Sdh asosidagi tolali optik aloqa tizimlarining regeneratsiyalash uchastkasi uzunligini hisoblash va aloqani tashkil etish

13 – amaliy mashg‘ulot
SDH ASOSIDAGI TOLALI OPTIK ALOQA TIZIMLARINING REGENERATSIYALASH UCHASTKASI UZUNLIGINI HISOBLASH VA ALOQANI TASHKIL ETISH

13.1. Mashg‘ulotning maqsadi
Raqamli tolali optik aloqa tizimlarining liniya traktini, optik regeneratorning tuzilish prinsipini o‘rganish, regeneratsiyalash uchastkasi uzunligini hisoblash va aloqani tashkil etish ko‘nikmalarini shakllantirish.

13.2. Topshiriq
13.2.1. Mashg‘ulotga tayyorlanishda quyidagi o‘quv materiallarini o‘rganish va 13.3 paragrafda keltirilgan nazorat savollari (NS) ga tayyorlanish zarur:

NS ning 13.3.1-13.3.7 bandlar bo‘yicha: o‘quv materiali, [13.1] ning 275-281 betlarida, [13.2] ning 95-100 betlarida, [13.3] ning 186-190 betlarida, [13.4] ning 140-143 betlarida bayon etilgan.

NS ning 13.3.8-13.3.13 bandlar bo‘yicha: o‘quv materiali [13.1] ning 158-180 betlarida, [13.2] ning 100-106 betlarida, [13.3] ning 191-200 betlarida bayon etilgan.

NS ning 13.3.13-13.3.19 bandlar bo‘yicha: o‘quv materiali [13.4] ning 146-149 betlarida, [13.5] ning 108-124 betlarida bayon etilgan.

13.2.2. O‘zingizga tegishli variant (n) bo‘yicha quyidagi jadvalning 2-12 ustunlarida keltirilgan parametrlari bo‘yicha uning oxirgi ustunida ko‘rsatilgan parametrlari qiymatlarini aniqlang.

13.1-jadval. Topshiriq variantlari

№	B0, bit/s	Эp, dB	YoM ning turi	Δ, nm	FQQ ning turi	Ltr, km	, db/km	τn, ps/nm·km	lqu, km	HKS	ΔТ, grad	Qiymatlari aniqlanadi-gan parametrlar
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	8,5·10^6	42	YoD	30	pin FD	200	0,35	6	2	ha	10	lru, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
2	34·10^6	40	LD	0,5	pin FD	225	0,28	7	4	yo‘q	15	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
3	140·10^6	34	LD	1	KFD	250	0,21	4	6	ha	20	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
4	8,5·10^6	43	LD	0,4	pin FD	275	0,3	2,5	2	yo‘q	25	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
5	155·10^6	34	LD	1	pin FD	300	0,19	5	4	ha	30	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
6	622·10^6	39	LD	0,5	KFD	325	0,25	8	6	yo‘q	10	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
7	2,5·10^9	28	LD	0,6	KFD	350	0,2	3	2	ha	15	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
8	8,5·10^6	43	YoD	40	pin FD	150	0,29	4,5	4	yo‘q	20	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
9	34·10^6	40	LD	0,45	pin FD	400	0,27	2	6	ha	25	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
10	140·10^6	34	LD	0,3	KFD	175	0,22	5,5	2	yo‘q	30	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
11	155·10^6	34	LD	0,5	pin FD	450	0,21	3,5	4	ha	10	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
12	622·10^6	45	LD	0,25	KFD	425	0,23	8,5	6	yo‘q	15	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
13	2,5·10^9	29	LD	0,2	KFD	375	0,24	6,5	2	ha	20	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
14	8,5·10^6	43	YoD	25	pin FD	125	0,26	8	4	yo‘q	25	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
15	34·10^6	40	LD	0,35	pin FD	500	0,31	7,5	6	ha	30	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
16	140·10^6	34	LD	0,5	pin FD	475	0,32	9	2	yo‘q	10	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr
17	155·10^6	34	LD	0,4	pin FD	550	0,33	10	4	ha	15	lру, nаy.u, аru, τ, lru.maks,Nlr

