Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современных волоконно-оптических систем передачи с дисперсионным управлением 10
1.1. Определение объекта исследования 10
1.2. Анализ линейных и нелинейных эффектов в оптическом тракте ВОСП 12
1.3. Сравнительный анализ форматов модуляции оптического сигнала...27
1.4. Анализ вариантов построения оптического тракта ВОСП с дисперсионным управлением 30
1.5. Формирование общего подхода к решению задачи повышения эффективности ВОСП 38
Выводы 43
Глава 2. Разработка математической модели ВОСП с дисперсионным управлением 46
2.1. Общие положения методики моделирования 46
2.2. Моделирование процесса распространения сигнала одного оптического канала в идеализированном оптическом тракте 49
2.3. Оценка амплитудного и временного джиттеров, образующихся в результате наложения на передаваемый в оптическом тракте сигнал шума оптических усилителей 57
2.4. Моделирование временного джиттера, обусловленного эффектом фазовой кросс-модуляции 62
2.5. Оценка коэффициента ошибок передачи 64
Выводы 69
Глава 3. Исследование ВОСП с дисперсионным управлением, обеспечивающих передачу со скоростью 10 Гбит/с на канал 71
3.1, Исследование влияния параметров оптического тракта ВОСП с дисперсионным управлением на ухудшающие факторы передачи ,.71
3.2. Исследование особенностей функционирования ВОСП при использовании комбинированных форматов модуляции оптического сигнала 78
3.3. Исследование влияния параметров спектрального разделения оптических каналов на оптимальное значение среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана 81
3.4. Исследование влияния структуры и параметров дисперсионного плана на условия солитонного режима работы оптического тракта ВОСП 84
3.5. Исследование влияния посткомпенсации хроматической дисперсии на передачу сигнала в солитонных ВОСП с дисперсионным управлением 91
Выводы 96
Глава 4 Разработка и исследование эффективного метода дисперсионного управления для высокоскоростных ВОСП 99
4.1. Анализ условий компенсации нелинейных искажений в оптическом тракте высокоскоростных ВОСП 99
4.2. Разработка оптического тракта, обеспечивающего компенсацию нелинейных искажений передаваемого сигнала в пределах усилительных участков 106
4.3. Исследование оптических трактов высокоскоростных ВОСП с дисперсионным управлением 114
4.4. Оптимизация параметров оптического тракта с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков 120
Выводы 126
Заключение 129
Список литературы
- Анализ линейных и нелинейных эффектов в оптическом тракте ВОСП
- Моделирование процесса распространения сигнала одного оптического канала в идеализированном оптическом тракте
- Исследование влияния параметров оптического тракта ВОСП с дисперсионным управлением на ухудшающие факторы передачи
- Анализ условий компенсации нелинейных искажений в оптическом тракте высокоскоростных ВОСП
Введение к работе
Актуальность проблемы. Современный этап развития общества характеризуется высокими темпами роста объёма передаваемой информации. В этих условиях особую важность приобретает решение проблемы повышения эффективности волоконно-оптических систем передачи (ВОСП), являющихся основным транспортным средством телекоммуникационной инфраструктуры. В рамках указанной проблемы возникают задачи совершенствования дисперсионного управления (ДУ) и формата передаваемого сигнала в оптических трактах (ОТ) ВОСП для магистральной сети связи. Их решение проводится на базе теоретических и экспериментальных положений нелинейной оптики, в развитие которой существенный вклад внесли отечественные и зарубежные учёные: Г. Агравал, А.С, Беланов, Е.М. Дианов, Л. Моле-науэр, В.Н. Серкин, А. Хасегава и др.
Технология дисперсионного управления, основанная на компенсации в ОТ ВОСП хроматической дисперсии (ХД), осуществляемой с помощью специальных оптических волокон (ОВ) или иных устройств, обеспечила значительное повышение эффективности ВОСП. Она была использована в системах как с традиционным, так и с солитонным методом передачи. В последние годы в ряде работ зарубежных авторов исследовалось влияние отдельных параметров распространённых вариантов ДУ на характеристики передачи сигнала в ОТ ВОСП с целью выявления путей дальнейшего повышения эффективности ВОСП. Однако вследствие наличия большого количества переменных на сегодняшний день эта задача решена далеко не полностью и является актуальной.
