Amaliy mashg‘ulot№11. Mavzu: Optik transport tarmoqlarida budjetni xisoblash Ishdan maqsad

Amaliy mashg‘ulot№11.
Mavzu: Optik transport tarmoqlarida budjetni xisoblash


Ishdan maqsad: Optik transport tarmoqlarida optik budjet tushunchasi va uni xisoblashni o‘rganish


1. Nazariy qism

Optik uzatish tizimlarida xuddi elektr kabellar singari ko‘p kanalli aloqa tashkil etilgan usullar qo‘llaniladi. Bu xolda ham kanallarni chastota va vaqt bo‘yicha bo‘linish usuli qo‘llanadi. Kabellar bo‘yicha qo‘llanuvchi tizimlar chastota bo‘yicha bo‘linish usulida uzatilayotgan ma’lumotlar analog (uzluksiz) formasida bo‘lib, ular chastota bo‘yicha bo‘linadi. Kabellar bo‘ylab vaqt bo‘yicha bo‘lish usulida esa uzatilayotgan ma’lumotlar signallari vaqt bo‘yicha bo‘linadi va ular diskret ko‘rinishdagi impulslardan iborat. Bu holat impuls─kodli modulyatsiya asosidagi raqamli uzatuvlarg deb yuritiladi (IKM).

Qonun bo‘yicha elektr signal chastota yoki vaqt bo‘yicha bo‘linish tizim usuli yordamida hosil bo‘lib, ular optik tashuvchini modulyatsiyalaydi, hamda modulyatsiya ko‘rinishidagi yorug‘lik signali optik kabel bo‘yicha uzatiladi, bunday xolda optik tashuvchi uchun intensiv modulyatsiya usuli qo‘llanib,u elektr signalining amplitudasi, hamda kabelga kiritiluvchi va kabel bo‘ylab tarqaluvchi signal quvvatiga bog‘liq..
Optik uzatish tizimlarida asosan raqamli (impulsli) uzatish usullari qo‘llanadi, chunki analogli uzatish chog‘ida oraliq kuchaytirgichlar yuqori darajali chiziqlikga ega bo‘lishi lozim, optik uzatish tizimlarida esa bunga erishish juda ham qiyin. Shunday qilib optik─tolali aloqa tizimlarida keng ravishda tarqalgan usullardan biri kanallarni vaqt bo‘yicha bo‘linishga ega bo‘lgan raqamli tizim va impuls - kodli modulyatsiyaga ega bo‘lgan tarqaluvchi signal manbai intensiv ravishda modulyatsiyalangan usul qo‘llanadi. Dupleks aloqa ikkita nur o‘tkazuvchi tola bo‘ylab tashkil qilinib, har bir nur o‘tkazgich tola o‘zining yo‘nalishi bo‘yicha ma’lumotlarni uzatish xususiyatiga ega bunda bitta nur o‘tkazgich tola bo‘ylab ma’lumotlar uzatilsa ikkinchi nur uzatgich tola bo‘ylab ma’lumotlar qabul qilinadi. Hozirgi paytda optik tolali aloqa liniyalarida plezioxron va sinxron raqamli ierarxiya asosida ishlaydigan (PDH va SDH) raqamli aloqa uzatish tizimlari qo‘llanmoqda. Plezioxron raqamli ierarxiya asosida IKM ─30, IKM─120. IKM─480, IKM─1920 kabi aloqa uzatish tizimlari qo‘llansa, sinxron raqamli ierarxiya (SDH) asosida asosan STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 va STM-256 kabi transport modullari qo‘llanmoqda.
Impuls kodli modulyatsiya optik - tolali aloqa uzatish tizimining prinsipial strukturaviy sxemasi 9.1─rasmda keltirilgan. Bu sxemaning asosini optik tolali aloqa kabeli ─ OK va tizimning boshida optik uzatgich (OU) hamda tizim oxirida optik qabul qilgich (OQQ) egallaydi. Tizim sxemasidagi optik uzatgich elektr signalni optik signalga o‘zgartirib beruvchi o‘zgartirgichdan iborat.

uzatuvchi qurilma qabul qiluvchi qurilma

9.1─rasm. Optik tolali aloqa tizimining strukturaviy sxemasi.

