Позначення та скорочення

ВОСП	-	волоконно-оптична система передачі
ВОЛЗ	-	волоконно-оптична лінія зв’язку
ДОВ	-	джерело оптичного випромінювання
ОПерП	-	оптичний передавальний пристрій
ОПрП	-	оптичний приймальний пристрій
ВС	-	волоконний світловод
ОК	-	оптичний кабель
ОТ	-	оптичний тестер
ЛД	-	лазерний діод
СД	-	світлодіод
ФД	-	фотодіод
ЛФД	-	лавинний фотодіод
ВтАХ	-	ват-амперна характеристика

 

 

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

 

   Волоконно-оптичні системи передачі (ВОСП) знайшли широке застосування в мережах зв’язку різного призначення – від локальних інформаційно-обчислювальних мереж до транспортних мереж зв’язку. Прогрес у галузях електроніки, оптоелектроніки дозволив значно збільшити смугу пропускання та швидкодію прикінцевих пристроїв, а смуга пропускання сучасних волоконних світловодів (ВС) потенційно сягає десятків терагерц. Завдяки цьому швидкість передачі інформації в сучасних ВОСП вже досягла 10 Гбіт/с. В системах зв’язку впроваджуються технології комутації та обробки оптичних сигналів, йде процес переходу до повністю оптичних (фотонних) мереж. Волоконно-оптичні лінії зв’язку (ВОЛЗ) не тільки зберігають усі позитивні особливості кабельних ліній, але й додають до них переваги, які властиві оптичному діапазону: велику інформаційну ємність; довжину регенераційної дільниці, що може перевищувати 100 км; конфіденційність при передачі інформації; вирішення проблеми електромагнітної сумісності.

 

 

ВСТАВИТЬ ИЗ МУ ПО ЛИНИЯМ

 

 

        

1 ВИВЧЕННЯ ОПТИЧНИХ ТЕСТЕРІВ

ВИМІРЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ОПТИЧНИХ ПРИСТРОЇВ

 

1.1 Мета роботи: здобуття практичних навичок з проведення вимірювань параметрів пасивних оптичних пристроїв із застосуванням оптичних тестерів (ОТ), вивчення методики проведення вимірювань  оптичними тестерами, ознайомлення з принципами дії, побудовою та параметрами ОТ.

 

1.2 Методичні вказівки з організації самостійної роботи студентів.

 

Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно вивчити тему 3.4.2 [1,3], та тему 7.6[4] У процесі будівництва та технічної експлуатації ВОЛЗ проводиться комплекс вимірювань для визначення стану оптичного кабелю, лінійних споруд, якості функціонування апаратури лінійного тракту, попередження пошкоджень, а також накопичення статистичних даних з метою розробки заходів підвищення надійності зв`язку.

Специфіка техніки волоконно-оптичного зв`язку потребує спеціальних засобів вимірювання. Розроблена серійна апаратура для вимірювання характеристик та параметрів різних елементів ВОСП. Досить поширеним вимірювачем для цих вимірювань є оптичний тестер.

Оптичний тестер призначений для вимірювання оптичної потужності, а також для формування безперервного або модульованого оптичного випромінювання. Таким чином, оптичний тестер замінює два добре відомих типу приладів: вимірювача оптичної потужності і джерела оптичного випромінювання. Застосування непрямих методів дозволяє вимірювати деякі парамери пасивних оптичних пристроїв.

Серійно випускається декілька ОТ, для кожного вікна прозорості (ОМЗ-66, ОМЗ-76А, ОМЗ-76В та ін.). Ці прилади мають цифрову індикацію. Структурна схема оптичного тестера наведена на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Структурна схема оптичного тестера

Оптичний пристрій, загасання якого вимірюється, через оптичні роз`єми 4 підключається до ПОМ 1 та ПрОМ 2. Оптичний тестер дозволяє вимірювати оптичну потужність як у абсолютних одиницях (Вт), так і у відносних (дБп). Власна похибка вимірювань оптичної потужності не перевищує 0,5 дБм. Похибка при вимірюванні залежить від загасання в оптичних з`єднувачах, тому при вимірюванні важливо забезпечити надходження усього потоку випромінювання з одного боку на об`єкт вимірювання, з іншого – на світлочутливу поверхню ФД (фотодіод). Недоліком ОТ є вузький спектральний діапазон, що потребує окремих комплектів для кожного вікна прозорості, температурна нестабільність, неможливість вимірювати високі рівні потужності, перевагою цих приладів є висока чутливість, широкий діапазон потужностей, що вимірюються (10^-9 до 10^-2 Вт), портативність.

Стандартний ОТ дозволяє проводити вимірювання на декількох довжинах хвиль. Зазвичай це хвилі 850, 1310 і 1550 нм, що відповідають вікнам прозорості кварцового скла.

Функції джерела оптичного випромінювання дозволяють за допомогою оптичного тестера генерувати оптичні сигнали з модуляцією за інтенсивністю з різними модулюючими частотами (типово це 270, 1000 і 2000 Гц) на довжинах хвиль від 850 до 1550 нм.

Для оцінки загасання пасивних оптичних елементів ВОСП використовується метод різниці рівнів. Спочатку вимірюється оптична потужність Р₀ на вході оптичного об`єкта, а потім Р_l на його виході (рис.1.2). До пасивних оптичних пристроїв належать: рознімачі, з’єднувачі розподільники оптичної потужності (РОП) -розгалужувачі та відгалужувачі, атенюатори, перемикачі, комутатори, ізолятори т.ін.

 

 

Рисунок 1.2-Метод різниці рівнів

 

Загасання об`єкту визначається у відносних логарифмічних одиницях (дБ)

 

                                  А=10 lg(Р₀ / Р_l).

 

Якщо потужність вимірюється у відносних логарифмічних одиницях (дБм), тоді загасання дорівнює

 

                                  А= (Р₀ -Р_l).

 

Cлід зазначити, що загасання оптичного об`єкту можна лише оцінити з обмеженою точністю, тому що похибку вносить загасання оптичних рознімів та оптичних шнурів, якими об`єкт, що вимірюється підключається до випромінювача та індикаторного блоку ОТ.