Качество передачи сигнала в оптическом тракте ВОСП с ДУ в значительной мере зависит от используемого формата модуляции. В ряде исследований было показано преимущество формата оптического сигнала RZ над форматом NRZ, имеющим в настоящее время массовое применение. Для реализации в ОТ передачи со скоростью 40 Гбит/с на канал были разработаны комбинированные форматы модуляции оптического сигнала, отличающиеся
от обычного RZ чередованием в последовательных тактовых интервалах двух фиксированных значений фазового сдвига (получили распространение форматы с чередованием значений сдвига фазы сигнала 0, п и 0, л/2, обозначаемые как CS-RZ и я/2-AP-RZ, соответственно). Использование этих форматов позволило достичь заметного ослабления межсимвольных нелинейных эффектов (МНЭ), превалирующих, как правило, при такой скорости передачи над другими нелинейными эффектами.
Повышение скорости передачи в оптическом канале ВОСП открывает перспективы снижения общей стоимости системы. Этим обусловливается интенсивное развитие в настоящее время высокоскоростных ВОСП для 5-го уровня синхронной цифровой иерархии, обеспечивающих передачу в N оптических каналах сигналов STM-256 (40 Гбит/с). Помимо преимуществ комбинированных форматов модуляции для данного класса ВОСП была показана возможность компенсации нелинейных искажений сигнала в пределах ОТ с ДУ. Однако предложенные варианты таких оптических трактов имеют ряд недостатков, затрудняющих их использование на магистральной сети. В связи с этим в представленной работе проводится разработка нового метода дисперсионного управления в ОТ с компенсацией нелинейных искажений, характеризующегося более высокой эффективностью.
Наравне с ВОСП Nx40 Гбит/с в работе рассматриваются волоконно-оптические системы передачи со скоростью 10 Гбит/с на канал, ориентированные на работу с системами 4-го уровня синхронной цифровой иерархии (STM-64), Ввиду ряда технических достоинств эти ВОСП продолжают активно использоваться при строительстве новых телекоммуникационных сетей, что обусловливает актуальность их дальнейшего совершенствования. В этом отношении, в частности, представляет интерес исследование комбинированных форматов модуляции оптического сигнала на предмет выявления целесообразности их применения в ВОСП Nx\0 Гбит/с с дисперсионным управлением.
Целью диссертации является исследование и разработка методов повышения эффективности ВОСП с дисперсионным управлением и форматом сигнала RZ, обеспечивающих работу систем 4-го и 5-го уровня синхронной цифровой иерархии на магистральной сети связи. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
анализ физических процессов, связанных с передачей сигнала в ОТ ВОСП, и методов реализации волоконно-оптической передачи в случае использования технологии дисперсионного управления;
формирование математического аппарата для моделирования ВОСП с дисперсионным управлением;
разработка эффективных технических решений дисперсионного управления в оптических трактах ВОСП;
выбор эффективного формата модуляции сигнала в ОТ ВОСП с дисперсионным управлением.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математического анализа, линейной алгебры, теории вероятностей, теории случайных процессов, математической статистики, вычислительной математики и компьютерного моделирования.
Научная новизна работы.
Разработана математическая модель ВОСП, позволяющая проводить дифференцированный анализ влияния на качество передачи сигнала линейных и нелинейных эффектов в оптическом тракте ВОСП с ДУ и форматом сигнала RZ с фазовой манипуляцией.
Определены закономерности влияния величины среднего дисперсионного
параметра (СДП) дисперсионного плана (ДП) ОТ D на показатели качества передачи сигнала в ОТ ВОСП NxlO Гбит/с с ДУ, показан характер
зависимости рекомендуемого к реализации значения D от количества оптических каналов.
Установлены новые зависимости между структурой и параметрами дисперсионного плана ОТ ВОСП и параметрами солитонного режима передачи сигналов.
Развита концепция компенсирования нелинейных искажений сигнала в оптических трактах высокоскоростных ВОСП с дисперсионным управлением.
