Как видно из графиков с увеличением длины волны растет и затухание и коэффициент хроматической дисперсии.

Рецензия

 

 

Введение.

В настоящее время для увеличения пропускной способности волоконно-оптических линий передачи широко используется технология спектрального уплотнения. Принцип работы данной технологии основан на передаче по оптическому волокну нескольких потоков данных на различных длинах волн - оптических каналов. На сегодняшний день спектральное уплотнение является наиболее доступной и коммерчески эффективной технологией как при модернизации существующих, так и при строительстве новых ВОЛП. Одновременно с этим увеличение пропускной способности обеспечивается за счет внедрения высокоскоростных волоконно- оптических систем передачи. Для магистральных ВОЛП сетей связи РФ на текущий момент типовая скорость в оптическом канале составляет 10 Гбит/с и на отдельных участках имеется тенденция перехода на уровень 40 Гбит/с.

В отличие от стандартных одноканальных систем внедрение высокоскоростных систем ВОСП со спектральным разделением каналов требует особого подхода и рассмотрения таких вопросов как выбор формата представления передаваемой двоичной информации, выбор и размещение компенсаторов хроматической дисперсии, выбор параметров и расстановка оптических усилителей, учет влияния поляризационной модовой дисперсии и нелинейных эффектов, а также выбор кодера упреждающей коррекции ошибок.

Целью данной работы является разработка технических предложений по модернизации волоконно- оптической линии передачи с использованием аппаратуры спектрального уплотнения.

 

Исходные данные.

Участок ВОЛП, подлежащий модернизации, состоит из 5 элементарных кабельных участков(ЭКУ). Протяженность ЭКУ определяется из таблицы 1.

 

Таблица 1. Расчет протяженности ЭКУ

Номер ЭКУ	1	2	3	4	5
Lэку,км	105-(2*m)+n 106	95+(2*m)-n 94	135-m-n 125	95-m+n 99	115+m-n 111

mn- последние цифры зачетки.

 

Тип ОВ, используемого на ВОЛП определяется в следующем виде:

(mn)mod4=37/4=9 (1)

(mn)mod4 - обозначает остаток от деления нацело mn на 4.

 

Таблица 2. Выбор типа ОВ

(mn)mod4	Тип ОВ
0	G.652.A
1	G.652.D
2	G.655.A
3	G.655.D

 

Отсюда следует что дальнейший расчет будет проводиться для стандартного ступенчатого одномодового волокна рек. G.652.D.

 

Согласно техническому заданию требуется повысить пропускную способность существующей ВОЛП за счет увеличения скорости передачи в оптическом канале и использования технологии спектрального уплотнения.

Скорость передачи (В, Гбит/с) в оптическом канале определяется согласно таблице 3.

 

Таблица 3. Выбор скорости передачи

Условие	В, Гбит/с	Уровень
m-четное	10	STM-64
m-нечетное	40	STM-256

 

Выбираем скорость передачи B=40 Гбит/с.

 

Далее следует определить количество оптических каналов:

 

Nch= =8 (2)

 

Суммарная пропускная способность: C=Nch*B=8*40=320 Гбит/с (3)

 

Выбор рабочей частоты оптического канала в данной работе производится согласно сетке частот МСЭ-Т по следующему правилу:

 

f_ch,i=193,10(ТГц) + (4)

где: fch,i - рабочая частота i-го оптического канала;        

i- номер канала;

- интервал между каналами (определяется из таблицы 4).

 

Таблица 4. Интервал между каналами

Условие	, ГГц
m- четное	100
m- нечетное	50

 

Так как m=3 отсюда следует =50 ГГц

fch,1=193100+ 50  = 192950 ГГц   

fch,2=193000 ГГц

fch,3=193050 ГГц

fch,4=193100 ГГц

fch,5=193150 ГГц

fch,6=193200 ГГц

fch,7=193250 ГГц

fch,8=193300 ГГц

 

Переведем fch в λch по формуле: λch= , нм (5)

с- скорость света в вакууме (299792458 м/с)

- частота оптического канала, Гц

 

λch,1= 1553,73 нм

λch,2=1553,33 нм

λch,3=1552,93 нм

λch,4=1552,52 нм

λch,5=1552,12 нм

λch,6=1551,72 нм

λch,7=1551,32 нм

λch,8=1550,92 нм

Полученные значения занесем в таблицу.

