Сети и системы передачи информации

Применительно к p-i-n фотодиодам формула для расчета защищенности имеет вид,(14)где, в основном, учитываются тепловые шумы нагрузки в цепи фотодиода, а также шумы предварительного каскада усиления. В формуле (14)необходимо определить величины:Fш- коэффициент шума усилителя; S - чувствительность фотодиода:S= q /h, (15)где - квантовая эффективность фотодиода, q - заряд электрона, - длина волныизлучения, мкм, h - постоянная Планка.Знаяq и h формула (15) трансформируется в формулуS= 0,8=0,80,751,3=0,78,А/Вт (16)k -постоянная Больцмана;Т - температурапо Кельвину. Для Т = 283° по Кельвину:kТ=1,3810-23283=3,9110-21ВКулон.Величина Rопределяемиз условия обеспечения необходимой широкополосности ПРОМ с учетом ёмкостиС=(Сф+Свх): (17)гдеВ – ширина полосы пропускания фотодиода или скорость передачи, бит/с.Из формулы (14) определяем мощностьизлученияна входе лавинного фотодиода P, удовлетворяющую условию реализации МДМ оптического сигнала: . (18)где М – коэффициент лавинного умножения фотодиода.Р=0,0418мВтОпределение минимальной излучаемой мощности передающего оптического кабеляПо значению мощности Pопределяем уровень оптического МДМ-сигнала pпр. min = 10lg=10lg0.0418=-13.78+30=16.21 (20)где P0= 1 мВт, и значениеP также должно быть в мВт. Учитывая важность значения уровня и мощности МДМ-сигналов при расчётах, выполняем ещё один проверочный вариант определения указанных величин.при использовании лавинных фотодиодов:pпр.min=-70+10,5lgB=-70+10.5lg13.9264=-57.99, если В50 Мбит/с,(22)При этом в предусилителях приемников оптического излучения используются полевые транзисторы, если В < 50 Мбит/си биполярные транзисторы, если В50 Мбит/с.Так как порог чувствительности приемного оптического модуля (ПРОМ) рекомендуется дополнительно повысить с учетом составляющих шума линейного тракта на 15 дБ при использовании лавинных фотодиодов и на 30 дБ при использовании p-i-n фотодиодов. Обозначим это значение p’пр.min. По окончательно выбранному значению p’пр.minопределяем минимальную мощность на входе ПРОМ:Pпр.min=10 0,1P’пр.min=0.62,мВт (23)и минимальный уровень излучения передающего оптического модуля (ПОМ):pпер.min= Pпр.min+ару, [дБм]. (24)По величине pпер.minопределим минимальную мощность модуля ПОМ:Pпер=100,1Pпер.min=1.15, [мВт]. Оценка быстродействия ВОСП в целомВозможности выбранной ВОСП оцениваем в целом, учитывая быстродействие модулей ПОМ и ПРОМ, и уширение импульсов, которые передаются по волоконно-оптической линии передачи. Общее ожидаемое быстродействие определяется как [1]: (26)где:tпер =5нс - быстродействие различных передающих оптических модулей;tпр = 2 нс - быстродействие приёмных оптических модулей;tов– уширение импульса на длине регенерационного участкаtов = lру=210 –1230=0.0610-9c(27)Определяем величину по формулам (9) или (10).В то же время допустимое быстродействие ВОСП определяется скоростью передачи и характером передаваемого сигнала [1]:t=В=0.35*13.9264=4,872, (28)где - коэффициент учета характера кода линейного сигнала =0,35 для всех других кодов.В результате расчета по формулам (26) и (28) получем, чтоtож t, следовательно, выбор типа ОК и длины lрусделанверно, и величинаt = t- tож=0,035 , (29)называется запасом системы по быстродействию.Выбор приемного и передающего оптических модулейВ таблицах 9, 10, 11 методического руководстваприводены данные по источникам излучения и фотоприемникам, которые используются в ВОСП в России и западных странах [6,7]. Выбираем из представленных приборов такую комбинацию, которая удовлетворяет заданным требованиям, согласно предыдущим расчетам.Тип источникаизлученияДлина волныизлучения, мкмШиринаПолосы, нмМощностьизлучения, мВтПредельнаяЧастотамодуляции, МГцРабочийток, мАНапряжениена диоде, ВИЛПН 2030,81…0,8831…3,525030…1251,5…2,3Тип приемникаИзлученияСтруктураИнтегральнаяЧувствитель-Ность, А/ВтБыстродейст-вие,нсТемновойток, нАДиапазонспектральнойчувствительности, мкмРабочееНапряжение, ВЛФД 2АЛФД3,9203000,5…1,650ТипМатериалАктивныйдиаметр, мкмСпектральныйдиапазон, мкмВнутреннееусилениеТемновой ток, мАСмещение, ВЕмкость, пФРабочаятемпература, оСЧувствите-льность, А/ВтФирма1234567891011ЛФДpin-ФДЛФДФДSiSiGeGe2404401002400,4...1,00,6...1,11,0...1,61,1...1,6600-400-115001000150102061,32,82,07,0-65...