Определены закономерности влияния параметров ОТ ВОСП Nx40 Гбит/с с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков (УУ) на величину остаточных нелинейных искажений сигнала.
Личный вклад автора. Все основные результаты, выводы, рекомендации и научные положения, изложенные в диссертации, получены автором лично.
Практическая ценность работы.
Разработанная модель ВОСП является математической основой для построения эффективных решений ВОСП JVxlO Гбит/с с сосредоточенным усилением и дисперсионным управлением, оптический тракт которых реализуется на базе стандартного ОВ, соответствующего Рек. МСЭ-Т G.652.
Рекомендовано применение формата модуляции CS-RZ в ВОСП Nx\0 Гбит/с с ДУ большой протяжённости; доказано, что формат CS-RZ обеспечивает повышение устойчивости таких ВОСП к воздействию межсимвольных нелинейных эффектов по сравнению с форматами RZ и я/2-AP-RZ.
Получены расчётные соотношения для параметров оптических волокон и сигнала в пределах секций ОТ высокоскоростных ВОСП с компенсацией нелинейных искажений.
Предложен эффективный метод дисперсионного управления для ВОСП iVx40 Гбит/с, обеспечивающий компенсацию нелинейных искажений в пределах усилительных участков ОТ.
5. Установлены оптимальные значения параметров ОТ ВОСП iVx40 Гбит/с с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на научных конференциях «Телекоммуникационные и вычислительные системы» в рамках Международных форумов информатизации (МФИ-2003, 2005 гг.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МТУСИ (2004 - 2006 гг.), конференции «Волоконно-оптические системы и сети связи» МНТОРЭС им. А.С. Попова (2004 г.), научной сессии РНТОРЭС им. А.С. Попова (2006 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 9 работ без соавторства.
Положения, выносимые на защиту.
Наличие межсимвольных нелинейных эффектов в ОТ ВОСП с дисперсионным управлением повышает требования к равномерности частотной характеристики дисперсионного плана ОТ; для ослабления влияния этих эффектов в оптическом тракте ВОСП NxlO Гбит/с следует реализовывать малые положительные значения среднего дисперсионного параметра ДП, D < 0,2 пс/(нм-км),
Оптимальное значение среднего дисперсионного параметра ДП Donm
оптического тракта ВОСП NxlO Гбит/с с дисперсионным управлением зависит от количества организуемых в ОТ оптических каналов; для N = 1 при интервале между несущими оптических каналов >50 ГГц имеем Donm =
0,02 т 0,05 пс/(нм*км), с ростом числа каналов Dmm смещается в область отрицательных значений.
3. Применение в ВОСП JVxIO Гбит/с с ДУ формата модуляции сигнала
CS-RZ по сравнению с RZ обеспечивает существенное ослабление межсим-
вольных нелинейных эффектов, позволяющее в условиях их превалирования расширить диапазон допустимых значений среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана ОТ на 30%.
Оптимальная посткомпенсация хроматической дисперсии в солитоннои ВОСП с дисперсионным управлением позволяет увеличить протяжённость регенерационной секции на 20-40%.
Использование предложенного метода дисперсионного управления для ВОСП Nx40 Гбит/с, обеспечивающего компенсацию нелинейных искажений сигнала в пределах усилительных участков ОТ, позволяет снизить потери раскрыва глаз-диаграммы сигнала (выраженные в дБ) более чем в 1,8 раза.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 146 страницах, содержит 3 таблицы и 35 рисунков. Список литературы включает 114 наименований.
