Сети и системы связи

Задача достижения требуемого качества функционирования волоконно-оптических систем передачи м. б. решена различными способами резервирования или путем оптимизации решений, обеспечивающих техн. эксплуатацию цифровых систем передачи. Рассмотрены типы резервирования, нормативная база в области техн. эксплуатации, методы техн. обслуживания сетей. Приведены новые нормативные документы. Даны рекомендации по проектированию и эксплуатации волоконно-оптических систем передачи.

Масштабируемость и классы обслуживания являются центр. вопросами проектирования плоскости управления волоконно-оптической сети связи с разделением каналов и маршрутизацией по длине волны. Разрабатываются основные принципы обеспечения масштабируемости сети большого города со спектральным мультиплексированием называемой оптической сетью большого города. Принципы охватывают проблемы живучести, масштабируемости и классификации услуг. Новым является понятие планирования между поступлениями (interarrival planning). Поскольку в оптической сети число одновременно работающих путей значительно меньше, чем соединений в обычной сети IP/MPLS, можно говорить о дискретном процессе поступления нагрузки с интервалами между установлением новых соединений от десятков секунд до нескольких минут. Длительность периода между такими событиями обратно пропорциональна динамике нагрузки. Это и приводит к идее планирования между поступлениями.

Эксперимент по лазерной связи между Землей и космосом был проведен с целью проверки оптических интерфейсов между терминалом лазерной системы связи в оптической наземной станции и полезным оптическим бортовым грузом геостационарного ИСЗ, отстоящего на 38000 км. При наличии хороших атмосферных условий были протестированы такие оптические характеристики передачи из конца в конец как интенсивность, чувствительность, длина волны, поляризация и схема модуляции оптического сигнала, а также последовательности захвата на автоматическое сопровождение в достаточно хороших атмосферных условиях. Приведены характеристики линии связи.

Исследованы возможности селекции LP-мод на выходе оптоволокна с помощью бинарных амплитудных МОДАНов. Разработана методика измерения поперечно-модового состава излучения в волоконном световоде со ступенчатым профилем показателя преломления и проведены измерения при различных условиях возбуждения. Произведено селективное возбуждение в волоконном световоде моды низшего порядка, отличной от основной, с помощью фазового МОДАНа.

Описаны 10 Гбит/с трансокеанские волоконно-оптические системы передачи с уплотнением по длине волны 64-х и 96-ти каналов, названные NS320DS/TS. В 64-ти канальной системе использован метод прямого исправления ошибок с высокой эффективностью схемы кодирования. Линия использует большую ширину полосы пропускания и оптические усилители на легированном эрбием волокне с выравненным усилением. Описаны технологии, использованные при построении данных систем. Приведены их характеристики.

Разработан и исследован оптический решетчатый приемник. Показано, что для приема наземного базирования число элементов решетки м. б. увеличено без ухудшения характеристик, если диаметры решетки телескопа превышают длину когерентности атмосферы. Разработано детектирование с макс. правдоподобием полей сигналов, ухудшенных турбулентностью, для случая сигналов в формате фазоимпульсной манипуляции, наблюдавшихся в присутствии фонового облучения. Проведено сравнение характеристик нового приемника с характеристиками одноапертурного приемника с диаметрами в диап. от 4 до 8 м..

Рассмотрены проблемы, возникающие при построении лазерной оптической систем связи с использованием поперечных мод для разделения каналов. Показано, что если нет необходимости измерять межмодовые фазовые сдвиги, то требование постоянства разности фаз между каналами является излишним. Приведены результаты экспериментов по исследованию модели двухканальной системы связи с модовым разделением каналов и использованием в каждом канале полупроводникового лазера видимого диапазона.

Лазеры с эл.-абсорбционными модуляторами, использующие эффект Штарка, требуют термоэл. Охладителей, чтобы получить стабильные уровни выходной мощности и коэф. динамического затухания. Описано не зависящее от температуры функционирование между 20°C и 70°C для монолитно интегрированных 1550-нм лазеров с эл.-абсорбционными модуляторами, основанных на InGaAlAs-InP. Лазер используют разделенную активную область при 40 Гбит/с путем активного управления напряжением смещения эл.-абсорбционного модулятора. Приведены характеристики лазера в заданном температурном диапазоне. Исследовавшиеся лазеры м. б. использованы в оптических системах с высокой скоростью передачи данных.

Рассмотрены вопросы изготовления полностью волоконного мультиплексора ввода/вывода Маха-Цендера для систем связи. Исследован процесс изготовления идентичных волоконных решеток Брэгга в мультиплексоре ввода/вывода Маха-Цендера. Используя интерферометр Маха-Цендера в качестве датчика в процессе изготовления 2-х дифракционных решеток, можно измерять и корректировать неравенство решеток в реальном времени и прямо на месте. Приведена структурная схема установки для изготовления и измерения 2-х дифракционных решеток. Дифракционные решетки изготавливались методом сканирования луча с применением фазовой маски.

