Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ показателей качества передачи информации в телекоммуникационных системах с плотным волновым мультиплексированием 11
1.1 .Постановка задачи 11
1.2. Анализ существующего состояния и перспектив развития телекоммуникационных систем с плотным волновым мультиплексированием на железнодорожном транспорте 12
1.3. Анализ проблем применения технологии DWDM в
телекоммуникационных системах железнодорожного транспорта 16
1.3.1. Обзор технологии плотного волнового мультиплексирования... 16
1.3.2. Проблемы применения технологии DWDM в телекоммуникационных системах железнодорожного транспорта 23
1.4. Показатели качества передачи информации в телекоммуникационных системах с плотным волновым мультиплексированием 26
1.4.1. Понятия в области качества функционирования телекоммуникационных систем 26
1.4.2. Нормирование ошибок в каналах и трактах систем DWDM 29
1.5. Выводы 36
2. Исследование факторов влияния оптической среды на качество передачи сигналов по каналам телекоммуникационной системы с плотным волновым мультиплексированием 37
2.1. Анализ процессов взаимных влияний между оптическими сигналами при их распространении в нелинейной среде 37
2.2. Исследование влияния эффекта фазовой самомодуляции 40
2.3. Исследование влияния эффекта перекрестной фазовой модуляции...45
2.4. Исследование влияния эффекта вынужденного рассеяния Рамана...50
2.5. Исследование влияния эффекта вынужденного рассеяния Бриллюэна 55
2.6. Исследование влияния эффекта четырехволнового смешения 60
2.6.1. Общие положения 60
2.6.2. Модели процессов образования мешающих сигналов при воздействии нелинейного эффекта четырехволнового
смешения 66
2.6.3. Расчет мощности шума в оптических каналах системы DWDM при воздействии эффекта четырехволнового смешения 72
2.7. Исследование влияния оптического усилителя 77
2.8. Обзор результатов исследований 79
2.9. Выводы 83
3. Методика расчета энергетических и вероятностных характеристик оптических каналов телекоммуникационной системы с плотным волновым мультиплексированием 85
3.1. Постановка задачи 85
3.2. Разработка алгоритма расчета энергетических и вероятностных характеристик оптических каналов телекоммуникационной системы DWDM 86
3.3.Разработка программы расчета энергетических и вероятностных характеристик телекоммуникационной системы DWDM 109
ЗАВыводы 114
4. Методика расчета показателей качества передачи в телекоммуникационной системе dwdm при загрузке оптических каналов трафиком различных технологий 115
4.1. Постановка задачи 115
4.2.Методика расчета показателей качества передачи при загрузке каналов системы DWDM трафиком различных технологий 115
4.3. Расчет показателей качества передачи фреймов STM в каналах телекоммуникационной системы DWDM 118
4.4. Расчет показателей качества передачи ячеек ATM в каналах телекоммуникационной системы DWDM 121
4.5. Расчет показателей качества передачи пакетов IP в каналах телекоммуникационной системы DWDM 123
4.6. Выводы 128
Заключение 129
Список литературы
- Анализ существующего состояния и перспектив развития телекоммуникационных систем с плотным волновым мультиплексированием на железнодорожном транспорте
- Исследование влияния эффекта фазовой самомодуляции
- Разработка алгоритма расчета энергетических и вероятностных характеристик оптических каналов телекоммуникационной системы DWDM
- Расчет показателей качества передачи фреймов STM в каналах телекоммуникационной системы DWDM
Введение к работе
В настоящее время на железнодорожном транспорте Российской Федерации функционирует магистральная цифровая сеть связи (МЦСС) общей протяженностью свыше 50 тысяч км. В связи с постоянным ростом потребностей в цифровых каналах и услугах связи имеющихся резервов канальной емкости МЦСС становится недостаточно. В рамках Системного проекта развития сети связи железнодорожного транспорта Российской Федерации планируется интенсивное внедрение технологии плотного волнового мультиплексирования (DWDM), которая позволит многократно увеличить пропускную способность существующей МЦСС, реализовать на железных дорогах единое информационное пространство, расширить перечень предоставляемых телекоммуникационных услуг.
