Файл: MR Kursovaya rabota OTS 2018.pdf

21 

7. 

Расчет отношения оптический сигнал/шум (OSNR) 

 
Важным фактором деградации оптического сигнала в транспортных сетях 

является  шум  спонтанного  усиленного  излучения,  вносимый  оптическими 
усилителями. В результате прохождения через каждый оптический усилитель к 
полезному  сигналу  добавляются  шумы. Для  ВОЛП, состоящих    из  нескольких 
усилительных  участков,  шумы  накапливаются,  тем  самым  ограничивая 
протяженность участка регенерации.  

Показателем  качества  принимаемого  сигнала  может  служить  отношение 

оптический  сигнал/шум  (Optical  Signal  Noise  Ratio  -  OSNR).  В  процессе 
усиления OSNR снижается из-за собственных шумов усилителя. Для описания 
шумовых  характеристик  оптического  усилителя  используется  понятие  шум-
фактор (Noise Figure - NF) 

















вых

вх

OSNR

OSNR

NF

10

дБ

log

10

(7.1) 

где 

вх

OSNR

-  отношение  оптический  сигнал-шум  на  входе  ОУ; 

вых

OSNR

- 

отношение оптический сигнал-шум на выходе ОУ. 

Итоговое  значение  отношения  оптический  сигнал/шум  для  ВОЛП, 

состоящей из каскада N усилительных участков определяется в виде 

















N

i

i

N

OSNR

OSNR

OSNR

OSNR

OSNR

1

2

1

1

1

...

1

1

1

(7.2) 

где 

i

OSNR

- 

отношение оптический сигнал/шум для i-го оптического усилителя 

(в линейных единицах). 
 

Отношение  оптический  сигнал/шум  (в  линейных  единицах)  на  выходе  i-

го оптического усилителя будет определяться выражением 

f

f

h

NF

P

OSNR

лин

вх

ОУ

i











,

, 

(7.3) 

где  

вх

ОУ

P

,

  -  уровень  сигнала  в  оптическом  канале  на  входе  оптического 

усилителя, Вт;  

лин

NF

- шум-фактор оптического усилителя в линейных единицах; 

h

 - постоянная Планка ( h = 

34

10

628

,

6





Джс); 

f

- частота оптической несущей, Гц; 

f

 - оптическая полоса частот, Гц. 

 
Частота оптической несущей связана с длиной волны соотношением 



c

f 

,  

(7.4) 

где  c - скорость света в вакууме, м/c;



 - длина волны оптического излучения, м  

22 

В  паспортных  данных  современных  волоконно-оптических  систем 

передачи  может  указываться  минимально-допустимое  значение  OSNR,  и  при 
каком  разрешении  оптического  анализатора  спектра  (RBW)  оно  должно 
измеряться. 

Если не указывается особо, обычно используется разрешение 0,1 нм, что 

соответствует полосе 

5

,

12



f

 ГГц. 

Формулы для пересчета из логарифмических единиц в линейные единицы 

Вт

 ,

10

10

дБм

1

.

0

3

P

P









(7.4) 

дБ

1

.

0

10

NF

лин

NF





(7.5) 

Для перевода OSNR в логарифмические единицы используется формула 





OSNR

OSNR

10

дБ

log

10 



(7.6) 

 
Выполните  расчет  изменения  OSNR  на  заданном  участке  для  выхода 

каждого усилителя, заполните табл. 7.1 и постройте график измерения OSNR. 

Для  расчета  значения 

вх

ОУ

P

,

  берутся  из  раздела  6.2;  значения  шум-

фактора  определяются  из  табл.  6.1  с  учетом  используемого  типа  ОУ;  для 
расчета  частоты  оптической  несущей  можно  использовать  рабочую  длину 
волны 1550 нм. 

 
Таблица 7.1 – Результаты расчета OSNR 

Контрольная точка 

OSNR, дБ 

 
Сравните итоговое значение OSNR с минимально-допустимым значением 

для используемого транспондера.  

Сделайте итоговые выводы о работоспособности оборудования.  

Пример расчета. 
Исходные данные:  
- уровни сигнала на входе ОУ выбираются согласно рис. 6.2 
- шум-фактор ОУпд равен 6.5 дБ; ОУпрм и ОУ равен 5.5 дБ 
- 

5

,

12



f

 ГГц. 

-  f = 193.55 ТГц 

OSNR на выходе ОУ

ПД

 (узел А): 

вх

ОУ

P

,

= 

-10 дБм    

4

,

10





вх

ОУ

P

Вт 

NF = 6.5 дБ   



47

.

4

10

5

.

6

1

.

0







лин

NF

9

10

5

,

12 



f

Гц 

23 

f

= 193.55

12

10



 Гц 

13968

10

5

.

12

10

55

.

193

10

62

.