13.1 - jadvalni tuzishda quyidagi belgilashlardan foydalanilgan: В₀ – optik signalni liniyaga uzatish tezligi; Э_p – energetik potensial; YoM – yorug‘lik manbai; YoD – yorug‘lik diodi; LD – lazer diodi; Δ – nurlanish polosasining kengligi; FD – fotodiod; pin FD – p-i-n turdagi fotodiod FD; KFD – ko‘chkili fotodiod; L_tr – tolali optik aloqa liniya traktining uzunligi;  – so‘nish koeffisienti; τn – normallashtirilgan dispersiya; l_qu – optik kabelning qurilish uzunligi; HKS – haroratni kompensasiyalovchi sxema; ΔT – haroratning o‘zgarishi; n_ay.u – ajralmaydigan ulagichlar soni; а_ru – regeneratsiyalash uchastkasidagi so‘nish; l_ru – regeneratsiyalash uchastkasi uzunligi; l_ru.maks – regeneratsiyalash uchastkasining maksimal uzunligi.

13.3. Nazorat savollari:
13.3.1. Raqamli tolali optik aloqa tizimlarining liniya traktiga ta’rif bering.

13.3.2. Optik aloqa liniya traktida regenerator va kuchaytirgichlarni qo‘llashda qanday farq bor?

13.3.3. Optik liniya traktida regeneratorlardan qanday maqsadda foydalaniladi?

13.3.4. Optik regeneratorlar qanday alohida xususiyatlarga ega?

13.3.5. Optik signallarni regeneratsiyalash jarayonini tushuntiring.

13.3.6. Raqamli optik regeneratorlarning umumlashgan tuzilish sxemasini tushuntiring.

13.3.7. Optik regeneratorlarning tuzilishi va ish prinsipini vaqt diagrammalari asosida tushuntiring.

13.3.8. Optik kuchaytirgichlar qanday xususiyatlarga ega?

13.3.9. Optik kuchaytirgichlarning qanday turlarini bilasiz?

13.3.10. Optik kuchaytirgichlar qanday asosiy parametrlar bilan tafsivlanadi?

13.3.11. Aralashma tolali optik kuchaytirgichlarning tuzilishi va ish prinsipini tushuntiring.

13.3.12. Nega yarim o‘tkazgichli optik kuchaytirgichlar keng qo‘llaniladi?

13.3.13. Optik kuchaytirgichlar vazifasiga ko‘ra qanday turlarga bo‘linadi?

13.3.14. Tolali optik liniya traktining regeneratsiyalash uchastkasi uzunligini ifodalovchi miqdoriy munosabatini keltiring va tafsivlang.

13.3.15. Regeneratsiyalash uchastkasi uzunligining to‘g‘ri tanlanganligi optik tolaning qaysi parametrlari orqali tekshiriladi?

13.3.16. Ajralmaydigan optik ulagichlar soni qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi?

13.3.17. Energetik potensial tushunchasiga ta’rif bering.

13.3.18. Tolali optik liniya traktida signalni uzatish sifatiga qanday omillar ta’sir qiladi?

13.3.19. Regeneratsiyalash uchastkasidagi yo‘qotishlar yig‘indisi qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi?
13.4. Amaliy mashg‘ulotga yakun yasash
Tolali optik aloqa tizimlarining (TOAT) liniya traktiga oid o‘quv materiallari o‘rganildi. Regeneratsiyalash uchastkasi uzunligini hisoblash va TOAT liniya traktini tuzish bo‘yicha amaliy ko‘nikmalar egallandi.
13.5. Foydalaniladigan adabiyotlar
13.1. Yunusov N.Yu., Isayev R.I., Mirazimova G.X. Optik aloqa asoslari. O‘zbekiston Respublikasi Oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi – T.: Cho‘lpon nomidagi NMIU, 2014 – y. – 368 bet.

13.2. Mirazimova G.X. Optik aloqa asoslari: O‘quv qo‘llanma., t.f.n., dosent Isaev R.I. mas’ul muharrirligi ostida.-Toshkent, TATU bosmaxonasi, 2006.- 136 b.

13.3. Фриман Р. Волоконно–оптические системы связи: Перевод с английского под ред. Н.Н. Слепова–М.: Техносфера, 2003. -380 c.

13.4. Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н., Исаев Р.И. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов/ Под ред. Иванова В.И.- 2-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003.