Актуальными научными задачами в связи с этим являются исследования влияния оптической среды существующих волоконно-оптических линий связи на качество передачи информации в оптических каналах систем DWDM. Эти исследования позволят определить предельные параметры систем DWDM, при которых обеспечивается требуемое качество передачи информации с учетом особенностей передаваемого трафика.
В настоящее время отсутствуют научно обоснованные методики оценки влияния оптической среды на качество функционирования систем DWDM. В известных работах Г. Агравала, А. Жирара, Н.Н. Слепова, P.P. Убайдуллаева, А.Б. Иванова, В.Н. Листвина, Г.С. Ландсберга и др. при исследовании влияния нелинейных эффектов на процессы распространения оптического сигнала не рассматривалось их воздействие на качество передачи. Результаты научных исследований по указанной проблематике позволят производить расчеты показателей качества передачи информации по оптическим каналам существующих и перспективных систем DWDM.
Основной целью диссертационной работы является разработка методики расчета показателей качества передачи информации по каналам
9
телекоммуникационных систем с плотным волновым
мультиплексированием, учитывающей воздействие оптической среды передачи сигналов.
Для достижения поставленной цели с учетом общих принципов организации телекоммуникационных систем DWDM и оценки качества их функционирования в диссертации выполнены следующие задачи:
исследованы факторы влияния оптической среды на энергетические характеристики оптических сигналов, а также воздействия нелинейных эффектов на изменение мощности передаваемых сигналов и оптических шумов;
разработана методика расчета количества мешающих сигналов, образуемых в оптических каналах системы DWDM при воздействии нелинейного эффекта четырехволнового смешения;
разработана методика расчета защищенности и коэффициента битовых ошибок (BER) в оптических каналах системы DWDM при воздействии нелинейных эффектов на оптический сигнал;
разработана методика расчета показателей качества передачи информации при загрузке оптических каналов системы DWDM трафиком различных технологий;
разработаны вычислительные алгоритмы и программный продукт для расчета энергетических характеристик оптических сигналов и показателей качества передачи по оптическим каналам системы DWDM.
В диссертационной работе получены следующие научные результаты:
комплексный метод расчета влияний нелинейных свойств оптической среды на качество передачи информации по оптическим каналам системы DWDM;
алгоритм, позволяющий производить расчет количества мешающих сигналов, образованных при воздействии нелинейного эффекта
10 четырехволнового смешения, и расчет мощности оптических шумов при взаимном влиянии между каналами;
алгоритм расчета энергетических характеристик оптических сигналов и показателей качества передачи по оптическим каналам системы DWDM;
методы расчета показателей качества передачи информации в системе DWDM при загрузке оптических каналов трафиком различных технологий.
Практическая ценность работы состоит в том, что её результаты позволяют оценивать качество передачи в оптических каналах системы DWDM, дать рекомендации по использованию оптических каналов для передачи трафика разных технологий. Исследование влияния нелинейных эффектов на энергетические параметры оптического сигнала позволяет определить допустимые значения характеристик оптического волокна и системы DWDM в условиях обеспечения заданного качества передачи информации. Программное обеспечение для расчета показателей качества передачи возможно использовать при проектировании и эксплуатации систем DWDM с различными исходными данными.
Основные теоретические и практические результаты, полученные в диссертации, использованы в компаниях ЗАО «Компания ТрансТелеКом», ОАО «Комкор», ООО «OK Solution» и в учебном процессе на кафедре «Радиотехника и электросвязь» МИИТа, что подтверждено актами.
Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждались на конференциях РНТОРЭС имени А.С.Попова, научно-практических конференциях МИИТа «Неделя науки», на VII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007 и на заседаниях кафедры «Радиотехника и электросвязь» МИИТа.
Основные результаты диссертации изложены в 14 печатных работах. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложения.