6

47

.

4

10

9

12

34

4

1





















OSNR

1

0

1

1

1

OSNR

OSNR

OSNR







Принимая исходный сигнал с выхода транспондера без шумов (1/OSNR

0

  0) 

получим, что на выходе первого усилителя в тракте  

1

OSNR

OSNR 



Тогда  на выходе ОУпд узла А   





41.45

13968

log

10

10

дБ







OSNR

 дБ 

 
OSNR на выходе ОУ (линейный усилитель): 

вх

ОУ

P

,

= 

-22 дБм    

6

,

10

3

.

6







вх

ОУ

P

Вт 

NF = 5.5 дБ   



55

.

3

10

5

.

5

1

.

0







лин

NF

1108

10

5

.

12

10

55

.

193

10

62

.

6

55

.

3

10

3

.

6

9

12

34

4

2























OSNR

2

1

1

1

1

OSNR

OSNR

OSNR







4

-

10

9.74

1108

1

13968

1

1











OSNR

     

1027





OSNR

 
Тогда итоговое OSNR на выходе ОУ (линейный усилитель): 
 





30.12

1027

log

10

10

дБ







OSNR

 дБ 

 
Выполняя  аналогичным  образом    расчеты  для  всех  усилителей  получим 

результат 

Контрольная точка 

OSNR, дБ 

ОУ

ПД

 (узел А) 

41.45 

ОУ (линейный усилитель на участке А-B) 

30.12 

ОУ

ПРМ

 (узел B) 

24.18 

ОУ

ПД

 (узел B) 

23.93 

ОУ

ПРМ 

(узел C) 

18.84 

24 

Список литературы 

1.  Направляющие  системы  электросвязи:  Учебник  для  вузов.  В  2-х  томах.  Том  2  – 

Проектирование,  строительство  и  техническая  эксплуатация  /  В.А.  Андреев,  А.В.  Бурдин, 
Л.Н.  Кочановский  и  др.;  Под  ред.  В.А.  Андреева.  –  7-е  изд.,  перераб.  и  доп.  –  М.:  Горячая 
линия – Телеком, 2010. – 424 с. 

2.  Фокин  В.Г.  Когерентные  оптические  сети,  СибГУТИ,  2015.  Эл.  доступ: 

http://www.bibliocomplectator.ru/book/?&id=40534 

3.  Листвин  В.Н.,  Трещиков  В.Н.  DWDM  системы.  –  Москва.:  Издательский  дом 

“Наука”, 2013. – 300 с. 

4.  Фокин  В.  Г.,  Оптические  системы  передачи  и  транспортные  сети,  -  М.:  Эко-

Трендз, 2008. - 288 с 

5.  Берлин  А.Н.,  Высокоскоростные  сети  связи,  ИНТУИТ,  2016,  Эл.  доступ:  

http://www.bibliocomplectator.ru/book/?&id=57378 

6.  Цуканов В.Н., Яковлев  М.Я.,  Волоконно-оптическая техника, Инфра-Инженерия, 

2015, Эл. доступ:  http://www.bibliocomplectator.ru/book/?&id=23310 

7.  Волоконно-оптическая  техника:  современное  состояние  и  новые  перспективы. 

Сборник статей / С.А. Дмитриев, Н.Н. Слепов. – 3-е изд. – М.: Техносфера, 2010. – 608 с. 

8.  Жирар А. Руководство по технологии и тестированию систем WDM. – М.: EXFO, 

2001. – 251c. 

9.  Андреев  В.А.,  Дашков  М.В.  Рамановские  усилители  на  волоконно─  оптических 

линиях передачи. ─ М.: Ириас, 2008 

10.  Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети, Москва, Экотрендз, 1998 
11.  Иванов  А.Б.  Волоконная  оптика.  Компоненты,  системы  передачи,  измерения.  – 

М.: Изд-во Syrus Systems, 1999. 

12.  Скляров О. К. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура 

и элементы. – М.: СОЛОН-Р, 2001. – 240с. 

13.  ГОСТ  26599-85  Системы  передачи  волоконно-оптические.  Термины  и 

определения. 

14.  ОСТ  45.104-97  Стыки  оптические  систем  передачи  синхронной  цифровой 

иерархии. Классификация и основные параметры. 

15.  ОСТ 45.178-2001 Системы передачи с оптическими усилителями и спектральным 

уплотнением. Стыки оптические. Классификация и основные параметры. 

16.  ОСТ  45.190-2001  Системы  передачи  волоконно-оптические.  Стыки  оптические. 

Термины и определения. 

17.  Сектор стандартизации электросвязи (МСЭ-Т), http://www.itu.int/rec/T-REC-G 
18.  Официальный сайт Cisco, https://www.cisco.com 
19.  Официальный сайт Т8 , http://t8.ru