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

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

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.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
_________
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
_________
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
___
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
______2021 ж.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(бағасы)
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
(қол[ы)]
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

Алматы, 2021
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Бастапқы деректер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ТОТЖ регенерациялық учаскесінің құрылымдық схемасы ... ... ... ... ... ... ... ... .
Дисперсиялық өтемақы модулін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Дисперсиялық өтемақы модульдерін таңдау және орналастыру ... ... ... ... ... ...
Оптикалық күшейткіштерді таңдау және орналастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Оптикалық күшейткіштермен ТОТЖ-дағы сигнал шу қатынасын есептеу ... .
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

4
5
10
11
18
19
21
24
25

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. LҚКУ ҚКУ ұзақтығы 1-кестеден анықталады.
1.1 кесте - ҚКУ ұзындығын есептеу
ҚКУ
нөмері
1
2
3
4
5
LҚКУ, км
105*m+n
95+2*m-n
135-m-n
95-m+n
115+m-n

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
(mn) mod 4
Оптикалық талшық түрі
1
Стандартты сатылы бір режимді ұсыным. G.652.D

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, Гбитс) 1.3-кестеге сәйкес анықталады.

1.3 кесте - беру жылдамдығын таңдау
Шарт
В, Гбитс
Деңгей
m - жұп
10
STM-64

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, Nch - 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, fch, 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
Шарт
∆f,ГГц
m - жұп
100

Есептеулерді орындау үшін жиілікті формула бойынша толқын ұзындығына аударыңыз
(5)

,нм

,нм

, нм

, нм

мұндағы, с - вакуумдағы жарық жылдамдығы 299792458 мс,
fch, I-оптикалық арнаның жиілігі, Гц.
Алынған мәндерді 5-кестеге енгізіңіз.

1.5 кесте - оптикалық арналардың жұмыс толқын ұзындығы
Номер канала
Длина волны канала ch, нм
1
1554.94
2
1554.13
3
1553.32
4
1552.52

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], дБкм (6)

α(1550 нм) = 0.19 + 0.01 * [(69) mod 4]=0,2 дБкм

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

0= 1300 + m + n, нм; (8)

0= 1300 + 6+ 9=1369, нм;

- нөлдік дисперсия нүктесінде дисперсиялық қисықтың көлбеуі
S0= 0.085 + 0.001*(m - n), пс(нм2км) (9)

S0= 0.085 + 0.001*(6 - 9)=-8,2*10-2, пс(нм2км)

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

пс(нм2км) (10)

пс(нм2км)

пс(нм2км)

пс(нм2км)

пс(нм2км)

мұндағы, S0-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
Нөмері
1
2
3
4
5
DPMD, пскм
0.1 + 0.01*m
0.2 -0.01*n
0.5 + 0.01*n
0.3 - 0.01*n
0.08+0.01*n

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:
LD=941826*e*fD*B2*λ2 км (11)

LD1=941826*0,306*112.7*102*1554.942 =9,38*10-5 км

LD2=941826*0,306*112.69*102*1554.13 2=9.40*10-5 км

LD3=941826*0,306*112.63*102*1553.32 2=9.45*10-5 км

LD4=941826*0,306*112.58*102*1552.52 2=9.50*10-5 км

мұндағы, D-жұмыс толқын ұзындығындағы хроматикалық дисперсия коэффициенті, КС (НМ км);
В-беру жылдамдығы, Гбит с;
- лазердің жұмыс толқын ұзындығы, мкм;
f - толтыру коэффициенті (nrz f = 1 үшін);
-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
Сипаттамасы
Мәні
Толқынның жұмыстық ұзындығы, нм
1550
Сөну коэффициeнті, дБкм - астам емес
0,22
Хроматикалық диспeрсия коэффициeнті ,пснмxкм, астам
Eмес
= 18
Нөлдік диспeрсия толқынының ұзындығы, нм
1301...1325
Нөлдік диспeрсия толқынының ұзындығы аймағындағы
Диспeрсиялық сипаттаманың еңкіштігі, пснм2xкм, астам емес
0,092
оптикалық талшық интерфейсінің блогы (FIU) енгізген өшу, дБ

24,6
Мода өрісінің диамeтрі, мкм
10,35 +- 0,8
Өзекшенің диамeтрі, мкм
8...10
Шағылысатын қабықшаның диамeтрі, мкм
125 +- 1
Шағылысатын қабықшаның шеңберлі еместігі, %, астам
1,0
оптикалық муфталар саны

30,5
Оптикалық талшықтар саны, дана
2 - 144
өшу оптикалық алмалы - салмалы қосылыстардағы, дБ

20,8
оптикалық ажыратылатын қосылыстар саны

15
Сыртқы диамeтр, мм
10,4 бастап
Құрылыс ұзындығы, км
6,0
1 км кабeльдің салмағы, кг
87 бастап
-дәнекерленген қосылыстарға өшу, дБ

29,5

3.2 кесте - ОКЛСт - 01 - 6 - 8 - 10125 - 0,360,22 - 0,51 - 1,0 типті кабeлдің оптикалық сипаттамасы
Сипаттама
Мәндері
Мода өрісі дағының диаметрі (1550нм)
10,5мкм +- 1,5мкм
Жабыны бар талшықтар диаметрі
125мкм +- 2мкм
Мода өрісі дағының шоғырлануының қатесі
1мкм
дисперсиялық қисықтың еңісі
72
Шағылысу коэффициeнтінің профилі
𝑁1Адымдық
Түрі N
𝑁2 Сәйкес жабын
дисперсия коэффициенті,
21
Сандық апeртура
0,13
Талшықты кабeль толқынының шекті
1250нм
дисперсиялық сипаттаманың көлбеуі
0,41
1550нм кезіндегі диспeрсия
0,51пс (нм.км)

мұндағы, RDSDCF, RDSTF - сәйкесінше 1нм 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 = S0 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
Марка DCF
DDCF
(1550 нм), пс(нмкм)
SDCF, пс(нм[2]км)
αDCF, Дбкм
DPMDDCF, пскм
Aeff, мкм[2]
St.-DCF
-100
- 0.23
0.43
0.24
20
EWB-DCF
-120
- 0.44
0.45
0.25
21
HS-DCF
-95
- 0.65
0.42
0.27
15
EHS-DCF
-120
- 1.2
0.45
0.29
14
UHS-DCF
-130
- 2.1
0.48
0.31
14
LL-DCF
-170
- 0.7
0.46
0.35
18

3.4 дисперсиялық өтемақы модулінің параметрлерін есептеу.
DCF талап етілетін ұзындығы мына формула бойынша анықталады
(13)

мұндағы, DTF -телекоммуникациялық талшықтың хроматикалық дисперсия коэффициенті;(1 задание 2-3маны)
DDCF -өтемдік талшықтың хроматикалық дисперсия коэффициенті;
LTF -телекоммуникациялық талшықтың ұзындығы, км.
Орташа толқын ұзындығы үшін LDCF есептеңіз.

Өтемақы модульдерін біріктіру үшін LTF төрт мәні үшін ldcf есептеулерін жасаңыз, осылайша бірнеше типтік өтемақы модульдерін алыңыз:
- ОТ рек. үшін G. 652 LТF ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.