 

Таблица 5. Рабочие длины волн оптических каналов

Номер канала	Длина волны канала (λch), нм
1	1553,73
2	1553,33
3	1552,93
4	1552,52
5	1552,12
6	1551,72
7	1551,32
8	1550,92

 

При внедрении технологии спектрального уплотнения с использованием высокоскоростных ВОСП производится обязательное обследование линейно-кабельных сооружений, заключающееся в измерении ряда параметров оптического тракта.

При измерении спектральной зависимости коэффициента затухания были получены следующие результаты:

- на длине волны 1550 нм коэффициент затухания (α) составил:

 

α(1550 нм) = 0.19 + 0.01* [(mn) mod 4]= 0,20  дБ/км (6)

 

 

- зависимость коэффициента затухания от длины волны в С-диапазоне (1530-1565) была представлена в виде:

α(λ)=α(1550нм)+ 0,03/400 * (λ-1550  дБ/км (7)                                                                  

α1(λ1)=0,20+ 0,03/400 * (1553,73 - 1550 =0,20104    дБ/км

α2(λ2)=0,20083 дБ/км

α3(λ3)=0,20064 дБ/км

α4(λ4)=0,20048 дБ/км

α5(λ5)=0,20034 дБ/км

α6(λ6)=0,20022 дБ/км

α7(λ7)=0,20013 дБ/км

α8(λ8)=0,20006 дБ/км

 

При измерении хроматической дисперсии были получены следующие результаты:

- длина волны нулевой дисперсии:

  нм (9)

нм

- наклон дисперсионной кривой в точке нулевой дисперсии:

= 0,081 пс/( *км) (10)

 

Расчет коэффициента хроматической дисперсии:

пс/(нм*км)  (11)

0.081/4 * (1553.73 - / =15.563 пс/(нм*км)

15,543 пс/(нм*км)

15,523 пс/(нм*км)

15,502 пс/(нм*км)

15,481 пс/(нм*км)

15,461 пс/(нм*км)

15,441 пс/(нм*км)

15,420 пс/(нм*км)

 

Построим графики зависимости α(λ) и D(λ):

График зависимости α(λ)

График зависимости D(λ)

Расчет накопленной ПМД.

На ВОЛП с компенсацией хроматической дисперсии при скорости передачи 10 Гбит/с и выше ограничивающим фактором может оказаться ПМД.

Явление ПМД обусловлено тем фактом, что вследствие двулучепреломления, вызванного внутренними неоднородностями и внешними воздействиями, основную моду распространения HE11 можно представить в виде двух линейно поляризованных мод с перпендикулярными друг другу поляризациями. Вследствие различия показателей преломления для каждого состояния поляризации линейно поляризованные моды будут распространяться в ОВ с различными групповыми скоростями. Это приводит к тому, что импульсы с двумя ортогональными поляризациями приходят к приемнику с некоторой задержкой, далее на фотоприемнике выводится мощность, соответствующая сумме двух поляризаций. В итоге длительность импульса уширяется и наблюдается явление межсимвольной интерференции и увеличение коэффициента ошибок BER.

На регенерационном участке основной вклад в ПМД будут вносить телекоммуникационное волокно и модули компенсации дисперсии.

Рассчитаем вклад в суммарное ПМД, которое вносит телекоммуникационное ОВ:

 

(29)

пс

Рассчитаем вклад в суммарное ПМД, которое вносят модули компенсации дисперсии:

(30)

пс

Теперь перейдем к расчету суммарной накопленной ПМД:

(31)

пс

 

Допустимое значение ПМД, накопленное на регенерационном участке составляет 10% от длительности битового интервала. Рассчитаем максимально допустимое значение для своей скорости передачи:

(32)

=2,5 пс - для NRZ

пс - для DQPSK

 

Сравнивая рассчитанное значение накопленной ПМД с ее максимально допустимым значением приходим к выводу что система передачи будет работать некорректно вследствие большой величины накопленной ПМД (при использовании формата манипуляции NRZ). В связи с чем было принято перейти с формата NRZ на DQPSK, который увеличивает порог влияния ПМД до 8 пс, а также дает дополнительный выигрыш в OSNR = 3,5 дБ.

