Файл: Нефтекамский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НЕФТЕКАМСКИЙ ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ»
Направление подготовки (специальность):

11.03.02Инфокоммуникационныетехнологииисистемысвязи

(код и наименование)
Направленность (профиль) образовательной программы:

Оптическиесистемыисетисвязи

Оптические направляющие среды

Курсовой проект

Расчёт регенерационного участка ВОЛС.

Научный руководитель: Доцент Вальшин А.М. (Фамилия И.О.)

Выполнил: студент 4 курса заочной формы обучения группы ИТСС-41з Ткач Н. С. (Фамилия И.О.)

Нефтекамск – 2023

Содержание

Введение

Самой высокой пропускной способностью среди всех существующих средств связи обладает оптическое волокно (диэлектрические волноводы). Волоконно-оптические кабели применяются для создания ВОЛС – волоконно-оптических линий связи, способных обеспечить самую высокую скорость передачи информации (в зависимости от типа используемого активного оборудования скорость передачи может составлять десятки гигабайт и даже терабайт в секунду).

Кварцевое стекло, являющееся несущей средой ВОЛС, помимо

---

уникальных пропускных характеристик, обладает ещё одним ценным свойством – малыми потерями и нечувствительностью к электромагнитным полям. Это выгодно отличает его от обычных медных кабельных систем.

Данная система передачи информации, как правило, используется при постройке рабочих объектов в качестве внешних магистралей, объединяющих разрозненные сооружения или корпуса, а также многоэтажные здания. Она может использоваться и в качестве внутреннего носителя структурированной кабельной системы (СКС), однако законченные СКС полностью из волокна встречаются реже – в силу высокой стоимости строительства оптических линий связи.

Применение ВОЛС позволяет локально объединить рабочие места, обеспечить высокую скорость загрузки Интернета одновременно на всех машинах, качественную телефонную связь и телевизионный приём.

Волоконно-оптические линии обладают рядом преимуществ перед проводными (медными) и радиорелейными системами связи:

1. 
   Малое затухание сигнала (0,15 дБ/км в третьем окне прозрачности) позволяет передавать информацию на значительно большее расстояние без использования усилителей. Усилители в ВОЛС могут ставиться через 40, 80 и 120 километров, в зависимости от класса оконечного оборудования.
   
2. 
   Высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на высокой скорости, недостижимой для других систем связи.
   
3. 
   Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены слабому электромагнитному воздействию.
   
4. 
   Информационная безопасность — информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку» и подслушать или изменить её можно только путём физического вмешательства в линию передачи.
   
5. 
   Высокая защищённость от межволоконных влияний — уровень экранирования излучения более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем волокне.
   
6. 
   Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров
   
7. 
   Малые габариты и масса
   

---

Однако, у оптического волокна есть недостатки, которые выражаются в относительной хрупкости оптического волокна и сложного процесса их изготовления.

В этом курсовом проекте рассматривается расчёт длины регенерационного участка волоконной оптической системы передачи информации по энергетическому потенциалу системы ????Э и по дисперсии в волоконных световодах ????Д. А также ответ на теоретический вопрос по курсу оптических направляющих систем.

Задача № 1

Произвести расчет длины регенерационного участка волоконной оптической системы передачи информации по энергетическому потенциалу системы ????_Э и по дисперсии в волоконных световодах ????_Д.
Таблица 1.

Исходные данные	Значения параметров
Вариант	4
1. Тип источника излучения	лд
2. Оптическая мощность источника излучения Ри, мВт	4
3. Ширина спектра излучения ∆λ, нм	0,12
4. Тип волоконного световода	DSF о
5. Скорость передачи информации В, Мбит/с	2500

Условные обозначения:

• 
  ЛД- лазерный диод,
  
• 
  PIN- pin-фотодиод,
  
• 
  DSF о - одномодовый световод.
  

Таблица 2.

Исходные данные	Значения параметров
Вариант	4
1. Тип фотодетектора	pin
2. Строительная длина кабеля Lсд, км	4,0
3. Потери на соединение световод- фотодетектор αвс-фд, дБ	1,3
4. Энергетический запас системы Э, дБ	5

---

Таблица 3.

№ п/п	Исходные данные	Значения параметров
1.	Длина волны источника излучения λ, нм	1550
2.	Размер светоизлучающей площадки ????????, мкм	6,8
3.	Диаметр сердцевины световода, мкм	8-10
4.	Диаметр оболочки световода, мкм	125
5.	Числовая апертура NA	0,17
6.	Показатель преломления сердцевины ????1	1,47
7.	Разность показателей преломления сердцевины и оболочки ????1 − ????2	0,008
8.	Затухание в световоде α, дБ/км	0,36
9.	Потери на неразъемных соединениях	0,05

1.1 Одномодовое оптическое волокно со смещённой дисперсией DSF.

DSF от англ. dispersion shifted single mode fiber.

Такое волокно имеет сложную структуру сердцевины, W-образный профиль показателя преломления.

Рабочая длина волны: ???? = 1550 нм.

Дисперсионный параметр: 1 − 1,7 пс/нм · км.

Вносимое затухание: ???? = 0,36 дБ/км.



Рис. 1.1. Одномодовое оптическое волокно со смещённой дисперсией DSF.

Приведу технические характеристики DSF оптического волокна, выпускаемого компанией Samsung Electronics Ltd.

Таблица 4.

Характеристика	Samsung Electronics Industries Ltd.
Диаметр сердцевины, мкм	8,0 – 10,0
Диаметр оболочки, мкм	125,0
Длина волны отсечки, нм	1270 max
Дисперсионный параметр, пс/нм*км	1 – 1,7
Проверочное напряжение, Гпа	0,69 min
Коэффициент затухания, дБ/км; на длине волны, нм	0,22 | 1550
Потери при макроизгибе, дБ	0,5 max на 1550 нм
Эксцентриситет сердцевины, мкм	0,8 max
Сплющенность оболочки	2,0 % max
Длина волны нулевой дисперсии, нм	1550

---

Такое волокно используется для строительства протяженных сегментов с расстоянием между ретрансляторами до 100 и более км (магистральные линии связи).

1.2 Расчет длины регенерационного участка по энергетическому потенциалу системы ????_Э:

Числовая апертура: .

Выражение для расчёта длины участка по энергетическому потенциалу L_э:



α_и-вс – потери на соединение излучатель – волоконный световод, дБ;

N_н – число неразъемных соединений световод-световод;

L_сд- строительная длина кабеля, км;

_н - потери на неразъемном соединении световод-световод, дБ;

_вс-фд - потери на соединение световод-фотодетектор, дБ;

 - затухание в волоконном световоде, дБ/км;

L_э- длина участка регенерации, рассчитанная по энергетическому потенциалу системы, км;

Э - энергетический запас системы, дБ.

Уровень мощности излучателя относительно уровня мощности :



Минимальный уровень мощности сигнала на входе фотодетектора (в дБ м) относительно уровня :



Потери на соединении излучатель – волоконный световод, дБ, где

????_???? = 0,2 дБ – френелевские потери на отражение от торца волокна.

????_И-ВС= ????_???? − 10 ???????? [5,5 ⋅ ⁽????????)^2]

????_И-ВС= 0,2 − 10 ???????? [5,5 ⋅ ⁽0,1734)^2] = 0,2 − 10 ???????? 0,1654 = 8,01 дБ;
Поставив рассчитанные параметры рассчитаем длину регенерационного участка по

---