 За допомогою оптичних тестерів можна визначити деякі пошкодження у ВОЛЗ. В табл.1.1 наведені методи знаходження пошкоджень У ВОЛЗ/

Таблиця 1.1 – Методи знаходження пошкоджень у ВОЛЗ

Дані	Пошкодження	Метод вимірювання	Метод відновлення
aА-Б>P	Збільшення загального загасання ділянки, на якій виконуються вимірювання	Вимірювання оптичними тестерами	Ремонт ОК
	Збільшення загасання окремих будівельних довжин	Вимірювання рефлектометром	Заміна будівельних довжин з підвищеним a
	Збільшення загасання у місцях з`єднання ОВ	Вимірювання рефлектометром	Перемонтаж муфт з підвищеним загасанням
	Збільшення втрат у шнурі світловодному з`єднувальному (ШСЗ)	Вимірювання рефлектометром	Заміна ШСЗ з підвищеним a
aА-Б> 70 дб        (Б-А)	Обрив ОВ	Вимірювання оптичними тестерами	Ремонт ОК
	Обрив ОВ у муфті	Вимірювання рефлектометром	Перемонтаж муфти
	Обрив ОВ в ОК	Вимірювання рефлектометром	Монтаж вставки в ОК
aА-Б>>aБ-А (Б-А)   (А-Б)	Пошкоджений роз`єм ШСЗ на станції А (Б)	Вимірювання оптичними тестерами	Заміна ШСЗ на станції А (Б)

 

 Примітка: Р – енергетичний потенціал системи, дБ; a – загасання кабелю.

 

 Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно:

· ознайомитися з призначенням, конструкціями та параметрам пасивних оптичних пристроїв;

· ознайомитись з методами вимірювання параметрів пасивних оптичних пристроїв;

· ознайомитись з призначенням та комплектацією оптичних тестерів.

 

 

1.3 Опис лабораторної установки

 

1.3.1  Оптичні тестери ОМКЗ-76 та FOD-102.

 

Оптичний тестер ОМКЗ-76 містить лазерний та світлодіодний випромінювачі з довжиною хвилі 1,31 мкм, оптичний фотодіодний приймач, блок індикації та блок електроживлення. У випромінювачах передбачена можливість модуляції випромінювання за інтенсивністю. Передавальні та приймальний пристрої можуть використовуватись для проведення різних вимірювань. Вони мають стандартні оптичні роз’єми для підключення оптичних шнурів. Приймальний пристрій має адаптер, який дозволяє підключати волоконний світловод без конектора. Комплект дозволяє виміряти оптичну потужність у відносних (дБм) та абсолютних одиницях (мВт). Органи управління розташовані на передній панелі блоку індикації:

-кнопка для підключення живлення;

-кнопка для включення модульованого або немодульованого випромінювання;

-кнопка для відліку виміряної потужності в абсолютних (мВт) або у відносних одиницях (дБм).

Для вимірювання оптичної потужності найчастіше використовуються сучасні ОТ серії FOD. Ці тестери можуть мати вбудовані джерела випромінювання на довжинах хвилі 850, 1310 або 1550 нм. Вони призначені для вимірювання оптичної потужності в абсолютних та відносних одиницях.  В лабораторному обладнанні використовується оптичний тестер FOD-102 без джерела випромінювання, до його складу входять оптичний приймач та пристрій індикації. Слід відмітити, що при відсутності оптичного сигналу на вході оптичного приймача, індикатор потужності показує значення близько -73 дБм. Як джерело випромінювання в лабораторній роботі використовуються випромінювачі оптичного тестера ОМКЗ-76. 

 

На передній панелі тестера FOD-102  розташовані органи управління.

1. Кнопка ON / OFF AUTO:

- включення тестера в режимі AUTOPOWER при тривалому натисканні;

- включення тестера без режиму AUTOPOWER при тривалому натисканні, при цьому в лівому верхньому кутку індикатора з'явиться  позначка ;

- вимкнення тестера з будь-якого режиму коротким натисканням.

2. Кнопка SET λ:

- установка довжини хвилі калібрування в режимі вимірника з ряду 850, 1310, 1550 нм - коротким натисненням;

- вибір довжини хвилі вимірювання (при наявності випромінювача--тільки при включеному джерелі) коротким натисненням. На рис. 1.3 наведений зовнішній вигляд оптичного тестера FOD-102.

 

 

Рисунок 1.3 – Оптичний тестер FOD-102

 

1.3.2 Програмні пакети «OLA-15.EXE» та ХХХХХХ

 У лабораторній роботі використовується програмний пакет «OLA-15.EXE», який моделює оптичний тестер OLA-15.  Цей тестер містить блок випромінювачів, блок оптичного приймача з блоком індикації та оптичний атенюатор із змінним загасанням. Зовнішній вигляд комплекту OLA-15 наведений на рис. 1.4. Всі блоки тестера мають стандартні оптичні розніми для підключення стандартного одномодового волокна (9/125 мкм) з відповідним коннектором.

Оптичні випромінювачі мають довжини хвиль 1310 і 1550 нм. Блоком індикації виміряна оптична потужність відображується у відносних (дБм) та в абсолютних одиницях (мВт). Відсутність оптичної потужності відображується на індикаторі значенням близько -73 дБм. Загасання оптичних пристроїв вимірюється методом різності рівнів.

 

 

Рисунок1.4 – Комплект оптичного тестера OLA-15

 

Опис умовних позначень програми «OLA-15.EXE» наведено у таблиці 1.2.

Таблиця 1.2

Умовні позначення	Функції елементів тестеру
	Перемикання режимів сигналів (CW / FMOD). Лазерні джерела можуть працювати в двох режимах: "CW" (немодульоване випромінювання) і "FMOD" (модульоване світло). Різні частоти модуляції лазерного випромінювання, можуть використовуватися, наприклад, для ідентифікації волокон воптичному кабелі. Оптичні вимірювачі потужності тестерів OLP-10 і OLP-15 виявляють світлові сигнали, модульовані стандартними фіксованими частотами 270 Гц, 330 Гц, 1 кГц і 2 кГц. Виявлені частоти з'являються на рідкокристалічному дисплеї.
	У режимі AUTO λ сигналам, що генеруються лазерними джерелами, може бути присвоєно LINE-ID (ідентифікація лінії), яка може використовуватися для визначення довжини хвилі протягом вимірювання лінії.
	Кнопка ON / OFF (ВКЛ / ВИКЛ): включає і вимикає прилад
	Кнопка 1550 нм для включення верхньої довжини хвилі (горить світлодіод)
	Кнопка 1310 нм для включення нижньої довжини хвилі (горить світлодіод)
	При роботі пристроїв OLS-5 або OLS-15 в режимі TWINtest, вимірювач OLP-15 автоматично виявляє сигнали, що передаються поперемінно з двома параметрами довжини хвилі (напр. 1310 і 1550 нм), і відображає виміряні значення загасання. Ця функція OLP-15 дозволяє уникнути помилок, економить час і знижує витрати за рахунок аналізу волоконного з'єднання відразу за двома хвилями.
	Обертова рукоятка для безперервної зміни значення загасання
	Індикатор PERM постійного режиму роботи
	Вимірювати оптичну потужність можлива як у абсолютних одиницях (Вт), так і у відносних (дБм)
	Фіксоване значення
	Світлодіоди для індикації активного лазерного сигналу і довжини хвилі.
	ХХХХХХХХХХХ

 

1.4. Порядок виконання роботи

1.4.1 Ознайомитись з оптичними тестерами FOD-102 та ОМКЗ-76 їх призначенням.