Анализ линейных и нелинейных эффектов в оптическом тракте ВОСП
Современные ВОСП для магистральной сети связи строятся, как правило, с использованием технологий спектрального разделения оптических каналов (или волнового мультиплексирования, WDM) и дисперсионного управления [1-3]. Суть технологии спектрального разделения, или спектрального уплотнения оптического тракта ВОСП, состоит в одновременной передаче по одному оптическому волокну информационных сигналов на нескольких длинах волн. Дисперсионное управление (или управление дисперсией) предполагает реализацию в оптическом тракте ВОСП определённой схемы компенсации хроматической дисперсии. Структура ВОСП для такого случая, при использовании перспективной распределённой компенсации хроматической дисперсии в пределах усилительных участков ОТ, с достаточной долей обобщения, приведена на рис. 1.1, где ОТх - оптический передатчик; WDM MUX/DMUX - оптический мультиплексор/демультиплексор; ПрКД - предварительная компенсация (предкомпенсация) хроматической дисперсии; ПКД - посткомпенсация хроматической дисперсии; ОВ, - /-и волоконный сегмент оптического тракта с коэффициентом хроматической дисперсии Dn / = 1, Nc (Nc - количество волоконных сегментов в ОТ); Rx - приёмник оптического сигнала; ФО/ - оптический фильтр /-го оптического канала, l = \,N; ФД - фотодетектор; ФЭ - электрический фильтр нижних частот; УР - устройство принятия решения. ПрКД
Оптический передатчик содержит лазерный источник непрерывного излучения с заданной длиной волны X/, сопровождаемый одним или несколькими внешними модуляторами (как правило, Маха-Цендера), в зависимости от реализуемого формата модуляции оптического сигнала (см. п. 1.3). Выбор длины волны генерируемого лазером излучения производится в соответствии с сеткой центральных частот (длин волн) оптических каналов, установленной в Рек. G.692 и G.694 [4,5]. Предварительная компенсация (предкомпенсация) ХД может не использоваться. В [6] отмечается, что типовая система с 10 Гбит/с-оптическими каналами не содержит предкомпенсации, а в работе [7] показано, что наилучшие характеристики передачи в ВОСП со спектральным разделением и скоростью 10 Гбит/с на канал достигаются без ПрКД. Посткомпенсация хроматической дисперсии в случае значительного остаточного наклона зависимости ХД ОТ от длины волны и широкой полосы передаваемого WDM-сигнала может выполняться индивидуально для каждого оптического канала (после демультиплексирования) [8].
Путём варьирования типов размещаемых в ОТ волокон в пределах оптического тракта формируется определённая функциональная зависимость коэффициента ХД от расстояния, называемая далее пространственной дис персионной характеристикой (ПДХ) оптического тракта. Эта характеристика, ввиду целесообразности унификации ПДХ усилительных участков (для упрощения их реализации), обычно носит периодический характер. Периодически повторяющаяся структурная единица ПДХ ОТ, ограниченная оптическими усилителями (ОУ), называется дисперсионным планом (ДП) оптического тракта [7]. Дисперсионный план может включать один или несколько периодов (интервалов) компенсации хроматической дисперсии, состоящих из отрезка телекоммуникационного ОВ и элемента (или специального волокна), обеспечивающего компенсацию накопленной дисперсии (КД).
Для обозначения участка оптического тракта, ограниченного двумя последовательными оптическими усилителями, используется термин «элементарный кабельный участок» (ЭКУ) [9]. Таким образом, усилительный участок представляет собой совокупность ЭКУ и размещённого на его выходе усилительного пункта.
Моделирование процесса распространения сигнала одного оптического канала в идеализированном оптическом тракте
Основным элементом любой ВОСП является её оптический тракт, параметры и характеристики которого в значительной мере определяют результирующее качество передачи информационного сигнала. Помимо этого, как отмечалось в главе 1, на работу ВОСП значительное влияние оказывает используемый формат и параметры вводимого в ОТ сигнала. Вместе с тем, оценка качества передачи осуществляется после детектирования оптического сигнала, сопровождаемого двукратной фильтрацией, - до и после детектирования (см. рис. 1), Поэтому получаемое значение интегрального показателя качества передачи в некоторой степени будет зависеть и от параметров используемых оптического и электрического фильтров (фотодетектор в линиях с оптическими усилителями при теоретических расчётах обычно полагается идеальным [95]). Таким образом, для исследования особенностей функционирования и возможных путей повышения эффективности ОТ ВОСП необходимо иметь модель тракта системы от источника оптического сигнала до точки принятия решения регенератора.
