Сети и системы связи

Рассмотрена история создания сверхпротяженных ВОЛС с большой пропускной способностью. При проектировании таких линий особое внимание уделялось как повышению скорости передачи данных в канале, так и схемам со сверхплотным размещением каналов. Представлен обзор основных технологий, используемых в двунаправленных ВОЛС с плотным размещением каналов. Описаны последние достижения при проектировании сверхпротяженных линий с очень плотным размещением каналов на основе стандартного волокна и волокна со сдвинутой ненулевой дисперсией.

Предложены и продемонстрированы микроволновые волоконно-оптические линии бегущей волны. Структура электрически эквивалентна микроволновому усилителю бегущей волны, в котором транзисторы заменены отдельными элементами волоконно-оптической линии, используя пары ЛД-ФД. Это приводит к 2-м структурам передающей линии, которые периодически нагружаются ЛД и ФД, соответственно, и присоединяются друг к другу решеткой волокон. Для демонстрации концепции была построена 3-мерная линия с использованием коммерчески доступных компонентов. Приведены структурная схема и характеристики линии.

Представлены результаты эксперим. передачи в сверхпротяженной 40 Гбит/с солитонной системе с управляемой дисперсией, использующей рамановское усиление. Эксперим. данные и результаты моделирования показали, что путем замещения сосредоточенных лазеров распределенным рамановским усилением ослабляет ограничение на положение усилителя в карте дисперсии. Использование распределенного рамановского усиления позволило улучшить характеристики системы передачи. В исследуемой системе передачи удвоено расстояние между усилителями, а расстояние, на которое м. б. осуществлена передача без ошибок, увеличено до 5200 км.

Рассмотрены ВОЛС большой дальности, различающиеся типом и местоположением оптического усилителя: линия с предусилителем, с распределенным комбинационным усилителем и с эрбиевым линейным усилителем, использующим удаленную каначку. Для всех перечисленных вариантов проведен расчет деградации отношения сигнал/шум при различной длине линии. При вычислениях учитывался как собственный спонтанный шум эрбиевых усилителей, та и шум, обусловленный комбинационным рассеянием. Показано, что использование удаленной накачки может служить альтернативой распределенному комбинационному усилителю.

Представлены результаты анализа и тестирования периодических колебаний мощности из-за объединенного воздействия потерь, вызванных поляризационной зависимостью, и периодической природы изменений состояния поляризации в волоконно-оптических петлях рециркуляции. Исследования изменений мощности проводились с целью определения зависимости протяженности передачи от оптического отношения С/Ш. Полученные результаты м. б. использованы при построении петель рециркуляции и для определения необходимой компенсации с целью получения повторяемости характеристик при передаче на большие расстояния.

Представлены результаты исследования процесса компенсации нелинейных внутриканальных взаимодействий в системах с оптическим согласованием по фазе. Теор. анализ и результаты численного моделирования подтвердили тот факт, что влияние на характеристики системы внутриканальных эффектов (перекрестная модуляция и четырехволновое смешение) м.б. сильно уменьшено путем оптического согласования по фазе в сочетании с симметричной конфигурацией ВОЛС при передаче сверхкоротких оптических импульсов с сильной дисперсией.

Достигнута рекордная протяженность передачи по станд. одномодовому волокну (208 км) 80 Гбит/с оптического сигнала, мультиплексированного во временной области и в формате с возвратом к нулю. Приведена структурная схема эксперим. установки, в которой используется устанавливаемое посередине пролета оптическое сопряжение фаз, основанное на четырехволновом смешении в полупроводниковых оптических усилителях. В процессе передачи осуществлялось измерение спектра сигнала и коэф. однобитовой ошибки.

Совершенствуется контроль мощности сигналов, передаваемых по ВОЛС. Рассматриваются системы с мультиплексированием каналов по длинам волн. До ввода в волоконную линию каналы мультиплексируются и проходят оптический усилитель. Усилитель регулируется системой управления и блоком телеметрии. Каждое из последних устройств независимо связано с оптическим усилителем, принимающим сигналы из параллельной линии связи. На др. конце обеих передающих линий расположен аналогичный комплекс устройств, так что обе конечные станции контролируют уровни переданных сигналов и обеспечивают цепочку ОС для коррекции работы усилителей. 6 ил.