+150-65...+150-40...+60-40...+600,470,470,780,78NECElectronics(США)Расчет надежности линейного тракта ВОСПРасчет требуемых показателей надежности проектируемого линейного тракта ВОСП.Требуемые показатели надёжности для систем передачи внутризоновой первичной сети (ВЗПС)Показатели надежности для ВЗПС Lm=1400 кмКанал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой СПКанал ОЦК на перспективной цифровой сетиОборудование линейного трактаКоэффициент готовностиСреднее время между отказами, чВремя восстановления,ч0.99111.41.10.99620504.240.99350см. примечание 2Расчет показателей надежности проектируемого линейного трактаДля оборудования линейных трактов, построенных на МСП, ВЗПС и СМП время восстановления необслуживаемого регенерационного пункта (НРП), обслуживаемого регенерационного пункта и оконечного пункта (ОРП, ОП) и оптического кабеля (ОК) должны быть меньше приведенных ниже величин: Vнрп 2.5 ч (в том числе подъезд к месту аварии – 2ч ); Vорп < 0,5 ч;Voк 10 ч (в том числе подъезд 3,5 ч).По этим данным рассчитываем требуемоесреднее временя наработки на отказ и требуемый коэффициент простоя для МСП, ВЗПС и СМП заданной длины трассы L.Расчет ведем по следующим формулам:, (30)В которых:KПА- коэффициент простоя аппаратуры ВОСП;, (31)KГ - коэффициент готовности ВОСП;T0(L)=T0Lm/L, (32)аT0(L)- время безотказной работы для заданной длины канала или магистрали, ч; \/ - время восстановления, ч; - интенсивность отказов, 1/ч ,(=1/T0);Т0- время безотказной работы (среднее время между отказами) для трассы максимальной протяженности, заданное в табл. 14, 15, 16, ч. Методических указаний.Показатели надежностиКанал ТЧ или ОЦККанал ОЦК наперспективнойцифровой сетиОборудование линейного трактаКоэффициент готовности0,990,9960,93Среднее время между отказами, ч111,42050360Время восстановления, ч1,14,256,18Демонстрационный чертежРис.11. Обобщенная схема комплекса BOСП для системы передачи СОПКА-41 - аппаратура образования первичного цифрового тракта (САЦК-1);2 - аппаратура вторичного временного группообразования (ВВГ);3 - аппаратура третичного временного группообразования (ТВГ);4 - аппаратура четверичного временного группообразования (ЧВГ);ОЛТ - аппаратура оптического линейного тракта;СДП - стойка дистанционного питания;НРП - необслуживаемый регенерационный пункт;ОП1,ОП2 - оконечные пункты 1 и 2;ОРП - обслуживаемый регенерационный пункт.ЗаключениеПри выполнении курсового проекта была выбрана аппаратура «Сопка-4», предназначенная для внутризоновых первичных сетей и кабель ОМЗКГ, как рекомендованный для данной аппаратуры. В выбранной аппаратуре используем код 10B1P1R, скорость передачи 13,9264 Мбит/сек, длина участка регенерации 30км, что подтвердилось расчетами.Минимальная мощность модуля – 1,15 мВтОжидаемое быстродействие – 4,937 нсПриемный модуль – ЛФД 2АПередающий модуль – ИЛПН 203По показателям надежности данный кабель и аппаратура обеспечивают все требования.Список литературы1. Скворцов Б. В., Иванов В.И., Крухмалёв В.В. и др. Оптические системы передачи. - М.: Радио и связь, 1994. - 224 с. 2. Бутусов М.М., Верник С.M., Галкин С.Л. и др. Волоконно-оптическиесистемы передачи. - М.: Радио и связь, 1992. - 416c.3. Иванов В. И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др.Цифровые и аналоговыесистемы передачи. - М.: Радио и связь, 1995. - 232с.4. Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В., Иванов В.И. и др. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. - М.: Радио и связь, 1996. - 344с.5. Алексеев Е. Б. Надёжность ВОСП: методика инженерного расчета и проектирования // Вестник связи - 1996, №5, с.26-34.6. Игнатов А.Н. Микроэлектронные устройства связи и радиовещания. - Томск: Радио и связь. Томское отделение, 1990. - 400 с. 7. Шереметьев А.Г. Когерентная волоконно-оптическая связь.-М.: Радио и связь, 1991. - 192 с.8. Многоканальные системы передачи / Под ред. Н.Н. Баевой и В.Н. Гордиенко.- М.: Радио и связь, 1997.- 560 с.9. Иванов А. Б. Волоконная оптика: Компоненты, системы передачи, измерения. – М.; Компания Сайрус Системс, 1999. – 672с.10. Семенов А. Б. Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях связи. – М.;КомпьютерПресс, 1998. – 302с.