Проектирование оптических цифровых телекоммуникационных систем.-2

4.5 Проектирование участка транспортной сети Москва - Чебоксары

4.5.1 Проектирование прямого направления (Москва – Чебоксары)

Энергетический	потенциал	усилительного	участка	с	учётом
эксплуатационного запаса определяется по формуле:
Эi	pПРМИН pПЕР.i 1 АЗАП ,				(4.1)
где i номер усилительного участка

Выходная мощность системы Lambda Driver 1600 с учётом резервирования

pПЕР

5 (дБм).

Чувствительность EDFA в режиме линейного усилителя

pПРмин 30 (дБм).

Соответственно энергетический потенциал первого усилительного участка

Э1 pПЕР pПРмин АЗАП

(дБм);

Э1 5 (30) 2 23

(дБм).

Максимальное расстояние усилительного участка определяется по

формуле:

LУСМАКС.i

Эi

AР nР

.

(4.2)

А

КД

D

1

СВ

К

lСТР

D2

Считаем, что разъёмные соединения установлены только в местах подключения мультиплексоров волнового уплотнения и ввода-вывода каналов.

Соответственно максимальное расстояние первого усилительного участка

LУСМАКС1						Э1 AР nР												;
								А					КД			D
																1
								СВ
					К			lСТР							D2
LУСМАКС.1			23 0,5 1												74			(км).
	0,2		0,03						1,56 18
					2			340

Исходя из максимальной длины первого усилительного участка, для установки первого усилителя EDFA наиболее оптимально выбрать н.п.

61

(населённый пункт) Электрогорск. Расстояние от Москвы до н.п. Электрогорск

LУС..1 72 км.

Затухание, вносимое усилительным участком, определяется по формуле:

					А		КД D1
					СВ
Аi	LУС.i							AР nР .	(4.3)
			К		lСТР		D2

То есть, вносимое затухание первым усилительным участком

					А		КД D1
					СВ
	А1	LУС1		К				AР nР ;
					lСТР		D2

			0,03				1,56 18
А1	72	0,2							0,5	1	22,4	(дБ).
			2				340
Уровень мощности на выходе i -того участка:
	pПР.i pПЕР.i 1					Аi .						(4.4)

Данное значение для первого участка

pПР1 pПЕР А1 ;

pПР1 5 22,4 27,4 (дБм).

Для определения коэффициента усиления усилителя EDFA, зависящего от мощности входного сигнала будем пользоваться аппроксимирующим полиномом, полученным с помощью метода наименьших квадратов.

Аппроксимирующий полином имеет вид (вывод данной функции представлен в разделе (2.4.):

q 16 0,816 pПР 0,0116 pПР2 .

Таким образом, при pПР1 27,4 (дБм)

q 16 0,816 27,4 0,0116 ( 27,4)2	29,5 (дБ).
1
(Отметим, что погрешность при определении значения		q ,	составляет
0,1 дБ.)
Мощность на выходе i того усилителя EDFA (или		на	входе i 1
усилительного участка)
pПЕР.i pПР.i qi .			(4.6)

Применимо к первому усилительному участку

pПЕР1 pПР1 q1 ;

62

pПЕР1 27,4 29,5 2,1 (дБм).

Аналогично, пользуясь формулами (4.1) - (4.6) произведём расчет для

следующих усилительных участков

Э2 pПРМИН

pПЕР1 АЗАП ;

Э2 30 2,1 2 30,1 (дБм).

LУСМАКС2

Э2

AР nР

;

А

КД

D

1

СВ

К

lСТР

D2

LУСМАКС2

30,1 0,5 2

101 (км).

0,2

0,03

1,56 18

2

340

Место расположения второго усилительного пункта выберем н.п.

Хрястово, расстояние, до которого от н.п. Электрогорск

LУС2

99

(км);

А

КД D1

А2 LУС2

AР nР ;

К

СВ

lСТР

D2

0,03

1,56 18

A2

99 0,2

0,5 2 29,5 (дБ);

2

340

pПР2 pПЕР1 А2 ;

pПР2

2,1 29,5 27,4

(дБм).

При pПР2 27,4 (дБм);

q2

16 0,816 27,4 0,0116 ( 27,4)2

29,5 (дБ);

pПЕР 2

pПР2 q2 ;

pПЕР 2

27,4 29,5 2,1

(дБм).

В г. Владимир необходимо установить оптический мультиплексор ввода-

вывода (OADM) вносящий затухание

AOADM 1,5 log 2

8 4,5

(дБ).

Данная методика расчёта потерь приведена в [7]. Также необходимо учесть, соответствует ли уровень сигнала, поступающий на вход OADM1

динамическому диапазону приёмника равного от -3 дБм до -20 дБм. В случае если уровень сигнала окажется выше динамического диапазона, то придётся

63

установить аттенюатор, вносящий необходимое затухание, в противном случае – предусилитель.