Номенклатура оборудования, производимого для рынка телекоммуникаций, весьма многообразна. Кто-то производит крупные коммутаторы, кто-то – простенькие конвертеры, а кто-то пытается собрать в одной “корзине” комплексное решение “последней мили”. Именно такое сочетание встречается в оборудовании немецкой фирмы PANDATEL AG (первоначальное название PanDacom), вышедшей на наш рынок в 1992 г. Рассмотрены результат практической работы с некоторыми устройствами, входящими в большой список оборудования “последней мили”.

Предложена точная аналитическая модель для анализа передачи в присутствии дисперсии в ВОЛС с дисперсией, использующих внешний модулятор Маха-Цендера с 2-мя запусками. Модель очень общая и м. б. применена для анализа почти всех рабочих условий модулятора такого типа, таких как точка смещения, уровень запуска, сдвиг фазы и разница показателей модуляции между запусками. Модель была выражена в уравнениях в закрытой форме для спектра выходной мощности, позволяя осуществлять точный и быстрый анализ таких линий связи. Детально исследованы 2 случая: модуляция 2-х боковых полос и одной боковой полосы.

Методом численного моделирования показана возможность осуществления одноканальной передачи на трансокеанские расстояния со скоростью 160 Гбит/с без активного управления. Такой результат м. б. достигнут с помощью управления дисперсией в короткие периоды времени. Экспериментально показано, что при соотв. выборе и оптимизации параметров системы м. б. получены соотв. характеристики системы в целом. Определены допустимые отклонения градиента остаточной дисперсии и поляризационной дисперсии мод.

Экспериментально продемонстрирована передача 155-Мбит/с сигнала микроволнового/мм-волн диапазона в формате двоичной фазовой манипуляции на оптическому волокну. Приведена структурная схема эксперим. установки, в которой использовалась прямую модуляцию двухсекционного лазера с распределенной ОС и связанным усилением. Прямая модуляция на частоте несущей микроволнового/мм-волн диапазона ЭКВИВ25 ГГц стала возможной благодаря синхронизации оптической инжекции на чипе. Исследуемые оптические линии м. б. использованы для осуществления передачи аналоговых сигналов.

Экспериментально установлено, что в системе передачи на многомодовом оптическом волокне потери из-за межсимвольной интерференции, вызванной дифференциальной задержкой мод, является одной из главных составляющих общих потерь в бюджете линии. Показано, что использование метода выравнивания позволяет устранить ухудшение сигнала, вызванное дифференциальной задержкой мод в станд. (62,5 мкм) многомодовом волокне. Реализована 10 Гбис/с передача по многомодовому волокну длиной 1,5 км. В принципе данный метод м. б. использован для достижения практически любых расстояний с ограниченными потерями.

Исследованы характеристики дуобинарных оптических сигналов с т. зрения перспективы осуществления передачи при высокой вводимой в волокно мощности. Особое внимание уделяется оптим. выравниванию остаточной дисперсии. Теоретически и экспериментально подтверждено, что установка общей дисперсии линии на нулевом значении позволяет вводить высокую мощность в волокно (-18 дБм) и иметь большие допустимые отклонения дисперсии (350 пс/нм) при скорости передачи ЭКВИВ10 Гбит/с.

Осуществлена оптическая передача без ретрансляторов 20 Гбит/с сигналов в формате квадратурной фазовой манипуляции на 200 км с помощью гомодинного приемника с фазовым разнесением, за которым следовала оценка фазы несущей с помощью цифровой обработки сигнала. Преимущества когерентного детектирования с оценкой фазы приводят к существенному улучшению чувствительности приемника по сравнению с дифференциальной демодуляцией. Разработанный метод позволяет следить за искажениями комплексной амплитуды, вызванными нелинейностями волокна, предлагая новые инструменты для мониторинга качества передачи.

Дана количественная оценка качества работы канала контроля ВОЛС при передаче конфиденциальной информации в соответствии с критерием Неймана-Пирсона. Получены выражения для определения порогового уровня, вероятности ложных срабатываний и вероятности обнаружения несанкционированного доступа. Показано, что в отличие от аналогичных задач в радиодиапазоне возможность обнаружения определяется не только отношением С/Ш, но и отношением дисперсии шумовых процессов в случае преобладания дробовых шумов фотоприемника. Полученные результаты справедливы для ВОЛС, в которых в канале контроля применяются фотоэмиссионные приборы, лавинные и pin-ФД.