Elektron─optik o‘zgartirgich (EOO‘) vazifasini odatda yarim o‘tkazgichli lazer (YaO‘L) va yorug‘lik nurlantiruvchi diod (YoND) kabi elektron qurilma bajaradi. Qabul qiluvchi tomondagi kodli elektron ─modulyator (KEM) vazifasini bajarishda opto─elektron o‘zgartirgich (OEO‘) qurilmasida odatda yarim o‘tkazgichli fotodiod (FD) bajaradi. Bundan tashqari uzatgich va qabul qilgich tomonlarda kod o‘zgartirgichlar (KO‘) qo‘llanib, ular uch qutbli impul’slarni ikki kodli impulslarga o‘zgartirib beradi. Bu sxemada liniya traktidagi aloqa uzatish vositasining kirish qismidagi qarshilik bilan to‘lqin qarshiligi bo‘yicha moslashtirish uchun moslashtiruv qurilmasi (MQ) qo‘llanadi. Sxemadagi kod o‘zgartirgich qurilmasi talab etiladigan impulslar ketma─ketligini va elektr ( IKM) hamda optik (YaO‘L, YoND va FD) quvvat satxini moslashtiradi, chunki IKM qurilmaning chiqish qismida yuqori satxli signal hosil bo‘ladi, YoND uchun esa juda ham kichik satxli signal zarur. Uzatuvchi hamda qabul qiluvchi tomonlardagi moslashtiruv qurilmalari esa kabel va uzatuvchi─qabul qiluvchi uskunalar oralig‘ida apertura buchagi hamda yunaltirilgan diagrammalarni moslashtirish uchun qo‘llanadi. Bu sxema quyidagicha ishlaydi. Uzatuv tomonidagi IKM qurilmasining qabul qiluvchi tomoniga analog (uzluksiz) signallar qabul qilinib, u yerda raqamli signallar oqimi kod o‘zgartirgichga kelib tushib va undan so‘ng esa elektro-optik o‘zgartirgichga (EOO‘) kelib tushadi. Bu qurilmada qabul qilingan signal IKM qurilmasi yordamida optik tashuvchini modulyatsiyalaydi hamda YaO‘L yoki YoND yordamida moslashtiruv uskunasi orqali optik yorug‘lik signali optik kabelning optik tolalariga kelib tushadi.

Qabul kilish tomonida optik signal nur o‘tkazgichdan iborat bo‘lgan kabelning optik tolasidan moslashtiruv qurilmasi orqali fotodiodga kelib tushadi. Bu yerda optik signal elektr signalga o‘zgartirilib kod o‘zgartirgich qurilmasi orqali qabul qiluvchi IKM qurilmasiga kelib, ularda yana analog (uzluksiz) signal ko‘rinishida qabul qiluvchiga yetib boradi va u yerda raqamli signallarga o‘zgartirib, uzatiladi . Shunday qilib liniya traktining uzatuv tomonidagi IKM qurilmasidan EOO‘ga qadar, hamda qabul qiluvchi tomondagi OEO‘ dan IKM qurilmasiga qadar elektr signal xarakatlanadigan bo‘lsa EOO‘dan to OEO‘ ga qadar optik kabel bo‘ylab optik signal xarakatlanadi.
Optik tolali aloqa liniyasidagi trakt bo‘ylab xarakatlanuvchi signal ma’lum masofada kabelning so‘nishi hisobiga (5÷10 dan to 50 kilometrga qadar) optik liniyada liniya regeneratorlari (Reg) joylashtiriladi. Bu regeneratorlarda signal o‘z xoliga keltirilib keyin esa kuchaytirgich yordamida talab etiladigan qiymatga qadar kuchaytirilib liniyaga uzatiladi. Regeneratorlarning strukturaviy sxemasi 9.2─rasmda ko‘rsatilgan.



9.2 - rasm. OTAL regeneratorining strukturaviy sxemasi.

