2
Mod.
Coala N.Document Semnat DataA elaborat.Conducăt.
Control n. A aprobat
Coală Coală Coli35
Xxxxxxx
Cuprins
Datele iniţiale 3
Introducere 4
1. Sistemele de transmisiuni a informaţiei prin fibre optice(STIFO) 6
2. Alegerea traseului traficului lineic 10
3. Emiţătoarele optice şi modulul optoelectronic de emisie 12
4. Fotoreceptorii şi modulul optoelectronic de recepţie 16
5. Calculul parametrilor fibrei optice monomod 24
6. Determinarea lungimilor sectorului de regenerare pentru STIFO 27
7. Determinarea valorii probabilităţii erorii de regenerare a semnalului la
recepţie 31
Concluzie 34
Bibliografie 35
I
xxxxxx
Proiectarea sistemelor de transmisiune a informaţiei
prin fibre optice
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Datele iniţiale:
1.Distanţa dintre staţiile terminale: L=571 (km);
2.Sistemul de transmisiune a informaţiei prin cablul optic: STM–64 ;
3.Lungimea de undă a purtătoarei optice: λ1=1.55 şi λ2=1.3 (μm);
4.Bugetul energetic al STICO: Q=34.5(dBm);
5.Tipul fibrei optice: monomod
6.Puterea emiţătorului optic: Pe =1.5 (mW);
7.Atenuarea în conectorul emiţător-fibră: aef =4.6 (dBm);
8.Atenuarea joncţiunii sudate fibră-fibră: a ff =0.1 (dBm);
9.Atenuarea în conectorul fibră-receptor: a fr =1.0 (dBm);
10.Atenuarea în conectorul demontabil: acd =0.5 (dBm);
11.Rezerva bugetului energetic al STICO: ar =4 (dBm);
12.Coeficientul de zgomot: F zg =16.5 (dBm);
13.Diametrul miezului optic al fibrei: d=2·a=7.5 (μm);
14.Indicele de refracţie pentru miezul optic al fibrei: n1 =1.5156;
15.Diametrul învelişului optic al fibrei: D=2·b=125 (μm);
16.Indicele de refracţie pentru învelişul optic al fibrei: n2 =1.5051;
17.Lăţimea liniei spectrale de emisie pentru emiţător: ∆λ=0.018 (nm);
18.Frecvenţa maximală de modulaţie a emiţătorului:Fmax =13750 (MHz);
18.Frecvenţa de limită a fotodiodei: F lim =12950 (MHz);
19.Valoarea admisibilă a probabilităţii erorii de regenerare a semnaluluiPer .adm=7·10-9.
3
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Introducere
Telecomunicaţiile reprezintă unul din cele mai dinamice domenii ale
economiei mondiale ce se confirmă printr-un ritm sporit de dezvoltare a reţelelor
de telecomunicaţii cu reutilarea lor în baza celor mai noi realizări tehnico-
ştiinţifice, ce duce la extinderea reţelelor de telecomunicaţii, sporirea numărului
de beneficiari, calităţii şi spectrului de servicii. Interesul sporit faţă de sistemele
optoelectronice de comunicaţii şi prelucrarea informaţiei este condiţionat de
avantajele lor evidente şi utilizarea cu succes în organizarea reţelelor de
comunicaţii multifuncţionale cu promovarea celor mai moderne tehnologii şi
protocoale de telecomunicaţii.
Sistemele de transmisiune a informaţiei prin fibre optice (STIFO) reprezintă
un ansamblu de mijloace tehnice care asigură organizarea canalelor de
telecomunicaţii prin intermediul circuitului fizic în baza cablului optic (CO).
Schema de structură a STIFO depinde de destinaţie, lungimea liniei de
transmisiune, tipul informaţiei ce se transmite şi o serie de alţi factori. În STIFO
poate fi utilizată atât modulaţia analogică cît şi cea digitală. În schemele cu
modulaţie analogică comunicarea utilă nemijlocit modulează amplitudinea,
frecvenţa sau faza purtătoarei optice a emiţătorului optic (EO). Performanţele
STIFO pe deplin pot fi realizate în cazul utilizării modulaţiei digitale, după cum
este modulaţia impulsurilor în cod (PCM). Pentru STIFO digitale comunicarea
utilă reprezintă o serie de impulsuri care modulează purtătoarea optică a EO
conform intensităţii, amplitudinii, frecvenţei şi fazei. În prezent, de regulă, se
utilizează modulaţia purtătoarei optice conform intensităţii.
Elementele importante ale sistemelor de transmisiuni ale informaţiei prin
cablul optic (STICO) sunt: emiţătorul optic, fotoreceptorul şi regeneratorul.
În STIFO în calitate de emiţătoare optice se utilizează diodele
electroluminescente (DEL) şi diodele laser (DL), confecţionate pe baza
semiconductorilor. De obicei DEL sunt nişte emiţătoare optice cu radiaţia
necoerentă şi se utilizează la distanţe reduse, iar DL sunt emiţătoare optice cu
4
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
radiaţie coerentă şi se utilizează în STICO la distanţe medii şi sporite. La
recepţie, în STIFO, în calitate de fotoreceptoare se utilizează fotodiodele
semiconductoare cu structura p-i-n şi în avalanşă.
Pentru a compensa atenuarea semnalului optic ce se propagă prin CO peste
anumite sectoare de regenerare pot fi amplasate regeneratoarele sau
amplificatoarele optice. Principiul de funcţionare al regeneratoarelor se bazează
pe convertarea dublă a semnalului şi anume: semnalul optic se amplifică, i se
restabileşte forma iniţială şi relaţiile în timp, apoi din nou, din semnal electric se
convertează în semnal optic. În amplificatoarele optice semnalul optic se
amplifică fără convertări şi prelucrări suplimentare.
5
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
1. Sisteme de transmisiuni a informaţiei prin fibre optice (STIFO)
STIFO se numeşte un ansamblu de mijloace tehnice care asigură organizarea
canalelor de telecomunicaţii prin intermediul circuitului fizic în baza cablului
optic. Schema de organizare a STIFO depinde de destinaţie, lungimea liniei de
transmisiune, tipul informaţiei ce se transmite şi o serie de alţi factori şi pot fi
divizate în 3 categorii:
1) STIFO cu detecţie directă;
2) STIFO cu detecţie coerentă sau cu detecţie prin fotomixare;
3) STIFO cu multiplexare spectrală a canalelor, adică când prin aceeaşi fibră se
propagă mai multe purtătoare ce diferă după valoarea lungimii de undă.
În prezent se utilizează STIFO cu detecţie directă şi modulaţia impulsurilor
în cod, schema de structură a cărora este reprezentată în figura1.1:
Figura 1.1 STIFO cu detecţie directă
6
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
CO – convertorul de cod;
MOE – modulul optoelectronic de emisie;
MOR - modulul optoelectronic de recepţie;
RL – regeneratorul liniar;
COD – conector optic demontabil;
CO – cablul optic;
UT – utilajul terminal;
TLO – traficul lineic optic;
SI – staţiile intermediare (puncte de regenerare sau puncte de amplificare).
