Рекомендации по расчету оптического затухания при проектировании оптической магистрали протяженностью 150 км

Толмачева Алина Ивановна — Wed, 30 Nov 2016 11:48:38 +0000

В последнее время в жизни человека особую роль занимают современные информационные технологии. Еще совсем недавно, в конце 80-х – начале 90-х годов прошлого века люди становились в очередь, чтобы получить домашний телефон в квартиру и годами ждали исполнения своей заветной мечты…
Сейчас все изменилось коренным образом. Практически у каждого человека есть свой мобильный телефон и не один. Большая часть населения не представляют, как можно обойтись без компьютера или ноутбука, без факса, принтера и сканера. Мы всем этим пользуемся ежедневно, не вникая, каким образом происходит передача звука и изображения (фото-видео информации). Мы не задумываемся, как сигнал преобразовывается, усиливается и затухает…
Авторы статьи сами являются студентами университета телекоммуникаций и связи и хотят в данной статье помочь своим сокурсникам и всем кто связан с данной областью, разобраться с затуханием в оптическом кабеле, а также подробно произвести расчет оптического затухания на примере проектирования оптической магистрали протяженностью 150 км.
И так, давайте разбираться. Мы знаем, что оптический сигнал по мере распространения в оптическом волокне (ОВ) затухает. Соответственно, происходят потери светового излучения в ОВ, которые можно разделить на потери, а если быть точнее, то на поглощение в инфракрасной области спектра, что обусловлено хвостами резонансов атомов в кристаллической решетке. Кроме того потери происходят во время поляризации оптического сигнала из-за материала световода и из-за неоднородности показателя преломления, которые возникают в процессе варки стекла. Потери также возникают за счет наличия примесей и на микроизгибах ОВ. Еще потери возникают в защитной оболочке и имеются потери термомеханического характера. А также потери возникают в местах сварки строительных длин кабеля в неразъёмных и в разъёмных соединениях. Кроме этого необходимо учитывать фактор времени, т.е. ухудшение характеристик компонентов участка трассы со временем, условиями его эксплуатации и обслуживания.
А теперь непосредственно приступим к расчетам оптического затухания для 150-километровой оптической магистрали. В нашем случае для расчета затухания применим стандарт TIA/EIA-568-B.1 [1]. У нас получается, что суммарное предельно допустимое затухание рассчитывается как сумма затухания в собственно кабеле, в коннекторах и оптических муфтах:

А затухание в кабеле рассчитывается как произведение коэффициента затухания на длину.

Чтобы определить коэффициент затухания для ОВ обратимся к рекомендациям «Международного союза электросвязи». Из данных рекомендаций мы выбираем показатель G.654 – это характеристика одномодового оптического волокна и кабеля со смещенной дисперсией и отсечкой [2].
Данный показатель описывает одномодовые волокна со смещенной дисперсией и отсечкой при длине волны около 1550 нм. Эти волны предназначены для передачи сигнала на большие расстояния, например наземные системы дальней связи и магистральные подводные кабели с оптическими усилителями. Применим этот показатель для наших расчетов, т.е. коэффициент затухания на длине волны 1550 нм = 0,22 дБ/км.

Мы знаем, что потери в коннекторах определяется по формуле:

где n_con – количество коннекторов.

А потери в оптических муфтах определим по формуле:

где n_{opt coupling} – количество оптических муфт.

Теперь, для того чтобы определить потери в коннекторах, которые используются в нашей 150-километровой магистрали, нам необходимо знать количество самих коннекторов. Чтобы рассчитать минимальное количество коннекторов для магистрали, мы применим формулу:

где L_{opt cab} – это строительная длина оптического кабеля, а L – это общая длина магистрали.
И вот, зная количество коннекторов, рассчитаем потери:

Теперь приступим к расчету затухания в оптических муфтах. На рассчитываемый нами 150-километровый участок потребуется 150 оптических муфт, из расчета одна оптическая муфта на 1 км. И вот результат, потери в оптических муфтах составляют:

Таким образом, зная количество коннекторов, количество оптических муфт, тип и длину кабеля, можно самостоятельно рассчитать максимально допустимое затухание в оптической магистрали:

Нам кажется, что данные знания помогут студентам и всем, кто связан с расчетами в области коммуникационных систем в учебной и повседневной рабочей деятельности, поможет правильно и грамотно производить необходимые расчеты.

Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации» » оптические муфты

Рекомендации по расчету оптического затухания при проектировании оптической магистрали протяженностью 150 км