4.2 Расчет распределения энергетического потенциала по длине регенерационного участка
Расчет будем проводить для участка
Ладожская – Гречишкино
по одномодовому ОК на длинах волны
=1,55
мкм при
=0,22
дБ/км и
=1,31
мкм при
=0,36
дБ/км.
Инженерный расчет параметров подразумевает расчет потерь и уширения импульсов. Потери в ОВ в основном определяются затуханием сигнала по длине ОВ.
Число неразъемных соединений для участков рассчитаем по формуле
,
(4.3)
где
–
строительная длина ОВ кабеля, км;
– длина участка, км.
Подставляя исходные данные:
= 32 км;
=
4 км –
для всех участков, произведем расчет
числа неразъемных соединений на участке
Ладожская – Гречишкино
На участке Ладожская – Гречишкино 9 неразъемных соединений.
Для построения диаграммы распределения энергетического потенциала по длине оптического линейного тракта необходимо сделать расчет, учитывая потери на участках, ограниченных муфтами, а также на дополнительных разъемных и неразъемных соединениях.
Произведем расчет уровней оптического
сигнала в различных точках линейного
оптического тракта для участка Краснодар
–
Кавказская. При расчете учтем, что
число муфт
;
потери на муфте
;
число разъемных соединителей
;
,
число неразъемных соединений сваркой
для подсоединения разъемных соединителей
;
.
Выходной уровень мощности оптического
сигнала соответствует выходному уровню
системы передачи и равен
.
Проведем расчет для рабочей дины
волны оптического сигнала
,
;
,
.
Уровень сигнала после прохождения первого разъемного соединения составит
.
Уровень сигнала после прохождения второго разъемного соединения составит
.
Уровень сигнала после прохождения третьего разъемного соединения составит
.
Уровень сигнала после прохождения первого неразъемного соединения составит
Уровень сигнала после прохождения первой строительной длины (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
Уровень сигнала после прохождения первой соединительной муфты составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения второй строительной длины (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения второй соединительной муфты составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения третей строительной длины (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
.
Уровень сигнала после прохождения третьей муфты (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
.
Уровень сигнала после прохождения четвертой строительной длины (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения четвертой муфты (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения пятой строительной длины (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
,
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения пятой муфты (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
,
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения шестой строительной длины (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения шестой муфты (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения седьмой строительной длины (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения седьмой муфты (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения восьмой строительной длины (неразъемного соединения) составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения второго неразъемного соединения составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Результаты уровней сигналов после прохождения строительных длин участка и неразъемных соединений сведем в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 – Уровни сигналов после прохождения строительных длин участка и неразъемных соединений
|
Pнвх, дБ |
Рн, дБ |
||
|
l = 1,55 мкм |
l = 1,31 мкм |
l = 1,55 мкм |
l = 1,31 мкм |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
-6,6 |
-6,6 |
Продолжение таблицы 4.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
-7,48 |
-8,04 |
-7,58 |
-8,14 |
|
-8,46 |
-9,58 |
-8,56 |
-9,68 |
|
-9,44 |
-11,12 |
-9,54 |
-11,22 |
|
-10,42 |
-12,66 |
-10,52 |
-12,76 |
|
-11,4 |
-14,2 |
-11,5 |
-14,3 |
|
-12,38 |
-15,74 |
-12,48 |
-15,84 |
|
-13,36 |
-17,28 |
-13,46 |
-17,38 |
|
-14,12 |
-18,46 |
-14,22 |
-18,56 |
Уровень сигнала после прохождения четвертого разъемного соединения составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала после прохождения пятого разъемного соединения составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Уровень сигнала на выходе шестого разъемного соединения или уровень приема составит:
для длины волны
:
для длины волны
:
Общее затухание регенерационного участка равно:
для длины волны
:
,
для длины волны
:
.
По результатам расчета можно сделать вывод, что затухание на регенерационном участке меньше энергетического потенциала ЦВОСП, равного Э=36 дБ. Эксплуатационный запас ЦВОСП можно принять равным Эз =4дБ.
Диаграмма уровней для проектируемой сети представлена на чертеже АС-164 12.05.15.05 ТЧ.
4.3 Расчет вероятности ошибки магистрали и определения защищенности канала
Помехозащищенность одиночного регенератора оценивается ожидаемой вероятностью ошибки, которая зависит от ожидаемой защищенности линейного тракта.