1.4.2 Виміряти тестером FOD-102 потужність денного світла, потужність джерела штучного освітлення на різних довжинах хвиль. Результати записати в таблицю 1.3.

Таблиця 1.3

λ, мкм	Денне світло	Джерело штучного освітлення
0,85
1,3
1,55
Показники індикатору при закритому оптичному вході

 

Підключити блок живлення до блоку індикації тестера ОМКЗ-76. Кабелем К4 з’єднати блок живлення та випромінювач. Підключити до тестера FOD-102 лазерний та світлодіодний випромінювачі комплекту ОМКЗ-76. Виміряти оптичну потужність випромінювачів. Результати записати в таблицю 1.4. Пояснити результати.

 

 

Таблиця 1.4

λ, мкм	Лазерний випромінювач	Світлодіодний випромінювач
0,85
1,3
1,55

 

Використовуючи лазерний випромінювач комплекту ОМКЗ-76, виміряти оптичну потужність на вихідних полюсах розподілювача оптичної потужності, розрахувати параметри розподілювача.

Внесені втрати РОП дорівнюють А₁=10 l g (Р₁ /Р₂ +Р₃), дБ.

Загасання в прямому напрямку дорівнюють А₂=10 l g (Р₁ /Р₂), дБ.

Загасання відгалуження дорівнює А₃=10 l g (Р₁ /Р₃), дБ.

Р₁-потужність на вхідному полюсі РОП; Р₂-потужність на вихідному полюсі РОП в прямому напрямку; Р₃-потужність в напрямку відгалуження

 

1.4.3 Відкрити програму «OLA-15.EXE». Ознайомитися з інструкцією та параметрами оптичних тестерів. Виміряти потужність випромінювання на різних довжинах хвиль, при модульованому та немодульованому випромінювання. Визначити втрати в оптичних роз'ємах. Усі отримані результати привести в таблиці 1.5, пояснити отримані результати.

Таблиця 1.5

Параметри	Значення
Довжина хвилі
Частота модуляції
Потужність немодульованого випромінювання
Потужність модульованого випромінювання

 

1.4.4  Підключити атенюатор та виміряти загальне загасання в оптичних роз'ємах.

1.4.5 Відкрити файл «OMK56.EXE» та виконати пункти 1.4.3 та 1.4.4 для оптичних тестерів OLS-5 та OLP-5.

 

1.5 Зміст звіту:

- структурна схема тестеру;

 - схема підключення при проведенні експерименту;

-комплектація, технічні характеристики оптичних тестерів та структурні схеми при проведенні вимірювань тестерів OLA-15;

- результати вимірювань, зведені в таблицю;

- висновки за результатами роботи.

 

1.6 Контрольні запитання та завдання.

 

1. Які пасивні елементи використовуються у ВОСП?

2. Яке призначення розподільників оптичної потужності?

3. Які параметри розподільників оптичної потужності?

4. Яке призначення оптичних тестерів?

5. Поясніть сутність вимірювань методом різності рівнів.

6. Чим визначається похибка вимірювань загасання?

7. Які складові оптичного тестера?

8. Як визначити характер пошкоджень на лінії?

9. Пояснити структурну схему оптичного тестера.

10. Яка нижня межа вимірювань оптичної потужності?

11.  Яке призначення атенюаторів?

12.  Пояснити метод різниці рівнів.

2 ДОСЛІДЖЕННЯ ДИСПЕРСІЇ У ВОЛОКОННИХ СВІТЛОВОДАХ

 

2.1 Мета роботи: дослідження дисперсії в багатомодовому світловоді, впливу апертурного кута на поширення променів у багатомодових волоконних світловодах та впливу ширини спектру випромінювача на явище розширення імпульсів.

 

2.2 Методичні вказівки з організації самостійної роботи студентів

 

Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно вивчити тему 2.1.7 та 3.4.3[1]. Особливу увагу слід звернути на фізичні процеси у ВС, явище повного внутрішнього відбиття, особливості розповсюдження хвиль у одномодових та багатомодових ВС, поняття моди та контінууму мод. Необхідно засвоїти поняття дисперсії, чітко уявити походження різних складових дисперсії та вплив їх на якість передачі інформації світловодом. Необхідно також засвоїти механізми світлоослаблення у ВС.

 Особливістю волоконних світловодів є розширення імпульсів, які поширюються лінією. Це явище викликане різними видами дисперсії у кварцовому склі. Внаслідок дисперсії імпульси, що поширюються лінією розширюються, що може привести до їх часткового і навіть повного перекриття, а отже до виникнення помилки.

    Важливими параметрами ВС є числова апертура та апертурний кут, які пов’язані з показниками заломлення

 

,                                  (2.1)

 

де θ_max – апертурний кут, n₁ та n₂ – показники заломлення серцевини та оболонки ВС відповідно.

    Дисперсія викликає розширення імпульсів у процесі їх розповсюдження лінією. Це явище обмежує швидкість передачі та довжину регенераційної дільниці ВОЛЗ. Дисперсія складається з міжмодової τ_мм та хроматичної τ_хр

.                                               (2.2)

 

    Для ВС із ступінчастим профілем показника заломлення міжмодова дисперсія дорівнює

,                                                             (2.3)

 

та для ВС із градієнтним профілем показника заломлення

,                                                   (2.4)

 

 де L – довжина лінії, км;  відносна різниця показників заломлення; с – швидкість світла.

    Хроматична дисперсія дорівнює:

 

,                          (2.5)

 

 τ_хв – хвилеводна дисперсія, τ_мат – матеріальна дисперсія; В(λ) – питома хвилеводна дисперсія; М(λ) – питома матеріальна дисперсія; Δλ – ширина спектру випромінювача, нм.

Хвилеводна дисперсія зумовлена залежністю швидкості розповсюдження світла від довжини хвилі, а матеріальна – залежністю показника заломлення від довжини хвилі.

    Багатомодові ВС характеризуються шириною смуги пропускання за рівнем -3дБ на довжині лінії 1 км

,

 

та широкосмуговістю, що дорівнює добутку частоти на відстань .

    Дисперсія це погонний параметр, який вимірюється в секундах, нормується на довжину лінії, що дорівнює 1 км. Чим менше мод розповсюджується у ВС, тим менше міжмодова дисперсія.

    Межа одномодового режиму ВС визначається

 

,                                          (2.6)

 

 а – радіус ВС,  – довжина хвилі оптичної носійної. Кількість хвиль, які розповсюджується у багатомодовому східчастому ВС дорівнює N=V²/2, а у градієнтному N=V²/4.

