Сети и системы связи

Приведено описание методики испытаний сети сейсмических датчиков, проложенных по дну моря в районе нефтедобычи. В составе системы используются 384 оптических датчиков интерферометрического типа расположенных с интервалом 25 м на поверхности дна моря на глубине 300 м. Для передачи информации, полученной с помощью, упомянутых датчиков, используется оптический кабель, длина которого равна 2400 м. Передача информации осуществляется в режиме уплотнения каналов по длине волны, число каналов равно 960. Приведено описание конструкции кабелей. Полученные результаты предполагается использовать для создания сети с использованием 2000 датчиков проложенной на дне моря на глубине 3000 м..

Продемонстрировано шифрование данных, защищенное от квантового шума, передаваемых по ВОЛС с уплотнением каналов по длине волны длиной 200 км со встроенным оптическим усилением при скорости передачи ЭКВИВ650 Мбит/с, используя стандартные компоненты. По сравнению с более ранними реализациями новое предложение использует кодированные по фазе состояния когерентности. Разработанный метод квантовой криптографии м. б. использован для шифрования данных в волоконно-оптических сетях связи с уплотнением каналов по длине волны.

Рассмотрены ключевые технологии, которые позволяют достичь передачи с плотным спектральным мультиплексированием с пропускной способностью ЭКВИВ10 Тбит/с, такие как мультиплексирование/демультиплексирование состояния поляризации; оптические усилители на легированном теллуром волокне со сдвинутой дисперсией, функционирующие в полосе длин волн от 1,48 до 1,51 мкм; передача с плотным спектральным мультиплексированием в 3-х полосах со скоростью 40 Гбит/с с распределенным рамановским усилением. С помощью этих технологий успешно осуществлена 10,92 Тбит/с (272*40 Гбит/с) передача сигналов с плотным спектральным мультиплексированием на расстояние >117 км.

Рассмотрены принципы передачи видеосигнала по ВОЛС. Во многих линиях содержатся дополнительные компоненты, способствующие практическому функционированию подобной линии, такие, как соединители, сростки, мультиплексоры. Проведен анализ особенностей передачи видеосигналов, данных и звука по оптическому волокну. Приведены примеры расчета характеристик ВОЛС. Проведено сравнение затрат для линий связи, использующих оптические волокна и медные кабели.

Предлагается решение на основе спектрального мультиплексирования для магистральных линий сотовых систем связи, которые отличаются от концепции построения сети, использующей передачу с обменом. Предложена схема самомаршрутизации. Приведено несколько вариантов топологии волоконно-оптической сети, предназначенной для соединения подвижных компонент сотовых сетей связи. Проведена оценка характеристик магистральных сетей связи. Разработана методология построения таких сетей связи.

Современные измерительные приборы для ВОЛС, которые можно отнести к приборам 3-го поколения, вобрали в себя лучшие техн. решения предшествующих поколений измерительных устройств. Приведены реальные метрологические характеристики оптического тестера ОМКЗ-76Б (Украина) до и после модернизации, полученные после испытаний на длине волны 1,3 мкм. Модернизация позволила существенно расширить возможности приборов за счет сменных адаптеров.

Представлены результаты мат. исследований оптического канала связи с ограниченной дисперсией. Проблема решалась с помощью всестороннего подхода, который основан на оптимизации передачи энергии от выхода к выходу канала. Решена проблема оптимизации с помощью выведенного фундаментального интегрального уравнения, которое м. б. решено аналитически. Показано, что оптический канал с ограниченной дисперсией эквивалентен идеальному узкополосному фильтру. Такая эквивалентность позволяет вывести новые границы максимально достижимой скорости передачи данных в канале с ограниченной межсимвольной интерференцией.

Экспериментально осуществлена передача на 4800 км 4*40 Гбит/с сигналов в формате с возвратом к нулю с подавленной несущей (CSRZ) с помощью оптического сопряжения фаз для компенсации нелинейности. Применение данного способа позволяет на 50% увеличить протяженность передачи по сравнению с системой, в которой отсутствует инверсия спектра т. к. позволяет компенсировать дисперсию и нелинейные эффекты. Оптическое сопряжение фаз реализовывалось с помощью введения одного только ниобата лития с периодической полярностью в перле рециркуляции проходного типа.

