Лабораторная работа. лаб 1. Изучение пассивных компонентов волоконнооптических систем передачи, (восп)
 Скачать 0.76 Mb.
|
|
Федеральное агентство связи Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики Межрегиональный центр переподготовки специалистов Лабораторная работа № 1по дисциплине: «Гибкие оптические сети»на тему: «Изучение пассивных компонентов волоконно/оптических систем передачи, (ВОСП)» Выполнил: Куренной А.А. Группа: ИМ-01 Вариант: 8 Проверил: ___________________ Новосибирск, 2020 г 1. Цель работы: изучении основных конструкций, характеристик и применения ряда пассивных компонентов в технике волоконно-оптических систем передачи, (ВОСП). 2. Выполнение работы: 2.1. Контрольные вопросы: Какие стандарты распространяются на пассивные оптические компоненты? Ответ: Пассивные оптические компоненты проходят стандартизацию, например, в рамках рекомендаций ITU-T. Важнейшими стандартами стали рекомендации серии G.650-657, посвящённые волоконным световодам на основе кварца. Для производства пассивных компонентов также используются стандарты, определённые в следующих международных организациях: EN (европейские стандарты, принятые рядом организаций ETSI, CEN, CENELIC), IEC (международная электротехническая комиссия), TIA, IEA (Telecommunications industry Association, Electronic Industries Alliance). Какого масштаба оптические сети предполагают использование пассивных компонент? Ответ: Сети доступа, внутригородские магистрали, длинные магистрали, сверхдлинные магистрали. Чем отличаются оптические волокна (ОВ) различных стандартов? Ответ: Длиной волны отсечки λсс. Что называют длиной волны отсечки одномодового волокна? Ответ: Минимальная длина волны. при которой волокно поддерживает только одну распространяемую моду. Что относится к характеристикам стандартного оптического волокна? Ответ: Коэффициент хроматической дисперсии, коэффициент поляризационной модовой дисперсии, длина волны отсечки, размер модового пятна, диаметр поля моды. Чем принципиально отличаются ОВ стандарта,G.652 с индексами а,d от ОВ с индексами с и d? Ответ: Волокна c и d являются волокнами с подавленным водяным пиком. В какой части оптического волокна распространяется свет? Ответ: Внутри и возле сердечника волокна. Что в характеристиках передачи сигналов определяет показатель преломления сердцевины оптического волокна? Ответ: Определяет дисперсионные характеристики и диаметр поля моды В каком спектральном диапазоне волн ОВ имеют наименьшее затухание? Ответ: В С- диапазоне 1530 – 1565 нм. Какие достоинства имеют волокна стандарта G.653? Ответ: За счет уменьшенной поляризационной модовой дисперсии могут применяться и для систем SDH STM-256 (40 Гбит/с) для ВОЛС протяженностью более 400 км, а в системах с WDM для передачи потоков до STM-64 (10 Гбит/с) c неравномерным разносом несущих для работы в диапазоне длин волн вблизи значения 1550 нм. Коэффициент хроматической дисперсии порядка 2-3,5 пс/(нм×км), а коэффициент затухания 0,19-0,25 дБ/км на длине волны 1550 нм. Какие недостатки имеют волокна стандарта G.653? Ответ: В связи с внедрением систем WDM возникла проблема их использования с волокнами типа G.653. Оказалось, что при отсутствии дисперсии в диапазоне С практически невозможно достичь спектрального уплотнения из-за сильного влияния нелинейных эффектов. Высокая стоимость из-за сложности изготовления. Чем отличаются G.652 от волокон G.653? Ответ: В волокне G.652 большое затухание в на длине волны в диапазоне 1350-1450 нм (водный пик), в волокне из-за особенностей конструкции данный недостаток компенсирован. Для чего нужны волокна стандарта G.654? Ответ: Для обеспечения связи по дну морей и океанов. Данные волокна имеют очень малый коэффициент затухания, за счёт изготовления сердцевины волокна из чистого кварца. Что особенного в возможностях волокон типа Tera Wave? Ответ: Волокно Tera Wave позволяет передавать сигнал с большей скоростью и на более протяженные расстояния, с большим числом длин волн, без регенерации сигнала чем предшествовавшие разработки. Волокно Tera Wave представляет собой сочетание большой эффективной площади передачи сигнала улучшенных характеристик при упаковке волокон в кабель и снижение затухания. Под какие технические задачи оптической связи предназначены ОВ стандартов G.655/656? Ответ: Созданы для оптических сетей, поддерживающих широкополосные оптические