Предложена конфигурация с двойной накачкой и двумя прохождениями для высокоэффективной усиленной спонтанной эмиссии (ASE) L-диапазона. При соотв. выборе 1480 нм ЛД и сильно легированного волокна с одновременно оптимизированной длиной волны были получены 13,7 дБм выходная мощность и 38 нм ширина полосы (1566ЭКВИВ1604 нм) усиленной спонтанной эмиссии L-диапазона. Такой источник излучения имеет эффективность преобразования ЭКВИВ23,4%, что больше конфигурации с прямой двойной накачкой, которая составляет ЭКВИВ11,8%.

Продемонстрирован новый полностью оптический преобразователь формата модуляции и без возврата к нулю (NRZ) в с возвратом к нулю с подавленной несущей (CSRZ), использующий волоконное петлевое зеркало, основанное на полупроводниковом оптическом усилителе. Преобразователь функционирует при скорости 10 Гбит/с, но может и при 40 Гбит/с. Этот преобразователь оптимизирован путем подстройки отношения оптической мощности управляющего к сигнальному оптическому излучению. Приведены результаты измерения характеристик преобразователя.

Продемонстрирована конструкция подстраиваемого резонатора на микродиске, в которой деформируемые волноводы приводятся в движение с помощью микроэл.-мех. системы. Деформируемые волноводы позволяют непрерывно изменять соотношениями связываемых мощностей микродисков. На подложке типа кремний на изоляторе изготовлено поперечно связанное устройство с коэф. добротности 7700. Продемонстрирован оптический узкополосный режекторный фильтр с перем. затуханием на резонансной длине волны с коэф. затухания ЭКВИВ0,9 дБ. Основой конструкции блока является подстраиваемый микродиск, приводимый в движение микроэл.-мех. системой.

Показана методика использования многократной выборки значений для исследования характеристик компенсаторов поляризационной дисперсии мод с одним элементом диф. групповой задержки. Рассчитан запас потерь раскрыва глазковой диаграммы для компенсированных и не компенсированных систем с вероятностью потерь 10{-5} или менее. Показано, что характеристики оптимизированного компенсатора с фиксированным элементом диф. групповой задержки сравнимы с характеристиками компенсатора с перем. элементом диф. групповой задержки. Предложенные компенсаторы м. б. использованы в системах с уплотнением каналов по длине волны для повышения их пропускной способности.

Разработан эквилайзер для систем волоконно-оптической связи с мультиплексированием каналов по длинам волн. Выравнивание мощностей сигналов, распространяющихся в разных каналах, происходит в блоке, содержащим решеточный демультиплексор, массив регулируемых оптических аттенюаторов на ЖК (по одной ячейке на каждый канал), мультиплексор. Перед входом в блок располагается оптический усилитель на эрбиевых волокнах и 1-й оптический ответвитель; за выходом из блока находятся 2-й ответвитель и 2-й оптический усилитель. Первый ответвитель забирает из линии часть оптического сигнала, делит по каналам и распределяет необходимые по клиентам; 2-й наоборот вводит в линию сигналы от клиентов. После прохождения 2-го усилителя излучение в основном направляется в продолжение линии связи, но частично ответвляется в контрольный модуль, где происходит анализ распределения мощности по каналам, сопоставление с поступающими требованиями из системы, отработка управляющих сигналов и отправка их к регулируемым аттенюаторам.

Перечислены проложенные по дну моря волоконно-оптические системы связи, прокладка которых осуществлялась с участием фирмы France Telecom в качестве головной организации Упомянуты системы связи ATLANTIS 2, AMERICAS 2, TAT 14, SAT3/WASC-SAFE используют сочетание волоконно-оптической системы связи и спутниковой связи. Подробно описана система связи SEA ME WE, которая была введена в строй в 1999 г. Упомянутая система охватывает страны Зап. Европы, Африки, бассейна Индийского океана, включая Австралию, страны Юго-восточной Азии, КНР и Японию.

Предложен новый метод для мониторинга хроматической дисперсии при скоростях >=40 Гбит/с, который используется после детектирования и основан на оптическом фильтре с задержкой и вводом. Предложенный метод м. б. использован с или без контрольного сигнала и хорошо работает даже когда существует остаточная линейная ЧМ, вызванная конечным коэф. экстинкции пост. тока модулятора Маха-Цендера или автомодуляции фазы. При численном моделировании возможностей предложенного метода без использования контрольного сигнала использовалось несколько форматов модуляции, включающих: станд. без возврата к нулю (NRZ), с возвратом к нулю (RZ), с подавленной несущей RZ (CSRZ), RZ с относит. фазовой манипуляцией (RZ-DPSK), и CSRZ-DPSK.