Мультисервисные сети передачи данных и телевидения:
оборудование, проектирование и монтаж.
+7(495) 221-8188
info@konturm.ru
Адрес на карте
Каталог
Решения
Акции
Новинки
Распродажа
Проектирование
Каталог
Решения
Акции
Новинки
Распродажа
Проектирование
Главная
>
Каталог
Ваша корзина
Товаров: 0 шт.
На сумму: 0,00 €
Критерий выбора оптических передатчиков для HFC-сетей.

Авторы: Колпаков И.А., ген. директор компании Контур-М,
Песков С.Н., зам. директора по науке компании "Контур-М", к.т.н.

 

   Дата публикации: 13 ноября 2007г.

Правильный выбор оптического передатчика (OT - Optical Transmitter) является важным моментом при построении HFC сети. Выбор OT связан не только с реализуемыми параметрами волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), но и с ценовыми показателями сети кабельного телевидения (СКТ) в целом.

Статья была опубликована в журнале "Кабельщик" №11 2007г.

 

Рассмотрим основные параметры оптических передатчиков, согласно которым и осуществляется его выбор. Для сравнения типовых численных значений, в табл.1 приведены основные параметры оптических передатчиков от компаний FiberLabs (OTM 1550) и HDO 700P/701 и DVO 902 (для примера мы взяли марку Teleste).

Таблица 1
Модель / Параметр OTM1550 HDO 700P HDO 701 DVO 902
Оптические параметры
Диапазон длин волн, нм1550 ±10 1547-1559 1310 ±20
Ширина спектральной линии, кГц- 500 300 -
Пригодность DWDM- - + -
Выходная мощность, dBm2×9 2×7,5 2×10 4…13
RIN, dB/Гц-160 -155
Высокочастотные параметры
Диапазон рабочих частот, МГц45-870 47-862 47-1000 47-862
Уровень входного сигнала, dBμV72…78 75…85 76…82 80…88
Неравномерность АЧХ, dB±0,75 ±0,75 ±0,5 ±0,4
Импеданс, Ом75
Коэффициент возвратных потерь, dB16 18 20 18
Системное исполнение
C/N (77к. NTSC, OMI=3%) 52 52 - -
C/N (42к. CENELEC, OMI=4,1%) 52,7* 52,7* 53 54
CTB (77к. NTSC, OMI=3%) 65 65 - -
CTB (42к. CENELEC, OMI=4,1%) 67* 67* 65 68
CSO (77к. NTSC, OMI=3%) 65 65 - -
CSO (42к. CENELEC, OMI=4,1%) 66* 66* 65 63

* - расчетные значения

 

Диапазон рабочих длин волн является определяющим критерием, и в сильной степени зависит от топологии ВОЛС и ее типа. В настоящее время используются два окна прозрачности, используемых для передачи TV сигналов в СКТ (см. табл.2): 1330 нм и 1550 нм (рис.1). Основное достоинство диапазона 1550 нм на настоящий момент – это возможность включения оптических усилителей (EDFA), что позволяет строить довольно протяженные ВОЛС с глубоким проникновением оптики (FTTB / FTTH). Такие сети [1-4] получают все большее и большее распространение. Более того, при ограниченном числе оптических волокон (ОВ), за счет установки WDM волновых диплексеров диапазонов 1310/1550 нм (рис.2), можно использовать значительно меньшее число ОВ, а при удачном сегментировании коаксиальных кластеров – даже снизить отношение несущая/шум (C/N) в реверсном канале. Особенно хороших результатов в части реализации C/N в реверсном направлении (а также повышения реализуемых скоростей передачи) удается получить при использовании CWDM передатчиков реверсного направления.

Таблица 2
Длина волны / Параметр 1310 нм 1550 нм
Погонные потери 0,35…0,4 dB/км 0,19…0,24 dB/км
Протяженность магистрали <30…35 км <65…85 км
Хроматическая дисперсия:
    SMF (стандартное волокно)
    DSF (со смещенной дисперсией)
    NZDS (со смещенной ненулевой дисперсией)

~ 1,7 пс/нм·км
~ -20 пс/нм·км
~ -13…22 пс/нм·км

~ 17 пс/нм·км
~ 1,7 пс/нм·км
~ ±6 пс/нм·км
Ширина окна прозрачности узкая широкая
Возможность использования оптических усилителей нет есть
Применение в CWDM/DWDM нет да
Чувствительность оптического приемника Стандартная
(~0,85 мА/мВт)
Повышенная
(~0,95 мА/мВт)

Таким образом, можно считать, что диапазон 1550 нм является более перспективным. В пользу такого выбора свидетельствует также факт снижения цен на оптические усилители (порядка 1500$). А сами приемные оптические узлы являются широкополосными устройствами и работают одновременно в обоих окнах прозрачности.