До настоящего времени при необходимости оценки ожидаемого качества передачи моделирование ВОСП осуществлялось на основе обобщённого нелинейного уравнения Шредингера (ОНУШ) [7,10,41]. Это уравнение описывает процесс передачи произвольного сигнала (как сигнала одного оптического канала, так и WDM-сигнала) в оптическом волокне, позволяя одновременно учесть все основные линейные и нелинейные эффекты. Однако моделирование на его основе всей системы не позволяет выделить и оценить влияние на характеристики передачи отдельных эффектов. В то же время, такое моделирование в условиях действия факторов, характеризующихся непрерывным (квазинепрерывным) распределением с большой дисперсией, для корректной оценки качества передачи требует просчёта большого количества реализаций сигнала на выходе ОТ, сопряжённого со значительными затратами времени и вычислительной мощности. Поэтому представляется целесообразным, с одной стороны, по возможности разделить действие различных эффектов в ОТ с учётом их взаимной связи, а с другой -для анализа влияния факторов, действие которых носит случайный характер, - использовать методики, позволяющие не прибегать к просчёту большого объёма статистических данных.
Как видно из проведённого в главе 1 анализа, интенсивность нелинейных эффектов в ОТ ВОСП (за исключением ВРМБ) в значительной мере определяется воздействием на передаваемый сигнал хроматической дисперсии. От дисперсионных параметров ОТ существенно зависит временной джиттер, образующийся вследствие наложения на передаваемый сигнал шумового излучения оптических усилителей, В определённой степени этот джиттер связан с ФСМ импульсов оптического сигнала, так как она приводит к расширению их спектра, изменяя при этом динамику длительности импульсов сигнала в ОТ ВОСП. Взаимосвязь между отдельными межканальными нелинейными эффектами, а также между межканальными нелинейными эффектами и влиянием шума ASE оптических усилителей является более слабой, поскольку может иметь место только за счёт эффектов более высокого порядка.
Среди упомянутых выше эффектов статистический характер с непрерывным распределением носят шум ASE оптических усилителей, ПМД и межканальные нелинейные эффекты, зависящие от реализации передаваемых в оптических каналах битовых последовательностей. Статистическую природу имеют и МНЭ. Однако количество реализаций оптического сигнала в одном тактовом интервале (ТИ) конечно и определяется числом последовательных ТИ, импульсы которых испытывают существенное нелинейное взаимодействие. Последнее, в свою очередь, зависит от величины дисперсионного расширения импульсов сигнала в ОТ ВОСП.
Для исследования влияния на характеристики ВОСП параметров оптического тракта и передаваемого по нему сигнала, проводимого в данной работе, достаточно учесть только те эффекты в ОТ ВОСП, воздействие которых на передачу сигнала имеет существенную зависимость от этих параметров. Согласно результатам проведённого в главе 1 анализа к таким эффектам относятся хроматическая дисперсия, ФСМ, межсимвольные нелинейные эффекты, амплитудный и временной джиттеры, образующиеся в результате наложения на передаваемый в ОТ сигнал шума ASE, а также межканальные нелинейные эффекты. Из межканальных нелинейных эффектов, обусловленных нелинейностью показателя преломления ОВ, в системах с плотным волновым мультиплексированием и ДУ, реализованных с использованием стандартного оптического волокна (Рек. МСЭ-Т G.652), при скорости передачи 10 Гбит/с на канал достаточно учесть эффект ФКМ. При полосе WDM-сигнала более 14 нм необходимо также учитывать влияние ВРР.
Исследование влияния параметров оптического тракта ВОСП с дисперсионным управлением на ухудшающие факторы передачи
Как было указано в главе 1, влияние ряда нелинейных эффектов в оптическом тракте ВОСП с дисперсионным управлением ослабляется в случае реализации среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана ОТ отличным от нуля. Вместе с тем, отклонение СДП ДП от нулевого значения, ввиду усиления воздействия на передаваемый сигнал хроматической дисперсии, в ОТ большой протяжённости может быть сопряжено со значительным расширением импульсов сигнала. Хотя длительность передаваемых импульсов на выходе оптического тракта может быть восстановлена с помощью ПКД, увеличение их дисперсионного расширения в пределах ОТ неизбежно приведёт к усилению влияния межсимвольных нелинейных эффектов. В связи с этим необходимо определить допустимые значения СДП ДП. В то же время, для повышения эффективности ВОСП необходимо найти пути ослабления деградационного действия МНЭ, что позволило бы реализовать более высокие значения модуля СДП дисперсионного плана ОТ.