13.5. Е. Б. Алексеев, В. Н. Гордиенко, В. В. Крухмалев и др. Проектирование и техническая эксплуатация цифровых телекоммуникационных систем и сетей. Учебное пособие для вузов / Под редакцией В. Н. Гордиенко и М. С. Тверецкого. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008.
13.6. Topshiriqning 2-bandini bajarish bo’yicha ko’rsatmalar
Tola bo‘ylab tarqalayotgan yorug‘lik nurlanishining so‘nishidan kelib chiqqan holda optik liniya traktidagi mavjud barcha yo‘qotishlarni hisobga olsak, regeneratsiyalash uchastkasi uzunligini hisoblash quyidagi miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi:
L_ru  (Э_p-а_а.u·n_а.u-а_аy.u·n_аy.u-а_t-а_В)/, (13.6.1)
bu yerda Э_p=р_uz-р_qq, ya’ni uzatilgan va qabul qilingan signal sathlari orasidagi farq bo‘lib, u tolali optik uzatish tizimining energetik potensialini ifodalaydi, u dB larda o‘lchanadi (Э_p ning qiymati tegishli variantda beriladi);

 - optik tolaning so‘nish koeffisienti, dB/km (uning qiymati variantda beriladi);

n_а.u -ajraladigan ulagichlar soni (ularning soni 2 ga teng bo‘lib, optik tolaning kirish va chiqishida o‘rnatiladi);

а_а.u = 0.25 dB, ajraladigan ulagichlardagi yo‘qotishlar, dB;

n_аy.u - ajralmaydigan ulagichlar soni;

а_аy.u = 0.05 dB, ajralmaydigan ulagichlardagi yo‘qotishlar, dB;

а_t - xaroratning o‘zgarishi bilan optik tolada hosil bo‘ladigan yo‘qotishlarning qiymati, dB;

а_В -vaqt o‘tishi bilan regeneratsiyalash uchastkasi komponentlari (nurlanish manbai-kabel-fotoqabulqilgich) xarakteristikalarining yomonlashuvi bilan bog‘liq bo‘lgan yo‘qotishlarning qiymati, dB;

а_t va а_В qiymatlari mos ravishda 13.1va 13.2-jadvallardan aniqlanadi.

13.6.1-miqdoriy munosabatda ajralmaydigan ulagichlarning soni noma’lum bo‘lgani uchun, ushbu formulani quyidagi ko‘rinishga keltiramiz:

n_аy.u = l_ru / l_qu – 1, (13.6.2)
bu yerda: l_qu -kabelning qurilish uzunligi, km (uning qiymati tegishli variantda beriladi);

(13.6.2) ni (13.6.1) ga qo‘yib, quyidagi natijaviy munosabatlarga kelamiz

l_ru [Э_p-а_а.u·n_а.u-а_аy.u (l_ru/l_qu–1)-а_t-а_В]/;
l_ru ·  + а_аy.u l_ru/l_qu Э_p-а_а.u·n_а.u+а_аy.u-а_t-а_В;
l_ru  (Э_p-а_а.u·n_а.u+а_аy.u-а_t-а_В)/(+ а_аy.u / l_qu); (13.6.3)

Tolali optik uzatish tizimi parametrlarining xaroratga bog‘liq ravishda o‘zgarishidan hosil bo‘ladigan yo‘qotishlarning qiymatlari 13.2-jadvalda keltirilgan.

Tolali optik uzatish tizimi parametrlarining xaroratga bog‘liq ravishda o‘zgarishidan hosil bo‘ladigan yo‘qotishlarning qiymatlari
13.2-jadval

Xaroratni kompensatsiyalovchi sxemaning qo‘llanilishi	Xaroratning o‘zgarishi, ΔТ^0	аt yo‘qotishlarining qiymati, dB
Yo‘q	10…30	4
Yo‘q	10	2
Ha	10…30	1
Ha	10	0

Boshlang‘ich ma’lumotlardan nurlanish manbai va fotoqabulqilgich turlarini bilgan xolda (tegishli variantda beriladi) 13.3-jadvaldan а_В ning qiymati aniqlanadi.