Анализ существующего состояния и перспектив развития телекоммуникационных систем с плотным волновым мультиплексированием на железнодорожном транспорте
В настоящее время телекоммуникационные системы железнодорожного транспорта Российской Федерации охватывают 11 часовых поясов и 71 из 89 регионов России. Общая протяженность телекоммуникационных систем, построенных на основе волоконно-оптических кабелей, составляет свыше 52,5 тысяч км [6]. Организовано 11 точек сопряжения с международными телекоммуникационными системами.
Создание магистральных волоконно-оптических телекоммуникационных систем позволило расширить информационное обеспечение железнодорожной отрасли. Сегодня все 17 железных дорог -филиалы ОАО "РЖД" - обеспечены высокоскоростными цифровыми каналами с пропускной способностью до 10 Гбит/с. Современные телекоммуникационные системы позволяют реализовывать на железных дорогах единое информационное пространство, автоматизировать управление и повысить эффективность производственного процесса и транспортных услуг с высоким качеством обслуживания. Однако имеющийся резерв канальной емкости телекоммуникационных систем достаточен лишь для обеспечения существующих технологических потребностей ОАО "РЖД" и обслуживаемого ЗАО «Компания ТрансТелеКом» телекоммуникационного рынка.
В последние годы наблюдается активная конкуренция по предоставлению телекоммуникационных услуг связи. На некоторых наиболее востребованных магистральных железнодорожных направлениях (северо-западном, южном и восточном) канальная емкость использована практически полностью. Зафиксирована также нехватка свободных оптических волокон [7]. Это объясняется тем значительным ростом потребностей в обмене мультимедийной информацией. Многократно увеличились скорости сетей передачи данных и их географический охват. Высококачественная передача видео, голоса и данных приобрела исключительную важность в структурах бизнеса, государственного управления, управления промышленностью и транспортом. Наблюдается интенсивный рост потребностей в использовании высокоскоростных цифровых каналов связи и необходимости многоуровневого управления телекоммуникационными системами. Стратегически важной задачей стало многократное увеличение пропускной способности существующих телекоммуникационных систем. Решить эту проблему возможно тремя способами: - дополнительной прокладкой волоконно-оптических кабелей и строительством параллельно работающих систем; - переходом к более производительной аппаратуре временного мультиплексирования; - применением технологии волнового мультиплексирования.
Недостатки первого способа очевидны. Дополнительная прокладка волоконно-оптических кабелей, монтаж линий связи повлечет за собой значительные капитальные и эксплуатационные затраты.
Второй способ состоит в увеличении скорости передачи информации путем использования современных TDM-технологий (временное разделение информационных каналов) и перехода к более производительной аппаратуре временного мультиплексирования. Реализация этого варианта связана с рядом технических и экономических трудностей. Например, при внедрении аппаратуры уровня STM-64, обеспечивающей скорость передачи 10 Гбит/с, требуется не только замена существующего мультиплексного оборудования, но и изменение его состава. При скоростях передачи от 10 Гбит/с и более существенную роль начинают оказывать такие факторы, как отражение сигналов от мест соединения волокон, хроматическая и поляризационно-модовая дисперсии оптического волокна. Требуется установка дополнительных усилителей, регенераторов, компенсаторов дисперсии [8-9].
Таким образом, планируя переход к скоростям передачи более 10 Гбит/с, необходимо детально проанализировать факторы, обуславливающие искажения сигналов в оптическом волокне и предельные технологические возможности аппаратуры SDH. Кроме того, использование более производительной аппаратуры приводит к значительному удорожанию мультиплексного оборудования и ограничивает применение разнородных протоколов передачи данных.
Использование технологии DWDM, позволяющей многократно увеличить пропускную способность существующих телекоммуникационных систем без прокладки дополнительных кабелей и установки на каждое волокно нового мультиплексного оборудования, является единственным практически реализуемым способом.