Conform figurii 1.1, STIFO cu detecţie directă sunt constituite din 2
complecte de utilaj terminal şi traficul lineic optic. Utilajul terminal este
amplasat în punctele A şi B şi constă din aparatura digitală standardă de formare
a canalelor şi grupelor de canale şi din utilajul de joncţionare cu traficul lineic
optic. Utilajul de joncţionare conţine convertorul de coduri CC, modulele
optoelectronice de emisie MOE şi de recepţie MOR şi RL. În punctul A, CC
convertează semnalul bipolar HDB-3 într-un semnal unipolar. MOE convertează
semnalul electric unipolar într-un semnal optic sub formă de impulsuri
unipolare. La recepţie în punctul B, MOR convertează semnalul optic într-un
semnal electric care se regenerează în RL şi apoi în CC din impulsuri unipolare
se transformă în codul bipolar HDB-3. Analogic se înfăptuieşte transmisia
semnalelor în direcţia de la B la A.
Traficul liniar optic pentru STOE constă din CO şi staţiile intermediare sub
formă de puncte de amplificare. CO care conţine 2 şi mai multe fibre se
conectează la echipamentul staţiilor terminale şi staţiilor intermediare cu
ajutorul conectoarelor optice demontabile (COD). Staţiile intermediare sunt
amplasate peste anumite sectoare numite sectoare de regenerare sau amplificare
şi sunt destinate pentru amplificarea impulsurilor, restabilirea formei iniţiale a
impulsurilor şi restabilirea relaţiilor iniţiale în timp a impulsurilor.
7
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
MOR MOE
MOE MOR
A DL
DS
A
DL
DS
Lungimea sectorului de regenerare depinde de valoarea ponderilor şi
dispersiei în FO, viteza de transmisiune şi calitatea de transmisiune a informaţiei
şi la fel de parametrii electrici a modulelor optoelectronice de emisie şi recepţie.
Principiul de fucţionare a punctelor de regenerare este reflectat în schema
de structură reprezentată în figura 1.2 .
COD COD
CO CO
COD COD
Figura 1.2 Schema de structură a punctelor de regenerare
CO – cablu optic;
COD – conectorul optic demontabil;
MOE, MOR – module optoelectronice de emisie şi recepţie;
A – amplificator;
DS – dispozitivul de sincronizare;
DL – dispozitivul de linie.
Conform figurii 1.2 observăm că regeneratorul funcţionează conform
principiului convertării duble a energiei şi anume din optică în electrică şi
invers. Adică semnalul optic propagându-se prin fibrele cablului se atenuează şi
se distorsionează şi în punctele de regenerare care sunt instalate la anumite
distanţe semnalul optic se convertează în semnal electric care în continuare se
amplifică, se restabileşte forma iniţială şi relaţiile în timp apoi din nou se
convertează în semnal optic. Din punctul A şi din punctul B către fiecare
regenerator amplasat în punctul de regenerare sunt conectate câte 2 FO, una
8
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
pentru a asigura comunicaţii din punctul A în B, iar a doua din B în A. Dacă în
CO se conţin m perechi de FO atunci pentru funcţionarea a m sisteme de
transmisiune se vor utiliza m regeneratoare amplasate în punctul de regenerare.
În prezent sunt elaborate STIFO care funcţionează în regim monomod şi în
care este posibilă combaterea dispersiei semnalului optic ce se propagă prin FO
monomod prin alegerea lungimii de undă a purtătoarei optice λ, parametrilor FO
şi parametrilor diodei laser.
În astfel de STIFO regeneratoarele sunt substituite cu amplificatoare optice
care amplifică semnalul optic (figura 1.3).
Figura1.3 STIFO în regim monomod
ST – staţie terminală;
AO – amplificatorul optic;
FTJ – filtrul trece jos.
9
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
2. Alegerea traseului traficului lineic
În baza studierii hărţii geografice se trasează variantele posibile ale traseelor
traficului lineic de transmisiune al informaţiei prin cablul optic (TLTICO). Apoi
se efectuează caracteristica comparativă a lor şi se alege cel mai optim traseu al
TLTICO. La alegerea traseului TLTICO pot fi utilizate hărţi de diferite scări, pe
care sunt indicate căile ferate, şoselele, drumurile naturale, râurile şi lacurile,
podurile de căi ferate şi peste râuri. Toate varioantele posibile ale traseelor
TLTICO se compară conform următorilor indici: lungimea traeului, îndepărtarea
de la şosele şi drumuri, numărul de treceri peste căi ferate, râuri şi şosele,
condiţiile solului, comodităţile de instalare şi exploatare. După ce s-a ales
varianta potrivită a traseului TLTICO, se trasează desenul schemei de amplasare
a sistemului de transmisiune a informaţiei prin cablul optic (STICO), pe care se
indică staţiile terminale, traseul TLTICO cu staţiile intermediare ce reprezintă
punctele de tranzit sau puncte de regenerare deservite (PRD) şi nedeservite
(PRN), şoselele de-a lungul cărora se proiectează instalarea cablului optic cu
indicarea distanţei de la şosea până la CO, localităţile urbane şi rurale, lungimile
totale ale traseului şi ale CO, numărul şi caracterul trecerilor, categoriile solului
pe parcursul traseului, volumul lucrărilor de instalare a CO manual şi de
instalare a CO cu ajutorul maşinii de pozare.
Traseul TLTICO se alege luând în considerare volumul minim de lucru şi
posibilităţile de utilizare a mecanismelor şi maşinilor la instalarea CO. În zonele
ce se află în afara localităţilor se recomandă de a instala CO de-a lungul
şoselelor şi drumurilor naturale cu condiţia că numărul de treceri peste râuri, căi
ferate şi şosele să fie minim. În cazurile când sunt prevăzute treceri peste râuri,
ele trebuie să fie amplasate la distanţe nu mai mici de 1000m de la podurile
căilor ferate şi şoselelor magistrale şi la distanţe nu mai reduse de 200m pe
cursul inferior al râurilor de la podurile şoselelor şi drumurilor naturale cu
destinaţie locală.
10
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Cu sporirea numărului facilităţilor sau serviciilor de telecomunicaţii acordate
populaţiei, sporeşte şi numărul centraleor telefonice automate (CTA) şi totodată
sporeşte distanţa dintre CTA, depăşind valori de zeci şi sute de kilometri. Astfel,
pentru a efectua conectarea dintre CTA ce se află la distanţe de zeci şi sute de
kilometri cu respectarea normelor reduse de atenuare, este raţional de a utiliza
STICO. Utilizarea CO cu coeficienţi reduşi de atenuare pentru conectările dintre
CTA este o soluţie foarte eficientă, luând în considerare coeficioenţii sporiţi de
atenuare la cablurile metalice şi deficitul de cupru. Calculul lungimii la
instalarea CO este efectuat cu prevederile unei anumite rezerve, care, conform
normativelor stabilite, constituie:
- 2% pentru CO subteran;
- 14% pentru CO submarin ce se instalează fără adâncirea în platoul râului sau
lacului;
- 5.7% pentru CO instalat în canalizaţiile CTA urbane.