Величина защищенности характеризует соотношение сигнал/помеха. Учитывая, что переносчиком сигнала является интенсивность оптического излучения, зависящая от квадрата значения электрического поля, то и на выходе фотоприемника, величинами, характеризующими качество приема, будут среднеквадратичные значения тока полезного оптического сигнала и тока шума.
Связь организуется при помощи оборудования
МЦП 115 по одномодовому ОК на длине волны
на
участке Краснодар –
Кавказская со скоростью 0,155 Гбит/c.
Ожидаемая вероятность ошибки определяется ожидаемой защищенностью от шумов оптического линейного тракта по следующей формуле
,
(4.4)
где
–
среднеквадратическое значение фототока
полезного сигнала на
……………….выходе приемного
оптического модуля (ПРОМ) или
……………....приемопередающего
оптического модуля (ППОМ);
–
среднеквадратическое значение
суммарных шумов на выходе приемного
оптического модуля или приемопередающего
оптического модуля.
Соотношение между защищенностью и ожидаемой вероятностью ошибки представлено в таблице 4.2.
Таблица 4.2 – Соотношение между защищенностью и вероятностью ошибки
|
|
18,8 |
19,7 |
20,5 |
21,1 |
21,7 |
22,2 |
22,6 |
23,0 |
23,4 |
23,7 |
|
|
10-5 |
10-6 |
10-7 |
10-8 |
10-9 |
10-10 |
10-11 |
10-12 |
10-13 |
10-14 |
Мощность оптического излучения на входе ПРОМ или ППОМ линейного регенератора определим по формуле
.
(4.5)
Поскольку электрический сигнал на выходе фотодетектора ПРОМ (ППОМ) является случайной величиной, то его значение оценивается среднеквадратическим значением фототока, величина которого определяется по формуле
(4.6)
где
–
квантовая эффективность фотодиода.
– длина
волны оптического излучения, мкм, которая
определяется …………….типом
оптического кабеля;
–
мощность оптического излучения на входе
ПРОМ, Вт;
–
коэффициент умножения лавинного
фотодиода (ЛФД).
Принимаем
.
Электрический шум от оптического сигнала в фотоприёмнике имеет несколько составляющих:
- дробовые шумы;
- темновые шумы;
- собственные шумы.
Дробовые шумы оцениваются среднеквадратическим значением
,
(4.7)
где
–
заряд электрона.;
– скорость передачи;
– коэффициент шума лавинного умножения.
Принимаем
Кл.
Коэффициент
шума лавинного умножения, учитывает
увеличение дробовых шумов лавинного
фотодиода (ЛФД) из-за нерегулярного
характера процесса умножения. Для
большинства ЛФД с достаточной точностью
для практических расчетов
определяется по формуле
,
(4.8)
где
–
коэффициент умножения для лавинных
фотодиодов;
–
коэффициент материала, из которого
выполнен ЛФД.
Праметр
лежит
в пределах
.
В
дипломном проекте фотодетектор выполнен
на основе кремниевого ЛФД с коэффициентом
умножения
и
коэффициентом материала
.
Коэффициент шума лавинного умножения равен
.
Темновые шумы возникают независимо от внешнего оптического сигнала из-за случайной тепловой генерации носителей под воздействием фонового излучения, несвязанного с полезным сигналом. Среднеквадратическое значение темнового шума равно
(4.9)
где
– среднее значение темнового тока,.
Принимаем
А.
Собственные шумы электронных схем ПРОМ или ППОМ обусловлены хаотическим тепловым движением электронов, атомов и молекул в резисторах, полупроводниках и других радиоэлементах. Среднеквадратическое значение собственных шумов равно
,
(4.10)
где
– постоянная Больцмана;
– температура по шкале Кельвина.
Fш – коэффициент шума усилителя ПРОМ;
Rвх – входное сопротивление усилителя ПРОМ.
В проекте используем
промежуточный малошумящий усилитель,
включённый на выходе фотодиода. Принимаем
Fш
= 8, Rвх
= 3 МОм,
К,
.
Среднеквадратическое значение токов суммарных шумов будет равно
.
(4.11)
Рассчитаем среднеквадратические значения темновых и собственных шумов, используя формулы 4.9 и 4.10:
,
Рассчитаем ожидаемую защищенность от шумов оптического линейного тракта на участке Ладожская – Гречишкино.
