Проект сегмента волоконно-оптической транспортной сети

 

Мультиплексор в полной комплектации даже первого уровня SDH – весьма сложное и дорогое устройство, состоящее из большого числа составляющих его узлов. Однако, в ряде случаев полной комплектации мультиплексора не требуется, что уменьшает капитальные затраты на его приобретение, установку и эксплуатацию.

При конфигурировании мультиплексора проектировщик подбирает только те узлы, установка которых необходима с точки зрения данного технического задания.

Мультиплексор XDM-1000 содержит основные узлы, которые устанавливаются обязательно, и сменные, установка которых  зависит от функций, выполняемых  мультиплексором. Число сменных  узлов и их типов может быть различным для аппаратуры разных фирм.

К основным узлам XDM-1000 можно отнести 2 блока фильтров питания xINF, 2 платы матрицы кросс-коммутации HLXC (основная и резервная), 2 блока синхронизации TMU, 2 платы центрального процессора управления xMCP, главную панель управления оборудованием MECP, три блока управления вентиляторами XDM xFCU (XDM Fan Control Unit) и плату внешних соединений ECB.

К сменным узлам XDM-1000 можно отнести: платы PIO; платы SIO; платы для передачи данных  DIO и EIS; модули, обеспечивающие функцию резервирования плат PIO; модули DWDM; оптические усилители; модули OADM и т.д.

Внешний вид мультиплексора XDM-1000 приведён на рисунке 4.3. Два слота, обозначенных X1 и X2, предназначены для матричных  плат HLXC. Два слота С1 и С2 служат для установки плат центрального процессора управления xMCP. Блок синхронизации TMU (располагается внутри платы матрицы кросс-коммутации). Блок xINF служит фильтром входного напряжения постоянного тока, подключенного к полке XDM. Для резервирования на каждой полке есть два блока xINF, каждый из которых подключается к своему источнику питания.

Плата внешних соединений ECB обеспечивает физические стыки для локального и удалённого мониторинга, интерфейсы доступа к заголовку, интерфейсы служебной связи и разъемы  синхронизации T3 и T4.

Двенадцать слотов обозначенных как I1 по I12 используются для установки следующих основных типов плат: плат PIO, плат SIO, плат для передачи данных  DIO и EIS, а также платы коммутатора АТМ трафика ATS.

 

 

Кассета модулей с одиннадцатью слотами, обозначенными с М1 по М11 используется для следующих целей: во-первых, для монтажа модулей, обеспечивающих функцию резервирования плат PIO; во-вторых, для монтажа модулей DWDM, например, оптических усилителей, модулей OADM (ввода–вывода оптических каналов на промежуточных станциях), модулей мультиплексирования /демультиплексирования и т.д.  

Основой расчёта сменных блоков мультиплексора являются следующие  данные:  - рассчитанное число  вводимых выводимых компонентных потоков;

- расстояние между соседними  узлами транспортной сети;

- выбранная топология сети (точка-точка, линейная цепь, кольцевая);

- выбранные системы защиты мультиплексорной  секции, компонентных блоков, блоков  опорного генератора, питания и  т.д.

Результаты расчёта  комплектации проектируемого оборудования представлены в таблице 4.8.

На рисунке 4.15 представлен внешний  вид полки XDM-1000, которая будет  установлена в узле А проектируемой сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица Расчёт комплектации проектируемого оборудования

№	Количество плат, блоков, стоек в  пунктах:							Итого
	Наименование	Един. изм.	Комплектация	А	В	С	D
1	Матрицы –  HLXC-384	плата	2 на полку	2	2	2	2	8
2	Блок синхрониз.- TMU	блок	2 на полку	2	2	2	2	8
3	Процессор упр.  – xMCP	плата	2 на полку	2	2	2	2	8
4	Фильтры питания- xINF	блок	2 на полку	2	2	2	2	8
5	Гл. панель упр. – MECP	панель	1 на полку	1	1	1	1	4
6	Управл. вентилят. xFCU	блок	3 на полку	3	3	3	3	12
7	Внешн. соединен.– ECB	плата	1 на полку	1	1	1	1	4
8	Ввод-вывод Е1- PIO2-21	плата	1 на 21 ПЦП	-	-	-	1	1
9	Ввод-вывод Е1- PIO2-84	плата	1 на 84 ПЦП	1	1	1	-	3
10	Модуль эл. инт. M2-84B	модуль	1 на 1 PIO2	1	1	1	1	4
11	Защитн. модуль M2-84P	модуль	1 на 1 полку	1	1	1	1	4
12	Резервн. плата PIO2-84	плата	1 на 84 ПЦП	1	1	1	1	4
13	Ввод STM-64 –  SIO64	плата	1 на 1 STM-64	2	4	4	2	12
14	SFP  –   OM L-64.2	модуль	1 на 1 STM-64	2	2	-	-	4
15	SFP  –   OM S-64.1	модуль	1 на 1 STM-64	-	2	4	2	8
16	Ввод данных – DIO1-80	плата	1на 8 GbE	1	1	1	1	4
17	Оптич. усил. – MO BAS	модуль	1 на 1 полку	-	-	-	-	-
18	Стойка 19”	стойка	1 на 1 полку	1	1	1	1	4
19	Цифровой кросс – DDF	стойка	1 на 64 ПЦП	2	1	1	1	5
20	Оптический кросс	блок	1 на 16 ОВ	1	1	1	1	4

 

 

 

Рисунок 4.15 – Внешний вид полки XDM-1000 для узла А сети

 

РАЗДЕЛ 2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчёт параметров  оптического волокна

 

Важной характеристикой световода является числовая апертура NA (Numerical Aperture), которая представляет собой синус от апертурного угла (θ_А). Апертурный угол - это угол между оптической осью и одной из образующих оптического конуса, воздействующего на торец световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения. Числовая апертура характеризует эффективность ввода (вывода) световой энергии в оптическое волокно. Расчет числовой апертуры производится по формуле:

                                                                                    

где - показатель преломления сердцевины оптического волокна;

       (2.1)

  - показатель преломления оболочки волокна.