11
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
3. Emiţătoarele optice şi modulul optoelectronic de emisie (MOE)
Destinaţia emiţătorului optic constă în convertarea semnalului electric în
optic, care apoi se transmite prin CO (cablul optic) al STFO (sistem de
transmisiune prin fibra optică). Specificul de funcţionare a STFO înaintează
anumite cerinţe faţă de EO, printre care pot fi menţionate următoarele:
• corespunderea lungimii de undă a radiaţiei optice unuia din minimurile
pierderilor în FO;
• nivel înalt al puterii radiaţiei optice la ieşire;
• existenţa condiţiilor care asigură pierderi minime a radiaţiei optice la
injectarea ei în FO;
• posibilitatea înfăptuirii simple a modulaţiei radiaţiei cu o rapiditate înaltă;
• fiabilitate şi resurse mari de funcţionare (≈106 ore);
• dimensiuni, masă şi putere de consum mici.
Acestor cerinţe cel mai pe deplin corespund EO semiconductoare: diodele
electroluminiscente (DEL); diodele supraluminiscente (DSL) şi diodele laser
(DL). Cele mai performante EO pentru STFO sunt DL pe baza
heterojoncţiunilor formate în structurile semiconductoare polistratificate pe baza
compuşilor GaAs şi InP. DL satisfac toate cerinţele enumerate mai sus. Însă
DEL şi DSL cedând DL după un şir de parametri, la fel se utilizează în STIFO
pentru asigurarea comunicaţiilor la distanţe reduse posedând un cost redus.
EO semiconductoare posedă o proprietate importantă pentru STFO după cum
este posibilitatea modulaţiei nemijlocite a radiaţiei optice. Modulaţia intensităţii
radiaţiei optice se înfăptuieşte prin schimbarea corespunzătoare a curentului de
alimentare (pompaj) a EO.
EO se caracterizează prin intermediul următoarelor caracteristici şi parametri:
1. Caracteristica wat-amperică, care este dependenţa puterii radiaţiei optice
de curentul de pompaj a sursei la aplicarea tensiunii de polarizare directă.
12
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Caracteristicile tipice sunt reprezentate în figura 3.1 (pentru DEL şi DSL ele
sunt aproximativ liniare, iar pentru DL – neliniare).
Figura 3.1 Caracteristicile wat-amperice ale DL, DSL şi DEL
La curenţii de pompaj Ip mai mici decât cel de prag, DL funcţionează ca
DSL (sursa de radiaţie necoerentă), iar când curentul devine mai mare decât cel
de prag, dispozitivul funcţionează în regim de laser şi generează radiaţie
coerentă. Cu cât este mai mare puterea radiaţiei P pentru valoarea dată a
curentului de pompaj, cu atât este mai mare randamentul EO.
2. Lungimea de undă de lucru λ1 şi lărgimea caracteristicii spectrale de
emisie σ 2≈Δλ . În figura 3.2 sunt reprezentate caracteristicile spectrale a sursei
de radiaţie optică.
Figura 3.2 Caracteristicile spectrale ale EO
13
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Radiaţia EO reale posedă o mărime finită al lăţimii liniei spectrale de
radiaţie, care se determină după nivelul jumătate din putere.
σ λ=¿ {0 , 01. .. 10 nm . pentruDL¿ {10 .. .50 nm . pentruDSL ¿¿¿ ¿
(3.1)
Cu cât este mai mică lăţimea caracteristicii spectrale de emisie a EO cu atât
este mai mică dispersia semnalului în FO.
3. Frecvenţa maximă de modulaţie a radiaţiei optice a EO este egală cu
frecvenţa la care amplitudinea componentei variabile a puterii radiaţiei
modulate se reduce de 2 ori faţă de puterea radiaţiei nemodulate. Acest
parametru este egal cu zeci şi sute de MHz pentru DEL şi DSL şi pînă la unităţi
şi zeci de GHz pentru DL.
4. Componenta modală a radiaţiei optice a EO poate fi diferită: DEL şi
DSL sunt EO multimod; DL se produc de două tipuri: monomod şi multimod.
5. Caracteristicile de temperatură. DEL şi DSL sunt nişte elemente destul
de termostabile, iar puterea radiaţiei DL puternic depinde de temperatură şi la
funcţionare într-un diapazon larg de temperaturi este necesar de a promova
circuitul de termocompensare.
6. Resursele de funcţionare a DEL şi DSL alcătuieşte 105 . .. 106 ore, iar a DL
104 .. . 105ore.
Modulul optoelectronic de emisie MOE este un articol al optoelectronicii,
destinat pentru convertarea semnalelor electrice de telecomunicaţii în optice.
MOE tipic conţine:
1. Sursa optică de radiaţie (DEL, DSL, DL);
2. Circuitele elctronice pentru prelucrarea semnalelor electrice şi stabilizarea
regimurilor de funcţionare EO;
3. Conectorul optic sau un segment de CO.
MOE se produce sub formă de construcţie unică de modul.
MOE se divizează în analogice şi digitale care corespunzator convertează
semnalele electrice analogice sau digitale în semnale optice.
14
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Pentru MOE digitale se normează următorii parametri:
• lungimea de undă de lucru (μm);
• viteza maximală de transmisiune a informaţiei (bit/sec);
• formatul semnalului ce se transmite (LTT, LEC);
• puterea medie a impulsului radiaţiei la ieşire (mW);
• puterea radiaţiei de fond (mW);
• diametrul dispozitivului optic de acordare (μm);
• apertura numerică la ieşire;
• durata frontului impulsului radiaţiei conform nivelelor 0,1...0,9; în s;
• durata de tăiere a impulsului radiaţiei conform nivelelor 0,1...0,9; în s;
• tensiunea de alimentare (V).
MOE se proiectează conform consecutivităţii. Iniţial se alege emiţătorul
optic. La alegerea EO urmează de a lua în considerare mărimea puterii,
lungimea de undă şi lărgimea caractreristicii spectrale de emisie şi viteza de
transmisiune a informaţiei. În caz de necesitate urmează de a fi utilizată schema
de stabilizare a temperaturii.
Următoarea etapă este alegerea metodei de modulaţie: analogică sau digitală.
La utilizarea modulaţiei analogice, pe lîngă putere şi lărgimea bandei
informaţionale, trebuie luată în consideraţie neliniaritatea caracteristicii wat-
amperice, care determină valoarea distorsiunilor neliniare. La utilizarea
modulaţiei digitale este necesar de a aprecia rapiditatea de funcţionare a sursei şi
metoda de codificare. După alegerea metodei de modulaţie urmează de a fi
calculate pierderile radiaţiei la injectarea ei în FO şi de determinat dacă puterea
injectată este de ajuns pentru funcţionarea sistemului. Dacă puterea injectată este
mai mică decît valoarea puterii necesare, atunci se poate de utilizat alte metode
de codificare sau de ales un alt EO. După alegerea EO şi metodei de modulaţie
este necesar de a calcula puterea injectată şi puterea zgomotului sursei (EO), de
determinat puterea de consum şi de apreciat influenţa temperaturii asupra
caracteristicilor MOE. Dacă schimbările temperaturii puternic influenţează
asupra nivelului puterii radiaţiei optice, atunci urmează de a întreprinde măsuri
15
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
de compensare a temperaturii (răcirea cu ajutorul microfrigiderelor, stabilizarea
curenţilor de polarizare sau pompaj a sursei, introducerea circuitului de reacţie
conform semnalului optic).