Загасання у ВС визначається довжиною оптичної хвилі. Діапазони довжин хвиль, де загасання ВС мінімальне, звуться вікнами прозорості ВС. Загасання ОК визначається власними втратами в матеріалі ВС, додатковими втратами, що виникають внаслідок наявності у ВС неоднорідностей: мікро- та макрозгинів, локальних включень домішок, які викликають поглинання, розсіювання та відбиття оптичних хвиль.

Перед виконанням лабораторної роботи слід розв’язати такі завдання.

1.Тривалість оптичного імпульсу дорівнює 500 пс. Імпульс поширюється уздовж одномодового ВС, питома хроматична дисперсія якого дорівнює τ_хр=5 пс/нм∙км, ширина спектра випромінювача дорівнює Δλ=10 нм. Зобразити вигляд імпульсної послідовності уздовж лінії, прийнявши прямокутну апроксимацію форми імпульсу. Визначити, при якій довжині лінії виникне помилка, якщо припустиме розширення імпульсу дорівнює третині його початкової тривалості.

2. Визначити розширення імпульсів у градієнтному ВС з n₁=1,427; Δn=0,02; з параболічним профілем показника заломлення в 1-му вікні прозорості, якщо ВС збуджується випромінювачем з шириною спектра випромінювання Δλ=10 нм. Довжина лінії L=10 км.

 

2.3 Опис лабораторної установки

 

Лабораторна установка представлена програмою «Дисперсія.exe». Програма передбачає здачу допуску перед початком виконання роботи. В роботі моделюються процеси розповсюдження світлових променів в ступінчастих світловодах при змінні апертурного кута; розповсюдження світла в градієнтних світловодах, вплив ширини спектру випромінювача на розширення оптичних імпульсів.

 

2.4 Порядок виконання роботи і методичні вказівки з її виконання

 

2.4.1 Дослідження міжмодової дисперсії. Вплив апертурного кута на розширення імпульсів

 

В лабораторній роботі використовується програма «Дисперсія.exe». Перед виконання роботи слід здати допуск, для чого необхідно правильно відповісти на запропоновані запитання. В програмі також передбачена зміна швидкості моделювання розповсюдження хвиль. Для цього треба кликнути лівою клавішою миші поза межами відкритого вікна та у віконці, що з’явилося встановити потрібну швидкість моделювання, рекомендоване значення 150-200.

Для дослідження процесів розповсюдження хвиль у ВС використовуються два підходи: хвильова теорія та променеве наближення. В лабораторній роботі моделюється променеве приближення.

В ході проведення  досліджень, змінюючи апертурний кут θmax від 0º до 20º  у багатомодовому ступінчастому світловоді, дослідити вплив апертурного кута на процес поширення променів, їх кількості та траєкторії променів. Порівняти результати моделювання.

 

2.4.2 Дослідження впливу ширини спектру випромінювання на дисперсію.

 

 Встановити ширину спектру випромінювача. Порівняти імпульсні послідовності в кінці лінії в залежності від зміни ширини спектру випромінювача(5,10 та 20 нм). За наведеними імпульсними послідовностями визначити розширення імпульсів для кожної заданої ширини спектру випромінювача. Обчислити ширину спектру при якій імпульсні послідовності зіллються (за умови їх прямокутної апроксимації).

 

 

2.4.3 Дослідження поширення променів в градієнтному світловоді.

 В ході цих досліджень змінюючи апертурний кут θmax від 0 до 15 градусів у багатомодовому градієнтному світловоді дослідити вплив апертурного кута на вихідну послідовність імпульсів. Порівняти результати моделювання.

 

2.5 Зміст звіту

 

-привести характер розповсюдження мод у багатомодовому ступінчастому світловоді при змінах апертурного кута;

-привести імпульсні послідовності при різних значеннях ширини спектру випромінювача;

- пояснити вплив апертурного кута на вихідну послідовність імпульсів;

- пояснити вплив ширини спектру випромінювання на дисперсію;

-навести графік залежності розширення імпульсів від ширини спектру випромінювача;

-привести характер та пояснити розповсюдження мод у багатомодовому градієнтному світловоді при змінах апертурного кута;

-зобразити хід променів у градієнтному світловоді, апроксимуючи параболічний профіль показника заломлення багатоступінчастим.

 

2.6 Контрольні запитання та завдання

 

1. Поясніть принцип дії волоконного світловоду.

2. Дайте визначення одномодового та багатомодового ВС, порівняйте їх властивості.

3. Отримайте вираз для розрахунку числової апертури.

4. Дайте визначення моди, контінууму мод у ВС.

5. Поясніть сутність хроматичної дисперсії.

6. Наведіть хід променів у одномодовому та багатомодовому ВС.

7. Дайте визначення дисперсії, охарактеризуйте її складові.

8. Як впливає дисперсія на якість зв’язку?

9. Як смуга пропускання ВС пов’язана з дисперсією?

10. Як впливає ширина спектру випромінювача на довжину лінії?

11. Чому дисперсія обмежує довжину лінії?

12. Які світловоди слід застосовувати у високошвидкісних лініях великої протяжності?

13.  Обгрунтувати вибір оптичного кабелю та випромінювача для лініїї зв’язку довжиною 40 км та швидкістю передачі 34 Мбіт/с.

14. Обгрунтувати вибір оптичного кабелю та випромінювача для лініїї зв’язку довжиною 200 км та швидкістю передачі 10 Гбіт/с.

15. Поясніть механізм виникнення міжмодової дисперсії та запропонуйте шляхи її зменшення.

 

 

3 ВИВЧЕННЯ РЕФЛЕКТОМЕТРУ OTDR - 3000 НА БАЗІ ПРОГРАМИ

 

 

3.1 Мета роботи: засвоєння методики проведення вимірювань параметрів оптичного кабелю, місць пошкоджень кабелю, визначення місць з зосередженими неоднорідностями. за допомогою оптичного  рефлектометра,

.

3.2 Методичні вказівки для організації самостійної роботи студентів

 

В процесі будівництва та технічної експлуатації ВОЛЗ проводиться комплекс вимірювань для визначення стану кабелю, лінійних споруд, якості функціонування апаратури лінійного тракту, попередження пошкоджень. А також накоплення статистичних даних з метою розробки заходів підвищення надійності зв’язку. В процесі експлуатації лінії проводяться профілактичні, аварійні та контрольні вимірювання.

  Профілактичні вимірювання проводяться за певним регламентом. У ВОЛЗ під час цих вимірювань тестуються так звані «темні волокна», тобто волокна, якими не передається інформація. Отже, ці вимірювання виконуються без відключення зв’язку.

Аварійні вимірювання виконуються з метою визначення місця пошкодження кабелю.

Контрольні вимірювання здійснюються після ремонтних робіт з метою визначення якості ремонтно-відновлювальних робіт. 

