

95-6+9=98

115+6-9=112

1. 3. ВОЛП қолданылатын оптикалық талшықтың түрі келесі түрде анықталады

ОТ түрі = (69) mod 4 (1)

мұндағы, mn -сынақ кітапшасының соңғы 2 саны,

(mn) mod 4-4-ке бағытталған бөлудің қалған бөлігін білдіреді.

Мысалы, егер сынақ кітапшасының соңғы екі саны 41 болса, онда:

69:4 =17, 25

Сондықтан:

(69) mod 4 = 69-17*4 = 1.

1. 2 кесте - OТ түрін таңдау

1. 4. Техникалық тапсырмаға сәйкес оптикалық арнадағы берілу жылдамдығын арттыру және спектрлік тығыздау технологиясын қолдану арқылы ҚОЛДАНЫСТАҒЫ ВОЛП-ның өткізу қабілетін арттыру қажет.

Оптикалық арнадағы беру жылдамдығы (в, Гбит/с) 1. 3-кестеге сәйкес анықталады.

1. 3 кесте - беру жылдамдығын таңдау

1. 5. Оптикалық арналардың саны мына формула бойынша анықталады

(2)

мұндағы, mn-сынақ кітапшасының соңғы 2 cаны.

Спектрлік тығыздау жүйесінің жалпы өткізу қабілетін формула бойынша есептеңіз

(3)

мұндағы, N _ch - оптикалық арналардың саны;

В - арнадағы берілу жылдамдығы.

1. 6. Бұл жұмыста оптикалық арнаның жұмыс жиілігін таңдау ХЭО-Т жиіліктер торына сәйкес жасалады (өзендерді қараңыз. G. 692 және OST 45. 178) келесі ереже бойынша:

(4)

мұндағы, f _ch , i - I-ші оптикалық арнаның жұмыс жиілігі;

i - арна нөмірі;

F мәні - арналар арасындағы интервал.

Арналар арасындағы аралық 4-кестеден анықталады.

1. 4 кесте - арналар арасындағы Интервал

Есептеулерді орындау үшін жиілікті формула бойынша толқын ұзындығына аударыңыз

(5)

, нм

, нм

, нм

, нм

мұндағы, с - вакуумдағы жарық жылдамдығы 299792458 м/с,

fch, I-оптикалық арнаның жиілігі, Гц.

Алынған мәндерді 5-кестеге енгізіңіз.

1. 5 кесте - оптикалық арналардың жұмыс толқын ұзындығы

1. 7. Спектрлік тығыздау технологиясын енгізу кезінде жоғары жылдамдықты оптика көмегімен оптикалық трактінің бірқатар параметрлерін өлшеуден тұратын желілік-кабельдік құрылыстарды міндетті түрде тексеру жүргізіледі.

1. 7. 1 өшу коэффициентінің спектрлік тәуелділігін өлшеу кезінде мынадай нәтижелер алынды:

ОТ рек. үшін. G. 652 A, D: 1550 нм толқын ұзындығында α ыдырау коэффициенті

α(1550 нм) = 0. 19 + 0. 01 * [(mn) mod 4], дБ/км (6)

α(1550 нм) = 0. 19 + 0. 01 * [(69) mod 4] =0, 2 дБ/км

Сөну коэффициентінің С-диапазонындағы (1520 - 1565 нм) толқын ұзындығына тәуелділігі мынадай түрде ұсынылды.

(7)

мұндағы, -толқын ұзындығы, нм.

1. 7. 2 хроматикалық дисперсияны өлшеу кезінде келесі нәтижелер алынды:

ОТ рек. үшін. G. 652 A, D: - нөлдік дисперсияның толқын ұзындығы

λ ₀ = 1300 + m + n, нм; (8)

λ ₀ = 1300 + 6+ 9=1369, нм;

- нөлдік дисперсия нүктесінде дисперсиялық қисықтың көлбеуі

S ₀ = 0. 085 + 0. 001*(m - n), пс/(нм ² ⋅км) (9)

S ₀ = 0. 085 + 0. 001*(6 - 9) =-8, 2* $10^{- 2}$ , пс/(нм ² ⋅км)

Стандартты сатылы ОВ (G. 652) үшін хроматикалық дисперсия коэффициентін есептеу мынадай формула бойынша жүргізіледі:

пс/(нм ² ⋅км) (10)

пс/(нм ² ⋅км)

пс/(нм ² ⋅км)

пс/(нм ² ⋅км)

пс/(нм ² ⋅км)

мұндағы, S ₀ -нөлдік дисперсия нүктесіндегі дисперсиялық қисықтың көлбеуі, КС / (нм2 км-ге тең) ;

0 қатынасы-нөлдік дисперсия нүктесі, нм.