В данной работе было проведено исследование ВОСП с сосредоточенным усилением оптического сигнала, оптический тракт которой построен на основе стандартного ОВ, соответствующего Рек. МСЭ-Т G.652 (SMF), и волокна IDF-Ultrawave компании OFS (см. табл. 1.1). С помощью указанных волокон в пределах каждого усилительного участка был реализован двухсег ментный дисперсионный план, показанный на рис. 3.1. Подобный вариант построения ОТ применялся во многих экспериментальных и теоретических исследованиях последних лет [55,56,70]. Протяжённость усилительных участков была принята равной 80 км.
На рис. 3.2 представлена рассчитанная на основе уравнений (2.21) динамика длительности одиночного импульса (по уровню половины пиковой мощности) в ОТ длиной 6 Мм для трёх значений СДП ДП D [102]. Средняя мощность сигнала на входе оптического тракта составляла 1 дБм (в предположении равновероятности битов 0 и Т).
Полученные зависимости демонстрируют существенное влияние эффекта ФСМ, приводящего к значительному расширению передаваемого импульса в пределах ОТ и на его выходе (более чем в 2 раза) при 100-процентной компенсации ХД на усилительном участке (D = 0 пс/нм/км). Это расширение возрастает при отрицательных значениях D. Однако при небольшом положительном СДП ДП среднее значение длительности импульса в ОТ оказалось меньше, чем при D = 0. Это легко объяснить проявлением солитонного эффекта - взаимной компенсации искажений, вносимых эффектом ФСМ и хроматической дисперсией.
Сопоставляя представленные на рис. 3.2 зависимости с особенностями воздействия на передачу оптического сигнала различных нелинейных эффектов, можно заключить, что в области малых положительных значений D следует ожидать ослабления влияния МНЭ, тогда как с точки зрения межканальных эффектов величину D целесообразно поддерживать отрицательной.
Чтобы проверить сделанные предположения, с помощью представленных в главе 2 методик было проведено моделирование межсимвольных нелинейных эффектов и временного джиггера, вызываемого эффектом ФКМ, а также временного джиггера вследствие наложения на передаваемый сигнал шума ASE в оптическом тракте ВОСП для широкого диапазона значений среднего дисперсионного параметра ДП оптического тракта.
На рис. 3.3а и З.Зв представлены полученные зависимости потерь рас-крыва глаз-диаграммы сигнала в точке решения регенератора ЕОР от величины ПКД іпКд для разных значений D. Сплошными линиями показаны зависимости, соответствующие передаче 128-битной псевдослучайной последовательности (ЕОРм). Штриховые линии соответствуют значениям ЕОР, получаемым при отсутствии МНЭ (ЕОР1). На рис. 3.36 и З.Зг показаны аналогичные зависимости для ВДФКМ {(тФШ) и ВДШ (crASE).
При расчёте форма огибающей оптических импульсов полагалась гаус-совской, с длительностью по уровню половины пиковой мощности 50 ПС Скорость передачи 10 Гбит/с. На входе ФД был реализован оптический фильтр с характеристикой в форме приподнятого косинуса (2.25) с коэффициентом ската 0,5 и шириной полосы пропускания 40 ГГц. В качестве электрического фильтра использовался фильтр Бесселя 5-го порядка с полосой 7,5 ГГц. Остальные параметры ВОСП те же, что и для рис. 3.2. При моделировании ВДФКМ частотный интервал между оптическими каналами был принят равным 50 ГГц, число оптических каналов в системе полагалось равным 7. При этом было установлено, что увеличение количества оптических каналов не приводит к существенному изменению получаемых результатов. Так, при увеличении числа каналов до 10 отклонение полученных значений для временного джиггера не превышало 2%. Приведённые зависимости для ВДФКМ соответствуют каналу с наихудшими характеристиками (4-й канал).