4. Fotoreceptorii şi modulul optoelectronic de recepţie (MOR)
Destinaţia fotoreceptorului constă în convertarea semnalului optic în electric,
care apoi se prelucrează de circuitele electronice a MOR. Fotoreceptorul în caz
ideal trebuie să satisfacă următoarelor cerinţe:
• să reproducă precis forma semnalului recepţionat;
• să nu introducă zgomot adăugător în semnalul informaţional;
• să asigure puterea maximală a semnalului electric în sarcina sa pentru
puterea dată a semnalului optic;
• să posede diapazon dinamic şi rapiditate de funcţionare sporită;
• să posede dimensiuni mici, fiabilitate înaltă, cost redus şi tensiuni de
alimentare mici.
Cel mai pe deplin acestor cerinţe corespund fotoreceptorii semiconductori. În
sistemele care funcţionează la λ=0.85μm se utilizează fotoreceptori produşi din
Si, iar pentru sistemele care funcţionează la λ=1.3 şi 1.55μm – din Ge şi
InGaAs. Dintre fotoreceptorii semiconductori în STIFO se utilizează fotodiodele
semiconductoare (FD) de două tipuri:• FD cu structura p-i-n, care posedă o sensibilitate mai bună decât FD
obişnuite p-n;
• FD cu avalanşă, care posedă mecanismul interior de amplificare a
fotocurentului şi prin urmare sensibilitatea la ele este mai bună decât la FD cu
structura p-i-n.
Dacă pe FD cade puterea optică P, atunci în circuitul sarcinii ei circulă
fotocurentul If :
I f=
η⋅q⋅Ph⋅ν
=Ri⋅P (4.1)
unde η este randamentul cuantic;
q – sarcina electronului;
16
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Ri - sensibilitatea după curent a FD.
Ri=
η⋅qh⋅ν
=0. 8⋅η⋅λ (4.2)
unde λ este lungimea de undă a semnalului optic.
Analizăm caracteristicile şi parametrii de bază a FD:
1. Sensibilitatea conform curentului Ri , indică eficacitatea de convertare de
către fotodiodă a puterii optice în curent electric. Cu cât este mai mare valoarea
lui Ri cu atât este mai bună FD. De exemplu pentru FD ideală η=1 sensibilitatea
alcătuieşte:
Ri=¿ {0 .68 A /W , pentru : λ=0 .85 μm ¿ {1. 04 A/W , pentru : λ=1 .3 μm ¿ ¿¿¿
(4.3)
Pentru FD reale η<1 şi Ri =0,4...0,8 A/W. În circuitele reale puterea
semnalului optic recepţionată de către fotodiodă alcătuieşte aproximativ de la 1
până la 10nW, iar fotocurentul în sarcina FD alcătuieşte I f=0,5 . .. 5nA . Aşa valori
mici a curentului sunt dificile pentru a fi înregistrate şi prelucrate de circuitele
electronice. În aceste cazuri pot fi utilizate FDA care posedă mecanism interior
de amplificare a fotocurentului ce se determină confrom formulei:
I f=
η⋅q⋅M⋅Ph⋅ν
=Ri⋅M⋅P (4.4)
unde M este valoarea medie în timp a coeficientului de multiplicare prin
avalanşă a purtătorilor de sarcină, egal cu 100 pentru Si şi cu 10 pentru Ge. În
aşa mod, sensibilitatea după curent a FDA de 10...100 ori este mai mare decât la
FD cu structura p-i-n. La folosirea FDA se reduc cerinţele faţă de amplificatorul
curentului electric ce urmează după FD.
2. Curentul la întuneric a FD Iint este curentul ce circulă în circuitul
sarcinii diodei în lipsa semnalului optic. Curentul la întuneric este un parametru
parazitar, deoarece creează zgomotul de alice şi limitează sensibilitatea FD.
17
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Valorile tipice a curentului la întuneric Iint =1nA pentru FD din Si şi Iint =100nA
pentru FD din Ge.
În FDA datorită tehnologiei speciale de confecţionare partea de multiplicare
a curentului la întuneric cu un ordin este mai mic decât la FD cu structura p-i-n.
3. Caracteristicile spectrale ale fotodiodelor reprezintă dependenţa
sensibilităţii după curent de lungimea de undă a radiaţiei optice (figura 4.1).
Figura 4.1 Caracteristici spectrale ale fotodetectoarelor
4. Frecvenţa limită f lim a benzii de trecere a semnalului optic recepţionat
de FD reprezintă frecvenţa pentru care sensibilitatea după curent se
micşorează de două ori referitor de valoarea pentru cazul receptorului
radiaţiei nemodulate. Frecvenţa de limită a FD contemporan alcătuieşte pînă
la unităţi, zeci şi sute de GHz.
5. Tensiunea de polarizare şi capacitatea joncţiunii FD. FD funcţionează în
STIFO în regimul fotodiodic (tensiunea de polarizare inversă). În acest caz
se reduce capacitatea şi se măreşte frecvenţa de limită în comparaţie cu
regimul fotodiodic de conectare a FD.
Reducerea capacităţii FD este importantă pentru crearea MOR cu banda largă
şi micşorarea nivelului puterii zgomotului sumar. Mărimea tensiunii de
18
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
polarizare pentru FD p-i-n alcătuieşte 5 şi 10V, iar pentru FDA 30 şi 300V
corespunzător pentru FD produse din Ge şi Si.
6. Diapazonul dinamic a FD caracterizează capacitatea lui de a converta atât
cele mai mici cât şi cele mai mari nivele a semnalului optic. De jos el este
limitat de zgomotul de alice a FD, iar de sus de distorsiunile neliniare şi
alcătuieşte 50 ... 60dB, (după putere) în dependenţă de materialul
semiconductor.
7. Caracteristicile de zgomot. Practic principala sursă de zgomot a FD este
zgomotul de alice a curentului la întuneric care se descrie după formula:
I zg2 =2⋅q⋅I int⋅ΔF (4.5)
unde: I zg2
este valoarea medie pătratică a zgomotului de alice;
I int - curentul la întuneric;
ΔF=f s−f f - lăţimea benzii de transfer a FD.
Raportul semnal/zgomot (RSZ) în sarcina ideală se determină după formula:
ψ=
I f2
I zg2 =
( P⋅R i)2
2⋅q⋅I int⋅ΔF (4.6)
Dacă ψ=1, atunci I f2=I zg
2 şi ( P⋅Ri )
2=2⋅q⋅I int⋅ΔF .