 

Вывод: В ходе модернизации ВОЛП была проделана колоссальная работа, заключающаяся в выборе формата представления передаваемой двоичной информации, размещении компенсаторов хроматической дисперсии, также было учтено влияние поляризационной модовой дисперсии, и произведен выбор кодера упреждающей коррекции ошибок.

Основная задача инженера - учет всех факторов влияющих на работу ВОСП и грамотная борьба с ними. Конкретно в данной работе основные трудности были в низком уровне OSNR и большом значении суммарной накопленной ПМД. В связи с чем был выбран кодер RSxRS и формат манипуляции DQPSK. В итоге "запас прочности" для ЭКУ где OSNR проседает наиболее сильно (ЭКУ3) составит 1,666 дБ, а порог влияния ПМД вырос до 8 пс.

 

Список используемой литературы:

1) Методическая разработка "Модернизация ВОЛП с использованием аппаратуры спектрального уплотнения". Дашков М.В., Волков К.А.

2) Оптические волокна для линий связи. Листвин А.В., Листвин В.Н., Швырков Д.В.

 

Код сохраняем

Рецензия

 

 

Введение.

В настоящее время для увеличения пропускной способности волоконно-оптических линий передачи широко используется технология спектрального уплотнения. Принцип работы данной технологии основан на передаче по оптическому волокну нескольких потоков данных на различных длинах волн - оптических каналов. На сегодняшний день спектральное уплотнение является наиболее доступной и коммерчески эффективной технологией как при модернизации существующих, так и при строительстве новых ВОЛП. Одновременно с этим увеличение пропускной способности обеспечивается за счет внедрения высокоскоростных волоконно- оптических систем передачи. Для магистральных ВОЛП сетей связи РФ на текущий момент типовая скорость в оптическом канале составляет 10 Гбит/с и на отдельных участках имеется тенденция перехода на уровень 40 Гбит/с.

В отличие от стандартных одноканальных систем внедрение высокоскоростных систем ВОСП со спектральным разделением каналов требует особого подхода и рассмотрения таких вопросов как выбор формата представления передаваемой двоичной информации, выбор и размещение компенсаторов хроматической дисперсии, выбор параметров и расстановка оптических усилителей, учет влияния поляризационной модовой дисперсии и нелинейных эффектов, а также выбор кодера упреждающей коррекции ошибок.

Целью данной работы является разработка технических предложений по модернизации волоконно- оптической линии передачи с использованием аппаратуры спектрального уплотнения.

 

Исходные данные.

Участок ВОЛП, подлежащий модернизации, состоит из 5 элементарных кабельных участков(ЭКУ). Протяженность ЭКУ определяется из таблицы 1.

 

Таблица 1. Расчет протяженности ЭКУ

Номер ЭКУ	1	2	3	4	5
Lэку,км	105-(2*m)+n 106	95+(2*m)-n 94	135-m-n 125	95-m+n 99	115+m-n 111

mn- последние цифры зачетки.

 

Тип ОВ, используемого на ВОЛП определяется в следующем виде:

(mn)mod4=37/4=9 (1)

(mn)mod4 - обозначает остаток от деления нацело mn на 4.

 

Таблица 2. Выбор типа ОВ

(mn)mod4	Тип ОВ
0	G.652.A
1	G.652.D
2	G.655.A
3	G.655.D

 

Отсюда следует что дальнейший расчет будет проводиться для стандартного ступенчатого одномодового волокна рек. G.652.D.

 

Согласно техническому заданию требуется повысить пропускную способность существующей ВОЛП за счет увеличения скорости передачи в оптическом канале и использования технологии спектрального уплотнения.

Скорость передачи (В, Гбит/с) в оптическом канале определяется согласно таблице 3.

 

Таблица 3. Выбор скорости передачи

Условие	В, Гбит/с	Уровень
m-четное	10	STM-64
m-нечетное	40	STM-256

 

Выбираем скорость передачи B=40 Гбит/с.

 

Далее следует определить количество оптических каналов:

 

Nch= =8 (2)

 

Суммарная пропускная способность: C=Nch*B=8*40=320 Гбит/с (3)

 

Выбор рабочей частоты оптического канала в данной работе производится согласно сетке частот МСЭ-Т по следующему правилу:

 

f_ch,i=193,10(ТГц) + (4)

где: fch,i - рабочая частота i-го оптического канала;        

i- номер канала;

- интервал между каналами (определяется из таблицы 4).

