Расчет параметров передачи оптических волокон

К параметрам передачи ОВ относятся:

- коэффициент затухания;

- дисперсия;

- ширина полосы пропускания.

1. Общее затухание сигнала в ОК обусловлено собственными потерями мощности в ОВ (α _с) и кабельными потерями (α _к), т.е.

α=α _с + α _к                                                                       (2.7)

1) Собственные потери волоконных световодов состоят из потерь поглощения энергии в диэлектрике α_п и потерь рассеяния ее на мельчайших частицах световодной структуры α_р и рассчитываются по формуле:

α _с = α _п + α _р                                                                (2.8)

 

где α _п – затухание поглощения, дБ/км;

    α _р – затухание рассеяния, дБ/км;

Затухание поглощения α _п , дБ/км, рассчитывается по формуле:

                              (2.9)

где       n ₁ – показатель преломления сердцевины ОВ (1,4464);

λ – длина волны, нм (1310 нм);

tg δ – тангенс угла диэлектрических потерь ОВ, (2·10^-12).

 

Затухание рассеяния α _р , дБ/км, рассчитывается по формуле:

                                                  (2.10)

 где        n ₁ – показатель преломления сердцевины ОВ (1,4464);

λ – длина волны, нм (1310 нм);

k – постоянная Больцмана (1,38·10^-23 Дж/К);

Т – температура перехода стекла в твердую фазу (1500 К);

β – коэффициент сжимаемости (для кварцевых стекол 8,1·10^-11 м²/Н).

Такое рассеяние называется рэлеевским и оно растет с частотой пропорционально ν⁴. Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь ОВ.

Собственные потери согласно (2.7):

α _с=0,603+0,022=0,625 дБ/км

2) Кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих:

                                                           (2.11)

где α₁ – затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;

α₂ – затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ;

α₃ – затухание на микроизгибах ОВ;

α₄ – затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;

α₅ – затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;

α₆ – затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;

α₇ – затухание вследствие потерь в защитной оболочке;

При расчете α _к принято равным 0,05 дБ/км.

Расчетное суммарное затухание согласно (2.6):

α= 0,625+0,05=0,675дБ/км

2. Дисперсия – рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Полная дисперсия τ _рез, пс/км, рассчитывается как сумма межмодовой (модовой) и хроматической дисперсии.

                                                                (2.12)

Межмодовая дисперсия возникает вследствие различной скорости распространения мод, и имеет место только в многомодовом волокне.

 Хроматическая дисперсия состоит из материальной и волноводной составляющих и имеет место при распространении как в одномодовом, так и в многомодовом волокне.

Материальная дисперсия в ОВ обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны.

волноводная дисперсия – обусловлена процессами внутри моды, характеризуется направляющими свойствами сердцевины ОВ.

Расчет хроматической дисперсии τ _хр, пс/км:

                                                                   (2.13)

где D(λ) – удельная хроматическая дисперсия, пс/(нм·км);

    Δ λ – максимальная ширина спектра излучения источника, нм (1 нм).

                                                               (2.14)

 

где S ₀ – подгоночный коэффициент, определяемый для каждого материала ОВ экспериментальным путем с помощью коэффициентов Селмейера, пс/(нм²·км) (0,014 пс/(нм²·км));

λ – длина волны, нм (1310 нм);

    λ _с – длина волны отсечки, нм (800,475 нм).

3. Полоса пропускания – рабочая полоса частот ОК, определяет число передаваемых по нему каналов связи и лимитируется дисперсией ОВ. Для того, чтобы при передаче сигнала сохранялось его приемлемое качество необходимо, чтобы полоса пропускания волокна на длине волны передачи превосходила частоту модуляции.

                                                                             (2.15)

где W – полоса пропускания, ГГц·км;

    τ – дисперсия ОВ, пс/км.

Т.е. с точки зрения дисперсии можно передавать сигнал с частотой модуляции до 223 ГГц без каких-либо искажений.