Puterea semnalului optic pentru care se asigură ψ=1 se numeşte de limită
(sau sensibilitatea de limită). Într-o bandă de trecere arbitrară ∆F în banda de
trecere unitară ∆F puterile de limită corespunzătoare sunt egale:
P0=
√2⋅q⋅I int⋅ΔFRi (4.7)
P0
1=P0
√ ΔF=
√2⋅q⋅I int
R i (4.8)
Analizăm caracteristicile de zgomot a FDA. Zgomotul de alice în banda ∆F
este egal:
I zg . FDA2 =2⋅q⋅I int.ν⋅M 2⋅K zg⋅ΔF (4.9)
unde: I zg .FDA2
este valoarea medie pătratică a puterii zgomotului;
19
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
I int . ν - curentul la întuneric în volumul de multiplicare;
K zg - coeficientul de zgomot în urma procesului haotic de multiplicare
prin avalanşă.
K zg=¿ {M 0 .5 , pentruSi ¿ ¿¿¿
(4.10)
Raportul semnal/zgomot a FDA:
ψ=
I f2
I zg .FDA2 =
( P⋅R i⋅M )2
2⋅q⋅I int .ν⋅M 2+ x⋅ΔF (4.11)
De unde:
P0=
√2⋅q⋅I int . ν⋅M 2+x⋅ΔFRi⋅M (4.12)
P01=
P0
√ ΔF=
√2⋅q⋅I int . ν⋅M 2+x⋅ΔFRi⋅M (4.13)
Unde x=0.5 pentru Si şi x=1.0 pentru Ge.
MOR este un articol al optoelectronicii destinat pentru convertarea
semnalelor optice transmise prin STFO în electrice. MOR tipic conţine:
conectorul optic sau segmentul de CO; fotodetectorul; circuitele electronice
pentru prelucrarea semnalului electric şi stabilizarea regimurilor de funcţionare,
produs sub formă de construcţie unică. Pe fig. 4.2 este reprezentată schema de
structură a MOR.
Parametrul de bază a MOR este sensibilitatea – puterea medie minimală în
timp a semnalului la polul de intrare, pentru care se asigură valoarea necesară a
RSZ sau a coeficientului de erori. Sensibilitatea MOR depinde de parametrii FD
şi indicii de zgomot a amplificatorului preliminar. Din această cauză către
circuitele de intrare a MOR se înaintează cerinţe contradictorii: nivel minimal a
zgomotului în banda dată de trecere pentru un diapazon dinamic mare. În
legătură cu aceasta amplificatoarele preliminare cu zgomot mic pentru MOR se
produc după două scheme de bază:
• cu impendanţă de intrare mare Rint →∞ (figura 4.3,a);
20
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
• cu reacţie negativă (figura 4.3,b).
Figura 4.2 Schema de structură a MOR
1. FD cu structură p-i-n sau avalanşă;
2. Amplificator preliminar;
3. Amplificator de bază;
4. Filtru;
5. Detectorul de vârf;
6. Amplificatorul de dirijare automată a nivelului;
7. Sursa de polarizare.
21
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Figura 4.3 Amplificatoare preliminare cu zgomot mic pentru MOR
În amplificatorul cu Rint→∞ pentru reducerea nivelului zgomotului se
măreşte impendanţa de intrare. Aceasta adcuce nemijlocit la micşorarea
diapazonului dinamic şi bandei de trecere a amplificatorului. Pentru restabilirea
ei se utilizează corectorul CAF, care în sistemele digitale este numit nivelator. În
schema a doua pentru mărirea bandei de trecere se utilizează reacţia negativă
paralelă. Banda de trecere se măreşte datorită reducerii impendanţei dinamice de
intrare a amplificatorului.
Rint .din≈
Rr
KU (4.14)
unde KU =102 . .. 103 este coeficientul de amplificare după tensiunea
amplificatorului.
Amplificatorul cu reacţie puţin îi cedează amplificatorului cu impendanţa de
intrare mare după zgomot, însă posedă un diapazon dinamic mare. Schema
principială a MOR cu amplificator preliminar cu reacţie este reprezentat în
figura 4.4.
22
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
C2
VT2VT3
VT1
+U
-U
C1
FDR2 R3
R6R5R4Rr
R1
Figura 4.4 Modul optoelectronic de recepţie
MOR se proiectează conform următoarei consecutivităţi. Iniţial se analizează
cerinţele şi limitările sistemei de transmisie. Primul pas în procesul calculelor
este alegerea metodei de modulaţie (analogică sau digitală) care trebuie să
corespundă cu metoda de modulaţie a sursei. Următorul pas după alegerea
metodei de modulaţie este calculu puterii achivalente a zgomotului (PEZ) al
MOR. PEZ pentru banda de transmisie dată se sumează din zgomoturile
fotodetectorului, sarcinii lui sau circuitului cu reacţie şi amplificatorului. După
calculul PEZ se calculează sensibilităţile necesare şi de limită, valoarea RSZ şi
valoarea probabilităţii erorii Per .
Următoarea etapă în procesul de proiectare este alegerea FD concret pentru
lungimea de undă dată a sursei. Maximul sensibilităţii spectrale a FD trebuie să
corespundă cu lungimea de undă emisă de sursă. În continuare urmează să ne
determinăm cu tipul amplificatorului preliminar şi tipul tranzistorului din primul
circuit al lui. Dacă valoarea obţinută a sensibilităţii este insuficientă pentru
îndeplinirea cerinţelor sistemei, atunci urmează să alegem un FD mai bun sau să
micşorăm lăţimea benzii de transmisiune (dacă aceasta e posibil).
23
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
După alegerea elementelor, care satisfac cerinţei după sensibilitate, este
necesar de a analiza mărimea diapazonului dinamic. El este important datorită
schimbării unui şir de factori, care influenţează asupra funcţionării sistemei după
cum sunt schimbarea condiţiilor esterioare (în particular temperatura), diferenţa
în lungimile sectoarelor de regenerare, degradarea parametrilor elementelor în
timp. Prin urmare la calculul MOR urmează să revedem cea mai rea variantă de
schimbare a parametrilor elementelor sistemei, în particular al MOE şi MOR, şi
la fel schimbările de temperatură ale mediului ambiant. Dacă schimbările
temperatură influenţează esenţial asupra MOR, atunci trebuie să utilizăm
circuitul de compensare a temperaturii.
La etapa finală de montaj a MOR este necesar de a lua în considerare factorii
mediului ambiant: temperatura, umiditatea, posibilitatea pătrunderii undelor
electromagnetice şi expunerii la lumina de fond a FD.