Определим мощность на выходе OADM1

20

(км).

LУС3

(Величины

,

- относятся к участку Хрястово – Владимир.

А3

LУС3

А3

, LУС3 -

к участку

Владимир –

Дмитриево.

Полная

длина

усилительного

участка

составляет

)

LУС3 LУС3

LУС3

А

СВ

nР

;

А3

LУС3

К

AР

lСТР

0,03

А3

20

0,2

0,5

2 5,3 (дБ);

2

;

pПР3

pПЕР 2 А3

2,1 5,3 3,2

(дБм).

pПР2

Полученная

величина

входного

уровня

полностью соответствует

динамическому диапазону приёмника. Значит, ни каких дополнительных устройств устанавливать не потребуется. С учётом затухания, вносимым OADM,

определим p

ПЕР 2 .

;

pПЕР 2 pПР2 АOADM

(дБ);

pПЕР 2 3,2 4,5 7,7

pПРМИН

АЗАП ;

Э3

pПЕР 2

30 7,7 2 20,3

(дБм);

Э3

КД D1

Э3 AР

nР LУС3

D2

LУСМАКС3

А

КД D1

;

СВ

К

lСТР

D2

20,3 0,5 2 20

1,56 18

L

340

59

(км).

1,56 18

УСМАКС3

0,03

0,2

2

340

Место расположения третьего усилительного пункта выберем в н.п.

Дмитриево, расстояние, до которого от г. Владимир

64

	59	(км).
LУС3

Таким образом, общая длина третьего усилительного участка

;

LУС3 LУС3

LУС3

LУС3

20 59 79

(км);

А

КД D1

СВ

LУС3

AР nР ;

А3

LУС3

К

D2

lСТР

0,03

1,56 18

А3

20 0,2

79

0,5 2 20,3 (дБ);

2

340

;

pПР3 pПЕР 2

А3

pПР3 7,7 20,3 28

(дБм).

При pПР3 28 (дБм);

q3

16 0,816 28 0,0116 ( 28)2

29,6 (дБ);

pПЕР3 pПР3 q3 ;

pПЕР3 28 29,6 1,6

(дБм);

Э4 pПРМИН

pПЕР3 АЗАП ;

Э4

30 1,6 2 29,6

(дБм);

LУСМАКС4

Э4

AР nР

;

А

КД

D

1

СВ

К

lСТР

D2

LУСМАКС4

29,6 0,5 2

99

(км).

0,2

0,03

1,56 18

2

340

Место расположения четвёртого усилительного пункта выберем н.п.

Гороховец, расстояние, до которого от н.п. Дмитриево

LУС4 98 (км);

А

КД D1

AР nР ;

А4 LУС4 К

СВ

lСТР

D2

0,03

1,56 18

А4

95 0,2

0,5

2

29,2 (дБ);

2

340

pПР4

pПЕР3 А4 ;

65

pПР4 1,6 29,2 27,6 (дБм).

При pПР4 27,6 (дБм);

q4

16 0,816 27,6 0,0116 ( 27,6)2

29,5 (дБ);

pПЕР 4 pПР4

q4 ;

pПЕР 4

27,6 29,5 1,9

(дБм);

Э5 pПРМИН

pПЕР 4 АЗАП ;

Э5 30 1,6 2 29,4

(дБм);

LУСМАКС5

Э5 AР nР

;

А

КД

D

1

СВ

К

lСТР

D2

LУСМАКС5

29,4 0,5 2

95

(км).

0,2

0,03

1,56 18

2

340

Следующий усилитель

EDFA

разместим

в

г.

Нижний Новгород

расстояние, до которого

LУС5

65

(км).

Кроме того, в этом городе необходимо произвести процедуру ввода-

вывода двух потоков STM – 16.

А

КД D1

А5 LУС5

АР nР ;

К

СВ

lСТР

D2

0,03

1,56 18

А5

65

0,2

0,5

2 20,3

(дБ);

2

340

pПЕР 4

А5 ;

pПР5

1,9 20,3 18,4

(дБм).

pПР5

Данный входной уровень мощности соответствует минимальной

чувствительности приёмного модуля OADM. С учётом затухания, вносимым

OADM, определим pПР5 .

АOADM

;

pПР5 pПР5

pПР5

18,4 4,5 22,9

(дБ).

В этом же городе разместим усилитель EDFA

66

При pПР5 22,9 (дБм);

q5

16 0,816 22,9 0,0116 ( 22,9)2 28,5 (дБ);

pПЕР5

22,9 28,9 5,6

(дБ);

Э6 pПРМИН

pПЕР5 АЗАП ;

Э6 30 5,6 2 33,6

(дБм);

LУСМАКС6

Э6

AР nР

;

А

КД

D

1

СВ

К

lСТР

D2

LУСМАКС6

33,6 0,5 2

109 (км).

