2.2. Бюджет часу наростання
Для забезпечення нормальної роботи ВОСП на заданій швидкості потрібно розрахувати час наростання імпульсу лазера в системі. Згідно зі стандартом ІЕЕЕ «Час наростання – це час, що вимагається для зростання інтенсивності світла від 0,1 до 0,9 номінального значення. Час спаду – це час, що вимагається для спаду інтенсивності світла від 0,9 до 0,1 номінального значення»
Обчислимо час наростання за умови, що задані наступні значення параметрів:
-
довжина лінії 200 км, волокно G.653;
-
час наростання для передавача з ЛД 0,1 нс;
-
спектральна ширина джерела 1 нм;
-
смуга частот приймача 4 ГГц.
Використаємо цифровий формат RZ, швидкість пердачі 155 Мбіт/с, волокно G.653. Для даного випадку D=3,5 пс/нм/км
Обчислимо час наростання оптичного кабелю ТОК. При цьому слід зауважити, що для одномодового волокна час наростання, викликаний дисперсією групових швидкостей (ТГШ) ТГС= ТОК, а час наростання, викликаний модовою дисперсією ТМД=0.
Смуга пропускання приймача на рівні -3 дБ дорівнює 6 ГГц, отже час наростання приймача світла можна обрахувати наступним чином:
Час наростання системи з 10% погіршенням:
Визначимо, чи зможе система підтримувати швидкість 622 Мбіт/с.
Швидкість наростання для формату RZ повинна бути , тобто менше величини . Ця умова виконується, оскільки .
Отже, система зможе підтримувати швидкість 622 Мбіт/с.
2.3. Визначення рівнів оптичної потужності
Завдання:
-
Визначення мінімальної потужності каналу.
-
Визначення максимальної потужності каналу.
-
Визначення максимальної повної потужності каналу.
Мінімальна потужність каналу
Визначимо мінімальну потужність у каналі в кінці терміну роботи при збереженні заданого відношення оптичного сигналу до шуму (С/Ш).
Потужність посиленого спонтанного випромінювання, що припадає на одиничний частотний інтервал оптичного підсилювача:
,
де - коефіцієнт спонтанного шуму, для ербієвих оптичних підсилювачів (EDFA), широко вживаних у сучасних ВОСП з , типове значення лежить в межах від 3 дБ до 6дБ;
внутрішнє посилення, EDFA для ербієвих волокон 1-го та 2-го типів
- постійна Планка;
- оптична частота.
Зовнішній коефіцієнт шуму підсилювача в дБ визначається як
,
де - втрати на вході підсилювача за рахунок інтерфейсного стикування.
Вважатимемо, що вихідна потужність всіх підсилювачів однакова і що посилення (це справедливо для більшості систем з підсилювачами), тоді
де - вихідна потужність на канал в дБ;
втрати на довжині прольоту в дБ;
коефіцієнт зовнішнього шуму в дБ;
оптична ширина смуги;
М – число прольотів на лінії;
на рівні 0,1 нм оптичної ширини смуги.
У смузі 1550 нм доданок на рівні 0,1 нм оптичної ширини смуги.
Для багатокаскадного підсилювача з числом каналів і коефіцієнт шуму (або шум-фактор) дорівнює:
.
Система із спектральним ущільненням в діапазонах С (1530-1560нм) і L (1565-1626нм) мають смугу пропускання порядку 35 нм. Максимальне значення середньої оптичної потужності в каналі (згідно Рек. G.696) не повинно перевищувати 17дБм при числі каналів не більше 20. При числі каналів до 160 і більш потужність в каналі зменшується.
Середня оптична потужність групового оптичного сигналу згідно з Рек. G.692 повинна складати від 27дБм (0,5Вт) до 30дБм (1 Вт). Довжина секції регенерації може досягати 1200-1500 км.
Набуте значення С/Ш справедливе для прольотів з різним згасанням (як в системах WDM) і якщо всі канальні потужності більші або рівні мінімальній потужності, то всі значення С/Ш також будуть більші або рівні мінімально необхідним значенням.
Якщо втрати на прольотах однакові і рівні або менші, ніж , то будуть одержані оцінки С/Ш з розрахунку на гірший випадок. При заданому відношенні С/Ш з даного співвідношення можна визначити необхідну мінімальну вихідну оптичну потужність. Це співвідношення встановлює мінімальну потужність в оптичному каналі з розрахунку на гірший випадок.