При вимірюваннях на ВОЛЗ використовують методи імпульсної рефлектометрії. Найбільш розвиненим  та застосовуваним методом імпульсної рефлектометрії є метод OTDR (Optical Timedomain Reflectometer). На даний час випускається широка номенклатура OTDR рефлектометрів. В оптичному випромінювачі формується послідовність  оптичних зондуючих імпульсів. що надходять до оптичного волокна. Внаслідок флуктуацій показника заломленя серцевини уздовж волокна, наявності локальних неоднорідностей відбувається релеєвське розсіяння на цих неоднорідностях.  На цьому явищі заснований метод оптичної рефлектометрії. Розсіяний потік розповсюджується в зворотному  відносно  руху зондуючого імпульсу напрямку та реєструється приймальним фотодіодом рефлектометра. Вимірювання часового інтервалу між зондуючим імпульсом і сигналом зворотного розсіяння дає можливість визначити фізичну довжину між двома точками волокна. Під час розповсюдження оптичного імпульсу  тестованим волокном його потужність (амплітуда) зменшуються внаслідок розсіювання і втрат на локальних неоднорідностях волокна. Очевидно, що і сигнал зворотного розсіяння (його амплітуда) знижуватимуться. Потужність сигналу зворотного розсіювання залежить від амплітуди і тривалості зондуючого імпульсу. Залежність амплітуди зворотного розсіювання від довжини лінії зветься рефлектограмою. Аналіз залежності зміни амплітуди сигналу зворотного розсіяння на ділянках волокна дозволяє оцінити загасання ділянок ВС.На зосереджених неоднорідностях (наприклад зварних з’єднаннях або зростках) виникають додаткові втрати, які на рефлектограмі відображаються сходинкою.

Рефлектометр за один цикл вимірювань оптичного волокна дозволяє визначити: довжину лінії, коефіцієнт загасання на одиницю довжини кабелю (наприклад, на кілометр), втрати в неоднорідностях кабелю, коефіцієнт відбиття від роз’ємного з’єднання двох оптичних волокон або від кінця оптичного волокна, відношення потужності, що вводиться в оптичне волокно, до потужності, що повернулася до початку від кінця лінії. Можливості рефлектометра (його якість) щодо  вимірювання вказаних вище параметрів визначаються такими його характеристиками:  довжина хвилі випромінювання; тривалість імпульсів; динамічний діапазон вимірювання загасання, розподільна здатність за двома координатами—загасанням та відстанню.

Взагалі, оптичні рефлектометри більшості фірм забезпечують:

– точне автоматичне виявлення неоднорідностей;

– потужне програмне забезпечення;

– велику швидкість обробки результатів;

– автоматичне або напівавтоматичне вимірювання загасання;

– можливість виведення на дисплей 2-х або декількох рефлектограм;

– виведення результатів вимірювання на принтер.

На даний час випускається широка номенклатура OTDR рефлектометрів. Типові параметри деяких рефлектометрів наведені в табл. 3.1.

 

Таблиця 7.5 Технічні характеристики типового оптичного рефлектометра

Параметр	Значення
Оптичний кабель	Багатомодовий		Одномодовий
Довжина хвилі, мкм	0,85	1,3	1,3	1,55
Динамічний діапазон, дБ	28	28	29	28
Тривалість імпульсу, нс	30-10000
Розподілювальна здатність, дБм	0,01
Діапазон відстані, км	2-180
Похибка вимірювання довжини, м	(±3-±0,05)%•Lлінії, м

 

Приступаючи до виконання лабораторної роботи необхідно ознайомитися з розділом  7[4]. При цьому необхідно знати мету проведення вимірювання, можливості методу, принцип роботи приладу, особливості підключення, визначення параметрів лінії за рефлектограмою, характерні точки рефлектограм.

 

 

3.3 Опис лабораторної установки

 

В роботі використовується навчальна програма РС-3000, яка імітує роботу рефлектометра OTDR - 3000 фірми Laser Precision Corporation.

На рис. 3.1 наведена спрощена структурна схема оптичного рефлектометра.

Рис. 3.1 – Структурна схема оптичного рефлектометра

 

Оптичний рефлектометр містить: генератор коротких електричних імпульсів 1, ПОМ, що перетворює електричні імпульси в оптичні 2, розподілювач оптичної потужності (спрямований відгалужувач) 3, ПрОМ 4, блок обробки сигналів 5, пристрій відображення (дисплей т.ін.) 6, канал синхронізації та управління 7. Зондуючі імпульси надходять до ПОМ, через розподілювач оптичної потужності 3, частина світла відгалужується та за допомогою трикоординатного пристрою юстування 8 (в разі відсутності оптичних роз`ємів) надходять у волокно, що досліджується 9. Відбитий від неоднорідностей, наявних в кабелі, що досліджується, оптичний сигнал через спрямований відгалужувач надходить до високочутливого ПрОМ, перетворюється в електричний сигнал, який після обробки у 5 (визначення часової затримки відбитих імпульсів, підсилення) надходить до пристрою відображення. Вертикальна вісь дісплею градуюється у відносних одиницях потужності (дБм). Відхилення по горизонталі змінюється в залежності від часу затримки відбитого сигналу t, якщо час розповсюдження електромагнітної енергії світловодом відомий, то легко визначити відстань до неоднорідностей, тоді горизонтальна вісь градуюється в одиницях довжини.

Блок синхронізації та управління забезпечує узгоджену роботу генератора зондуючих імпульсів та пристрою відображення, внаслідок чого генератор розвертання запускається тим же імпульсом, що і генератор зондуючих імпульсів. Це дає можливість спостерігати потік зворотного розсіювання всією лінії або по її частинами. Цей блок також вносить до пам`яті блоку обробки реалізації часових характеристик та здійснює їх усереднення. Рефлектограма на екрані дисплею є усередненою. Цей блок також управляє роботою рефлектометра за заданою програмою, виконує обробку даних, а також ряд сервісних функцій. Особливістю оптичної рефлектометрії є незначний коефіцієнт відбиття світлової хвилі навіть при обриві світловоду, оскільки в цьому разі він визначається френелівським відбитям.

 

 

СХЕМА OTDR

 

 

 

 

Програмні клавіші F1-F6 багатофункціональні, більш детально функції клавіш F1-F6 наведені в табл. 3.2.

