Проектування волоконно-оптичного каналу передачі інформації

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ ІНФОРМАЦІЙНО-ДІАГНОСТИЧНИХ СИСТЕМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота

Дисципліна

Оптоелектронні системи

Тема: «Проектування волоконно-оптичного каналу передачі інформації»

 

 

 

 

 

Виконав  студеннт Капорін Руслан   Група СТ-442 ІІДС   Перевірив   Шевченко В.О.

 

 

 

 

Київ 2014

Метою курсової роботи є засвоєння методик розрахунків спектральних та енергетичних характеристик волоконно-оптичних систем зв'язку, вибір необхідних пристроїв та обладнання для встановлення надійного зв’язку між абонентами. При виконанні курсової роботи потрібно розробити оптичну схему, зробити вибір необхідних лазерних випромінювачів, оптичного волокна, оптичних з’єднувачів та фотоелектронних приймачів оптичного випромінювання.

 

 

Середовища передачі інформації

Середовищем передачі інформації називають фізичну субстанцію, яка являється каналом розповсюдження інформації від одного вузла до іншого. Електричні системи зв’язку будуються на основі витої пари та коаксіального кабелю, а волоконно-оптичні – на основі волоконно-оптичного кабелю. У відкритих системах зв’язку середовищем передачі сигналів є атмосфера (наприклад, мобільний зв’язок).

При виборі типу системи зв’язку враховують наступні основні показники:

• вартість монтажу та обслуговування обладнання та лінії передачі;

• швидкість передачі інформації;

• обмеження на величину відстані передачі інформації (без додаткових підсилювачів);

• безпека передачі даних.

Головною проблемою в даному питанні є одночасне забезпечення всіх цих показників, наприклад, найвища швидкість передачі даних обмежена максимально можливою відстанню передачі даних. Легке нарощування та простота розширення кабельної системи впливають на її вартість

 

 

 

Вихідні дані:

Обираємо оптоволокно 50/125,для нього:

Геометричні характеристики

Діаметр серцевини(мкм) 50,0 ± 3,0

Діаметр оболонки(мкм) 125,0 ± 2,0

Похибка концентричності серцевини(мкм) ≤ 3,0

Некруглість серцевини (%) ≤ 5

Некруглість оболонки (%) ≤ 2

Діаметр покриття (мкм) 245 ± 5

Характеристики передачі

Робочий діапазон довжин хвиль(нм)   850,1300

Числова апертура  0,200 0,015

Коефіціент загасання на довжині хвилі (дБ/км): 

850 нм  ≤ 2,5

1310 нм  ≤ 0,8

Довжина хвилі нульової дисперсії (нм) 1300...1320

Нахил дисперсійної кривої пс/(нм2км) ≤ 0,101

Локальні неоднорід-ності загасання в інтервалі робочих довжин хвиль 850 та 1310 нм(дБ) ≤ 0,2

Приріст коефіціента загасання на довжині хвилі гідроксиль-ного піка 1383 нм відносно коефіціента загасання на 1310 нм дБ/км ≤ 3,0

Ширина смуги пропускання на довжинах хвиль 850/1310 нм (зі світлодіод-ними джерелами) Мгц*км 400/400      400/600     400/1200    500/500    600/600      600/1000

Пропускна можливість: відстань передачі по протоколу IEEE802.3 на довжинах хвиль:

 

1 Gigabit Ethernet м 

850 нм  н/д

1310 нм  н/д

10 Gigabit Ethernet,            850 нм  н/д

Приріст коефіціента загасання              через  макро-вигини(100 витків, Æ 75 мм) на довжинах хвиль 850 та 1310 нм дБ/км ≤ 0,5

Приріст коефіціента загасання при дії факторів навколишнього середовища на довжинах хвиль 850 нм та 1300 нм: дБ/км 

температура від -60 до +85˚С  ≤ 0,2

цикл від -10 до +85 ˚С при вологості 98%  ≤ 0,2

погруження у воду при +23˚С  н/д

прискорене старіння при 85˚С  н/д

Робочий інтервал температур ˚С -60...+85

Ефективний груповий показник заломлення: відн.од. 