      

     3.4 Расчет количества абонентов

 

 

Статистически установлен коэффициент проникновения: он учитывает, сколько % жителей желают подключиться к услуге  «Triple Play», а также конкурентоспособность строящей сеть. Возьмем следующий коэффициент проникновения: .                                                                 

Исходя из коэффициента проникновения только 64% жителей здания являются потенциальными абонентами проектируемой сети доступа.

 Рассчитаем как общее количество вероятных абонентов:

.        

                             

       3.5 Расчет емкости оптического кабеля

Рассчитаем необходимую емкость линейного оптического кабеля, подводимого к сплиттерам, исходя из максимального количества подключаемых абонентов, с учетом резервных волокон. Воспользуемся оценочной формулой:

                                                                              (2.16)

где С – количество волокон;

N _кв – количество подключаемых квартир;

S – ветвление сплиттера.

                                                                             (2.17)  

Расчет сплиттеров

Исходя из общего количества абонентов и количества портов, рассчитаем количество сплиттеров к строительству.

При проектировании сети используются сплиттеры с ветвлением 1:32, т.е. на один сплиттер будет подключаться 32 абонента:

154 абонентов может обслуживаться 5 сплиттерами - (5·32=160 порта, 6 резервных порта);

 

    

       4 Станционный участок

Оборудование OLT служит своеобразным мультиплексором, обслуживающим множество соединений с устройствами ONT. Один GPON-порт этого оборудования способен поддерживать 32 абонента.

Центральный узел сети PON оборудуется в помещении АТС или, например, головной станции сети кабельного ТВ. В принципе аппаратура этого узла может быть размещена в любом контролируемом оператором помещении или в контейнере, в котором поддерживается необходимый температурно-влажностный режим. Питание осуществляется от местного источника, обеспечивается заземление. OLT при помощи патчкорда или оптической кабельной сборки, подключается к внешней сети передачи данных. PON-порты подключаются оптическими патчкордами SC/APC к станционному оптическому кроссу. Кросс размещается в стойке с OLT. На кросс заводится магистральный оптический кабель, и на патч-панель выводятся все волокна этого кабеля. Резервные волокна предназначены для подключения новых абонентов или для быстрого переключения связи на резервное волокно в случае повреждения рабочего.

Таблица 2.4 – Технические характеристики станционных терминалов

Производитель	Элтекс	UTSTARCOM	Zyxel
Марка	GPON LTE-8ST	BBS 1000+	OLT-1308H
Энергопотребление, Вт	70	70	100
Максимальное количество портов	8	8	80
Тип соединителей	SC/APC, SC/UPC	SC/APC, SC/UPC	SC/APC, SC/UPC
Дальность передачи, км	20	10	20
Коэффициент расщепления	до 1:64	до 1:64	до 1:64
Оптический бюджет, дБ	28	29	28
Температура эксплуатации, °С	-5…+40	+5…+40	-5…+45

Станционный терминал LTE-8ST предназначен для связи с вышестоящим оборудованием и организации широкополосного доступа по пассивным оптическим сетям. Связь с сетями Ethernet реализуется посредством Gigabit uplink интерфейсов, для выхода в оптические сети служат 8 интерфейсов GPON. Каждый интерфейс поддерживает соединение с 64-мя абонентскими оптическими терминалами по одному волокну, динамическое распределение полосы DBA (dynamic bandwidth allocation) позволяет предоставлять пользователю полосу пропускания до 1Гбит/с.

Устройство выполняет следующие функции:

- динамическое распределение полосы DBA;

- поддержка функций безопасности;

- удаленное управление ONT, автоматическое обнаружение новых ONT;

- организация VLAN (диапазон идентификатора VLAN 0-4094);

- фильтрация по МАС-адресу, размер таблицы МАС адресов – 16 000 записей;

 

 

Линейный участок