Системы DWDM позволяют по одному волокну на физическом уровне передавать одновременно сочетания различных сигналов с различными скоростями передачи. Технология DWDM является эффективным и экономичным средством предоставления телекоммуникационных услуг с возможностью максимального использования имеющихся инфраструктур.
В утвержденных планах развития ЗАО «Компания ТрансТелеКом» на ближайшие годы одной из ключевых задач является внедрение технологии волнового мультиплексирования DWDM с целью многократного увеличения пропускной способности сети, улучшения качества обслуживания железных дорог и расширения спектра предоставляемых услуг связи сторонним пользователям [7].
Применение на железнодорожном транспорте технологии DWDM предусмотрено системным проектом развития сети связи железнодорожного транспорта. Строительство сети DWDM будет осуществляться в несколько этапов [7].
Исследование влияния эффекта фазовой самомодуляции
Изменение ширины импульсов неизбежно сопровождается изменением пиковой амплитуды импульсов. При этом в первом приближении считается, что площадь импульса не меняется, т.е. сохраняется постоянным произведение амплитуды импульса на его ширину: P0o=Prt]. Изменение пиковой амплитуды импульсов принято характеризовать величиной штрафа по мощности: q=10 log(P(/Pi), дБ [13]. Это же понятие удобно использовать и для характеристики относительной величины уширения импульсов q=10-log(P(/P])=10-log(ti/to). При этом за пороговое значение штрафа по мощности часто принимают уровень q = 2 дБ, что соответствует увеличению ширины импульса примерно в 1,6 раза [13].
Эффект SPM существенно зависит от величины положительной дисперсии. В волокне без дисперсии SPM не меняет ширину импульса, приводя лишь к изменению спектра импульса. При совместном действии SPM и положительной дисперсии импульс изменяет свою ширину значительнее, чем при дисперсионном уширении (без SPM). Таким образом, основной эффект SPM - это изменение скорости уширения импульса, вызванного воздействием дисперсии [29].
Для расчета коэффициента уширения при допущении о гауссовской форме импульса можно воспользоваться формулой [27]: г ( л Iі 1+. эфф Зл/3 L\.L і} 2 D где to -начальная длительность импульса, пс; LNL - нелинейная длина, км; LD - дисперсионная длина, км. Дисперсионная длина LD и нелинейная длина LNL характеризуют длины, на которых дисперсионные или нелинейные эффекты необходимо учитывать при распространении импульса вдоль длины L световода [29]. Начальная длительность импульса to зависит от скорости передачи В: 1 t0= —, пс. 0 2В Дисперсионная длина вычисляется по формуле [27, 29]: где /% - постоянная распространения, связанная с удельной дисперсией D выражением [29]: Л2 2 Р2 = D, пс /км. І7Ґ-С Таким образом, LD = п с2 . (2.3) LU-D -А Нелинейная длина рассчитывается по формуле [27, 29]: т _ Л АэфФ 2п-ка-Р0 Максимальный фазовый сдвиг при эффекте SPM можно представить как отношение эффективной длины к нелинейной длине [29]: L эфф PSPM j Формулу для расчета потерь мощности сигнала в оптическом канале приведем к следующему виду: \ ( А \ L_ т2 л , ДБ. (2.4) A W=5-lg \ + лІ2- ршГ-— + La J I Зл/З
На рис.2.1 показаны зависимости потерь мощности сигнала АР$рм от длины усилительного участка (УУ) L для разных значений входной мощности Р0. Зависимости получены для волокна стандарта G.652 на длине волны 1550 нм при скорости передачи 10 Гбит/с. На рис.2.2 показаны зависимости потерь мощности сигнала АР$рм от длины УУ для разных значений скорости передачи в оптическом канале. Зависимости получены для волокна стандарта G.652 на длине волны 1550 нм при входной мощности сигнала Ро=1 мВт.
