Сети и системы связи

С увеличением скорости и дальности передачи по современным волоконно-оптическим линиям происходит увеличение количества ошибок и уменьшение максимально возможной длины регенерационного участка. Одной из основных причин отрицат. влияния на характеристики оптической линии является поляризационная модовая дисперсия, которая обусловлена диф. групповым временем задержки между ортогональными составляющими поляризованной моды. Обсуждаются возможные методы измерения диф. группового времени задержки и поляризационной модовой дисперсии.

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.

Представлен обзор технологий и методов, которые были использованы для развертывания магистральных волоконно-оптических систем с уплотнением каналов по длине волны, а также разрабатываемые технологии, которые м. б. использованы для след поколения систем с уменьшенной стоимостью. Рассмотрены форматы модуляции, кодирование, а также усилители на легированном эрбием волокне. Показано, что м. б. построены системы с плотным спектральным мультиплексированием с пропускной способностью ЭКВИВТбит/с на волокно транс тихоокеанской протяженностью.

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.

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 метод контроля уровней мощности сигналов в индивидуальных каналах систем связи с мультиплексированием по длинам волн. С целью контроля предлагается использовать 2 последовательно расположенные группы оптических аттенюаторов. Аттенюаторы м. б. выполнены, напр., на перестраиваемых спектральных фильтрах, использующих волоконные брэгговские решетки. Фильтры располагают в виде цепочки и подстраивают под длины волн мультиплексированных каналов. Перестройкой брэгговских фильтров можно индивидуально ослаблять излучение в каждом из каналов. Цепочка фильтров 1-го аттенюатора в определенной степени вносит неизбежные искажения в распределение мощности излучения по каналам. Для компенсации этих искажений предлагается использовать 2-ю цепочку спектральных фильтров. Данная система может также дополняться оптическими циркуляторами для изменения состава информационных каналов. 12 ил.

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.

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.

Интенсивное развитие волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), высокая конкуренция операторов связи и высокая стоимость передаваемых по линиям связи информационных ресурсов выдвигают на ведущие позиции задачу централизованного контроля за сетевым волоконно-оптическим кабельным хозяйством с целью его документирования, своевременного обнаружения и скорейшего устранения повреждений, возникающих в ВОЛС. Представлена система QUESTFiber, позволяющая дистанционно осуществлять мониторинг, диагностировать повреждения оптических кабелей различными методами.

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.

Учитывая то, что длина кабелей связи на морских объектах исчисляется несколькими сотнями км (>=100 км), замена эл. кабелей на информационные оптические позволит резко сократить затраты на монтажные работы и повысить модернизационные возможности заказов. ОАО “ВНИИКП” создало волоконно-оптический кабель с продольной герметизацией на гидростатическое давление до 100 кг/см{2} – ТУ 16.К71-289-01 (приложение). Созданы судовые оптические кабели различной жильности. Рассмотрены вопросы прокладки оптических кабелей. Приведены конструкции соединителей для таких кабелей.

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.