Волоконно-оптические системы передачи. ВОСП. Учебное пособие новосибирск 1997 удаб21. 31б К. т н., доцент К. Е. Заславский Волоконнооптические системы передачи, часть 3
 Скачать 40.5 Kb.
|
|
ГОСКОМИТЕТ ПО СВЯЗИ СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ К.Е. Заславский Волоконно-оптические системы передачи ЧАСТЬ 3 УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Новосибирск 1997 удаб21.31б К.т.н., доцент К.Е. Заславский Волоконно-оптические системы передачи, часть 3. В третьей части учебного пособия рассматриваются структурные схемы и принципы функционирования узлов цифровых ВОСП. Обосновываются требования к параметрам узлов, и приводятся методы их расчета. Поясняются некоторые определения МСЭ-Т по линейному тракту ЦВОСП, даются примеры расчётов его параметров. Для специальности 201000,201100,07170, 200900 и слушателей ФПК. Кафедра оптической системы и линии связи. Рис. 43, табл. 7, список лит. 10 назв. Рецензент: д.т.н. В.А. Андреев, С.Н. Матвеев Утверждено редакционно-издательским Советом СибГАТИ в качестве учебного пособия. ãСибирская государственная академия телекоммуникации и информатики, 1997 г. 6Волоконно-оптические системы передачиВолоконно-оптические системы передачи (ВОСП) по типу детектирования можно подразделить на системы с прямым детектированием и системы с когерентным детектированием. В зависимости от вида сигналов, передаваемых по линейному тракту, системы могут быть цифровыми (ЦВОСП) или аналоговыми (АВОСП). 6.1Цифровые ВОСП с прямым детектированием6.1.1Структурная схема ЦВОСПСтруктурная схема такой ВОСП представлена на рис. 6.1. В тракте передачи п. А информационные сигналы Ci(t) (они могут быть как аналоговыми, так и цифровыми) преобразуются в преобразователе информационных сигналов (ПИНС-П) в электрический цифровой групповой сигнал fг(t). Этот сигнал в свою очередь преобразуется в преобразователе группового сигнала (ПГС-П) в оптический линейный сигнал fло(t). Линейный тракт (ЛТ) ЦВОСП содержит участки оптического кабеля и регенераторы. Распространяясь по ЛТ, линейный сигнал претерпевает искажения (его амплитуда уменьшается, а импульсы уширяются во времени). В п. Б оптический сигнал  в тракте приема преобразуется в преобразователе линейного сигнала (ПЛС-Пр) в электрический групповой сигнал  , а преобразователь группового сигнала (ПГС-Пр) восстанавливает с заданной вероятностью ошибки рош из группового сигнала информационные сигналы  . Заметим, что в тракте передачи в ПГС-П вводятся сигналы служебной связи (fсс), телемеханики (fтм) и другие вспомогательные сигналы (fx), например, синхросигналы, дополнительные цифровые потоки и т.д. (иногда упомянутые сигналы называют сервисными). Все эти сигналы выделяются в тракте приема п. Б в ПЛС-Пр.Связь организуется в одном из окон прозрачности спектральной характеристики оптического волокна (ОВ) (l1 =0,85 мкм, или l2 =1,3 мкм, или l3 =1,55 мкм). Для организации двухсторонней связи в оптическом кабеле (ОК) используются два ОВ. Возможна также организация двухсторонней связи по одному ОВ. При этом используется спектральное уплотнение (см. п. 3.5 и 3.6). Таблица 6.1
Преобразователь информационных сигналов ПИНС-П В качестве ПИНС-П может использоваться индивидуальное и групповое оборудование существующих ЦСП (например, ИКМ-120, ИКМ-480, и т.д.), стандартные мультиплексоры цифровых сигналов, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и т.д. В результате работы этих устройств образуется цифровой групповой сигнал fг(t), который передается по внутристанционной соединительной линии на вход ПГС-П (точка 1 на рис.6.1). Эта точка называется точкой стыка. Здесь параметры сигнала fг(t)должны удовлетворять нормам МСЭ (Международный Союз Электросвязи). Такими параметрами являются: амплитуда импульса Um его длительность tи, скорость передачи B, относительные изменения амплитуды, тактовой частоты df и т.д. Кроме того, нормируются величины волновых и характеристических сопротивлений, соединительного кабеля и аппаратуры (Zc) и длина соединительного кабеля. В таблице 6.1 приведены характеристики некоторых типовых стыков. Достаточно жесткие требования предъявляются и к форме импульса стыкового кода. Для примера на рис. 6.2 приведен шаблон, в который должен укладываться импульс стыкового кода HDB в аппаратуре Сопка-3. Преобразователь группового сигнала ПГС-П Основные узлы ПГС-П приведены на его структурной схеме (рис. 6.3). Усилитель УС улучшает форму группового сигнала fг(t), фактически выполняя функцию упрощенного регенератора. На выходе усилителя возникает сигнал в стыковом коде (рис. 6.4а), в данном случае - в коде HDB. Преобразователь кода ПК-1 преобразует этот сигнал в двухуровневый сигнал в формате NRZ (рис. 6.46). Полученный сигнал с помощью преобразователя кода ПК-2 преобразуется в двоичный электрический сигнал в кодах mBnB, mВ1С или других избыточных кодах. На рис. 6.4в приведен пример формирования на выходе ПК-2 сигнала в коде 2В1С (алгоритм формирования таких сигналов дан на стр. 13). С выхода ПК-2 информационный сигнал поступает на формирователь линейного сигнала (ФЛС), где на избыточные импульсные позиции «с» вводятся сервисные сигналы (ТМ, СС, СИ, балансные импульсы БИ и т.