Nurlanish manbai va fotoqabulqilgich kombinasiyasiga bog‘liq xolda vaqt o‘tishi bilan elementlarning degradasiyasidan hosil bo‘ladigan yo‘qotishlarning qiymatlari
13.3-jadval

Nurlanish manbai va fotoqabul qilgich kombinasiyasi	YoD+pinFD	YoD+KFD	LD+pinFD	LD+KFD
ав, дБ	2….3	3…4	4…5	4…6

Olingan qiymatlardan foydalanib, (13.6.3) miqdoriy munosabatlardan regeneratsiyalash uchaskasi uzunligi, so‘ng (13.6.2) miqdoriy munosabatlardan esa ajralmaydigan ulagichlar soni na.y.u. aniqlanadi.

Regeneratsiyalash uchastkasi uzunligi to`g‘ri tanlanganligi yo‘qotishlar yig‘indisi va dispersiya bo‘yicha tekshiriladi.

Regeneratsiyalash uchastkasidagi yo‘qotishlar yig‘indisi a_ру quyidagi miqdoriy munosabatlardan aniqlanadi:

a_ru =l_ru+n_аu·a_аu+n_a.y.u·а_а.y.u+а_t+a_в (13.6.4)
bunda а_ru Э_p (13.6.5)
shart bajarilishi kerak, aks xolda l_ру ni hisoblashda noto‘g‘ri natijaga kelinadi.

Regeneratsiyalash uchastkasi uzunligining to‘g‘riligi optik tolaning dispersiya xususiyatlari orqali ham tekshiriladi.

Dispersiyani hisobga olgan xolda regeneratsiyalash uchastkasining maksimal uzunligi quyidagi miqdoriy munosabat orqali aniqlanadi:
l_{ru maks} = 0,25/ τ*B (13.6.6)
bu yerda B–liniya traktidagi uzatish tezligi, bit/s; mBnB turdagi optik liniya kodlari taktli chastotani m/n martaga ortishiga olib keladi. Masalan, 1B2B, 2B4B kodlari qo‘llanilganda taktli chastota, shunga mos tarzda signallarni liniyaga uzatish tezligi ham 2 martaga ortadi:
В=2В₀, bit/s,
τ - optik tola dispersiyasining o‘rtacha kvadratik qiymati, s/km.

Bir modali optik tolaning normallashtirilgan o‘rtacha kvadratik dispersiyasi τ _н, ns/(nm·km) yoki ps/(nm·km) larda o‘lchanadi.

τ ning qiymati bu xolda quyidagicha aniqlanadi:
τ =K·Δ·τ _n, (13.6.7)
bu yerda τ _n ning o‘lchamlari ns/(nm·km) berilsa , k=10^-12 ga,

τ _n ning o‘lchamlari ps/(nm·km) berilsa, k=10^-9 ga teng.

Δ- optik nurlanishning polosa kengligi, nm (uning qiymatlari tegishli variantda beriladi).

Hisoblash natijasi asosida olingan regeneratsiyalash uchastkasi uzunligi

l_{ru маks}  l_ru (13.6.8)
shartni qanoatlantirishi kerak.

Hisoblangan reneneratsiyalash uchastkasi uzunligi l_ru (13.6.5) va (13.6.8) shartlarining birontasini xam qanoantlantirmasa, u xolda l_ru ni takroriy hisoblash kerak.

Hisoblashlar yakunida hisoblangan regeneratsiyalash uchastkasida optik ulagichlarni joylashtirish (13.1-rasm) va trassaning tuzilish sxemalarini (13.2-rasm) chizish joiz. Buning uchun liniya traktida o‘rnatiladigan liniya regeneratorlarining sonini aniqlash kerak:
N_lr = (L_tr /l_ru)-1 (13.6.9)
bu yerda L_tr – liniya traktining uzunligi, km (uning qiymatlari tegishli variantda beriladi) ;

l_ru – hisoblangan regeneratsiyalash uchastkasi uzunligi, km.

UzОМ QqОМ

А-ОU ОК АY-ОU₁ ОК АЙ-ОУ₂ … АЙ-ОУ_n ОК А-ОУ

. . .

l_qu, km

13.1-rasm. Hisoblangan regeneratsiyalash uchastkasining tuzilish sxemasi.