Выделим факторы, при которых увеличиваются потери мощности сигнала из-за воздействия эффекта фазовой самомодуляции: увеличение мощности сигнала, вводимой в волокно (например, APSPM=0,94 дБ при Р0=1 мВт и ДР8РМ=1,37 дБ при Р0=10 мВт); увеличение скорости передачи информации (например, с APSPM=1 ДБ при 10 Гбит/с и APSPM=10 дБ при 40 Гбит/с); увеличение длины усилительного участка (например, ДР5РМ=1 дБ при L=80 км и APSPM=1,85 дБ при L=120 км); увеличение длины волны несущего сигнала (например, АР8Рм=0,94 дБ при Х= 1529,55 нм и APSPM=1,16 ДБ при Х= 1560,61 нм); уменьшение эффективной площади сердцевины волокна (например, APSPM=1 08 дБ при Аэфф=80 мкм2 и ДР8рм=1Д7 дБ при АЭфф=55 мкм2); увеличение значения удельной дисперсии волокна (например, APSPM=0,15 дБ при 4 пс/нм/км и ДР5РМ=1,08 дБ при 17,5 пс/нм/км). Таким образом, эффект воздействия фазовой самомодуляции значительнее (потери возрастают на несколько дБ) проявляется с увеличением скорости передачи информации в оптическом канале. Также воздействие фазовой самомодуляции более деструктивно при увеличении мощности оптического сигнала. На эффект SPM не оказывает влияние уменьшение частотного расстояния между каналами или увеличение числа каналов связи. Влияние фазовой самомодуляции уменьшается, если хроматическая дисперсия нулевая или незначительная по величине (до 6 пс/нм/км), а также при увеличении эффективной площади сердцевины оптического волокна. В общем случае влияние SPM значительно (потери составляют несколько дБ) только в системах DWDM с высоким значением скорости передачи (В О Гбит/с), высоким значением удельной дисперсии или в системах большой протяженности.
Изменение значений показателя преломления сердцевины волокна приводит к эффекту перекрестной фазовой модуляции волн (СРМ) [29, 31]. Эффект СРМ вызывает расширение спектра передаваемого сигнала, изменение мощности оптического сигнала в каналах системы DWDM, взаимные влияния между соседними оптическими каналами. Величина расширения спектра сигнала, вносимого СРМ, зависит от частотного расстояния между каналами.
Известно, что возникающий при эффекте СРМ дополнительный фазовый сдвиг в і-ом оптическом канале пропорционален коэффициенту нелинейности 7 и эффективной длине взаимодействия Ьофф [13]:
Разработка алгоритма расчета энергетических и вероятностных характеристик оптических каналов телекоммуникационной системы DWDM
Алгоритм описывает работу программы расчета показателей качества передачи информации по оптическим каналам системы передачи DWDM с учетом влияния оптической среды передачи сигналов (влияние нелинейных эффектов, оптических усилителей, квантового шума). Общий алгоритм расчета приведен на рис.3.1. Алгоритм описывает работу вычислительной программы, содержит в себе подпрограммы-алгоритмы, показанные на рис.3.2-3.5.
Общий алгоритм (рис.3.1) предлагает выбор способа определения длин усилительных участков: ручной ввод или программный расчет (блок 1). В первом случае количество усилительных участков и их длины задаются вручную (блок 2). Во втором потребуется ввести общую длину линии связи (блок 3), а программа рассчитывает предельные длины регенерационных и усилительных участков. Общими исходными данными для обоих случаев являются (блок 4): частота несущего сигнала оптического канала, на которой производится расчет/; количество оптических каналов в системе N; мощность оптического сигнала на входе канала Р0; разнос частот между оптическими каналами Д/; скорость передачи по оптическому каналу В; спектральная полоса источника излучения Av; коэффициент шума оптического усилителя NF; рабочие затухание оптического волокна а; затухание разъемного соединения с с; затухание сварочного соединения анс; энергетический потенциал аппаратуры DWDM Э; энергетический системный запас з; число разъемных соединений на участке Npc; строительная длина оптического кабеля 1стр; стандарт оптического волокна; эффективная площадь сердцевины волокна Se; наклон дисперсионной характеристики So; длина волны нулевой дисперсии \; коэффициент поляризационной модовой дисперсии PMD. Дополнительно вводятся постоянные коэффициенты (блок 7): скорость распространения света с=299792500 м/с, постоянная Планка h=6,62-10"34 Вт-с, коэффициент нелинейности показателя преломления к=3,2-10 мкм /Вт.