5. Calculul parametrilor fibrei cablului optic monomod şi alegerea
cablului optic
1. Valoarea relativă a indicelui de refracţie:
Δ=n1−n2
n1=1. 5156−1 .5051
1. 5156=0 . 00692
(5.1)
2. Apertura numerică şi unghiul aperturic:
NA=sin ΘA=√n12−n2
2=√ (1.5156 )2−(1 . 5051)2=0 .178 (5.2.1)
3. Frecvenţa normată:
V 1=2⋅π⋅a⋅NA
λ1=2⋅3 . 14⋅3. 75 μm⋅0. 178
1. 55 μm=2 .704
unde (λ1=1.55μm) (5.3.1)
V 2=2⋅π⋅a⋅NA
λ2=2⋅3. 14⋅3. 75 μm⋅0. 178
1 .3 μm=3 . 24
unde (λ2=1.3 μm) (5.3.2)
24
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
4. Frecvenţa critică (valoarea parametrului ce caracterizează tipul undei
Pmn =2.405):
f cr=
Pmn⋅C0
π⋅d⋅NA=
2. 405⋅3⋅108(m /s )3 . 14⋅7 .5⋅10−6( m)⋅0 .178
=1 . 7211⋅1014( Hz ) (5.4)
5. Lungimea de undă critică:
λcr=π⋅d⋅NAPmn⋅n1
=3 .14⋅7 . 5⋅10−6(m )⋅0 .178
2. 405⋅1. 5129=1 .15⋅10−6 (m )
(5.5)
6. Coeficientul de atenuare cauzat de polarizarea materialului miezului optic
al fibrei:
α p 1=2 . 55⋅10−3 exp (4 . 63/ λ1)=2. 55⋅10−3 exp (4 .63/1 .55( μm))=0 .0502( dBm/km) (5.6.1)
α p 2=2 .55⋅10−3 exp (4 . 63/ λ2)=2. 55⋅10−3exp (4 . 63 /1 .3 (μm ))=0 . 0898(dBm /km) (5.6.2)
7. Coeficientul de atenuare cauzat de absorbţia ionilor metalelor intermediare:
α a 1=7 . 81⋅1011 exp (−48 .5 / λ1)=7 .81⋅1011 exp (−48. 5/1 .55( μm))=0 .0201( dBm/km) (5.7.1)
α a 2=7 .81⋅1011exp (−48 .5 /1 . 3( μm))=0 .04902⋅10−3 (dBm /km) (5.7.2)
8. Coeficientul cauzat de absorbţia grupei de hidroxid OH:
α OH=¿ {0 .10( dBm/km) , pentru : λ=0 . 85( μm); ¿ } {0. 05( dBm/km) , pentru : λ=1.30( μm) ; ¿ }¿{}⇒¿ {αOH 1=0 . 05 dBm/km ¿¿¿ (5.8)
9. Coeficientul de atenuare cauzat de dispersia semnalului:
αd 1=
k d
λ14
=0 .7 (μm4⋅dBm )/km
[1 .55( μm)]4=0.12127(dBm /km)
(5.9.1)
α d 2=k d
λ24
=0 .7 ( μm4⋅dBm )/km
[1. 3( μm)]4=0 .24508( dBm/km)
(5.9.2)
unde Kd =0.63÷0.80 [(μm4⋅dBm )/km ] este coeficientul de dispersie pentru SiO2 .
10. Coeficientul de atenuare sumar:
α 1=α p1+αa 1+αOH 1+αd 1=0 .05058+0. 020176+0.03+0 . 12127=0. 222026( dBm/km)
(5.10.1)
25
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
α 1=α p1+αa 1+αOH 1+α d 1=0 .0897676+0 .00004918+0 .05+0 .24508=0 . 38489(dBm /km)
(5.10.2)
11. Dispersia kilometrică materială:
τ m1=Δλ⋅M ( λ )=0.018( nm)⋅(−18)( pskm⋅nm )=−0 . 324⋅10−12( s /km)
(5.11.1)
τ m 2=Δλ⋅M ( λ )=0.018( nm)⋅(−5 )( pskm⋅nm )=−0 . 09⋅10−12( s/km )
(5.11.2)
unde M(λ) este dispersia kilometrică materială specifică pentru fibrele optice
din SiO2, valorile căreia sunt indicate în tabelul 5.1.
Valorile dispersiilor kilometrice materiale specifice M(λ) şi ghidul de undă
specifică B(λ) pentru fibrele optice din SiO2:
Tabelul 5.1
12. Dispersia kilometrică ghid de undă:
τ g 1=Δλ⋅B( λ)1=0 . 018(nm)⋅12( ps
km⋅nm )=0 .216⋅10−12(s /km) (5.12)
τ g 2=Δλ⋅B ( λ)2=0. 018(nm)⋅8( pskm⋅nm )=0 .144⋅10−12(s /km)
(5.12)
unde B(λ) este dispersia kilometrică ghid de undă specifică pentru fibrele
optice din SiO2, valorile cărora sunt indicate în tabelul 5.1.
13. Dispersia kilometrică sumară:
τ1=τm1+τ g 1=−0.324⋅10−12+0 .216⋅10−12(s /km)=−0.108⋅10−12( s /km) (5.13.1)
τ 2=τm 2+ τg 2=−0 .09⋅10−12+0 .144⋅10−12(s /km)=0. 054⋅10−12(s /km) (5.13.2)
26
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
14. Banda de transfer kilometrică pentru fibra optică monomod:
ΔF1'=B1=1/τ1=
1|−0 .108⋅10−12(s /km)|
=9 .2592⋅1012(Hz⋅km ) (5.14.1)
ΔF1''=B1=1/τ2=
1|0 .054⋅10−12( s/km)|
=18.5185⋅1012( Hz⋅km) (5.14.2)
6. Determinarea lungimilor sectorului de regenerare pentru sistemele de
transmisiune a informaţiei prin cablul optic
1. Determinarea vitezei de transmisiune critică a simbolurilor în linie:
Bcr 1=α 1
4⋅τ1⋅W=
0. 22202(dBm /km)4⋅0 .108⋅10−12( s/km)⋅28.9 (dBm )
=−0 .01778⋅1012=17 .75(Gbps ) (6.1.1)
Bcr 2=α 2
4⋅τ2⋅W=
0 .384896 (dBm/km )4⋅0.054⋅10−12(s /km)⋅28 . 9(dBm )
=0 . 061658⋅1012=61 . 65(Gbps)(6.1.2)
unde:
W =Q−aef−a fr=34 .5−4 .6−1(dBm )=28. 9( dBm)
(6.1.3)
2. Determinarea lungimii maxime şi lungimii minime a sectorului de
regenerare:
27
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Verificăm îndeplinirea următoarei condiţii:
B ≤ Bcr (6.2.1)
Pentru STM-1 viteza de transmisiune este: B=155.52 (Mbps), deci, rezultă că
se respectă condiţia (6.2.1), şi avem:
9.953(Gbps) ≤ 17.75 (Gbps) ≤61.65(Gbps) (6.2.2)
Lungimile sectorului de regenerare maximală Lr 1 maxşi minimală Lr 1 min ,
limitate de atenuare se determină respectiv conform formulelor:
Lr 1 max=
(Q−ar−aef +a ff−a fr )
[α+(a ff /I c )] (6.2.3)
Lr 1 min=
(Q−A−ar−aef +a ff −a fr )
[α +(a ff / lc)] (6.2.4)
unde lc este lungimea de construcţie a CO (se indică de producătorul CO).
Deseori tamburul cu CO conţine diferite lungimi de construcţie şi, de obicei,
70% din lungimile de construcţie ale CO sunt de lungimea lc 1 şi 30% - de
lungimea lc 2 . Astfel, lungimea de construcţie aducţională lc a CO pe lungimea
sectorului de regenerare o determinăm astfel:
lc (1)=0. 7⋅I c 1+0 .3⋅I c 2=0 .7⋅2+0 . 3⋅1=1 .7 (km) (6.2.5)
I c (2 )=0 . 7⋅I c1+0 .3⋅I c2=0 .7⋅6+0 . 3⋅4=5. 4 (km) (6.2.6)
unde lc1 =2 (km) şi lc 2=1 (km) sau lc1 =6 (km) şi lc 2=4(km).
