Сети и системы связи

Реализован и исследуется 2*2 переключатель, использующий четыре 1*2 разветвителя и термическое управление. Управление осуществляется нагревом элементами Пельтье участков разветвления и изменением тем самым характеристик этих узлов. Нагревом можно смещать рабочую длину волны переключателя: изменением температуры от 25 до 75°C длина волны смещалась с 1570,6 до 1561,8 нм. Реализованы волноводные решеточные мульти/демультиплексоры с таким термическим управлением. Время температурной стабилизации переключений составляло ЭКВИВ25 мс. Полимерные волноводы выполнялись по след. технологии: на кварцевую подложку наносились слои из разновидностей силиконовой резины, методом фотолитографии через фоторезистивную маску вытравливалась будущая интегрально-оптическая структура из полосковых волноводов, структура покрывалась полимерным слоем. Переключение требовало мощности ЭКВИВ380 мВт, вносило потери ЭКВИВ2,5 дБ при длине волны 1,55 мкм, вносило перекрестные помехи .

Была предпринята попытка численного моделирования характеристики передачи сигналов в формате адаптивного модулированного оптического ортогонального частотного мультиплексирования (AMOOFDM) в линиях связи на одномодовом волокне, основанных на прямо модулированных лазерах с распределенной ОС. Предполагалось, что в таких линиях не использовалось оптическое усиление и компенсация дисперсия. Показано, что возможна 30-Гбит/с передача по одномодовому волокну длиной 40 км с границами потерь >4,5 дБ. Установлено, что линейная ЧМ лазера и потери в передающей линии являются ключевыми факторами, ограничивающими максимально достижимые характеристики передачи с использованием данной технологии.

Экспериментально осуществлена передача со скоростью 3,08 Тбит/с (77*42,7 Гбит/с) со спектральным уплотнением каналов по 1200 км оптическому волокну при 100 км расстоянии между усилителями и 100 ГГц разнесением каналов. Передача без ошибок всех 77 каналов достигалась с помощью гибридных рамановских/легированных эрбием встроенных оптических усилителей С- и L-диапазонов. Представлена эксперим. установка, в которой использовались эксперим. волокно марки TrueWave с низким градиентом дисперсии и прямое исправление ошибок.

Дано теор. объяснение системных ограничений для различных одно- и многокональных передающих ВОЛС со спектральным мультиплексированием, использующих полупроводниковые оптические усилители. Для этих целей разработана точная модель, которая позволяет описать динамику усилителя в режимах умеренного и низкого насыщения. Результаты моделирования показали хрупкий баланс между уровнем насыщения, отношением С/Ш и величиной усиления на усилитель, требуемыми для получения оптим. характеристик системы.

Предложен новый метод для улучшения характеристик аналоговой оптической передачи, использующий оптическую систему с одной боковой полосой, включающую полупроводниковый оптический усилитель. Представлены результаты эксперим. исследований, в которых оптический сигнал с одной боковой полосой, вводимый в полупроводниковый оптический усилитель, искажался. Такой искаженный сигнал мог быть восстановлен до сигнала с одной боковой полосой путем подстройки РЧ фазы модулятора. Искажения увеличивались с ростом тока усилителя и входной его мощности в области ненасыщенного усиления. При эксперим. передаче на 92 км расстроенный сигнал не испытал каких-либо воздействий хроматической дисперсии.

Экспериментально показано, что широкополосное уменьшение поляризационной дисперсии мод при наличии потерь, вызванных поляризационной зависимостью, м. б. осуществлено с помощью распределенных скоростных скремблеров состояния поляризации в волоконно-оптических системах, в которых принято прямое исправление ошибок. Объединенные потери из-за поляризационной дисперсии мод и потерь, вызванных поляризационной зависимостью, меньше, чем сумма индивидуальных потерь. Установлено требуемое число скремблеров и их распределение в системе. Приведена структурная схема эксперим. установки.

Исследованы предельные расстояния, на которые м. б. переданы многочисленные сигналы с мультиплексированной поднесущей и узкой боковой полосой. Предложены в закрытой форме уравнения для предсказания сложных тройных биений, вызванных модулятором интенсивности Маха-Цендера, сложных искажений, вызванных линейной дисперсией волокна и сложными тройными биениями. Все полученные аналитические и численные результаты были проверены с помощью компьютерного моделирования. Исследованы многоканальные волоконно-оптические системы с мультиплексированной поднесущей, с одной боковой полосой и плотным спектральным мультиплексированием, имеющие пропускную способность ЭКВИВ10 или 20 Гбит/с на длину волны с разнесение длин волн ЭКВИВ25, 50 и 100 ГГц.

Представлены результаты исследования проблемы оптим. распределения ресурсов и управления равнодоступностью в полностью оптических сетях связи с уплотнением каналов по длине волны. Рассмотрена основная топология сети, состоящая из схемы пути с 2-мя переприемами, для 3-х классов нагрузки. Определена политика распределения длины волны. Предложенный метод способен обеспечить различные услуги и осуществлять управление равнодоступностью.