каналы (MetroEthernet) на скорости 100 Гбит/с и суперканалы на скорости передачи до 1 Тбит/с. Волокна однозначно определены для режима WDM с интервалами между волновыми каналами: 0,1 0,2 0,4 и 0,8 нм. Какие возможности по организации оптической связи раскрываются в случае использования волокон MCF? Ответ: Позволяет уменьшить объём оптического кабеля на участках высокой концентрации волокон. К чему может привести прямой стык ОВ различных стандартов. например G.652 и G.655? Ответ: Как показывает практика ни к чему плохому для систем с малыми скоростями и на короткие дистанции. Для чего нужны оптические коннекторы? Ответ: Для подключения волоконно-оптических линий и другого оптического оборудования. Чем отличаются различные оптические коннекторы? Ответ: Типом соединения, полировкой, материалом. Какое затухание допустимо для системы передачи на стыке оптических коннекторов? Ответ: вносимые потери менее 0,2 дБ. Что в характеристиках отличается для коннекторов с отшлифованными торцами UPC и APC? Ответ: Величиной затухания отраженных волн. Для чего нужны соединительные розетки? Ответ: Обеспечивают физический контакт соединяемых коннекторов. Какое назначение имеют оптические аттенюаторы? Ответ: Применяются с целью уменьшения мощности оптического сигнала. Какие разновидности оптических аттенюаторов можно использовать в системах передачи? Ответ: Переменные аттенюаторы – розетки, фиксированные аттенюаторы - розетки, аттенюаторы FM адаптеры. Какие разновидности оптических кроссов производятся для предприятий связи? Ответ: Настенные, стоячные и в виде поддонов (рэковые). Для чего нужны оптические кроссы? Ответ: Для коммутации многоволоконного оптического кабеля, соединительных шнуров и электронного оборудования. Какие разновидности оптических разветвителей используются в технике оптической связи? Ответ: Частотнонезависимые, звездообразные, древовидные, частотнозависимые разветвители, а также ответвители. Для чего применяют оптические изоляторы? Ответ: Для обеспечения пропускания света в одном направлении почти без потерь, а в другом направлении – с большим затуханием. Что можно сделать с оптическими сигналами с помощью оптических фильтров мультиплексоров и демультиплексоров? Ответ: Для выдерения конкретной полосы пропускания, а также для разделение и объединение волн. Как устроена волоконная брэгговская решетка? Ответ: Волоконно-оптические дифракционные решетки Брэгга представляют собой отрезок стекловолокна, в сердцевине которого изготовлена дифракционная решетка Брэгга, работающая как спектральный фильтр Какие пассивные оптические компоненты можно создать на основе волоконной брэгговской решетки? Ответ: На основе решеток Брэгга строятся оптические мультиплексоры вывода/ввода OADM. Что представляет собой тонкоплёночный оптический фильтр? Ответ: Эти фильтры представляют собой набор пластин с многослойным покрытием выполненных из разных материалов (селенида цинка, сульфида цинка, криолита). Для чего нужны оптические фильтры? Ответ: Обеспечивают разделение (объединение) от 2 до 4 длин волн с интервалами между каналами не менее 20 нм. Что представляет собой фазированная волноводная решетка AWG? Ответ: В конструкции AWG используется волноводный массив, который выполняется из отрезков волоконных световодов разной длины или в виде планарных волноводов на подложке. В состав конструкции входят пластины облучения массива волноводов и разделения волн в пространстве. Для чего применяют AWG? Ответ: В качестве мультиплексоров и демультиплексоров благодаря высокой точности настройки и интегральному исполнению. Что достигается в оптических схемах с помощью циркулятора? Ответ: Разделение передачи и приёма в системе на одной волне. Почему нужно компенсировать дисперсию ОВ? Ответ: Дисперсия выступает фактором ограничения скорости передачи оптических импульсных сигналов в одномодовом стекловолокне. Особенно заметно это ограничение на скоростях 10 Гбит/с и выше. Какие разновидности компенсаторов хроматической дисперсии применяются в составе систем передачи? Ответ: Интегральные и волоконные Какие характеристики имеют компенсаторы дисперсии? Ответ: Имеют эквивалентную длину волокна для компенсации от 20 до 100 км. максимальную компенсируемую дисперсию -1690+-50 пс/нм, вносимое затухание от 3 до 4,5 дБ. Для чего нужны оптические коммутаторы и маршрутизаторы? Ответ: Для обеспечения