 

Таблиця 3.2 - Призначення функціональних кнопок F1 ¸ F6

F1	F2	F3	F4	F5	F6
	Swap	Isolate	Two-Way Average	Delta Compare	EXIT
	Взаємна Зміна статусу Трас: Первинна Накладена	Ізолювати Одну З Трас	Двостороннє Усереднення	Дельта-Порівняння	ВИЙТИ
EXIT FAS MODE	Previous Event	Next Event	FAS Results Table	Trace Control	MORE
Вийти з FAS - режиму	Попередня Подія	Наступна Подія	Таблиця результатів FAS-режиму	Управління Трасою	ДАЛІ
PRINT	Swap Traces	Edit Comment		Trace ontrol	MORE
ДРУК	Зміна трас	Редагування Коментарія		Контроль траси	ДАЛІ
Reset Vertical	Reset Horizontal			CANCEL	EXIT
Установка відлікової шкали по вертикальній осі	Установка відлікової шкали по горизонталь-ній осі			ВІДМІНИТИ	ВИЙТИ
PRINT	MASS STORAGE	Build FAS Template	FAS	Review FAS Results	MORE
ДРУК	МАСИВ ПАМ'ЯТІ	Створити FAS-систему за шаблоном	Система аналізу оптичного волокна	Огляд результатів FAS-аналізу	ДАЛІ
SETUP	Set Index				MORE
УСТАНОВКA	Установка Індексу				ДАЛІ
		Cursor Lock	Shift Mode	Loss Mode Setup	MORE
		Блокування маркерів А і В	Режим Зміщення	Установка параметрів режиму вимірювання загасання	ДАЛІ

 

Для успішної роботи з програмою знадобиться знання деяких «гарячих» клавіш:

Horizontal Expand	ALT+→
Horizontal Contract	ALT+←
Vertical Expand	ALT+↑
Vertical Contract	ALT+↓
Display From	ALT+D
Loss Mode	ALT+L
Help	ALT+H
Cursor A Left	→
Cursor A Right	←
Cursor В Left	CTRL+←
Cursor B Right	CTRL+→
Cursor Turbo Mode Toggle	HOME
Exit	ESC

 

3.4 Підготовка до виконання роботи

 

3.4.1 Виклик трасового файлу

Відкрийте програму РС-3000 і натисніть F6 CONTINUE (продовження), далі клавішу F 2 MASS STORAGE (масив пам'яті), клавішу F4 Select (вибір), клавішу F1 Change Directory (зміна директорія). У який з'явився на дисплеї вікні Change Directory виділіть TRCEXMPL (приклади трас) і, нарешті, клавішу F6 Exit (вихід-перехід). На дисплеї з'явиться вікно Retrieve Trace (виклик траси):

Виділіть необхідну для вимірів трасу (EXEMPLE2.TRC). На дисплеї з'явиться вибрана траса.

 

3.4.2 Вимірювання відстані (Distance)

 

Для проведення вимірювання необхідно:

* встановити правою клавішею миші курсор В в кінці оптичного волокна на початку відбитого імпульсу - 24,8329 km.

* у вікні положення курсорів підсвітити курсор В.

* клавішами масштабу по горизонталі і вертикалі

 

підібрати масштаб для точного встановлення положення курсора В і встановити (правою клавішею миші) точне положення курсора В - 25,0167 km.

* прибрати підсвітку курсора В і встановити курсор А біля кінця волокна узгоджувального пристрою - 0,9925 km.

У вікні положення курсорів підсвітити курсор А, клавішами масштабу по горизонталі підібрати масштаб для точного встановлення положення курсора А і встановити його точне положення - 1,1232 km.

У вікні положення курсорів прочитати А ® В = 23,8935 km.

У тій же послідовності виміряйте відстань від кінця оптичного волокна до найближчого зростка - 5,1381 km.

Увага. При всіх наступних вимірах не забувайте, що для точного встановлення положення курсорів А і В слід їх підсвічувати і збільшувати масштаб рефлекторами.

 

3.4.3 Вимірювання загасання між двома точками (2-Рoint Loss)

 

Для проведення вимірювань слід:

* встановити курсор В в кінці ОВ - 25,0167 km.

* підсвітити курсор А і встановити його в кінці дифузійного хвоста (1,2764 km);

* у вікні установки режиму вимірювання загасання прочитати результат: 2-Рoint Loss = 9,188 dB.

 

3.4.4 Вимірювання коефіцієнта загасання (Loss / Distance)

 

Коефіцієнт загасання (середнє по лінії значення) визначається значенням загасання між курсорами А і В на відстань між ними. Для вимірювання коефіцієнта слід:

* встановити курсор А наприкінці дифузійного хвоста (+1,2764 km);

* встановити курсор В на початку відбитого від кінця лінії імпульсу (25,0167 km);

* у вікні вибору режиму виміру загасання встановити dB / km Loss і прочитати результат: dB / km Loss = 0,387 dB.

 

3.4.5 Вимірювання загасання методом квазіквадратічной апроксимації (2-Рoint Loss LSA)

 

Метод LSA використовується на зашумленій трасі. LSA - інтервали являють собою яскраву лінію на рефлектограмі, обмежену маркерами (  ).

Вимірювання загасання можна виконати двома способами. Для цього скористайтеся даними з попереднього пункту (А ® 1,2764km, а В ® 25,0167 km).

Для вимірювання першим способом необхідно:

* у вікні вибору режиму виміру затухання встановити «2-Рoint Loss LSA».

* натискаючи клавішу F6 «(MORE)» отримати у вікні F5 напис «Loss Mode Setup» (установка режиму загасання).

* натиснути клавішу F5 і F1 «Set Left Interval» (установка лівого інтервалу LSA) і переконатися в правильності встановлення лівого інтервалу LSA, якщо необхідне коректування положення інтервалу LSA натиснути клавішу F3 «Change Cursors» (зміна положення курсора) і можна перемістити LSA в попереднє положення – А ® 1,2764 km;

* натиснути клавішу F2 «Set Right Interval» (установка правого інтервалу LSA) і встановити його відповідно до пункту 3.4.3. В ® 25,0167 km;

У вікні установки режиму вимірювання загасання прочитати: 2-Рoint Loss LSA = 9,207 dB.

 

Для вимірювання другим способом необхідно:

* натиснути клавішу F6 «EXIT» (вихід - перехід);

* натиснути клавішу F5 «Loss Mode Setup»;

* встановити курсор А в положення А ® 1,1232 km.

Натиснути клавішу F1 «Set Left Interval», клавішу F3 «Change Cursors» і мишею встановити лівий інтервал LSA - інтервал на прямолінійній ділянці рефлекторами (А ® 1,2337 km).

У вікні установки режиму вимірювання загасання прочитати: 2-Рoint Loss LSA = 9,255 dB.

