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

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
Lэку,км	105-(2*m)+n	95+(2*m)-n	135-m-n	95-m+n	115+m-n

 

mn- последние цифры зачетки.

Тип ОВ, используемого на ВОЛП определяется в следующем виде:

(mn)mod4=42/4=2 (1)

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

 

Таблица 2. Выбор типа ОВ

(mn)mod4	Тип ОВ
	G.652.A
	G.652.D
	G.655.A
	G.655.D

 

Отсюда следует что дальнейший расчет будет проводиться для одномодового волокна с ненулевой смещенной дисперсией рек. G.655.А

 

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		STM-64
m-нечетное		STM-256

 

Выбираем скорость передачи B=10 Гбит/с.

 

Далее следует определить количество оптических каналов:

 

Nch= =16 (2)

 

Суммарная пропускная способность: C=Nch*B=16*10=160 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
m- нечетное

 

Так как m=3 отсюда следует =100 ГГц

fch,1=193100+ 100 = 192400 ГГц

fch,2=192500 ГГц

fch,3=192600 ГГц

fch,4=192700 ГГц

fch,5=192800 ГГц

fch,6=192900 ГГц

fch,7=193000 ГГц

fch,8=193100 ГГц

fch,9=193200 ГГц

fch,10=193300 ГГц

fch,11=193400 ГГц

fch,12=193500 ГГц

fch,13=193600 ГГц

fch,14=193700 ГГц

fch,15=193800 ГГц

fch,16=193900 ГГц

 

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

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

- частота оптического канала, Гц

 

λch,1= 1558,17 нм

λch,2=1557,36 нм

λch,3=1556,55 нм

λch,4=1555,75 нм

λch,5=1554,94 нм

λch,6=1554,13 нм

λch,7=1553,33 нм

λch,8=1552,52 нм

λch,9=1551,72 нм

λch,10=1550,92 нм

λch,11=1550,12 нм

λch,12=1549,32 нм

λch,13=1548,51 нм

λch,14=1547,72 нм

λch,15=1546,92 нм

λch,16=1546,12 нм

 

Полученные значения занесем в таблицу

 

Таблица 5. Рабочие длины волн оптических каналов

Номер канала	Длина волны канала (λch), нм
	1558,17
	1557,36
	1556,55
	1555,75
	1554,94
	1554,13
	1553,33
	1552,52
	1551,72
	1550,92
	1550,12
	1549,32
	1548,51
	1547,72
	1546,92
	1546,12

 

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) = 0.20 + 0.01* [(mn) mod 4]= 0,22 дБ/км (6)

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

α(λ)=α(1550нм)+ 0,025/400 * (λ-1550 дБ/км (7)

α1(λ1)=0,20+ 0,025/400 * (1558,17 - 1550 =0,22417 дБ/км

α8(λ8)=0,20006 дБ/км

α16(λ16)=0,20006 дБ/км

 

 

 

Рис. 1 график зависимости коэффициента затухания от длины волны

При измерении хроматической дисперсии были получены следующие результаты:

- длина волны нулевой дисперсии:

нм (9)

нм

- наклон дисперсионной кривой в точке нулевой дисперсии:

= 0,087 пс/( *км) (10)

 

Для ОВ рек.G.655.А параметры дисперсионной характеристики определяется по таблице 6

Таблица 6 Дисперсионные параметры ОВ рек.G.655.А

Условие	Диапазон длин волн	D, пс/(нм км)	S (1550 нм), пс/(нм^2 км)
n - четное	(1530-1565) нм (1565-1625) нм	2.0 – 4.5 4.5 – 8.5	0.07

 

(12)

 

Расчет коэффициента хроматической дисперсии:

4.012 пс/(нм*км)

3,494 пс/(нм*км)

3,151 пс/(нм*км)

Рис.2 график зависимости коэффициента хроматической дисперсииот длины волны

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)

=10 пс - для NRZ

Сравнивая рассчитанное значение накопленной ПМД с ее максимально допустимым значением приходим к выводу что система передачи будет работать корректно.

 

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.

 

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
Lэку,км	105-(2*m)+n	95+(2*m)-n	135-m-n	95-m+n	115+m-n

 

mn- последние цифры зачетки.