д. рис. 6.4г) и образуется таким образом единый электрический линейный сигнал W(t), который в оптическом модуляторе (ОМ) преобразуется в оптический линейный сигнал /^(^). Этот сигнал показан на рис. 6.4д на фоне шума W(t), создаваемого ППЛ. Управление работой ПК-1 производится импульсами тактовой частоты /т(^), которые восстанавливаются из группового сигнала выделителем тактовой частоты ВТЧ. Тактовая частота линейного сигнала f,i{t) образуется на выходе генераторного оборудования (ГО) ПГС-П. Эта частота управляет узлами ПК-2 и ФЛС. Преобразователь линейного сигнала в тракте приема ПЛС-Пр Основные узлы ПЛС-Пр и соединения между ними приведены на структурной схеме рис. 6.5. Фотоприемное устройство (ФПУ) преобразует искаженный оптический линейный сигнал /ло(^) (рис. 6.6а) в электрический (рис. 6.66). Станционный регенератор (PC) восстанавливает цифровой линейный электрический сигнал, подобный сигналу /ло(^) в точке 4 ПГС-П (рис. 6.6в). В разделяющем устройстве (УР) из сигнала /^(^ выделяются все сервисные сигналы, в т.ч. синхроимпульсы СИ. Информационный цифровой сигнал (рис. 6.6г) преобразуется в преобразователе кода ПК-1 в двоичный код, обычно в формате NRZ (рис. 6.6д), а затем в ПК-2 - в групповой электрический сигнал f^t) (рис.6.6е), подобный групповому сигналу на входе преобразователя группового сигнала в тракте передачи. Для управления узлами ПЛС-Пр используется тактовая частота линейного сигнала /л, которая формируется выделителем линейной частоты ВЛЧ, и тактовая частота группового сигнала, которая синтезируется в генераторном оборудовании (ГО). Точка 6 на выходе тракта приема ПЛС-Пр является точкой стыка между ПЛС-Пр и ПГС-Пр. Сигнал в этой точке должен удовлетворять тем же нормам, что и стыковый код на входе ПГС-П. 6.1.2Линейные коды ВОСПОбоснование необходимости преобразования стыковых кодов в линейные Читатель вероятно обратил внимание на то, что в схемах ПГС-П и ПГС-Пр основными узлами являются преобразователи кодов (рис. 6.3; 6.5). Поэтому остановимся на вопросе о необходимости преобразования стыковых кодов в коды линейного сигнала. Отметим, что стыковые коды широко применяются в существующей аппаратуре ЦСП, работающей по металлическим кабелям, некоторые из них имеют превосходные характеристики. Например, код HDB характеризуется узким спектром (от 0 Гц до /^), минимальной цифровой суммой, простотой выделения тактовой частоты в пунктах регенерации сигнала, минимальным числом (не более 3-х) следующих друг за другом одноименных сигналов (нулей либо единиц), простотой обнаружения ошибки при передаче цифрового сигнала и т.д. [1]. Рассмотрим, возможно ли преобразование этого кода непосредственно в оптический сигнал. С этой целью подадим импульсную последовательность группового сигнала f^{t) в коде HDB на оптический модулятор интенсивности света (рис. 4.3). На ватт-амперной характеристике. СИД выберем рабочую точку так, чтобы импульсная последовательность располагалась в центре квазилинейного участка а—а' (рис. 6.7а). При этом двухполярный электрический сигнал превращается в однополярный, трехуровневый оптический. Таким образом, в принципе по оптическому волокну можно передавать многоуровневый (в данном случае трехуровневый) импульсный сигнал. Однако при этом возникают следующие трудности: 1. Из-за нелинейности характеристики излучателя амплитуды разнополярных импульсов могут быть неодинаковыми (APi ^ ЛР^ рис. 6.7а). Это может привести к ошибке при приеме импульсов. 2. К такому же результату может привести нестабильность во времени мощности излучения СИД или ППЛ. При этом происходит смещение линий средней мощности излучения pq. 3. Если в качестве источника излучения применен ППЛ. то выбор рабочей точки на середине его ВАХ так, что 70 ^ In, может привести к «звону» лазера или даже к его самовозбуждению (см. п.4 настоящего пособия). Если же рабочую точку выбрать вблизи тока порога, |