 

3.4.6 Визначення коефіцієнта загасання методом LSA Loss / Distance (втрати на дистанції)

 

У вікні вибору режиму виміру затухання встановіть dB / km Loss LSA. Для вимірювання коефіцієнта загасання, користуючись для точної установки курсорів їх підсвічуванням і масштабуванням, необхідно:

* встановити курсор В в кінці лінії (25,0167 km);

* встановити курсор А наприкінці зростка (19, 8663 km) і у вікні вибору режиму виміру затухання і прочитати 0,343 dB;

* перемістити курсор A в початок дифузійного хвоста відбитого від неоднорідності імпульсу (14,7711 km) і прочитати 0,362 dB / km;

* Виміряти коефіцієнт загасання інших трьох ділянок (табл..3.3):

 

 

Таблиця 3.3 - Коефіцієнти загасання для різних ділянок лінії

Ділянка	Курсор В (км)	Курсор А (км)	Коефіцієнт загасання
3 2 1	14,5036 10,2640 5,5466	10,4233 5,6844 1,2764	0,363 0,348 0,355

 

3.4.7 Вимірювання зворотного загасання ORL (Optical Return Loss)

 

Вимірювання ORL має велике значення, оскільки через відбиття у волоконно-оптичної лінії можуть поліпшуватися умови передачі і прийому сигналів, особливо у високошвидкісних системах передачі. Алгоритм РС-3000 передбачає пошук області нормальної відстані праворуч від курсора А та на ділянці, обмеженій курсором В.

Для підрахунку ORL необхідно:

* встановити у вікні вибору режиму виміру загасання напис ORL;

* встановлювати курсори А і В відповідно до табл. 3.4:

 

Таблиця 3.4 – Варіанти завдань для вимірювання зворотного загасання

№ виміру	Курсор А (км)	Курсор В (км)	Загасання ORL (dB)
1	18,8207	56,4622	46,76
2	0,0000	25,1964	< 33,7S
3	0,6561	25,0167	< 34,4S
4	1,2483	25,0167	33,72
5	1,2483	14,5031	33,95

 

Положення курсорів А і В встановлено за стандартом при виборі траси EXEMPLE2.TRC.

* натискати клавішу F6 «(MORE)», поки у вікні F2 не з'явиться напис Calculate ORL;

* натиснути клавішу F2 «Calculate ORL» (підрахунок ORL) і у вікні вибору режиму виміру затухання прочитати значення ORL: 46,76 dB;

Коментарі до результатів підрахунку ORL:

* п. 3.4.2 має найбільшу величину ORL тому, що курсор В розташований в області шумів в кінці траси;

* п. 3.4.3 та п. 3.4.4 має знак «<» (менше ніж) на початку результату і букву «S» наприкінці тому, що курсор А розташований перед імпульсами відображення заходять в область насичення;

* п. 3.3.4 і 3.4.5 П. характерні найменшими значеннями ORL, що обумовлено більшою довжиною вимірюваних ділянок. Чим більше довжина волокна, тим точки сполуки впливають менше на загальне значення ORL.

 

3.4.8 Вимірювання загасання зростків (зварювання)

 

Вимірювання загасання зростків здійснюється з установкою за замовчуванням режиму LSA. Інтервали LSA (яскраві лінії) розташовуються по обидві сторони від курсора А і повинні перебувати на однорідних ділянках рефлектограмм.

Для вимірювання необхідно:

* у вікні вибору режиму виміру затухання встановити напис Splice Loss (загасання зростка);

* розмістити курсор А біля початку зростка (5,5466 km).

Нагадування. Для точної установки положення курсора А користуйтеся підсвічуванням курсора А у вікні розташування курсорів і масштабуванням рефлекторами по горизонталі і вертикалі.

* прочитати результат вимірювань ® 0,140 dB.

Примітка. При необхідності корекції положення LSA інтервалів натисніть клавішу F5 «Loss Mode Setup» (установка режиму загасання). У вікнах F1 і F2 з'являться відповідно написи «Set Left Interval» і «Set Right Interval» (установка лівого і правого інтервалів). Натиснувши F1 курсором миші можна змінювати положення лівого SLA інтервалу, натиснувши F2 - правого.

 

3.4.9 Вимірювання відбиття (Reflectance)

 

При вимірюванні відбиття потужності від неоднорідностей (наприклад, з'єднувачів), вона порівнюється з вводиться у волокно потужністю і оцінюється в негативних децибелах.

Для вимірювання відображення необхідно:

* встановити курсор А в положення 14,3769 km;

* прочитати у вікні установки режиму затухання: Reflectanсe = - 33,26 dB;

* перемістити курсор А вправо і вліво і переконатися, що найбільше значення відображення відповідає положенню курсору А ® 14,5301. Зверніть увагу на те, що

- 33,26 dB > - 33,27 dB (А ® 14,5332 km).

 

3.5 Порядок виконання роботи

 

1. Ознайомитися зі структурними та функціональними схемами рефлектометру OTDR – 3000.

2. Виміряти ряд параметрів зазначених викладачем для тренувальної траси (EXEMPLE2.TRC).

3. Провести деякі (за вибором викладача) вимірювання вже для заданої траси.

4. Зафіксувати вихідні дані, встановлені за замовчуванням: тривалість імпульсу, робочу довжину хвилі, час усереднення, тип передавального оптичного модуля.

 

 

3.6 Зміст звіту:

- структурна схема рефлектометру з описом призначення функціональних елементів;

- схема підключення рефлектометра до вимірюваному оптичному кабелю;

- рефлектограмма із зазначенням характерних точок;

- результати вимірювань.

 

3.6 Контрольні запитання та завдання:

 

1. Поясніть принцип дії рефлектометра.

2. Наведіть структурну схему рефлектометра.

3.Які особливості підключення рефлектометру до вимірюваному кабелю?

4. Призначення рефлектометра і його можливості.

5. Поясніть, чому при зміні в настройках приладу показника заломлення волокна змінюються результати вимірювань, хоча сам кабель залишається тим самим.

7. Який вид на рефлектограмі мають якісно та неякісно виконані зростки?

9. Охарактеризуйте досліджену в лабораторній роботі трасу.

10. Що є характерними точками рефлекторами?

11. У чому полягає аналіз рефлекторами?

4 ВИВЧЕННЯ МЕТОДИКИ ПРОЕКТУВАННЯ ТА РОЗРАХУНКУ ПАСИВНИХ ОПТИЧНИХ МЕРЕЖ

 

4.1 Мета роботи:освоєння та вивчення існуючих методик розрахунку пасивних оптичний мереж, побудова збалансованої оптичної мережі, розрахунок коефіцієнтів розподілу розгалужувачів.

 

4.2 Методичні вказівки для організації самостійної роботи студентів

Мережа доступу побудована на оптичних пасивних компонентах є більш економічно вигідна та дешевша у впровадженні і експлуатації порівняно з оптична мережею з використанням активного обладнання, тому при побудові оптичних мереж доступу широко впроваджуються різні варіанти технології PON (Passive Optical Network).

Для побудови PON використовують такі оптичні пасивні елементи:

• одномодові оптичні волокна та кабелі;

• стрічки з оптичними волокнами та кабелі стрічкової конструкції.

• оптичні розніми;

• разгалужувальні компоненти;

• оптичні атенюатори.

 

Ефективність PON базується на принципі розподілу потужності оптичного сигналу, котрий ділиться для надання послуг зв’язку багатьом користувачам. Тому потужність вихідного оптичного сигналу є ключовим параметром при побудові PON. Потужність повинна бути достатньою для безпомилкового прийому сигналу всіма користувачами, що під’єднані до мережі.