Алгоритм предусматривает расчет коэффициента битовых ошибок (BER) на первом усилительном участке. От алгоритма расчета BER всех последующих усилительных участков он отличается отсутствием расчета мощности шума оптического усилителя. В алгоритме расчета BER первого усилительного участка предусмотрены расчеты количества мешающих сигналов при невырожденном и вырожденном FWM, коэффициента дисперсии оптического волокна, разницы коэффициентов распространения оптических волн и расчет коэффициента FWM. На последующих участках используются предварительно полученные значения BER. Расчет параметра BER усилительных участков проводится по всем участков. При этом величина BER после расчета і-го усилительного участка будет добавляться к рассчитанному ранее значению.
Блок 5 на рис.3.1 выполняет расчет предельных по затуханию длин усилительных участков. Длины элементарных кабельных участков (ЭКУ) определяются в соответствии с техническими данными используемой аппаратуры волоконно-оптической передачи и типом применяемых волоконно-оптических кабелей. Расчет длины элементарного кабельного участка Ly выполняется на основании [42]: Lv = , KM, 3-3-N„-ar а + cmp где: - Э - энергетический потенциал ВОСП, паспортная характеристика аппаратуры приема-передачи (разница между средним уровнем вводимой в оптическое волокно мощности и минимальной принимаемой мощности при коэффициенте ошибок 10" ); - з - энергетический системный запас в ВОСП, необходимый для компенсации потери мощности сигнала, связанной с проведением ремонтных и дополнительных работ на кабеле, ухудшением параметров оптического волокна и аппаратуры приема-передачи, а также других отклонений параметров участка в процессе эксплуатации; - Npc - число разъемных соединений на участке; - otpc - затухание разъемного соединения, дБ; - анс - затухание сварочного (неразъемного) соединения, дБ; - а - рабочие затухание оптического волокна в третьем окне прозрачности аЮ,22 дБ/км - для оптических волокон G.655/G.652; - lcmp - строительная длина оптического кабеля, обычно 1стр=4 км. Полученные результаты расчета используются при расстановке оптических усилителей на расчетном участке общей протяженностью Lo6l„.
В блоке 6 на рис.3.1 выполняются расчеты предельных длин регенерационных участков по дисперсии. При поляризационно-модовой дисперсии (ПМД) случайная связь между поляризационными модами волокна может приводить к изменению разности групповых запаздываний (DGD - Differential Group Delay) и, соответственно, к уширению импульсов. В оптическом волокне среднее значение DGD пропорционально квадратному корню из длины волокна [13]: Ar = PMD-LU2, ПС, где PMD - коэффициент поляризационной модовой дисперсии, пс/км1/2. Для современных оптических волокон PMD=0,1 пс/км . Оценим допустимую величину уширения импульсов из-за воздействия ПМД. Конечная ширина импульса At представляет собой сумму квадратов начальной ширины импульса At0 и среднего значения DGD Ат [13]: Д/ = (Дґ02+Дг2),/2,пс. Учитывая случайную природу поляризационной дисперсии, обычно накладывают условие, чтобы вклад от среднего значения DGD был настолько мал, чтобы им можно было пренебречь [13]. Для этого достаточно, чтобы At было на порядок меньше ширины битового интервала 1/В.
В качестве критериев для оценки максимально допустимой длины участка регенерации без компенсации ПМД, можно использовать данные табл. 3.1 [13].