Технологический разброс и стабильность несущей для традиционных HFC не играют принципиального значения, т.к. оптическому приемнику безразлично, на какой длине волны приходит оптический сигнал. А вот при использовании систем с плотным волновым мультиплексированием (DWDM) уже важна не только стабильность несущей, но даже и ширина спектра, что обусловлено требованием межканальной развязки. Очевидно, что при использовании CWDM систем, требования снижаются. Как правило, технологический разброс несущей от образца к образцу составляет ±20 нм для диапазона 1310 нм и ±10 нм для диапазона 1550 нм.

Пригодность передатчика для систем DWDM/CWDM указывается самим производителем. Уважающие себя производители оптического оборудования вместе с самим оптическим приемником прикладывают паспорт испытаний, в котором указывают несущую длину волны и спектральную ширину линии (при отсутствии модулирующего напряжения) в разных режимах эксплуатации с обязательным указанием выходной оптической мощности.

Уровень выходной оптической мощности является важным параметром и измеряется обычно в мВт или в дБ×мВт (dBm). Именно через этот параметр осуществляют расчет энергетического бюджета ВОЛС. Отправными точками к расчету являются допустимый порог стимулированного бриллюэновского рассеяния (SBS), уровень допустимых искажений для четырехволнового смешения (FWM), фазовая самомодуляция (SPM) и минимально допустимый уровень сигнала на входе оптического приемника Рвх.min (также измеряется в dBm).

Именно уровень оптической мощности, транслируемой в ОВ, является основной причиной нелинейных искажений (рис.3), возникающих в ОВ. С вопросами искажений, возникающих в ОВ, можно подробно ознакомиться в [5] (а также с иными вопросами, касающимися ВОЛС). Здесь же отметим, что наиболее важным параметром по критерию искажений является порог SBS. При его превышении резко увеличивается мощность отражения (при идеальном импедансном согласовании), что приводит к фазовым искажениям и срыву читаемости цифровых сигналов с QAM модуляцией (например, DVB-C).

С этой точки зрения преимущество опять имеет диапазон 1550 нм, позволяющий устанавливать EDFA на несколько направлений в узловых точках ВОЛС. Рекомендуемый уровень мощности в таких ВОЛС не более 10…13 dBm. При отсутствии EDFA мощность может быть увеличена до 16 dBm и даже 18 dBm (зависит от типа передатчика, типа ОВ и протяженности ВОЛС, [5]).

При выборе типа передатчика следует обратить внимание на возможность регулировки порога SBS. Такая возможность предусмотрена в передатчиках от Teleste (см. табл.1) и достигается за счет изменения ширины спектра оптического сигнала [5]. При трансляции в ВОЛС только аналоговых сигналов, такая функция является необязательной.

Наличие двух оптических выходов с равной мощностью (см. табл.1) позволяет работать на два топологических направления или строить кольцо резервирования.

Шумовые параметры передатчика характеризуются только единственным параметром – относительной интенсивностью шумов (RIN – Relative Intensity Noise), измеряемой в dB/Гц1). Чем больше данная величина по своему абсолютному значению (приводится с отрицательным знаком), тем меньшей шумовой мощностью будет обладать передатчик.

Формируемое C/N передатчика зависит от индекса оптической модуляции (m или OMI – Optical Modulation Index) и полосы видео канала – П:

C/N[dB] = 20lg(m) - 10lg(П)[МГц] - RIN - 63 (1)

Отметим, что в FТТН сетях конечное значение C/N (т.е. на выходе оптического приемника) слабо зависит от величины RIN (в основном зависит от уровня входной оптической мощности и шумовых параметров самого приемника), в следствие чего может быть выбран более дешевый оптический приемник.

Индекс оптической модуляции (OMI или m) является справочной величиной, указывающей, при каком режиме работы приводятся эксплуатационные параметры (C/N, CTB и CSO).

Уровень входного модулирующего сигнала(высокочастотного - ВЧ) измеряется в дБ×мкВ (dBμV). Данный уровень влияет на m и приводится для конкретного числа каналов. Канальным уровнем сигнала (в справочных параметрах указывается именно канальный уровень напряжения) и числом каналов определяется входная мощность модулирующего сигнала, от которой и зависит m.

Таким образом, для поддержания стабильности m (а от него зависят все системные параметры ВОЛС) необходима цепь автоматической регулировки мощности (АРМ или в английской аббревиатуре ACP). Цепь АСР обычно работает в диапазоне не более ±5 dB и позволяет добиться стабильности системных параметров вне зависимости от числа каналов (а их число обычно меняется во времени, в зависимости от времени суток и иных обстоятельств) и уровней входных сигналов (т.е. вне зависимости от стабильности группового сигнала на выходе головной станции). При выборе оптического приемника целесообразно поинтересоваться о наличии цепи АСР.