Ескерту. Оптикалық арналардың саны 4-тен көп болған кезде толқындардың екі шеткі ұзындығы үшін және диапазонның ортасында есептеуге жол беріледі.

1. 7. 3 поляризациялық мод дисперсиясын өлшеу кезінде келесі нәтижелер алынды:

1. 6 кесте - ОТ рек. Үшін G. 652. D және G. 655. D

ҚКУ үшін PMD коэффициентінің мәндерін есептеңіз.

1. + 0. 01*6=0, 16
2. - 0. 01*9=0, 11

0. 5 + 0. 01*9=0, 59

0. 3- 0. 01*9=0, 21

0. 08 +0. 01*9=0, 17

2 ТОТЖ регенерациялық учаскесінің құрылымдық схемасы

Бұл жұмыс "нүкте-нүкте" байланысын ұйымдастырудың қарапайым схемасын қарастырады. Бұл ретте шеткі пункттерде жандыру жабдығы және транспондерлерді (ТрП), оптикалық мультиплексорларды (ОМ) және демультиплексорларды (ОДМ) қамтитын спектральды тығыздау аппаратурасы орналастырылады. 2-суретте бір бағытқа арналған спектрлік тығыздау аппаратурасы бар ТОТЖ регенерациялық учаскесінің құрылымдық схемасы көрсетілген. Бұл жұмыста байланысты ұйымдастыру екі талшық бойынша жүргізіледі - жеке талшық бойынша қабылдау және беру. Кері бағытта схема ұқсас болады.

1 сурет - регенерациялық учаскенің құрылымдық схемасы

Негізгі компоненттер:

Стандартты оптикалық интерфейсі бар STM - 64 немесе STM-256 талшықты-оптикалық беру жүйесі;

ТрП-тығыздау жүйесінің интерфейсіне сәйкес келетін оптикалық сигналға сигналды түрлендіретін транспондер;

ОМ-әртүрлі толқын ұзындығындағы оптикалық сигналдарды топтық ағынға біріктіруге қызмет ететін оптикалық мультиплексор;

ОУпд-оптикалық компоненттердің өшуін өтеу және негізгі оптикалық жолға енгізілетін сигналдардың қажетті деңгейін қамтамасыз ету үшін қызмет ететін оптикалық тарату күшейткіші (бустер) ;

ҚКУ - оптикалық муфталармен және монтаждалған шеткі құрылғылармен-оптикалық кросстармен жалғанған оптикалық кабельдің құрылыстық ұзындығынан тұратын қарапайым кәбілдік учаске;

ОУ - ҚКУ-дағы өшуді өтеу үшін қызмет ететін сызықтық оптикалық күшейткіш;

DCM - дисперсияның бұрмалануын өтеу үшін оптикалық трактке орналастырылған дисперсияның өтемақы модулі;

3 Дисперсиялық өтемақы модулін есептеу

3. 1 Регенерациялық учаскенің рұқсат етілген ұзындығын есептеу

Жоғары жылдамдықты ВОЛП үшін негізгі шектеуші факторлардың бірі хроматикалық дисперсия болып табылады.

Регенерация учаскесінің рұқсат етілген ұзындығын формула бойынша есептеңіз:

$\text{L}_{\text{D}}\text{=}\frac{\text{941826*e*f}}{\text{D*}\text{B}^{\text{2}}\text{*}\text{λ}^{\text{2}}}$ км (11)

$\text{L}_{\text{D1}}\text{=}\frac{\text{941826*0, 306*1}}{\text{12. 7*}\text{10}^{\text{2}}\text{*}{1554. 94}^{\text{2}}} = 9, 38*10^{- 5}$ км

$\text{L}_{\text{D2}}\text{=}\frac{\text{941826*0, 306*1}}{\text{12. 69*}\text{10}^{\text{2}}\text{*}\text{1554. 13}^{\text{2}}} = 9. 40*10^{- 5}$ км

$\text{L}_{\text{D3}}\text{=}\frac{\text{941826*0, 306*1}}{\text{12. 63*}\text{10}^{\text{2}}\text{*}\text{1553. 32}^{\text{2}}} = 9. 45*10^{- 5}$ км

$\text{L}_{\text{D4}}\text{=}\frac{\text{941826*0, 306*1}}{\text{12. 58*}\text{10}^{\text{2}}\text{*}\text{1552. 52}^{\text{2}}} = 9. 50*10^{- 5}$ км

мұндағы, D-жұмыс толқын ұзындығындағы хроматикалық дисперсия коэффициенті, КС / (НМ км) ;

В-беру жылдамдығы, Гбит / с;

λ - лазердің жұмыс толқын ұзындығы, мкм;

f - толтыру коэффициенті (nrz f = 1 үшін) ;

ε-қуаты бойынша рұқсат етілген айыппұлмен анықталатын параметр (қуаты бойынша айыппұл үшін 1 Дб с = 0. 306) .