Расчет показателей качества передачи фреймов STM в каналах телекоммуникационной системы DWDM
Прочерки в таблицах означают, что BER O" , светлым фоном отмечены позиции, где 10"6 BER 10"12, а темным фоном, где 10"3 BER 0 6. Из полученных результатов следует, что для данной конфигурации системы имеются ограничения по мощности сигнала, вводимого в волокно (3-Й) дБм). Наименьшие значения коэффициентов битовых ошибок в оптических каналах системы DWDM наблюдаются при величинах вводимой мощности оптического сигнала 0,5-4 мВт на канал. При больших мощностях вводимого сигнала значения BER возрастают из-за усиления воздействия нелинейных эффектов. Из полученных результатов также следует, что существуют ограничения по выбору параметров системы DWDM при числе каналов более 80, межканальном интервале 50 ГГц и менее, скорости передачи 40 Гбит/с и длины регенерационного участка на высоких скоростях. На скоростях передачи до 10 Гбит/с при использовании волокна стандарта G.652 значение BER меньше, чем при использовании волокна G.655. При скорости 40 Гбит/с использование волокна стандарта G.652 неприемлемо.
Уменьшить значение BER возможно за счет применения прямой коррекции ошибок FEC (Forward Error Correction). Для этого используются кодеры FEC, вносящие избыточность в информационный битовый поток, и декодеры FEC, выполняющие коррекцию ошибочно принятых битов. С этой целью в магистральных системах DWDM наиболее широкое применение получили коды Рида-Соломона, которые позволяют уменьшить BER на несколько порядков [40, 52].
К кодекам на основе блочных кодов Рида-Соломона RS(n,k) с s-битовыми символами относятся: RS(255,251), RS(255,239), RS(255,223) с однобайтовыми (s=8) символами. Это означает, что кодер FEC принимает последовательно каждые к символов данных длиной s бит каждый и добавляет к ним n-k символов, рассчитанные по принятым k-s битам, дополняя фрагмент цифрового потока до кодового слова. Это кодовое слово длиной п, состоящее из неизменной части данных длиной к и рассчитанной добавки длиной n-k предается в линию. Декодер из полученного кодового слова, в котором могли появиться ошибки, может исправить до t символов, где t=(n-k)/2. При этом исправление символа не зависит от числа ошибочных битов внутри него. Избыточностью кода называется отношение (n-k)/k. Таким образом, конечное значение BERFEC определяется с учетом коэффициента исправления ошибок kFEC (блок 10 на рис.3.1):
По разработанному алгоритму расчета энергетических и вероятностных характеристик системы DWDM была написана программа в среде программирования Delphi. Она представляет собой автоматизированную систему расчета показателей качества передачи сигналов по оптическим каналам системы DWDM. В Приложении 1 приведен текст основного расчетного модуля программы.
Программа учитывает следующие факторы влияния на качество передачи оптического сигнала: - шумы, возникающие в результате нелинейного эффекта четырехволнового смешения; - шумы оптических усилителей; - квантовый шум; - потери мощности сигнала в результате воздействий нелинейных эффектов (фазовой самомодуляции, перекрестной фазовой модуляции, вынужденных рассеяний Рамана и Бриллюэна); - затухание сигнала и шумов в волокне; - потери на соединениях; - дисперсию и другие характеристики оптического волокна; - параметры системы DWDM и аппаратуры.
На рис.3.10 показан внешний вид программы после её запуска. Программа имеет удобный интерфейс для ввода исходных данных. Пользователь иметь возможность изменять любые параметры, влияющие на показатели качества передачи оптического сигнала. Программа позволяет задавать в качестве исходных данных все характеристики системы DWDM и характеристики оптического волокна (рис.3.11-3.13). В качестве результатов расчета программа выводит на экран следующие значения в конце каждого усилительного участка: мощность оптического сигнала, мощность помехи, защищенность оптического сигнала и коэффициент битовой ошибки BER оптического сигнала в канале системы DWDM (рис.3.14). Подсчет параметров ведется в прямом и обратном направлении. Кроме получения результатов в табличной форме программа выводит график, иллюстрирующий изменение значения BER при прохождении сигнала по системе DWDM (рис.3.15).