Предложена схема управления дисперсией с двойной периодичностью для 10- и 40-Гбит/с гибридных оптических ячеистых сетей связи с плотным спектральным мультиплексированием (DWDM), которая доводит остаточную дисперсию между оптическими мультиплексорами ввода-вывода до нуля и создает определенную задержку во времени между добавленными и существующими каналами в каждом мультиплексоре. Такая схема может сохранить компенсацию предварительной и оконечной дисперсии 40-Гбит/с каналов независимо от расстояния, на которое передаются данные. Кроме того, такая схема позволяет устранить существенную межканальную перекрестную модуляцию.

Предложен и экспериментально исследован новый способ связи по единственно важной коммуникации, обеспечивающий аварийный канал передачи голоса для сети связи типа волокно-в дом, основанной на пассивной оптической сети доступа с уплотнением каналов по длине волны. Такая сеть реализуется с помощью ЛД Фабри-Перо, синхронизированных по длине волны. Общая потребляемая мощность для связи по единственно важной коммуникации оценивается ЭКВИВ20 мВт, включая 10 мВт на лазер. Единственно важная коммуникация м. б. сохранена в течение 20 ч с помощью станд. батарейки в виде монетки.

Сети связи с оптической коммутацией пачек привлекают последнее время все большее внимание, как возможное решение при построении след. поколения оптического Интернета. Описана архитектура сети с оптической коммутацией пачек, основанной на динамической маршрутизации по длине волны. При такой архитектуре гарантируется качество обслуживания. Особое внимание в исследованиях уделено латентности передачи пакетов данных и вероятности блокировки. Предложены метод резервирования волновых ресурсов и алгоритм присвоения длин волн. Приведены результаты моделирования сети с маршрутизацией по длине волны и оптической коммутации пачек.

Рассмотрена схема модернизации сети АНК “Башкирнефть” с участием ЗАО “Энергоспецналадка”. Представлена структурная схема сегмента волоконно-оптической сети ОАО “Башкирэнерго” и АНК “Башкирнефть”. Приведен пример использования в линиях сочетания медных и оптических кабелей. Особое внимание уделялось вопросам организации сети синхронизации. Рассмотрены способ подачи сигнала синхронизации для сетей ОАО “Башкирэнерго” и АНК “Башкирнефть” и перспективный проект обеспечения синхросигналом ведомственных сетей республики.

Пассивная оптическая сеть связи может предоставит пользователям более высокоскоростные услуги. Благодаря отсутствию активных компонент упрощается обслуживание сети. В станд. пассивных оптических сетях полосы пропускания восходящих и нисходящих потоков разделены во времени среди всех полностью оптических узлов сети. Применения технологии спектрального мультиплексирование к пассивным оптическим сетям позволяет повысить общую пропускную способность сети. Предложена архитектура пассивной оптической сети с уплотнением каналов по длине волны, в которой предлагается метод защиты от повреждений волокна.

Сетевые технологии прошли долгий путь развития от телеграфных сетей до современных компьютерных сетей. Исторически 1-й среди них была технология коммутации сообщений в телеграфных сетях с ручным переприемом телеграмм. Был заложен принцип виртуальных каналов. Однако эта технология не могла использоваться для голосового трафика, поэтому с изобретением телефона появилась др. технология – коммутация каналов. Они сосуществовали до появления компьютерных сетей, в которых были недопустимы слишком большие задержки и высокий уровень шума. Появилась 3-я классическая технология – коммутация пакетов с ее разновидностями: датаграммной (КП-Д) и виртуальной (КП-В). Датаграммная ветвь, в яркой форме реализованная в стандарте ТСР/IP, породила множество технологий локальных сетей и, как результат, появились супермагистрали с технологиями SMDS (Switched Multi-Megabit Data Service) и GE (Gigabit Ethernet). Виртуальная ветвь с ее стандартом Х.25 применялась в аналоговых сетях. В цифровых сетях отпала необходимость в мощных способах защиты от ошибок, что привело к появлению технологии FR (Frame Relay), заимствовавшей разделение сети на информационную и сигнальную подсети. Этот принцип ранее применили в узкополосной сети с интеграцией служб N-ISDN. Но и в Х.25, и в FR информационные единицы не имели постоянной длины, что стало одной из главных причин появления пакетной коммутации. Короткая детерминированная длина информационной единицы являлась главным отличием КП от КС. Последнее реализовано в технологии АТМ (Asinchronous Transfer Mode), в которой ячейка строго стандартна (53 байта). Эта технология является основой широкополосной сети с интеграцией служб B-ISDN. На этом эволюция сетевых технологий не заканчивается. С расширением волоконно-оптических сетей появятся новые технологии, применительно к их новым возможностям.