Жұмыс ауқымынан екі экстремалды және орташа оптикалық арналар үшін есептеулер жасаңыз.

Хроматикалық дисперсияны өтеу қажеттілігі туралы қорытынды жасаңыз.

3. 2 талшықты өтемақы дисперсия түрін таңдау

Қазіргі уақытта ВОЛП жаңғырту кезінде хроматикалық дисперсияны өтеу үшін едәуір теріс дисперсиясы бар және модульдер түрінде оптикалық жолға қосылатын арнайы өтемдік талшық (DCF) пайдаланылады. DCM өтемақы модулі белгілі бір ұзындықтағы DCF шығанағын қамтиды және оптикалық жолға қосу үшін оптикалық розеткалармен немесе оптикалық коннекторлармен жабдықталған. Модульдер қызмет көрсетілмейтін күшейту пункттерінде, сондай-ақ шеткі пункттерде орналастырылуы мүмкін.

Өтемдік талшық немесе дайын модуль түрін таңдаудың негізгі критерийлері:

- берілген толқын ұзындығының диапазонындағы дисперсияның орнын толтыру;

- дисперсиялық сипаттаманың көлбеу өтемі;

- ең аз енгізілген шығындар;

- енгізілген поляризациялық мод дисперсиясының ең төменгі деңгейі;

1. сурет - ОКГ кабeльдің конструкциясы

3. 1 кесте - Оптикалық кабeлдің сипаттамасы

3. 2 кесте - ОКЛСт - 01-6-8- 10/125-0, 36/0, 22-0, 5/1-1, 0 типті кабeлдің оптикалық сипаттамасы

мұндағы, RDS _DCF , RDS _TF - сәйкесінше 1/нм эку-да қолданылатын компенсаторлық және телекоммуникациялық талшықтың дисперсиялық сипаттамасының салыстырмалы көлбеуі

(12)

мұндағы S-дисперсиялық қисықтың еңісі, КС / (нм2) ;

D-дисперсия коэффициенті, КС / (НМ км) .

(16) формуласы бойынша анықталған S = S ₀ және D мәнін қабылдай отырып, (10) формуласы бойынша жұмыс диапазонынан орташа толқын ұзындығы үшін телекоммуникациялық талшықтың rdstf есебін жасаңыз.

Өтемақы талшықтарының үлгілері үшін RDSDCF анықтаңыз және DCF маркасын 7-кестеден критерий бойынша ең қолайлы (15) таңдаңыз.

2. кесте - Талшықты өтемақы дисперсия параметрлері

3. 4 дисперсиялық өтемақы модулінің параметрлерін есептеу.

DCF талап етілетін ұзындығы мына формула бойынша анықталады

(13)

мұндағы, D _TF -телекоммуникациялық талшықтың хроматикалық дисперсия коэффициенті; (1 задание 2-3маны)

D _DCF -өтемдік талшықтың хроматикалық дисперсия коэффициенті;

L _TF -телекоммуникациялық талшықтың ұзындығы, км.

Орташа толқын ұзындығы үшін L _DCF есептеңіз.

Өтемақы модульдерін біріктіру үшін LTF төрт мәні үшін ldcf есептеулерін жасаңыз, осылайша бірнеше типтік өтемақы модульдерін алыңыз:

- ОТ рек. үшін G. 652 L _ТF = 60; 80; 100; 120 км.

- ОТ рек. үшін G. 655 L _ТF = 80; 140; 200; 220 км.

Әр DCM модулі үшін дисперсия мөлшерін формула бойынша есептеңіз:

(14)

Жұмыс диапазонынан және орташа толқын ұзындығынан екі толқын ұзындығы үшін есептеңіз.

Толқын ұзындығына байланысты DCF дисперсия коэффициентін есептеу формула бойынша жасалады:

(15)

мұндағы, λ - оптикалық арнаның жұмыс толқын ұзындығы, нм;

$D_{DCF}(1550) - \$ толқын ұзындығындағы хроматикалық дисперсия коэффициенті 1550 нм, КС/(нм*км) ;

$S_{DCF} - \$ дисперсиялық сипаттаманың көлбеуі.

Өтемақы модулінің жалпы өшуін есептеу үшін

(16)

мұндағы, α _DCF -DCF сөну коэффициенті, дБ / км;

L _DCF -DCF ұзындығы, км;

α _spl -DCF және пиг-тейлдің дәнекерленген қосылысындағы өшу, дБ;

α _conn -алмалы-салмалы қосылыста өшу, дБ.