Анализ условий компенсации нелинейных искажений в оптическом тракте высокоскоростных ВОСП
Представленные в предыдущих разделах результаты позволяют сделать вывод о том, что оптимальное значение среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана оптического тракта для конкретной ВОСП будет зависеть от того, какие из нелинейных эффектов являются превалирующими. При этом [103] в случае превалирования межсимвольных нелинейных эффектов над межканальными нелинейными эффектами в оптическом тракте следует реализовывать положительные значения СДП дисперсионного плана, для ослабления межканальных нелинейных эффектов величина СДП дисперсионного плана должна быть отрицательной.
Как было отмечено в главе 1, в оптических трактах с дисперсионным управлением, построенных на основе стандартного ОВ, при скорости 10 Гбит/с на канал влияние межканальных нелинейных эффектов, обусловленных зависимостью показателя преломления ОВ от интенсивности проходящего по нему излучения, становится существенным только при интервале между несущими оптических каналов Дик 25 ГГц. Поэтому при величине
Д vK =50 ГГц и выше и слабом вынужденном рамановском рассеянии основную роль будут играть внутри канальные нелинейные эффекты (ФСМ и МНЭ). Для подтверждения того, что в этом случае оптимальное значение среднего дисперсионного параметра ДП ОТ будет лежать в области положительных значений, был проведён расчёт зависимости результирующего коэффициента ошибок по битам от величины СДП ДП D для ВОСП, рассматривавшейся в разделах 3.1 и 3.2. Полученные результаты представлены на рис. 3.5 (кривые 1). Точками показаны расчётные значения. При оценке величины коэффициента ошибок для величины ЕОР был положен дополнительный запас в 3 дБ.
Из полученных зависимостей для случаев использования форматов RZ и CS-R2 следует, что оптимальные значения среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана лежат в области положительных значений (Donm - 0,02 0,05 пс/нм/км). При этом применение комбинированного формата модуляции оптического сигнала CS-RZ обеспечивает расширение диапазона значений СДП ДП, соответствующих величине коэффициента ошибок
Кош \0 , примерно на 30% по сравнению со случаем использования обычного RZ. Следует отметить приращения полосы допустимых значений D при использовании этого формата модуляции в области отрицательных значений D, которое может быть использовано в случае меньшей дальности передачи, когда коэффициент ошибок окажется в этой области ниже требуемого значения. Таким образом, применение формата модуляции CS-RZ наравне с оптимизацией среднего дисперсионного параметра ДП ОТ является методом повышения эффективности ВОСП для систем 4-го уровня синхрон ной цифровой иерархии, который может быть рекомендован для организации передачи оптического сигнала на большие расстояния на магистральной сети связи.
При увеличении числа оптических каналов до значений, соответствующих ширине полосы WDM-сигнала в несколько ТГц, значительный вклад в результирующее ухудшение характеристик передачи в системе начинает вносить эффект вынужденного рассеяния Рамана (см. п. 1,2). Соответствующая этому случаю ВОСП была исследована в работе [7]. Там в оптическом тракте протяжённостью 3 Мм, построенном на базе стандартного ОВ, с периодической сосредоточенной компенсацией хроматической дисперсии было организовано 40 оптических каналов с форматом сигнала RZ и интервалом между несущими 100 ГГц, Таким образом, ширина полосы WDM-сигнала составляла 3,9 ТГц. Полученная на основе результатов проведённого в этой работе моделирования зависимость величины Кош от среднего дисперсионного параметра ДП показана на рис. 3.5 кривой 2, Сопоставляя данную зависимость с упоминавшимися особенностями эффекта ВРР, можно заключить, что этот эффект в рассматривавшейся системе превалирует над межсимвольными нелинейными эффектами, вследствие чего оптимальное значение СДП ДП оказалось отрицательным.
Таким образом, оптимальное значение среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана ОТ в ВОСП с частотными интервалами между несущими оптических каналов 50 ГГц, оптический тракт которых построен на основе стандартного ОВ, зависит от количества организуемых в системе оптических каналов. По мере добавления каналов оптимальная величина СДП ДП смещается из области положительных значений (Donm - 0,02 0,05 пс/(нм-км) для N 7) в отрицательную область
Похожие диссертации на Исследование и разработка методов повышения эффективности ВОСП с дисперсионным управлением