Желательно также иметь регулировку порога цепи АСР, что позволит изменять m (системные параметры) в зависимости от типа HFC сети. Так, для FТТН сети желательна работа при повышенных значениях m. В крайнем случае, необходимо убедиться в возможности отключения цепи АСР и перехода в режим ручной работы.

Диапазон рабочих частот является важным параметром. Подавляющее большинство производителей выпускают оптические приемники на полный частотный диапазон 47-862 МГц. Некоторые производители (например, Teleste) в составе оптических приемников устанавливают входные эквалайзеры, позволяющие при правильных расчетах реализовать более высокие системные параметры.

Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) имеет малое значение, т.к. опытный монтажник (оператор) при наличии качественного измерительного оборудования всегда сможет выровнять каналы “в ноль”. При наличии же тестового оптического узла возможно даже и сведение суммарной неравномерности АЧХ системы (т.е. с учетом приемника) также в ноль. Тем не менее, желателен выбор оптического приемника с минимальной неравномерностью АЧХ (особенно при разнородных оптических узлах в СКТ).

Не менее важным параметром является неравномерность АЧХ тестовой точки. Измерения на тестовой точке удобны, т.к. при этом вход ОТ оказывается нагруженным на реальную нагрузку.

Коэффициент возвратных потерь выражается в dB и характеризует степень согласования между источником сигнала (выходом головной станции) и входом модулятора оптического приемника. Ввиду малости расстояния между головной станцией и оптическим приемником, данный параметр не является критичным. Более того, как правило, между выходом головной станции и входом модулятора обычно устанавливаются пассивные устройства (например, сплиттер или направленный ответвитель), которые и будут определять степень согласования. При наличии энергетического запаса, на входе оптического приемника рекомендуется установить аттенюатор с ослаблением не менее 6 dB. В этом случае согласование оптического приемника можно считать идеальным.

Системные параметры являются основными критериями при выборе типа оптического приемника. Как это не парадоксально, но именно выбор оптического приемника по критерию системных параметров (C/N, CSO и СТВ) является наиболее сложным. Связано это с тем обстоятельством, что заявляемые параметры приводятся при разных режимах загрузки (индекса модуляции - m), при разном числе каналов и при разных системах цветности (PAL, NTSC или SECAM).

Первым шагом, необходимым для приведения всех параметров к “единому множителю”, является приведение всех заявленных параметров к какой-либо одной системе, например, CENELEC EN 50083, 42 канала, PAL. Данная процедура является не совсем простой и под силу только опытным проектировщикам. Вызвано это тем обстоятельством, что C/N на передатчик заявляется совместно с приемником с конкретным спектральным шумовым током. Интермодуляционные искажения также измеряются вместе с приемником. Однако, выходной уровень оптического приемника устанавливается малым. При таком режиме работы он практически не добавляет искажений, вносимых приемником, в силу чего суммарно измеряемые CSO и СТВ фактически обязаны только самому передатчику.

Таблица 3
Наименование параметра
FiberLabs
EDFA-1550
Teleste
HDO726
Диапазон длин волн, нм
1530-1560
1540-1560
Выходная мощность насыщения, dBm
13…24
13…23
Диапазон входных мощностей, dBm
-
-2…+10
Коэффициент шума, dB
4,5…5,5
<5
Малосигнальный коэффициент усиления
30/55
-
Число оптических выходов
1
1/2
Поляризационная чувствительность, dB
<0,3
-

Осложняется процесс пересчета еще и тем обстоятельством, что некоторые производители заявляют системное C/N при конкретном типе и длине ОВ в комбинации с EDFA (иногда и двумя). В основном это относится к передатчикам, работающим на длине волны 1550 нм. Например, C/N = 53 dB на передатчик HDO701 (табл.1) заявлено с волоконно-оптическим кабелем (ВОК) длиной 65 км и в комбинации с EDFA HDO726 ( Teleste, табл.3) и оптическим узлом СХЕ800 (Teleste, табл.4). Собственный же C/N передатчика HDO701 составляет 58,5 dB (см. формулу 1). А вот уже при включении двух EDFA HDO726 и увеличении ВОК до 100 км, C/N снижается до 50 dB (при этом порог SBS отрегулирован на +13 dBm).