Pentru λ1=1.55μm obţinem:
Lr max 1=(34 . 5−4−4 . 6+0. 1−1 )(dBm )
0 . 222(dBm /km)+[0 .1(dBm)/1 .7 (km)]=89 .015(km)
(6.2.7)
Lr max 2=(34 .5−4−4 . 6+0 .1−1)(dBm )
0. 222(dBm /km)+[0 .1( dBm)/5 .4 (km)]=103 .937 (km)
(6.2.8)
Lr min 1=(34 . 5−20−4−4 . 6+0. 1−1 )(dBm )
0. 222(dBm /km)+[0 .1( dBm) /1 .7 (km)]=17 . 803(km)
(6.2.9)
Lr min 2=(34 .5−20−4−4 .6+0 .1−1)(dBm )
0. 222(dBm /km)+ [0 .1 (dBm )/5 . 4 (km )]=20 .7874 (km )
(6.2.10)
Pentru λ2=1.3μm obţinem:
28
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Lr max 1=(34 .5−4−4 .6+0.1−1 )(dBm )
0 . 38489(dBm /km)+[0 .1( dBm) /1 .7 (km)]=56 .342( km)
(6.2.11)
Lr max 2=(34 .5−4−4 . 6+0 .1−1)(dBm)
0. 38489(dBm /km)+[0 .1( dBm) /5 .4 (km)]=61 .973 (km)
(6.2.12)
Lr min 1=(34 .5−20−4−4 . 6+0. 1−1 )(dBm )
0. 38498(dBm /km)+[0 . 1(dBm )/1 . 7(km) ]=11. 2684( km)
(6.2.13)
Lr min 2=(34 . 5−20−4−4 . 6+0 .1−1)(dBm )
0.38489(dBm /km)+ [0 . 1(dBm )/5 .4 (km) ]=12 .394 (km)
(6.2.14)
3. Determinarea duratei frontului impulsului la ieşirea modulului
optoelectronic de emisie:
τ e=
440Fmax
=44013750
=0 . 032(ns ) (6.3)
unde Fmax este frecvenţa maximală de modulaţie a emiţătorului optic.
4. Determinarea duratei frontului impulsului la propagarea semnalului prin
fibra optică :
Pentru λ1=1.55μm obţinem:τ f 1=|τ1|⋅Lr max 1=0. 108⋅10−12( s /km)⋅89 . 015(km)=9. 61⋅10−12=0 .00961(ns )(6.4.1)
τ f 2=|τ1|⋅Lr max 2=0 .108⋅10−12( s /km)⋅103 . 937(km)=11.225⋅10−12=0 . 0112(ns ) (6.4.2)
Pentru λ2=1.3μm obţinem:τ f 1=|τ2|⋅Lr max 1=0 .054⋅10−12(s /km)⋅56 . 342(km)=3 .042⋅10−12=0 .003042(ns ) (6.4.3)
τ f 2=|τ2|⋅Lr max 2=0 .054⋅10−12( s/km )⋅61. 973( km)=3 .346⋅10−12=0 . 003346(ns )(6.4.4)
unde τ este dispersia kilometrică sumară a semnalului.
5. Determinarea duratei frontului impulsului în modulul optoelectronic de
recepţie:
τ r=
350F0,5
≈350F lim
=35018000( MHz )
=0 .018(ns ) (6.5)
29
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
unde F0,5 este lărgimea benzii de transfer al MOR conform nivelului puterii
semnalului 0.5, şi care aproximativ este egală cu valoarea frecvenţei de limită a
benzii de transfer pentru fotoreceptor Flim .
6.Determinarea duratei frontului impulsului la sfîrşitul sectorului de
regenerare:
τ i=√τe2+τ f
2+ τ r2=√(0 . 032)2+(0 .003042 )2+( 0.018 )2=0. 35(ns ) (6.6)
τ i=√τe2+τ f
2+ τ r2=0 . 0418(ns ) (pentru λ1=1.55μm) (6.7)
unde τ e , τ f , τ r - sunt sporirile duratei frontului impulsului corespunzător în
modulul optoelectronic de emisie (MOE), în fibra optică (FO) şi modulul
optoelectronic de recepţie (MOR).
7. Verificarea condiţiei că durata frontului impulsului la sfîrşitul sectorului de
regenerare nu trebuie să depăşească valoarea admisibilă:
Durata frontului impulsului τ i la sfârşitul lungimii sectorului de regenerare
nu trebuie să depăşească valoarea admisibilă τ adm pentru viteza de transmisiune a
informaţiei B şi tipul codului lineic utilizat, adică trebuie să se respecte condiţia
(6.7.1):
τ i≤τadm=¿ {0 .70⋅T , pentru codul−NRZ ¿ ¿¿¿
(6.7.1)
unde T este durata intervalului unitar (secunda) pentru viteza de transmisiune B
a simbolurilor în linie, şi se determină conform relaţiei (6.7.2):
T=1/ B= 1
9953 . 28⋅106=0. 0001⋅10−6( s )=0 . 1(ns )
(6.7.2)
Verificăm respectarea condiţiei:
τ adm=¿ {0 .7⋅0 . 1⋅10−9 (s )=0.7⋅10−9( s ) , pentrucodul−NRZ ¿¿¿¿ (6.20)
Observăm că atît pentru codul lineic RZ, cît şi pentru codul NRZ condiţia
(6.7.1) se respectă. Rezultă că în sistemul dat de tranmisiune se vor folosi
ambele coduri.
30
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
7. Determinarea valorii probabilităţii erorii de regenerare a semnalului
la recepţie
1. Determinarea puterii şi nivelului puterii zgomotului termic:
P zg. t=103⋅k⋅T⋅ΔF=103⋅1 .38⋅10−23( J / K )⋅300( K )⋅155 . 52⋅106 ( Hz)⋅64=¿41206 . 5792⋅10−12 (7.1.1)
unde:
k=1 .38⋅10−23(J / K ) - constanta Boltzman;
31
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
T=300 (K) – temperatura absolută;
∆F – lărgimea benzii de frecvenţă.
pzg. t=10⋅lg ( P zg .t )=10⋅lg ( 41206 .57⋅10−12 )=46 .1496−120=−73. 8504 (dBm ) (7.1.2)
2. Determinarea puterii şi nivelului puterii zgomotului de alice:
Pentru λ1=1.55μm obţinem:
P zg. a 1=103⋅2⋅h⋅ν⋅ΔF=103⋅2⋅h⋅(C0
λ1)⋅ΔF=
¿103⋅2⋅6 . 6⋅10−34(J / Hz)⋅(3⋅108(m / s)1 .55⋅10−6( m) )⋅9953 .28⋅106( Hz )=
¿30310 .1264⋅10−10(mW ) (7.2.1)
unde:
h=6 .6⋅10−34 (J/Hz) – constanta Plank;
ν – frecvenţa purtătoarei optice;
C0=3⋅108 (m/s) – viteza luminii în vid;
λ – lungimea de undă a purtătoarei optice.
