Проектирование сегмента сети широкополосного доступа
2.3.2 Расчет параметров передачи оптических волокон
К параметрам передачи ОВ относятся:
коэффициент затухания;
дисперсия;
ширина полосы пропускания.
1. Общее затухание сигнала в ОК обусловлено собственными потерями мощности в ОВ (бс) и кабельными потерями (бк), т.е.
б=бс+ бк(2.7)
1) Собственные потери волоконных световодов состоят из потерь поглощения энергии в диэлектрике бп и потерь рассеяния ее на мельчайших частицах световодной структуры бр и рассчитываются по формуле:
бс = бп+ бр (2.8)
где бп - затухание поглощения, дБ/км;
бр - затухание рассеяния, дБ/км;
Затухание поглощения бп , дБ/км, рассчитывается по формуле:
(2.9)
гдеn1 - показатель преломления сердцевины ОВ (1,4464);
л - длина волны, нм (1310 нм);
tgд - тангенс угла диэлектрических потерь ОВ, (2·10-12).
Затухание рассеяния бр , дБ/км, рассчитывается по формуле:
(2.10)
гдеn1 - показатель преломления сердцевины ОВ (1,4464);
л - длина волны, нм (1310 нм);
k - постоянная Больцмана (1,38·10-23 Дж/К);
Т - температура перехода стекла в твердую фазу (1500 К);
в - коэффициент сжимаемости (для кварцевых стекол 8,1·10-11 м2/Н).
Такое рассеяние называется рэлеевским и оно растет с частотой пропорционально н4. Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь ОВ.
Собственные потери согласно (2.7):
бс =0,603+0,022=0,625 дБ/км
2) Кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих:
(2.11)
гдеб1 - затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;
б2 - затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ;
б3 - затухание на микроизгибах ОВ;
б4 - затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;
б5 - затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;
б6 - затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;
б7 - затухание вследствие потерь в защитной оболочке;
При расчете бк принято равным 0,05 дБ/км.
Расчетное суммарное затухание согласно (2.6):
б=0,625+0,05=0,675 дБ/км
2. Дисперсия - рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Полная дисперсия фрез, пс/км, рассчитывается как сумма межмодовой (модовой) и хроматической дисперсии.
(2.12)
Межмодовая дисперсия возникает вследствие различной скорости распространения мод, и имеет место только в многомодовом волокне.
Хроматическая дисперсия состоит из материальной и волноводной составляющих и имеет место при распространении как в одномодовом, так и в многомодовом волокне.
Материальная дисперсия в ОВ обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны.
волноводная дисперсия - обусловлена процессами внутри моды, характеризуется направляющими свойствами сердцевины ОВ.
Расчет хроматической дисперсии фхр, пс/км:
(2.13)
гдеD(л) - удельная хроматическая дисперсия, пс/(нм·км);
Дл - максимальная ширина спектра излучения источника, нм (1 нм).
(2.14)
гдеS0 - подгоночный коэффициент, определяемый для каждого материала ОВ экспериментальным путем с помощью коэффициентов Селмейера, пс/(нм2·км) (0,014 пс/(нм2·км));
л - длина волны, нм (1310 нм);
лс - длина волны отсечки, нм (800,475 нм).
3. Полоса пропускания - рабочая полоса частот ОК, определяет число передаваемых по нему каналов связи и лимитируется дисперсией ОВ. Для того, чтобы при передаче сигнала сохранялось его приемлемое качество необходимо, чтобы полоса пропускания волокна на длине волны передачи превосходила частоту модуляции.
(2.15)
гдеW - полоса пропускания, ГГц·км;
ф - дисперсия ОВ, пс/км.
Т.е. с точки зрения дисперсии можно передавать сигнал с частотой модуляции до 223 ГГц без каких-либо искажений.