Предложен метод, позволяющий преодолеть ограничения динамического диапазона с помощью РЧ-сигнал – пилот-тон биения в аналоговых волоконно-оптических линиях. Продемонстрированы значительное улучшение динамического диапазона (ЭКВИВ31,8 дБ) в эксперим. линии, где пилот-тон использовался для управления точкой смещения модулятора Маха-Цендера. Приведена архитектура линии, в которой м. б. использована технология спектрального уплотнения.

Рассматриваются вопросы компенсации дисперсии в протяженных ВОЛС с неравномерными участками усиления. Большинство линий передачи в России характеризуются непериодической структурой и большими усилительными участками. На основе системы ТМ-уравнений разработана мат. модель исследования распространения оптического сигнала в непериодических линиях. Получены результаты, показывающие возможность передачи оптических импульсов со скоростью 40 Гбит/с, с усилительными участками >150 км.

Продемонстрирована новая микроволновая линия, использующая уникальный модулятор поляризации, основанный на AlGaAs-GaAs эл.-оптическом преобразователе мод в сбалансированной выходной конфигурации. Устройство позволяет подавлять шум интенсивности синфазного сигнала и гетеродинный свист, вызванный оптическим усилителем, используя селективный по длине волны сбалансированный оптический приемник. В отличие от станд. подхода, использующего модулятор Маха-Цендера с 2-мя выходами, дополняющие выходные сигналы естественно объединяются как ортогонально поляризованные в одно передающее волокно. Приведена структурная схема эксперим. установки.

Исследуется распространение коротких солитонов в средах с неоднородной дисперсией 2-го порядка и при учете эффектов дисперсии 3-го порядка. В адиабатическом случае получено уравнение, описывающее изменение амплитуды солитона в неординарной среде. При выходе за адиабатическое приближение, описаны возникающие поля излучений. Подробно рассмотрены неоднородности в виде плавного перепада, периодическая и колоколообразная. Исследование проводится в рамках нелинейного уравнения Шредингера 3-го порядка.

Представлены результаты исследования влияния компенсации градиента дисперсии в приемнике на характеристики 40-Гбит/с трансокеанской передачи по станд. оптическим волокнам с ненулевым сдвигом дисперсии. Экспериментально было проведено сравнение различных форматов относит. фазовой манипуляции при скорости 42,8 Гбит/с с компенсаторами в приемнике. Измерение характеристик передачи с трансокеанской протяженностью ЭКВИВ6250 км осуществлялось в петле рециркуляции при различном разнесении каналов, соотв. состояниях поляризации и методах синхронной модуляции. Показано, что все форматы выиграли от компенсации градиента дисперсии в приемнике.

Предложено использовать когерентное эл. детектирование в линиях на многомодовом волокне с модулированной поднесущей для существенного повышения чувствительности приемника для полной компенсации избыточных потерь полосы пропускания. Показаны схемы когерентной модуляции/демодуляции. Данный метод позволяет линиям на многомодовом волокне с модулированной поднесущей функционировать без отрицат. воздействия на их бюджет мощности.

Представлены результаты эксперим. сравнения характеристик 2-х типов оптических волокон с управляемой (положит. и отрицат.) дисперсией в 500 км (6*84,5 км) 16-канальной 40 Гбит/с системе. Проведено сравнение 2-х конфигураций передающих пролетов ВОЛС, в которых отрезки волокон с положит., отрицат., и нормальной дисперсией включены в разной последовательности. Установлено, что PDF(+D)-NDF(-D)-PDF(+D) конфигурация имеет выше коэф. добротности и допускает отклонение нелинейности в широком диапазоне мощности сигнала и рамановского усиления по сравнению с PDF(+D) NDF(D) конфигурацией.

Измерения с пространственным разрешением поляризационных свойств ВОЛС (таких как двулучепреломление, поляризационная дисперсия мод и потери, вызванные поляризационной зависимостью) м. б. эффективно осуществлены с поляризационно чувствительных рефлектометрических методов. Особое внимание уделено оптическому рефлектометру во временной области. Рассмотрена теория рефлектометра и применения. Особый акцент сделан на использовании оптической рефлектометрии в качестве инструмента для определения характеристик двулучепреломления оптического волокна. Это позволяет контролировать оптическое волокно в процессе изготовления кабелей, а следовательно корректировать процесс изготовления. Рассмотрены и др. применения оптической рефлектометрии.