Тип ОВ, используемого на ВОЛП определяется в следующем виде:

(mn)mod4=42/4=2 (1)

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

 

Таблица 2. Выбор типа ОВ

(mn)mod4	Тип ОВ
	G.652.A
	G.652.D
	G.655.A
	G.655.D

 

Отсюда следует что дальнейший расчет будет проводиться для одномодового волокна с ненулевой смещенной дисперсией рек. G.655.А

 

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		STM-64
m-нечетное		STM-256

 

Выбираем скорость передачи B=10 Гбит/с.

 

Далее следует определить количество оптических каналов:

 

Nch= =16 (2)

 

Суммарная пропускная способность: C=Nch*B=16*10=160 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
m- нечетное

 

Так как m=3 отсюда следует =100 ГГц

fch,1=193100+ 100 = 192400 ГГц

fch,2=192500 ГГц

fch,3=192600 ГГц

fch,4=192700 ГГц

fch,5=192800 ГГц

fch,6=192900 ГГц

fch,7=193000 ГГц

fch,8=193100 ГГц

fch,9=193200 ГГц

fch,10=193300 ГГц

fch,11=193400 ГГц

fch,12=193500 ГГц

fch,13=193600 ГГц

fch,14=193700 ГГц

fch,15=193800 ГГц

fch,16=193900 ГГц

 

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

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

- частота оптического канала, Гц

 

λch,1= 1558,17 нм

λch,2=1557,36 нм

λch,3=1556,55 нм

λch,4=1555,75 нм

λch,5=1554,94 нм

λch,6=1554,13 нм

λch,7=1553,33 нм

λch,8=1552,52 нм

λch,9=1551,72 нм

λch,10=1550,92 нм

λch,11=1550,12 нм

λch,12=1549,32 нм

λch,13=1548,51 нм

λch,14=1547,72 нм

λch,15=1546,92 нм

λch,16=1546,12 нм

 

Полученные значения занесем в таблицу

 

Таблица 5. Рабочие длины волн оптических каналов

Номер канала	Длина волны канала (λch), нм
	1558,17
	1557,36
	1556,55
	1555,75
	1554,94
	1554,13
	1553,33
	1552,52
	1551,72
	1550,92
	1550,12
	1549,32
	1548,51
	1547,72
	1546,92
	1546,12

 

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) = 0.20 + 0.01* [(mn) mod 4]= 0,22 дБ/км (6)

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

α(λ)=α(1550нм)+ 0,025/400 * (λ-1550 дБ/км (7)

α1(λ1)=0,20+ 0,025/400 * (1558,17 - 1550 =0,22417 дБ/км

α8(λ8)=0,20006 дБ/км

α16(λ16)=0,20006 дБ/км

 

 

 

Рис. 1 график зависимости коэффициента затухания от длины волны

При измерении хроматической дисперсии были получены следующие результаты:

- длина волны нулевой дисперсии:

нм (9)

нм

- наклон дисперсионной кривой в точке нулевой дисперсии:

= 0,087 пс/( *км) (10)

 

Для ОВ рек.G.655.А параметры дисперсионной характеристики определяется по таблице 6

Таблица 6 Дисперсионные параметры ОВ рек.G.655.А

Условие	Диапазон длин волн	D, пс/(нм км)	S (1550 нм), пс/(нм^2 км)
n - четное	(1530-1565) нм (1565-1625) нм	2.0 – 4.5 4.5 – 8.5	0.07

 

(12)

 

Расчет коэффициента хроматической дисперсии:

4.012 пс/(нм*км)

3,494 пс/(нм*км)

3,151 пс/(нм*км)

Рис.2 график зависимости коэффициента хроматической дисперсииот длины волны

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

 

При измерении ПМД были получены следующие результаты:

Dpmd1=0,3+0,03*m=0,42 пс/

Dpmd2=0,2+0,02*n=0,24 пс/

Dpmd3=0,3+0,02* m =0,38 пс/

Dpmd4=0,5-0,01*m=0,42 пс/

Dpmd5=0,5-0,01*n=0,46 пс/