Мощность оптического излучения на входе ПРОМ или ППОМ линейного регенератора равна
мВт.
Среднеквадратическое значение фототока полезного сигнала равно
Среднеквадратическое значение дробовых шумов равно
Среднеквадратическое значение суммарных шумов равно
Ожидаемая защищенность равна
дБ.
Участок Ладожская – Гречишкино имеет ожидаемую защищенность больше допустимой (22,6 дБ), что удовлетворяет требованиям по вероятности ошибок для МЦП 155. Следовательно, аппаратура выбрана и размещена правильно.
4.4 Разработка функциональной схемы организации сети ОбТС участка Краснодар – Кавказская на основе единой цифровой сети связи
АТС SI-2000, установленная на станции Краснодар в разработанной схеме организации ОбТС, связывается потоками Е1 с SI-2000, установленными на станциях Кавказская, Армавир Ростовский и Армавир Туапсинский. Потоками Е1 SI-2000, установленная на станции Краснодар, связывается с КС СМК-30, установленными на станциях Пашковская, Васюринская, Усть-Лабинская, Гречишкино и Милованово. DX-500, установленные на станциях Пашковская, Васюринская, Усть- Лабинская, Гречишкино и Милованово, связываются между собой последовательно потоками Е1.
4.4.1 Произведем расчет количества каналов необходимых при введении новых АТС для обеспечения связи с уровнем отказов 5%. Возникающую нагрузку создают вызовы (заявки на обслуживание), поступающие от абонентов (источников) и занимающие на некоторое время различные соединительные устройства станции.
Согласно ведомственным нормам технологического проектирования (НТП 112-2000) следует различать три категории (сектора) источников: народнохозяйственный сектор, квартирный сектор и таксофоны. При этом интенсивность местной возникающей нагрузки может быть определена, если известны следующие ее основные параметры:
Nнх, Nк – число телефонных аппаратов народнохозяйственного ………………………сектора, квартирного сектора ;
Cнх, Cк , – среднее число вызовов в ЧНН от одного источника i-й ……………………...категории;
Tнх, Tк, – средняя продолжительность разговора абонентов i-й ……………………...категории в ЧНН;
Pp – доля вызовов закончившихся разговором.
Структурный состав источников, то есть число аппаратов различных категорий определяется изысканиями, а остальные параметры (Ci, Ti, Pp) – статистическими наблюдениями на действующих АТС данной станции.
Интенсивность возникающей местной нагрузки источников i-й категории, выраженная в Эрлангах, определяется формулой
|
|
(4.1) |
,
где ti – средняя продолжительность одного занятия, с.
Продолжительность отдельных операций по установлению связи, принимают следующей
|
|
(4.2)
|
,где tсо – время слушания сигнала ответа станции, с;
n. tн – время набора n знаков номера с тастатурного ТА, с;
Время
установления соединения tу с
момента окончания набора номера до
подключения к линии вызываемого абонента
зависит от вида связи, способа набора
номера и типа станции, в которую включена
требуемая линия. При связи со станцией
с программным управлением
.
Для внутристанционной связи всегда
.
Так как при наборе номера с дискового
телефонного аппарата величина имеет
различные значения, а распределение
нагрузки по направлениям неизвестно,
то не делая большой погрешности можно
принять
.
Коэффициент
учитывает продолжительность занятия
приборов вызовами, не закончившихся
разговором (занятость, неответ вызываемого
абонента, ошибки вызывающего абонента).
Его величина в основном зависит от
средней длительности разговора
и доли вызовов закончившихся разговором
.
Таким образом, возникающая местная нагрузка от абонентов различных категорий, включенных в станцию, определяется равенством
|
|
(4.3) |
.
Структурный состав абонентов АТС SI-2000 станции Краснодар выглядит следующим образом (таблица 4.3)
Таблица 4.3 – Структурный состав абонентов АТС SI-2000
|
Категории аппаратов |
Общее количество |
|
Квартирные |
550 |
|
Учрежденческие |
1800 |
В таблице 4.4 указаны средние значения основных параметров нагрузки для всех категорий абонентов.
Таблица 4.4 – Средние значения основных параметров нагрузки всех категорий абонентов
|
Категории аппаратов |
Ci |
Ti ,с |
Pp, % |
|
Квартирные |
1,1 |
150 |
50 |
|
Учрежденческие |
3,3 |
100 |
50 |