Liniya traktida qo‘llanuvchi liniya regeneratorlari ikkita yarim komplektdan iborat bo‘lib, ular to‘g‘ri va qarama─qarshi yo‘nalishlar uchun optik signallarni uzatib qabul qilish uchun qo‘llanadi. Bu yerda optik signal elektr signal ko‘rinishiga o‘zgartiriladi, undan so‘ng esa signal kuchaytirilib, signal o‘z xoliga keltirilgach yana o‘zgartirilib optik signal ko‘rinishida liniyaga uzatiladi. Regeneratorlardagi nurlantirgich manbai vazifasini elektr signaldan optik signalga o‘zgartiruvchi vazifasini lazerlar va yoruglik nurlantiruvchi diodlari bajaradi. Bugungi kunda turli xil lazerlar mavjud, bular: qattiq turdagi, yarim o‘tkazgichli, gazli va xakozo. Bular ichida eng ko‘p tarqalgani yarim o‘tkazgichli lazerlar hisoblanadi, chunki ular juda ham sodda bo‘lib, lozim bo‘ladigan quvvatli apertura tafsilotlariga ega. Qabul qiluvchi tomonidagi nurlantiruvchi vazifasini, ya’ni optik signalni elektr signalga o‘zgartiruvchi vazifasini fotodiod bajaradi.

Optik tolali aloqa liniyalarida regeneratsiya uchastkasi uzunligini aniqlashda e’tiborga olinishi lozim bo‘lgan eng asosiy omil bu optik liniyalardagi so‘nishning miqdoridir.
Optik kanallardagi so‘nishlar kabelning o‘zining xususiy kiritadigan so‘nishi, optik kabellarni ajraladigan ulagichlar yordamida ulashdagi so‘nishlar, optik kabellarni ajralmaydigan xolatdagi ulashlar xisobiga so‘nishlar kabilarning yig‘indisidan xosil bo‘ladi.
Optik kuchaytirgichlar orasidagi maksimal mosofani xisoblashda shuni xisobga olish kerakki, bir regeneratsiya uchastkasidagi yuqorida sanab o‘tilgan so‘nishlarning umumiy qiymati uchastkaning so‘ngida o‘rnatilayotgan optik kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsientidan kam bo‘lmasligi lozim.
Regeneratsiya uchastkasidagi so‘nishlar:

1. 
   Optik kabelning o‘rtacha so‘ndirish koffitsienti. Misol uchun SSMF kabellar uchuk α_k=0,22 dB/km ni tashkil etadi. Butun regeneratsiya uchastkasidagi ushu so‘nishni xisoblash uchan bu koeffitsientni uchastkaning to‘liq uzunligiga ko‘paytirish lozim.
   
2. 
   Optik ajraladigan ulagichlar xisobiga kiritiladigan so‘nishlar. Faraz qilamiz ajraladiggan optik ulagichlar ikkita va ularning xar biri taxminan A_r=0,5 dB so‘nish kiritadi.
   
3. 
   Ajralmaydigan optik ulagichlar xisobiga kiritiladigan so‘nishlar. Ajralmaydigan optik ulagichlarga misol qilib optik tolalarni montaj qilish jarayonini olish mumkin. Xar bir montaj qilingan joy xisobiga o‘rtacha A_sv=0,03 dB so‘nish kiritilayotgan bo‘lsin. U xolda regeneratsiya uchastkasidagi jami montaj bo‘lgan tugunlar sonini aniqlash lozim. Bu quyidagicha aniqlanadi[2]:
   

(9.2)
Bu yerda L-regeneratsiya uchastkasi uzunligi, l-liniyadagi kabel
qurilish uzunligi.
Regeneratsiya uchastkasidagi to‘liq so‘nish A_sv ni N ga ko‘paytirish orqali aniiqlanadi.

Xullas, regeneratsiya uchastkasidagi to‘liq so‘nish quyidagicha aniqlanadi:

A_t= A_k+A_sv+A_r=L α_k+N A_sv+ nA_p (9.3)

va o‘z navbatida bu regeneratsiya uchastkasidagi to‘liq so‘nish ushbu regeneratsiya uchastkasi so‘ngida o‘rnatiladigan optik kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsientiga kamida teng bo‘lishi lozim, ya’ni:

A_t G (9.3)

Ushbu tenglamani to‘liq yozib chiqilsa

L α_k+N A_sv+ nA_p=G (9.4)

L α_k+( ) A_sv+ nA_p=G (9.5)
shaklga keladi. Undan L ni aniqlash uchun quyidagi formulani keltirib chiqaramiz.


(9.6)
Ushbu formula asosida optik kuchaytirgichlar orasidagi maksimal masofani aniqlash mumkin.

1.