ОQ-А ОК LR-1 ОК LR-2 ОК … ОК LR-n ОК ОQ-B

l_ru, km

L_tr, km
13.2 rasm. Tolali optik liniya traktida regeneratorlarni joylashtirish sxemasi.
Topshiriqni bajarish bo‘yicha misol keltiramiz
Raqamli tolali optik aloqa tizimining quyidagi boshlang‘ich parametrlari berilgan bo‘lsin:

1.	Uzatish tezligi	В0, bit/s	155*10^6
2.	Energetik potensial	Эp, dB	34
3.	Nurlanish manbaining turi		LD
4.	Nurlanish spektrining kengligi	Δ, nm	3
5.	Fotoqabulqilgich turi		p-i-n FD
6.	Tolali optik aloqa liniya traktining uzunligi	Ltr, km	614
7.	So‘nish koeffisienti	, dB/km	0.22
8.	Normallashtirilgan dispersiya	τ n, ps/nm·km	5
9.	Kabelning qurilish uzunligi	lqu , km	4
10.	XKS ning qo‘llanilishi		Ha
11.	Xaroratning o‘zgarishi	∆Т^0	20

Raqamli tolali optik aloqa tizimining liniya traktini tafsivlovchi quyidagi parametrlarning son qiymatlarini aniqlang:

l_ru, n_аy.u, а_ru, τ, l_ru.маks,N_lr
Topshiriqni bajarish bo‘yicha ko‘rsatmalarda berilganidek а_а.u = 0,25 dB;

а_а.y.u = 0,05dB; n_{a. u} = 2.

13.2 va 13.3 jadvallardan: а_t = 1 dB; а_в =4 dB.

(13.6.3) miqdoriy munosabatlardan regeneratsiyalash uchastkasi uzunligini aniqlaymiz:

l_ru ≤ ( 34 – 0,25 · 2 + 0,05 – 1 – 4 ) / ( 0,22 + 0,05/4); km.

l_ru ≤ 122,8 km.
(13.6.2) – miqdoriy munosabatlardan ajralmaydigan ulagichlar sonini hisoblaymiz:

n_ay.u = 122,8/4 – 1 = 29,7 ≈ 30

(13.6.4) – miqdoriy munosabatlardan foydalanib, hisoblangan regeneratsiyalash uchastkasidagi yo‘qotishlar yig‘indisi a_ru ni hisoblaymiz:
а_ru = 0,22 · 122,8 + 2 · 0,25 + 30 · 0,05 + 1 + 4 ≈ 34 dB.
а_ru≤ Э_p shart bajarildi, ya’ni а_ru = Э_p
Demak, l_ru ning qiymati to‘g‘ri tanlangan.
l_ru qiymatini optik tolaning dispersiya xususiyatlari orqali tekshiramiz.

(13.6.7) miqdoriy munosabatlardan dispersiyaning o‘rtacha kvadratik qiymati aniqlanadi (variant bo‘yicha Δ=0,3 nm): В=2*В₀=2*155 Mbit/s=310 Mbit/s

(13.6.6) miqdoriy munosabatlardan foydalanib, regeneratsiyalash uchastkasining maksimal uzunligini aniqlaymiz:

Hisoblash natijasi bo‘yicha l_{ru маks} ≥ l_ru shart bajarildi.

So‘nish bo‘yicha hisoblangan l_ru qiymatini optimal deb olamiz.

(13.6.9) miqdoriy munosabatlardan foydalanib, liniya traktida joylashtiriladigan liniya regeneratorlari (LR) sonini aniqlaymiz:
N_lr = L_tr/ l_ru - 1 = 614/122,8 – 1 = 4
Hisoblashlar natijasida aniqlangan regeneratsiyalash uchastkasining va liniya traktining tuzilish sxemalarini chizamiz:

UzОМ QqОМ

А-ОU ОК АY-ОU₁ ОК АY-ОU_2…АY-ОU_n ОК А-ОU

l_{qu =} 4 km . . .

13.1-rasm. Hisoblangan regeneratsiyalash uchastkasining tuzilish sxemasi.

ОQ-А ОК LR-1 ОК LR-2 ОК ОК LR-n ОК ОQ-B

l_ру, km

L_tr = 614 km
13.2- rasm. Tolali optik liniya traktida regeneratorlarni joylashtirish sxemasi.