оптической маршрутизации в оптическом узле. Чем отличается оптический коммутатор от оптического маршрутизатора? Ответ: Коммутатор служит для объединения нескольких устройств одной сети, маршрутизатор нескольких сетей. Таблица коммутации хранится в памяти ограниченное время, а таблица маршрутизации энергонезависима. Маршрутизатор осуществляет кросс-коммутацию гораздо более больших скоростей. С какой целью создают оптические мультиплексоры OADM? Ответ: С его помощью в многоволновой сети возможен доступ к отдельным волновым каналам. Что входит в состав OADM? Ответ: мультиплексор, демультиплексор, оптические коммутаторы, фотодетекторы. Какое назначение имеют интерливинговые фильтры (ИФ)? Ответ: Позволяет расширить возможности оптического мультиплексирования при необходимости частого доступа к общему групповому спектру каналов оптической сети. Какие компоненты ИФ служат формированию спектральных передаточных характеристик? Ответ: Четыре зеркала: с двойным преломлением, с двойным преломлением на кристаллической основе; интерферометр на основе отрезков волоконных световодов, интерферометров Маха-Зендера, на основе Planar Lightwave Circuit, интерферометры с кольцевыми резонаторами. 2.2. Составить схему волоконно-оптической системы передачи из следующих компонент: модуль оптического передатчика (в количестве N по варианту), каждый модуль работает на своей волне в диапазоне С; оптический волновой мультиплексор на AWG; волоконно-оптическая линия длиной L (по варианту) с волокнами G.652d; компенсатор хроматической дисперсии (DC с характеристиками по варианту) оптический волновой демультиплексор на AWG; модуль оптического приёмника (в количестве N по варианту). Определить величину затухания между точками подключения оптического передатчика и приёмника с учётом затухания мультиплексора/демультиплексора, оптической линии и компенсатора дисперсии на основе волокна с обратной характеристикой дисперсии (у дисперсии знак минус). Затухание в разъёмных соединениях составляет 0,5 дБ. Определить требуемую длину оптического волокна компенсатора для полного подавления накопленной в линии хроматической дисперсии. Исходные данные приведены в таблице.
 2.2.1. Задание. Выполнить расчёт хроматической дисперсии ОВ и требуемой длины волокна компенсатора DC. Решение.Ldc = 18.3/(-77)= -0,238 пс/нм*км 2.2.2. Задание. Рассчитать обще затухание между указанными точками на схеме с учётом затухания компенсирующего волокна, ОВ и OMX/ODMX. Сравнить типовое значение энергетического потенциала оптических модулей с рассчитанным значением затухания. Сделать вывод о возможности организации связи в этой схеме. Решение. Для расчёта общего затухания (Аобщ.) на линии связи, необходимо рассчитать сумму все пассивных и активных элементов в проектируемой линии связи. Общее количество разъёмных соединений в соответствии со схемой – 9 разъёмных соединений (по 0,5 дБ каждое). Общее количество не разъёмных соединений в соответствии со схемой по 2 на каждом кроссе – 4 неразъёмных соединения(по 0,03 дБ каждое). Остальные данные в соответствии с вариантом задания. Аобщ= (0,5*9)+(0,03*4)+(0,22*50)+3,3+3,8+0,32 = 23,04 дБ Ответ. Энергетический потенциал (Э) линии связи составляет 30дБ, исходя из вычисления, можно сделать вывод о возможности организации связи по данной схеме. 2.2.3. Задание. Определить число спектральных каналов с интервалом между ними 100 ГГц, которые можно организовать в диапазоне С для рассмотренной схемы. Решение.Ширина спектрального канала С-band (1530-1565 нм) составляет = 35 нм. В соответствии с рекомендациям ITU-T GRID на частоте 100ГГц можно организовать 50 каналов DWDM.   Волокна G.652d подобны виду G.652b, но также имеют подавленный водный пик 1383 нм и могут быть использованы в диапазоне Е (1360-1460 нм) а в системах WDM - в расширенном диапазоне длин волн 1360 - 1565 нм (диапазоны – E, S, C), соответственной данный кабель может работать в необходимом нам диапазоне. Системы AWG с шагом каналов по частоте, равным от 50 до 100 ГГц, позволяют мультиплексировать от 16, 32 и более волновых каналов. Интервал между каналами составляет 0,35 нм. Количество каналов: 35/0,35=100 каналов (условие выполняется). Ответ. 100 каналов для системы AWG в диапазоне С. 3. Отчёт. Изучил основные конструкций, характеристики и применения ряда пассивных компонентов в технике волоконно-оптических систем передачи. |