 

Таблица 4. Интервал между каналами

Условие	, ГГц
m- четное	100
m- нечетное	50

 

Так как m=3 отсюда следует =50 ГГц

fch,1=193100+ 50  = 192950 ГГц   

fch,2=193000 ГГц

fch,3=193050 ГГц

fch,4=193100 ГГц

fch,5=193150 ГГц

fch,6=193200 ГГц

fch,7=193250 ГГц

fch,8=193300 ГГц

 

Переведем fch в λch по формуле: λch= , нм (5)

с- скорость света в вакууме (299792458 м/с)

- частота оптического канала, Гц

 

λch,1= 1553,73 нм

λch,2=1553,33 нм

λch,3=1552,93 нм

λch,4=1552,52 нм

λch,5=1552,12 нм

λch,6=1551,72 нм

λch,7=1551,32 нм

λch,8=1550,92 нм

Полученные значения занесем в таблицу.

 

Таблица 5. Рабочие длины волн оптических каналов

Номер канала	Длина волны канала (λch), нм
1	1553,73
2	1553,33
3	1552,93
4	1552,52
5	1552,12
6	1551,72
7	1551,32
8	1550,92

 

При внедрении технологии спектрального уплотнения с использованием высокоскоростных ВОСП производится обязательное обследование линейно-кабельных сооружений, заключающееся в измерении ряда параметров оптического тракта.

При измерении спектральной зависимости коэффициента затухания были получены следующие результаты:

- на длине волны 1550 нм коэффициент затухания (α) составил:

 

α(1550 нм) = 0.19 + 0.01* [(mn) mod 4]= 0,20  дБ/км (6)

 

 

- зависимость коэффициента затухания от длины волны в С-диапазоне (1530-1565) была представлена в виде:

α(λ)=α(1550нм)+ 0,03/400 * (λ-1550  дБ/км (7)                                                                  

α1(λ1)=0,20+ 0,03/400 * (1553,73 - 1550 =0,20104    дБ/км

α2(λ2)=0,20083 дБ/км

α3(λ3)=0,20064 дБ/км

α4(λ4)=0,20048 дБ/км

α5(λ5)=0,20034 дБ/км

α6(λ6)=0,20022 дБ/км

α7(λ7)=0,20013 дБ/км

α8(λ8)=0,20006 дБ/км

 

При измерении хроматической дисперсии были получены следующие результаты:

- длина волны нулевой дисперсии:

  нм (9)

нм

- наклон дисперсионной кривой в точке нулевой дисперсии:

= 0,081 пс/( *км) (10)

 

Расчет коэффициента хроматической дисперсии:

пс/(нм*км)  (11)

0.081/4 * (1553.73 - / =15.563 пс/(нм*км)

15,543 пс/(нм*км)

15,523 пс/(нм*км)

15,502 пс/(нм*км)

15,481 пс/(нм*км)

15,461 пс/(нм*км)

15,441 пс/(нм*км)

15,420 пс/(нм*км)

 

Построим графики зависимости α(λ) и D(λ):

График зависимости α(λ)

График зависимости D(λ)

Как видно из графиков с увеличением длины волны растет и затухание и коэффициент хроматической дисперсии.

 

При измерении ПМД были получены следующие результаты:

Dpmd1=0,1+0,01*m=0,13 пс/

Dpmd2=0,2-0,01*n=0,13 пс/

Dpmd3=0,05+0,01*n=0,12 пс/

Dpmd4=0,2-0,01*n=0,13 пс/

Dpmd5=0,08+0,01*n=0,15 пс/

 

Таблица 6. Основные параметры

Номер канала	f, ГГц	λ, нм	α, дБ	D, пс/(нм*км)
1	192950	1553,73	0,20104	15.563
2	193000	1553,33	0,20083	15,543
3	193050	1552,93	0,20064	15,523
4	193100	1552,52	0,20048	15,502
5	193150	1552,12	0,20034	15,481
6	193200	1551,72	0,20022	15,461
7	193250	1551,32	0,20013	15,441
8	193300	1550,92	0,20006	15,420