Таблица 4
Наименование параметра CXE800
Диапазон длин волн, нм 1290-1600
Входная оптическая мощность, dBm -7…0
Диапазон рабочих частот, МГц 47…862
Коэффициент возвратных потерь, dB 18
Выходной уровень, ограниченный АРУ (-7…0 dBm, m=4%), dBμV 110
Выходной уровень, ограниченный усилением (-2 dBm, m=4%), dBμV 118
Регулировка выходного уровня, dB 0…-15
Межкаскадный эквалайзер, dB 0/8
Неравномерность АЧХ, dB ±0,5
Спектральная плотность шумового тока, пА/√Гц 6
Макс. уровень выходного сигнала (эквалайзер 8 dB, 42к. CENELEC, Рвх=-4 dBm, m=4%), dBμV:
CSO/CTB = 60 dB
XMOD = 60 dB


113
110

Компанией “Контур-М” разработана программа, позволяющая вести не только пересчет заявляемых параметров, но и проводить расчеты ВОЛС любой сложности (включая системы с двойным оптическим преобразованием). Пользование такой программой позволяет проводить объективное сравнение разных типов передатчиков.

После осуществления этого шага, уравнивают C/N каждого из передатчиков, придерживаясь следующего правила: всякому увеличению (уменьшению) уровня входного модулирующего напряжения на 1 dB будет соответствовать увеличение (уменьшение) C/N на 1 dB, уменьшение (увеличение) CSO также на 1 dB и уменьшение (увеличение) СТВ на 2 dB. Так, если на входе передатчика ОМТ-1550 (см. табл.1) понизить уровень входного сигнала на 2 dB (каждого из каналов), то системные параметры составят: C/N = 50 dB; CSO = 67 dB и CTB = 69 dB.

При сложности проведения таких процедур рекомендуем придерживаться простого правила: коэффициент качества передатчика, определяемого как сумма C/N и CSO, не зависит от индекса оптической модуляции. Например, для оптического приемника HDO 700P: A = C/N + CSO = 52+65 = 117 dB. Для оптического приемника типа HDO 701: A = 118 dB.

Конструктивное исполнение выбирается из технических требований СКТ, возможности финансовых затрат, требования дистанционного мониторинга, удобства обслуживания и иных соображений. Так, традиционный самостоятельный конструктив (рис.4) предусматривает наличие встроенного источника питания, информационного дисплея и клавиш управления, с помощью которых осуществляется установка рабочих режимов. Использование же передатчиков, устанавливаемых в оптическую раму (рис.5) рационально при наличии большого числа приемников реверсного канала (обычно это интерактивные СКТ) или нескольких оптических приемников.

Несмотря на то, что данный материал не претендует на полноту изложения, он позволяет акцентировать внимание на основных моментах при выборе оптического передатчика. Разумеется, что сюда следует добавить надежность самого изделия, а также достоверность предоставляемых справочных параметров (что особенно значимо) с учетом условий самих измерений.

 

 

 

Литература

  1. Колпаков И.А., Субботин М.Н. Особенности реализации оптической транспортной среды при строительстве сетей с архитектурой FTTB/FTTH. “Кабельщик”, 2007г., №5(19), с.38-43.
  2. Колпаков И.А., Песков С.Н. Кабельные сети с глубоким проникновением оптики. “Кабельщик”, 2006г., №8, с.30-36.
  3. Колпаков И.А., Субботин М.Н. Что делать? Строить ли оптику в дом? “Кабельщик”, 2007г., №1/2(16), с.66-69.
  4. Колпаков И.А., Колгатин С.Ю Проблемы построения оптических сетей. “Кабельщик”, 2006г., №5, с.48-53.



[1] Иногда в размерности указывают dBc/Гц, акцентируя тем самым внимание, что мощность шумов измеряется относительно оптической несущей.

 

Авторы с удовольствием ответят на все вопросы по затронутой теме по тел.: +7 (495) 221-81-88 или E-mail:

 

Комментарии и обсуждение:

Не обсуждалось.



* Если Вы хотите оставить свой комментарий, пожалуйста, зарегистрируйтесь!

 

У вас есть вопросы?
По любым вопросам звоните нам по телефону:
+7(495) 221-8188
8-495-221-8188
пн-пт: с 9-00 до 18-00
info@konturm.ru
г. Москва ул. Искры д.9 корп.2
ПРОЧЕЕ
О компании
Лицензии
Семинары
Вакансии
Контакты
Форма связи
Новости
ОПЕРАТОРУ
КАТАЛОГ
English version|Webmaster|Карта сайта
Основная специализация группы компаний «Контур-М» - системная интеграция в сфере мультисервисных сетей передачи данных и телевидения, построенных на базе различных архитектур и технологий, таких как: HFC (FTTC/FTTB/FTTH), MetroEthernet, DVB-(S,C,T), IPTV, DOCSIS, xDSL и т.п. Группа компаний «Контур-М» решает полный комплекс вопросов по построению мультисервисных сетей от поставки оборудования, проектирования и сопровождения проектов в государственных экспертных организациях до пуско-наладочных работ и технической поддержки.
Компания Контур-М © 1994-2018
Мультисервисные сети передачи данных и телевидения:
проектирование, поставка оборудования, пуско-наладка и монтаж.