pzg.a 1=10⋅lg ( Pzg . a1 )=10⋅lg (30310 .1264⋅10−10 )=−100+44 . 8=−55 .2(dBm ) (7.2.2)
Pentru λ2=1.3μm obţinem:
Pzg. a 2=103⋅2⋅h⋅ν⋅ΔF=103⋅2⋅h⋅(C0
λ2)⋅ΔF=
¿103⋅2⋅6 . 6⋅10−34(J / Hz)⋅(3⋅108(m / s)1 .3⋅10−6 (m) )⋅155. 52⋅106 ( Hz )=
¿473 . 7188⋅10−10(mW ) (7.2.3)
pzg. a 2=10⋅lg(P zg . a2 )=10⋅lg (473 .718⋅10−10 )=−100+26 .7552=−73 .2448 (dBm ) (7.2.4)
3. Determinarea nivelului puterii zgomotului sumar:pzg∑ ¿= p
zg. t+10 lg (D )=p
zg . t+F
zg=−73 . 8504+ 16. 5=−57 .3504(dBm )
¿ (7.3)
unde: pzg.t-nivelul puterii zgomotului termic;
Fzg - nivelul coeficentului de zgomot.
4. Determinarea nivelului puterii semnalului injectat în traficul lineic:
32
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
pe=10⋅lg ( Pe/4 )=10⋅lg ( 1. 5(mW )4 )=10⋅lg (0 .375 )=−4 . 25(dBm )
(7.4)
5. Determinarea pierderilor în traficul de linie:
Pentru λ1=1,30μm obţinem:α tl1=Lr [ α1+ (α ff / lc1) ]+2acd=
¿45 [0 . 222+(0 .1/1 .7 ) ]+2⋅0 .5=22 .54 dBm/km) (7.5.1)
α tl2=61 .973 [0 . 222+(0 .1/5 . 4 ) ]+2⋅0 .5=15 .87 (dBm /km) (7.5.2)
Pentru λ2=1.55μm obţinem:α tl1=89 . 015 [0 . 38489+(0 .1 /1 .7 ) ]+2⋅0 . 5=40. 42(dBm/km) (7.5.3)
α tl2=103 . 937 [0. 38489+(0 . 1/5 . 4 ) ]+2⋅0 . 5=42. 87( dBm/km) (7.5.4)
6. Determinarea valorii de protecţie a semnalului informaţional de zgomot:
Apr= pe−aef −a tl−afr−ar−pzg∑ ¿= ¿=−4 .25−4 .6−20 . 96−1−4−(−57 .3504 )=22 .54 dBm (7.6)
unde:
Apr - valoarea de protecţie a semnalului informaţional de zgomot;
pe - nivelul puterii semnalului injectat în traficul lineic;
pzg∑ ¿
¿
- nivelul puterii zgomotului sumar la recepţia semnalului informaţional.
7. Determinarea valorii probabilităţii erorii de regenerare a semnalului:
Per=10−x (7.7.1)
Unde x se calculează după relaţia:
x=10[ ( A pr−10 .65 )/11. 42]=10[ ( 22. 54−10. 65 )/11. 42 ]=101. 04 =10.96 (7.7.2)
deci Per=10−x=10−10 .96
(7.7.3)
33
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Comparăm Per.adm cu Per :Per.adm =9·10-9 iar Per=10-10.96 astfel Per.adm >Per .
Concluzie Telecomunicaţiile optice este una din cele mai tinere ramuri ale tehnicii şi îi
sunt specifice tempouri foarte înalte de dezvoltare. Interesul sporit către STFO
este condiţionat de avantajele lor nenumărate faţă de sistemele de transmisii
tradiţionale.
34
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
Pentru proiectarea STIFO este important de a ţine cont anumiţi factori
precum destinaţia, lungimea liniei de transmisiune, tipul informaţiei ce se
transmite, lungimea sectorului de regenerare, coeficientul de atenuare, etc.
Scopul proiectului este cunoaşterea şi înţelegerea principiului de funcţionare
a sistemelor de transmisiune a informaţiei prin fibra optică şi proiectarea unei
astfel de sieteme conform parametrilor prestabiliţi.
Realizînd calculele necesare conform datelor iniţiale, am determinat
lungimea sectorului de regenerare pentru STIFO şi modul de amplasare a
punctelor de regenerare. La fel am calculat parametrii fibrei cablului optic
monomod, alegînd marca cablului optic în conformitate cu valorile obţinute
pentru coeficientul de atenuare α , dispersia kilometrică τ şi banda de transfer
kilometrică ΔF1=B1 .
Pentru a evita suprapunerea impulsurilor, durata frontului impulsului τ i la
sfârşitul lungimii sectorului de regenerare nu trebuie să depăşească valoarea
admisibilă τ adm pentru viteza de transmisiune a informaţiei B şi tipul codului
lineic utilizat. Comparînd valorea calculată cu valoarea admisibilă τ i am
constatat că valoarea ei satisface condiţia necesară, deci am putem afirma că atît
codul lineic RZ, cît şi codul NRZ pot fi utilizaţi în transmisiune.
Un alt parametru important prin intermediul căruia se estimează recepţia
grupei de cod este valoarea probabilităţii erorii de regenerare a semnalului.
Pentru funcţionarea normală a STIFO este important ca această valoare să nu
depăşească valoarea admisibilă, scop atins în lucrarea dată. În fine putem afirma
că STIFO proiectat în cadrul proiectului dat corespunde tuturor cerinţelor
necesare pentru asigurarea unei calităţi înalte a transmisiunii.
Bibliografie
1. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи . –М., Мир:2003.
2. Ершов В. А., Кузнецов И.А. Мультисенрвисные телекоммукационые
сети. -М., Радио и связь: 2003.
35
Coală
Mod Coala N. Document Semnat Data
3. Шмалько В. И. Цифровые сети связи . –М., Эко-Тренз: 2001.
4. Слепов Н. Н. Современные технологии цифровы оптоволоконных
сетей связи. –М., Радио и связь: 2000.
5. Волоконно-оптическая техника: историа, достижения, перспективы. \
Под ред. С. А. Дмитриева и Н.Н. Слепова. –М., Connect: 2000.
6. Убайдулаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. –М., Эко-Тренз: 2000.
7. Корнейчук В.И., Лессовой И.П. Волоконно-оптические изменения. –
Киев, Наукова думка: 1999.
8. Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. –М., Эко-Тренз: 1998.
9. Doicaru V.,Părvulescu M. Transmisiuni prin fibre optice.-Bucureşti,
Ed.Militară: 1994.
10. Nistiriuc P., Bejan N. Electrodinamica tehnică.Unde şi structuri ghidante.
Ciclu de prelegeri.-Chişinău, UTM: 1998.
11. Корнейчук В.И., Макаров Т.В., Панфилов И.П. Оптические системы
передачи.- Киев, Техника: 1994.
12.Волоконно-оптические системы передачи и кабели. /Под ред.
И.И.Гроднева. –М., Радио и связи: 1993.
Un nou portal informaţional!
Dacă deţii informaţie interesantă si doreşti să te imparţi cu noi atunci scrie la adresa de e-mail : [email protected]
36
Top Related