0,2

0,03

1,56 18

2

340

Место расположения шестого усилительного пункта выберем н.п.

Белозериха расстояние, до которого от г. Нижний Новгород

LУС6

105

(км);

А

КД D1

А6 LУС6

К

СВ

AР nР ;

lСТР

D2

0,03

1,56 18

А6

105 0,2

0,5 2 32,5 (дБ);

2

340

pПР6 pПЕР5 А6 ;

pПР6

5,6 32,5 26,9

(дБм).

При pПР6 26,9 (дБм);

q6 16 0,816 26,9 0,0116 ( 26,9)2 29,4 (дБ);

pПЕР 6		pПР6 q6 ;
pПЕР 6 26,9 29,4 2,5							(дБм);
Э7 pПРМИН pПЕР 6 АЗАП ;
Э7 30 2,5 2 30,5							(дБм);
LУСМАКС7			Э7 AР nР								;
				А			КД	D
								1
				СВ
		К
				lСТР			D2

67

LУСМАКС7	30,5 0,5 2						102	(км).
	0,2	0,03			1,56 18
		2			340

Место расположения седьмого усилительного пункта выберем н.п. Юнга расстояние до которого

LУС7

98

(км);

А

КД D1

СВ

А7 LУС7

К

AР nР ;

lСТР

D2

0,03

1,56 18

А7

98 0,2

0,5

2 29,2 (дБ);

2

340

pПР7 pПЕР 6 А7 ;

pПР7

2,5 29,2 26,7

(дБм).

При pПР7 26,7 (дБм);

q7 16 0,816 26,7 0,0116 ( 26,7)2 29,4 (дБ);

pПЕР 7 pПР7 q7 ;

pПЕР 7

26,7 29,4 2,7

(дБм).

Определим уровень сигнала в г. Чебоксары

LУС8

58

(км);

А

КД D1

nР ;

А8 LУС8 К

СВ

АР

lСТР

D2

0,03

1,58 18

А8

58 0,2

0,5 1 18,3 (дБ);

2

340

pПР8 pПЕР 7 А8 ;

pПР8

2,7 18,3 15,4

(дБм).

Данный уровень мощности соответствует диапазону приёмного модуля

аппаратуры Lambda Driver 1600. Поэтому в г. Чебоксары нет необходимости ставить предусилитель.

Подводя итоги, видим, что для построения прямого направления участка сети, понадобится 7 усилителей EDFA и 10 ТЦ. Более удобное отображение рассчитанных величин представлено в таблице 4.5.1.

68

Таблица 4.5.1 – Основные параметры ВОЛС Москва – Чебоксары

Населенный	Москва			Элект-	Хряс-	Влади-		Дмит-
пункт				рогорск	тово	мир		риево
№ У.У.				1	2		3
LУС (км)				72	99		79
L (км)				72	99	20		59
A (дБ)				22,4	29,5	5,3		20,3
pПР (дБм)				-27,4	-27,4	-3,2		-28
pПЕР (дБм)	-5			2,1	2,1	-7,7		1,6
q (дБ)				29,5	29,5	-4,5		29,6
Населенный	Горо-			Н. Нов-	Бело-	Юнга		Чебок-
пункт	ховец			город	зериха			сары
№ У.У.	4			5	6	7		8
LУС (км)	98			65	105	98		58
L (км)	98			65	105	98		58
A (дБ)	29,2			20,3	32,3	29,2		18,3
pПР (дБм)	-27,6			-22,9	-26,9	-26,7		15,4
pПЕР (дБм)	1,9			5,6	2,5	2,7
q (дБ)	29,5			28,5	29,4	29,4

Схема организации связи и диаграмма уровней ВОЛС Москва –

Чебоксары представлена на рис. 4.5.1

69

Москва						Чебоксары
тр-р						D тр-р
M						E
U
	OADM		OADM			M
X
						U
тр-р						X	тр-р
72 км	99 км 20 59 км	98 км	65 км	105 км	98 км	58 км

p
100	200	300	400	500	600	674	L
0
pПЕР	АOADM
-10
				АOADM			pПР

-20

АКД+AР

-28

Рисунок 4.5.1 - Схема организации связи и диаграмма уровней ВОЛС

Москва – Чебоксары

4.5.2 Проектирование обратного направления (Чебоксары - Москва)

Проектирование обратного направления производится аналогично

прямому.

pПЕР 5 (дБм);

Э1 pПРМИН

pПЕР АЗАП ;

Э1 30 5 2 23

(дБм);

LУСМАКС1

Э1 AР nР

;

А

КД

D

1

СВ

К

lСТР

D2

LУСМАКС1

23 0,5 1

74

(км).

0,2

0,03

1,56

18

2

340

Данное значение энергетического потенциала позволяет разместить первый усилительный пункт в н.п. Юнга

70