Значение  задано в задании на курсовой проект, значение определяется с учетом заданного соотношения между и :

                                                                                 

где  - заданное превышение над в процентах.

        (2.2)

Режим работы оптического волокна  оценивается значением обобщенного  параметра, называемого нормированной частотой.

Расчет нормированной частоты производится по формуле [2.3]: 

,                                                                                     

где a - радиус сердцевины ОВ, мкм;

  ,мкм; 

 ,мкм      (2.3)

2.2 Расчет затухания оптического волокна

 

       Общее затухание сигнала в ОК обусловлено собственными потерями мощности в ОВ  и кабельными потерями, т.е.

,      

,дБ/км,   

,дБ/км                                                            (2.4)                                                                         

Собственные потери мощности в  ОВ рассчитываются по формуле 2.5:

, дБ/км,  

,дБ/км,

  ,дБ/км                                                                               (2.5)   

где затухание поглощения, дБ/км;

затухание рассеяния, дБ/км.

Затухание вследствие поглощения обусловлено  потерями на диэлектрическую поляризацию [1], рассчитывается по формуле 2.6:

,дБ/км,                         

,дБ/км,

,дБ/км  (2.6)                                                  где показатель преломления сердцевины;

 длина волны в километрах ( м  или  м); 

  тангенс угла диэлектрических потерь, берется равным .

Затухание рассеяния обусловлено  неоднородностями материала волокна, размеры которых меньше длины волны.

Затухание рассеяния рассчитывается по формуле 2.7:

 дБ/км, 

,дБ/км,  

 ,дБ/км

(2.7)         

где показатель преломления сердцевины;

длина волны в метрах ( м  или  м);

K – постоянная Больцмана, , Дж/К;

Т – температура перехода стекла в твердую фазу, Т=1500°К;

χ – коэффициент сжимаемости, ,  м²/Н.           

Такое рассеяние называется релеевским, и оно растет пропорционально частоте . Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь ОВ.

Кабельные потери в ОК обусловлены  потерями на macro и micro изгибах, т.е   деформацией ОВ в процессе изготовления, скруткой, изгибами волокон и т.д.

В курсовом проекте значение кабельных  потерь принято  =0,05 дБ.

 

2.3 Расчет дисперсии 

 

Дисперсия – это рассеяние во времени спектральных и модовых  составляющих оптического сигнала, приводящее к увеличению длительности импульса на приёме. Дисперсионные искажения имеют характер фазовых искажений.

При работе ЦСП они выражаются в  уширении передаваемых импульсов, ограничении  пропускной способности ОК и снижении дальности передачи.

Причинами дисперсии являются:

– существование большого количества мод;

– некогерентность источников излучения.

Дисперсия, обусловленная некогерентностью источника излучения, называется хроматической (частотной) и состоит из двух составляющих – материальной и волноводной дисперсий. Материальная дисперсия связана с зависимостью показателя преломления ОВ от длины волны , а волноводная обусловлена зависимостью коэффициента распространения ОВ от длины волны.

 

 

 

 

Результирующая дисперсия в  одномодовом волокне, может быть рассчитана по формуле 2.8:

,пс/км 

  ,пс/км

    ,пс/км                                             (2.8)

Материальная  дисперсия оптического волокна определяется по формуле 2.9:

,с/км

,с/км

,с/км   (2.9)

где – ширина спектра излучения источника; значение берётся из таблицы 2.10 (для STM-64).

,с/км

,с/км

,с/км      (2.10)

где В(l) – удельная волноводная дисперсия.  

Типовые значения удельных материальной и волноводной В(l)  дисперсий в зависимости от рабочей длины волны приведены в таблице 5.2

Таблица 5.2 – Значения М(l), В(l)

Длина волны l, мкм	0,6	0,8	1,0	1,2	1,3	1,4	1,55	1,6	1,8
М(l), пс/(км×нм)	400	125	40	10	-5	-5	-18	-20	-25
В(l), пс/(км×нм)	5	5	6	7	8	8	12	14	16

 

2.4 Расчет длины регенерационного  участка 

 

Для цифровых систем передачи в регенераторах  сигнал полностью восстанавливается, поэтому под дальностью связи понимается длина регенерационного участка (РУ).

По мере распространения оптического сигнала по световоду снижается уровень сигнала и увеличивается дисперсия. Максимальная длина РУ определяется затуханием и дисперсией. Затухание ограничивает расстояние по потерям в линейном тракте, а дисперсия, приводящая к уширению импульсов, приводит к возникновению кодовых ошибок на приёме и снижению качества передаваемой информации.

Таким образом, при определении  длины РУ необходимо выполнить два  расчета:

– расчёт длины РУ по дисперсии;