Оскільки збільшення оптичної потужності, що вводиться в оптичне волокно може призвести до виникнення нелінійних явищ у волокні та погіршення роботи мережі, задля забезпечення енергетичного балансу мережі потрібно намагатись зменшувати втрати потужності в елементах з котрих побудована PON, при цьому особливу увагу звертати на втрати на з’єднаннях компонентів мережі з волокном та при з’єднанні самих волокон.

 

Згідно з рекомендацією ITU-ТG.982 втрати в оптичному тракті визначають певні класи для оптичних систем:

Параметр /Клас	Клас A	Клас B	Клас C
Мінімальні втрати	5 дБ	10 дБ	15 дБ
Максимальні втрати	20 дБ	25 дБ	30 дБ
Зауваження: Вимоги визначені для певного класу можуть бути більш строгими для різних типів систем. Наприклад клас С більш строгий до систем з часовим мультипексуванням, оскільки такі системи матимуть разгаужувачі/об’єднувачі 1:2, що вноситиме додаткові втрати.

Узагальнена структура пасивної оптичної мережі приведена на рис.4.1.

Рис. 4.1 – Структура пасивної оптичної мережі

На рис. 4.1 показано станційний термінал OLT (Optical Line Terminal), якій містить у собі певну кількість портів PON (типово від 4 до 112) та порти Gigabit Ethernet або 10 Gigabit Ethernet для підключення до транспортної IP мережі; абонентський термінал ONT (Optical Network Terminal). ONT може бути розрахованим на одного користувача та мати порти Ethernet, POTS та RF TV, або на групу користувачів, або на організацію, та мати порти Ethernet, xDSL, POTS, E1, RF TV та повністю пасивна оптична розподільча мережа між ними, яка складається зі сплітерів з коефіцієнтом розділення від 1:2 до 1:64, що розташовані централізовано, або розподілено.

Найбільш складним у реалізації PON є вимога щодо забезпечення максимального розкиду втрат на відстані OLT-ONT, в першу чергу завдяки того, що оптичний приймач може працювати лише в певному діапазоні (-33..- 11дБм). Якщо рівень сигналу виходить за цей діапазон, то детектор не забезпечує заданий рівень помилок (BER=10^-10).

Втрати на відрізку OLT-ONTi складаються з втрат в кабелі, втрат в розгалужувачі, коннекторах, аттенюатора і «штрафу», який враховує погіршення прийому сигналу з-за різних факторів (деградації волокна, зовнішніх умов). Втрати в прямому (d) і зворотному (u) потоках розраховуються за формулою 4.5 та 4.6:

       (4.5)

       (4.6)

 

–   L_i – довжина i-го каналу;

– α_d та α_u – кілометріческое загасання у волокні на довжині хвилі прямого і зворотного потоків;

– IL_i – втрати, що вносяться усіма розгалуджувачами в i-му каналі;

– СL_i – втрати на всіх коннекторах в i-му каналі;

– AL – послаблення сигналу на атенюаторі;

– ОВ – оптичний бюджет приймально передавальної системи;

– Запас_i – запас потужності на розвиток в і-му каналі.

Розкид втрат безпосередньо пов'язаний з неоднаковістю оптичних шляхів, тобто коли втрати на відрізку OLT-ONTi і OLT-ONTj різні. Слід врахувати і те, що оптичний бюджет системи обмежений, і нераціональний розподіл оптичної потужності веде до зниження можливості масштабованості мережі.

Єдиний доступний спосіб вирівнювання оптичних втрат при заданому розміщенні абонентів - це підбір коефіцієнтів розподілу розгалужувачів. Для невеликих мереж можуть бути обрані симетричні розгалужувачі або зроблений приблизний розрахунок їх параметрів. Неоптимальність рішення в даному випадку компенсується великим запасом за потужністю, що непридатне для великих мереж.

Методика розрахунку збалансованої оптичної мережі полягає в наступному: усім ONT присвоюється однакове значення вхідної потужності, мережа розраховується «знизу вгору» від ONT до OLT покроково, від найбільш віддаленого ONT (мірою віддаленості в цьому випадку служить не відстань, а кількість розгалужень на шляху OLT-ONT).

На кожній ітерації визначаються значення коефіцієнтів розподілу розгалужувачів, що забезпечують рівну потужність на вхідних портах ONT.

Вихідним результатом цього алгоритму є коефіцієнти розподілу розгалужувачів, що забезпечують збалансованість мережі, і оптичний радіус мережі.

 

4.3 Опис лабораторної установки

 

Лабораторна робота буде виконуватися в програмі "PON", метою якої є розрахунок основних характеристик пасивної оптичної мережі.

 

Основні елементи програми наведені в таблиці 4.1.

 

Таблиця 4.1 – Основні елементи програми "PON"

	Optical Line Terminal
	Optical Network Terminal (Потрібно поставити потужність по умові (мВт), подвійним кліком за допомогою  )
	Розгалужувач (Потрібно поставити кількість вихідних портів, в першу чергу вимагає підключення вхідного порту до OLT, або іншому розгалужувачу)
	Точка Росту
	З'єднання (У першу необхідно підключити вхідний порт розгалужувача, тільки потім вихідні)
	Функція розрахунку параметрів PON, повинна бути запущено строго після побудови мережі

 

4.3.1 Запустити програму PON.exe. В лабораторної роботі необхідно побудувати збалансовану оптичну мережу зображену на рис. 4.3.

 

 

Рис. 4.3 – Збалансована пасивна оптична мережа

4.3.2 Вибрати розгалужувач і одним клацанням лівої кнопки миші вставити його в схему, далі необхідно в першу чергу підключити вхідний порт розгалужувача до OLT і задати відстань до OLT.

4.3.3 Далі подвійним клацанням миші вибрати кількість вихідних портів розгалужувача, необхідно вибрати кількість портів, яке буде використано, у разі, коли не всі порти на розгалужувачі будуть підключені, розрахунок буде не можливим.

 

 

4.3.4 Вибрати ONT, одним клацанням лівої кнопки миші вставити його в схему та підключаємо його до розгалужувачі вибираючи необхідну відстань.

4.3.5 Вибрати функцію розрахунку параметрів і в меню "вказати на рисунку значення потужності в мВт". Розрахувати коефіцієнти розподілу розгалужувачів, використовуючи програму PON і записати їх до таблиці 4.2.

 

Таблиця 4.2 – Результати розрахунків коефіцієнтів розподілу розгалужувачів

Розгалужувач	Коефіцієнти розподілу розгалуджувачів (зліва направо згідно рисунку)
S1
S2
S3
S4
S5
S6

 

4.3.6 Побудувати квазібалансо