850 нм  1,490

1310 нм  1,486

Механічні характеристики

Рівень напружень  proof-test-випробуваннях ГН/м2 0,7

Параметр динамічної втоми відн.од. 20

Зусилля стягування покриття Н 3,2

 

 

 

 

 

 

 

 

Для зв’язку вибираємо тип топології „зірка”

Структурна схема проектованої мережі

 

 

 

В топології „зірка” кожен комп’ютер підключається окремим каналом до загального пристрою,  який називають концентратором. Концентратор знаходиться в центрі мережі. У функції концентратора входить забезпечення напрямку передачі інформації між комп’ютерами. Головна перевага цієї топології перед загальною шиною – велика надійність. Крім того, концентратор може відігравати роль інтелектуального фільтра інформації, що надходить від вузлів у мережу та при необхідності блокувати заборонені адміністратором напрямки передачі інформації.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вихідні дані

 

Виконаємо розрахунок параметрів:

1) Ширина полоси пропускання

2) Період інформаційного пропускання

 

3)Тривалість одного імпульсу приймаємо

 

 

 

 

Виконаємо розрахунок параметрів:

1) Ширина полоси пропускання

2) Період інформаційного пропускання

 

3)Тривалість одного імпульсу приймаємо

 

 

 

 

 

Значення числової апертури

 

 

Для визначення матеріальної дисперсії оптичного волокна прриймемо:

Для даної довжини хвилі коефіцієнт дисперсії матеріалу

 

Для визначення матеріальної дисперсії оптичного волокна прриймемо:

Для даної довжини хвилі коефіцієнт дисперсії матеріалу

 

 

тоді відносна ширина спектра випромінювання :

 

 

 

 

 

Значення розширення імпульсу за рахунок матеріальної дисперсії

Довжина імпульсу з урахуванням впливу матеріальної і часової міжмодової дисперсії (на виході оптичного волокна):

 

Значення розширення імпульсу за рахунок матеріальної дисперсії

Довжина імпульсу з урахуванням впливу матеріальної і часової міжмодової дисперсії (на виході оптичного волокна):

 

 

 

 

що складає

періода сигналу

і що в

більше

тривалості посаткового імпульсу t0

Для 1310

 

Виконаємо розрахунок параметрів:

Ширинаполоси пропускання

 

періода сигналу

і що в

більше

тривалості посаткового імпульсу t0

Для 1310

 

 

Виконаємо розрахунок параметрів:

Ширинаполоси пропускання

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значення числової апертури

Для визначення матеріальної дисперсії оптичного волокна прриймемо:

тоді відносна ширина спектра випромінювання :

Для даної довжини хвилі коефіцієнт дисперсії матеріалу

 

Для визначення матеріальної дисперсії оптичного волокна прриймемо:

тоді відносна ширина спектра випромінювання :

Для даної довжини хвилі коефіцієнт дисперсії матеріалу

 

 

 

 

 

 

 

Значення розширення імпульсу за рахунок матеріальної дисперсії

Довжина імпульсу з урахуванням впливу матеріальної і часової міжмодової дисперсії (на виході оптичного волокна):

що складає

періода сигналу

і що в

більше

тривалості посаткового імпульсу t0

 

Довжина імпульсу з урахуванням впливу матеріальної і часової міжмодової дисперсії (на виході оптичного волокна):

що складає

періода сигналу

і що в

більше

тривалості посаткового імпульсу t0

 

 

 

 

Розрахунок втрат лінії

 

 

Параметри випромінювача:

Потужність випромінювача

в децибелах по відношенню до мілівата

Числова аппертура випромінювача

Діаметр випомінюючої поверхні:

Коефіцієнт згасання волокна

Втрати у волокні

 

Потужність випромінювача

в децибелах по відношенню до мілівата

Числова аппертура випромінювача

Діаметр випомінюючої поверхні:

Коефіцієнт згасання волокна

Втрати у волокні

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На довжині хвилі 850 нм

 

 

 

 

 

 

 

 

На довжині хвилі 1310 нм

Сумарні втрати

Висновок - приймач сприйме сигнал

 

Сумарні втрати

Висновок - приймач сприйме сигнал