Есептеулерде α _conn = 0. 5 дБ және α _spl = 0. 3 дБ қабылдау керек.

DCF поляризациялық мод дисперсиясының жоғары деңгейіне ие болғандықтан, жинақталған ПМД мөлшерін формула бойынша бағалау қажет

пс. (17)

Есептеу нәтижелерін 8-кестеге азайтыңыз.

3. 5 кесте - дисперсияны өтеу модульдерінің параметрлері

4 Дисперсиялық өтемақы модульдерін таңдау және орналастыру

4. 1 дисперсияны өтеу модульдері аралық күшейткіш пункттерде, сондай-ақ таратушы және қабылдаушы тарапта орналастырылуы мүмкін.

Әдетте, өтемақы модулі оптикалық күшейткіштің екі сатысының арасында орналасады, бұл модульдің өзіндік өшуін өтеуге мүмкіндік береді және сонымен бірге сызықтық емес әсерлердің көбеюіне әкелмейді.

Өтемақы учаскелерінің ұзақтығына байланысты өтемақы модульдерін таңдау және орналастыру. Әдетте, аралық күшейткіш нүктелерде DCM, ҚКУ ұзындығына жақын орналасқан.

4. 2 Компенсацияланбаған қалдық дисперсияны есептеуді мына формула бойынша жүргізіңіз

(18)

$$\sigma_{RES(1) } = \sum_{i = 1}^{5}{\left( D_{TF}L_{TF, i} + \sigma_{DCM, i} \right) = 5639, 287}$$

$$\sigma_{RES(2) } = \sum_{i = 1}^{5}{\left( D_{TF}L_{TF, i} + \sigma_{DCM, i} \right) = 5697, 891}$$

$$\sigma_{RES(3) } = \sum_{i = 1}^{5}{\left( D_{TF}L_{TF, i} + \sigma_{DCM, i} \right) = 4967, 76}$$

Екі шеткі жұмыс толқынының ұзындығы мен орташа толқын ұзындығын есептеңіз.

4. 3 алынған мәндерді рұқсат етілген мәндермен салыстыру:

- 10 Гбит/с үшін σ _RES <1000пс/нм

- 40 Гбит/с үшін σ _RES < 62. 5 пс/нм

4. 4 қалпына келтіру учаскесінде жинақталған хроматикалық дисперсияның формула бойынша қалай өзгеретінін есептеңіз

(19)

мұндағы, j-ҚКУ нөмірі.

5 Оптикалық күшейткіштерді таңдау және орналастыру

5. 1 Жалпы ережелер

Оптикалық күшейткіштер-бұл СБ-ТОТЖ мен және оларға негізделген желілермен тиімді ТОТЖ-ның маңызды элементі. Қазіргі уақытта эрбиум - EDFA қоспаланған талшыққа негізделген оптикалық күшейткіштер кеңінен қолданылады. EDFA оптикалық сигналдарды электрлік сигналдарға және керісінше түрлендірместен тікелей күшейтуді қамтамасыз етеді, олардың толқын ұзындығының жұмыс диапазоны кварцты оптикалық талшықтың мөлдірлік терезесіне және негізгі жұмыс диапазонына сәйкес келеді. Оптикалық күшейткіштер сигнал протоколына немесе оптикалық сигналды модуляция әдісіне тәуелсіз жұмыс істейді. Байланыс желілеріндегі EDFA күшейткіштерінен басқа, мәжбүрлі комбинациялық (рамандық) шашырау құбылысына негізделген күшейткіштер де таралады. Мұндай күшейткіштер өз шуларының төмен деңгейіне қол жеткізуге мүмкіндік береді және, әдетте, ұзақ ҚКУ-де қолданылады.

Қалпына келтіру аймағындағы орынға байланысты оптикалық күшейткішті беріліс күшейткішіне - бустерге, желілік күшейткішке және алдын-ала күшейткішке жіктеуге болады.

... жалғасы

Конус талшықты - оптикалық тарату жүйесінің жобалау

Конус аппаратурасын қолданылумен Атырау - Ақтау трассасындағы ТОБЖ кеңейту

Талшықты-оптикалық байланыс туралы ақпарат

Оптикалық арналарды спектрлі бөлуші

Қазіргі байланысты ұйымдастыруды талдау

Спектралды тығыздайтын оптикалық мультиплексордың құрылысын есептеу

Спектралды тығыздайтын оптикалық мультиплексордың құрылысын есептеу туралы

Талшықты оптикалық байланыс желілерінде қолданылатын технологияларға шолу

Қазақтелеком саласын автоматтандыру

Өскемен-Аягөз аумағында ҰАСМ бөлімін қайта жаңарту

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс