Система оптичного зв’язку зі спектральним ущільненням

1. Система оптической связи со спектральным уплотнением, включающая передающее устройство для генерирования, модуляции и введения группы несущих частот уплотненных каналов в передающую волоконно-оптическую линию, эти несущие частоты имеют "длину волны несущей частоты" в пределах "общей ширины полосы частот", распределенных около "длины волны системы", приемное устройство для выполнения функций приема, включающих разуплотнение несущи х частот каналов, оптические усилители и передающую волоконно-оптическую линию, включающую по меньшей мере один волоконный участок, ограниченный на одном конце передающим устройством, а на другом конце - приемным устройством, в котором этот участок включает в себя по меньшей мере один оптический усилитель, причем в системе предусмотрено по меньшей мере четыре канала с длинами волн λ1, λ2 , λ3 , λ4, с общей достаточно узкой шириной полосы частот, при которой несущие частоты каналов образуют составляющие четырехволнового смешения (4ВС), которые ограничивают достижимую системой пропускную способность, отличающаяся тем, что разнос по частоте между каналами является неравномерным и имеет величины, обеспечивающие достаточно надежное исключение совпадения длины волны любой составляющей 4ВС с любой длиной волны несущей частоты канала, вследствие чего уменьшается ограничивающее воздействие 4ВС на пропускную способность, при этом дисперсия волокна, составляющего значительную часть участка, имеет значение, измеренное при длине волны системы, по меньшей мере 1,5 пс/нм-км. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что отношение минимального разноса между каналами и минимального разноса любой составляющей 4ВС от любого канала равно по меньшей мере 2. 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что отношение равно по меньшей мере 5. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что значение такой дисперсии лежит в пределах 1,5 - 4 пс/нм-км. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что длина волны системы приблизительно равна 1550 нм. 6. Система по п.5, отличающаяся тем, что в качестве оптического усилителя используют оптический усилитель с эрбиевым легированием. 7. Система по п.6, отличающаяся тем, что общая ширина полосы частот составляет максимум 30 нм. 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что общая ширина полосы частот составляет 10 - 20 нм. 9. Система по п.1, отличающаяся тем, что гр уппа каналов включает в себя по меньшей мере восемь каналов. 10. Система по п.1, отличающаяся тем, что наименьший разнос между каналами имеет максимальное значение 0,8 нм. 11. Система по п.1, отличающаяся тем, что скорость передачи битов по каналу составляет по меньшей мере 2,5 Гбит/с. 12. Система по п.11, отличающаяся тем, что скорость передачи битов по каналу составляет по меньшей мере 5,0 Гбит/с. 13. Система по п.1, отличающаяся тем, что длина участка составляет не менее 360 км и в которой пропускная способность системы составляет по меньшей мере 10 Гбит/с. 14. Система по п.13, отличающаяся тем, что участок включает в себя по меньшей мере два оптических усилителя. 15. Система по п.1, отличающаяся тем, что разнос по частоте между каналами m і Δf, і = 1,…., N 1, где N - число каналов связи и Δf - минимальный разнос между любой составляющей 4ВС и любым каналом, удовлетворяют условию, что разнос между двумя каналами (19) (21) 95028164 (22) 17.02.1995 (24) 15.08.2001 (31) 199364 (32) 18.02.1994 (33) US (46) 15.08.2001, Бюл. № 7, 2001 р. (72) Чрепліві Ендрю Р., US, Форгіорі Фабріціо, IT, Ткач Роберт Вілліам, US (73) ЕЙТІ ЕНД ТІ КОРП., US (56) 1. США, п. № 4700339, МКИ 4 Н04В9/00, 1987. 2. США, п. № 5035481, МКИ 5 Н04В10/00, 1991. 3. США, п. № 5224183, МКИ 5 Н04В10/00, 1993. 4. США, п. № 5410624, МКИ 5 Н04В10/00, 1995. 5. США, п. № 5278688, МКИ 5 Н04В10/00, 1994. 6. США, п. № 5285305, МКИ 5 Н04В10/00, 1994. 7. СССР, а.с. № 1800630, МКИ 5 Н04В10/24, 1993. C2 (54) СИСТЕМА ОПТИЧНОГО ЗВ'ЯЗКУ ЗІ СП ЕКТРАЛЬНИМ УЩІЛЬНЕННЯМ 40599 ограничения, состоящего в том, что все m i ≥ n, где n - целое число, больше 1, а nΔf - значение мини мально разрешенного разноса каналов по частоте. ____________________ Настоящее изобретение относится к волоконно-оптической связи с высокой пропускной способностью, предусматривающей спектральное уп лотнение. Начало серийного промышленного производства оптического усилителя с эрбиевым легированием волокна (ОУЭЛ) оказало существенное влияние на волоконно-оптическую связь. Усилитель находит применение в одноканальных системах, в которых он заменяет оптоэлектронные ретрансляторы со значительными длинами волоконного участка. Его режим работы, около 1550 нм, совпадает с желаемой областью низких потерь оптического волокна на кварцевой основе (на основе двуокиси кремния). Разрабатываются и выпускаются оконечные устройства и другая вспомогательная аппаратура для работы при этой длине волны. Появление ОУЭЛ позволяет практически осуществить спектральное уплотнение (СУ). Системы предназначены для многоканального режима работы на каналах, обеспечивающи х устойчивую стабилизацию частоты вследствие достаточных интервалов между ними и имеющи х общую ширину полосы пропускания, расположенную в пределах полосы пропускания ОУЭЛ. Эта способность обеспечивать одновременное усиление по всем каналам сразу вызвала повышенный интерес к СУ. В заявке на патент США 08/069952 от 28 мая 1993 года описаны и заявлены системы, разработка которых ранее не считалась заслуживающей внимания. Самые современные одноканальные систе мы обладают преимуществом волокна со смещаемой дисперсией (ВСД). Разработка этого вида волокна зависит от "смещения" нулевой точки дисперсии в кварцевом волокне с единичной модой от ее обычной позиции 1310 нм к желаемой позиции 1550 нм длины волны несущей. Подавление хроматической дисперсии сделало возможной работу системы при скорости передачи битов равной 2,5 Гбит/с при длинах участков в сотни километров. К сожалению, внедрению опти ческих систем, предназначенных для режима СУ, как и планировавше муся совершенствованию самого режима СУ помешало осознание того факта, что работа уп лотненного канала в рассматриваемых условиях ограничена нелинейным эффектом - четырехволновым смешением (4ВС). При обычных прогнозируемых расстояниях и скоростях передачи битов использование 4-канальных систем связи невозможно. Смысл приведенной заявки на патент США заключается в отмене режима работы при чрезмерно низком уровне дисперсии. Разработка точно просчитанной малой величины хроматической дисперсии является достаточным условием для работы при скоростях передачи битов по каналу, невозможных при 4ВС, использующим ВСД. Другие разработки систем, содержащие ся в упомянутой заявке, обладают преимуществом систем со сцепленной дисперсией и с компенси руемой дисперсией, обеспечивающих фазовое рассогласование волн для уменьшения воздействия 4ВС. В другой заявке на патент США 08/069962 описано и заявлено особое волокно с ограниченной дисперсией для использования в уплотнённых каналах, работающи х при предпочтительной рабочей длине волны около 1550 нм ("волокно спектрального уп лотнения" или "ВСУ"). Заявленные разработки волокна продолжают совершенствоваться с целью разрешения проблемы скоростной передачи битов в существующих одноканальных описанных системах и подобных системах недалекого будуще го, использующих ВСД. Исходя из существующей ве роятности того, что предусмотренная дисперсия будет служить помехой в работе при высокой скорости передачи битов на сверхдлинных участках и/или в работе на уровнях мощности, значительно превышающи х существующие в ~1 мВт, ВСУ может быть дисперсионно компенсируемым обычно предлагаемым компенсирующим волокном. Для компенсации сравнительно небольших дисперсий возможно использовать компенсирующее волокно с более низкими уровнями легирования или с более короткими длинами, что соответственно уменьшает добавляемые прокладкой потери. Применяемая терминология СУ - спектральное уплотнение, предусматривающее многоканальный режим работы при использовании одного волокна. Важность подобного подхо да к решению проблемы состоит в том, что он позволят осуществлять одновременное усиление группы каналов путем использования одного усилителя с ле гированием волокна редкоземельными элементами. Усилитель с эрбиевым легированием волокна использует ширину полосы частот, Dl, в диапазоне 10-20 нм. В целом, рассматриваемые системы СУ имеют общую ши рину полосы частот для работы группы каналов в пределах этого диа пазона. Участок - это неретранслируе мая длина волокна, которая может или не может включать в себя оптические усилители. На каждом конце участка имеется средство преобразования между электрической и оптической формами сигнала. Преобразование может осуществляться передающим устройством, приемным устройством или ретранслятором. ВСД - волокно со смещаемой дисперсией, в котором значение совокупной хроматической дисперсии "смещается" от некоторого рекомендуемого значения длины волны к длине волны несущей. ВСУ - волокно спектрального уп лотнения, как описано и заявлено в заявке на патент США 08/069962 от 28 мая 1993 года. ВСУ имеет абсолютное значение дисперсии, равное 1,5-4 пс/нмкм при длине волны 1550 нм. 2 40599 4ВС - четырехволновое смешение. Как описано выше, оно представляет собой широко распространенный предел нелинейной пропускной способности для обычно рассматриваемых систем ВСУ. ОУЭЛ - оптический усилитель с эрбиевым легированием волокна. Краткое изложение существа изобретения По сравнению с режимом работы равномерно разнесенного канала СУ, обычно используемом в системах, описанных в литературе, разрабатываемые системы предназначены для работы с неравномерным разносом каналов. Предпочтительным вариантам выполнения удовлетворяет алгоритм, запрещающий совпадение любой составляющей 4ВС с обозначенным номинальным значением несущей частоты канала. Существует и другой предпочти тельный параметр для алго ритмически создаваемого критерия, предусматривающий наименьший разнос, что в результате ведет к уменьшению общей ши рины полосы частот в пределах необхо димой полосы пропускания, например, для ОУЭЛ. Неравномерно разнесенные каналы первоначально рассматривались как альтернатива идее обеспечения ограниченной дисперсии. Описанные системы СУ, по-видимому, будут использованы в работе по "приспособлению" к ВСД, как альтернатива использования ВСУ. Посредством реализации этой альтернативы уже внедренные систе мы с ВСД могут быть усовершенствованы таким образом, что скорости передачи бит в каждом канале будут доста точными, чтобы оправдать принцип многоканального режима работы. Све дения, содержащиеся в "Подробном описании существа изобретения" указывают на возможность четырехкратного увеличения пропускной способности системы при оптимально разнесенных каналах (по сравнению с режимом работы при равномерно разнесенных каналах). С учетом значения более длительного терма, разнос каналов в соответствии с представленным алгоритмом позволяет получить то же четырехкратное увеличение в "приспосабливаемых" системах, например, в системах, использующих ВСУ при работе с полностью ограниченной областью 4ВС. Такое же преимущество достигнуто и в други х приспосабливаемых системах - в системах, использующи х компенсирующие или свя занные волокна. В подобных систе мах волокна, способствующие повышению эффективности их работы, могут использовать меньшие уровни дисперсии, что стало возможным благодаря использованию неравномерного разноса каналов (с предпочтительными побочными явлениями, включающими уменьшенные энергетические потери, связанные с уровнями легирования). Экспериментально установлена практическая возможность осуществления режима работы с 8 или более каналами СУ при условии нахождения ширины полосы частот в пределах полосы ОУЭЛ. Создана и имеется в наличии аппаратура для обеспечения требуе мой стабилизации каналов, предположительно обеспечивающая стабилизацию частот каналов на порядок выше, чем при равномерном разносе каналов (для обеспечения постоянного минимального разноса). Краткое описание чертежей Фиг.1 - обобщенная блок-схе ма системы СУ с неравномерно разнесенными каналами. Фиг.2 - блок-схе ма экспериментальной системы СУ, использовавшейся для получе ния дополнительных и уточняющи х дан ных для настоящего изобретения. Фиг.3 - диаграмма зависимости частоты составляющи х че тырехволнового смешения от частот канала СУ при обычном, равномерном разносе каналов. Фиг.4 - диаграмма тех же зависимостей, построенная на координатных осях фи г.З, для предпочти тельной системы с неравномерным разносом. Фиг.5 - график зависимостей полной пропускной способности многоканальных систем СУ с равномерным и неравномерным разносом, отнесенных к ве личине хроматической дисперсии. Фиг.6-9 - сравнительные диаграммы спектра каналов с равномерным разносом и разносом, рассчитанным с использованием алгоритма. Фиг.6 - спектр входного сигнала для равномерно разнесенных каналов. Фиг. 7 - спектр входного сигнала для неравномерно разнесенных каналов. Фиг. 8 - спектр выходного сигнала для равномерно разнесенных каналов. Фиг. 9 - спектр выходного сигнала для неравномерно разнесенных каналов. Фиг. 10, 11 - индикаторные диаграммы, построенные на координатных осях мощности передаваемой энергии в мВт и времени в нс, для равномерного и неравномерного разноса каналов, соответственно при использовании условий по фиг.8 и 9. Фиг. 12 - диаграмма, построенная на координатных осях вероятности ошибок и возбужденной мощности передаваемых сигналов, сравнивающая зависимости значений этих координат для равномерного и неравномерного разноса каналов. Фиг. 13 - диаграмма зависимости расширения ширины полосы частот, требуе мых для обеспечения минимального межканального разделения для систе мы по изобретению. Подробное описание изобретения Общие положения Системные разработки и рабочий режим системы по изобретению дают положительный результат в условиях, когда 4ВС является доминирующим ограничением пропускной способности. Это справедливо для многоканальных систем большой протяженности, использующих ВСД. Выражение "многоканальная система большой протяженности" определяется такими понятиями, как длина участка в 360 км, наличием трех равномерно разнесенных ОУЭЛ, имеющих че тыре канала по всей ширине полосы частот, отвечающей требованиям полосы пропускания. В качестве примера полоса пропускания ОУЭЛ при максимальном приближении составляет 30 нм. При существующей в настоящее время практике разрабатываемые системы должны иметь общую ши рину полосы частот в пределах от 10 до 20 нм. Другими требованиями к этим системам является требование сосредоточения этой ширины полосы частот в районе длины волны 1550 нм и с частотой ошибки на бит £10-6/c. 3 40599 Согласующаяся с названной предпосылкой, предполагающей наличие 360-км участка, четырех каналов, системы СУ с равномерным разносом при 1 мВт/канал, работающей с ВСД, обеспечивает общую пропускную способность около 2 Гбит/с. Для этих целей данная система с ВСД рассматривается как "заблокированная". Настоящее изобретение применимо к такой "заблокированной" системе. Применив рассчитанные с помощью разработанного алгоритма величины неравномерного разноса каналов, получают увеличение пропускной способности по меньшей мере в 4 раза при использовании того же умножителя; это увеличение определено в другой экспериментальной работе (или около 12 Гбит/с при той же общей ширине полосы частот). Ме тод разрабатываемой системы применим к "заблокированным" системам - к системам с равномерным разносом, предусматривающими минимум хроматической дисперсии при абсолютной ее величине по меньшей мере 1,5 пс/нм-км для основной части волокна, составляющей участок. (Четырехканальная система или система с большим числом каналов, протяженностью 360 км, обеспечивает пропускную способность около 120 Гбит/с). Такие системы достигают увеличения пропускной способности, значительно превышающей четырехкратное увеличение (примерно 900 Гбит/с). Указанный выше умножитель работает при значениях дисперсии, значительно превосходящих минимальный предел. По меньшей мере на ближайшее будущее, значения дисперсий волокна, превышающие примерно 4 пс/нм-км, способны обеспечить достаточную пропускную способность для равномерно разнесенных каналов. Предпочтительные значения дисперсий для неравномерно разнесенных каналов в заблокированных системах составляют соответственно значения в пределах 1,5-4 пс/нм-км для той же области изменения дисперсии волокна. Зависимости, приведенные на диаграммах фиг.3 и 4, получе ны для 10-канальной системы. Приведенная на фиг.2 блок-схема модели системы, а также примеры 1 и 2 описывают 8-канальную экспериментальную систе му. Как следует из приведенного уравнения 3, оптимальная ширина оптического спектра Вopt позволяет создавать эти и более сложные системы, соответствующие пределам полосы пропускания ОУЭЛ. Системы, работающие с меньшим числом каналов и занимающие ту же ширину спектра частот, могут иметь каналы с большим разносом. Компромиссом для увели чения ширины полосы частот системы являются менее жесткие требования к стабилизации частоты передающи х каналов и уменьшенное значение четырехволнового смешения. Не вызывает сомнения, что основная идея разрабатываемой систе мы направлена на увеличение пропускной способности систем, пропускная способность которых ограничивается 4ВС. Пропускная способность заявленных отдельно, идентичных систем с равномерно разнесенными каналами, ограничена 4ВС. Увеличение пропускной способности для систем с ВСД, с ВСУ, с во локнами со сцеплением (последовательном соединением) или с волокнами с компенсацией дисперсии может быть приблизительно одним и тем же для той же ширины полосы частот. Применение указанного умножителя основывается на предположении, что окончательная система с неравномерным разносом будет и далее ограничиваться наличием 4ВС; в противном случае увеличение пропускной способности системы будет меньше. Основная идея разработки системы успешно применяется всякий раз, когда увели чение пропускной способности является существенным, независимо от предельного ограничения, накладываемого наличием 4ВС, хроматической дисперсией или каким-либо другим нелинейным явлением. Поскольку системы СУ с равномерно разнесенными каналами, использующие волокна с величиной дисперсии, превышающей примерно 4 пс/нм-км, обычно не подвержены ограничивающему воздействию 4ВС, то предпочти тельный вариант выполнения предлагаемой системы применяет волокно с величиной дисперсии, лежащей в пределах абсолютного значения 0-4 пс/нм-км. Вполне допустимо, что будущие скорости передачи битов найдут успешное применение настоящему изобретению при условии использования волокна с большей дисперсией. Возможно, что для будуще го совершенствования системы будет оправданным применение неравномерного разноса каналов. Отдельно описаны системы с длинами волн около 1550 нм. Благодаря широкому применению ОУЭЛ, первоначальный эффект настоящего изобретения, по-видимому, проявится на системах, работающих в диапазоне этих длин волн. Диапазон применения данного изобретения достаточно широк. Предлагаемая систе ма работает и на других частотах опти ческого спектра, которые могут передаваться по оптическому волокну. К примеру, работа системы при 1310 нм привлекает в настоящее время сравнительно небольшое внимание. Появление эффективного оптического усили теля для данной длины волны, возможно, преодолеет это предубеждение - не исключено, что в результате появится даже возможность одновременной работы на двух дли нах волн (предположительно, с применением дисперсионно выравненного волокна). Соответственно, дискуссия по вопросу использования специфических длин волн должна рассматриваться лишь как типичная для подобных случаев. Например, дискуссия по тематике "заблокированных" и "приспосабливаемых" систем должна проводиться с присутствием предста вителя разработчиков системы, с обсуждением соответствующи х воп росов, связанных со значениями дисперсии для работы системы на выбранных длинах волн. Числовые значения дисперсии существуют для длин волн, на которых работает система. Обычно это значение длины волны устанавливается передающим устройством. Замена или добавление другой длины волны систе мы, например, во время корректи ровки длины волны может изменить значение дисперсии (см. фиг.5). Подобным образом обычно проводится дискуссия по участкам линий, использующим гомогенное волокно. Разрабатываемые системы будут, по-видимому, эффективными при использовании участков, составленных из длин участков различных волокон. Для этих целей необхо димо про 4 40599 ведение дискуссии по сцепленным (связанным) системам. Компенсационные системы используют участки, включающие сравнительно небольшие отрезки компенсирующих волокон, состоящих, предположительно из ³ 95% из гомогенного волокна, а остальное - другое компенсирующее волокно. Оптимальный разнос каналов Распределение каналов связи по спектру уплотнения частот использует тео рию линейного программирования целых чисел (ЛПЦЧ), основанную на работе "Golomb Ruler". См. - J.P.Robinson, "Optimum Golomb Rulers", IEEE Transactions on Computers том c.28, № 12, декабрь 1979 г., стр. 943, 944. В работе рассматривается возможность неравномерного разноса каналов для увеличения пропускной способности. В довольно специфическом изложении вариация чисто математической линейки Голумба успешно применяется к решению неизвестной проблемы. Проблема 4ВС включает в себя сложную проблему большо го межканального разноса, связанную с эквивалентным критерием в области проблем, к которым она традиционно применяется. 4ВС представляет собой нелинейный процесс, в котором три волны с частотами колебаний fi, fj и f k (k¹i,j), взаимодействуют че рез диэлектрическую восприимчивость третьего порядка оптического волокна (световода) и генерируют волну с частотой fijk=fi+fj-f k. (1) Trans. Commun., том СОМ-34, стр. 614-617, июнь 1986 г. Результаты моделирований и проведенных экспериментов подтверждают вывод о том, что предложенный настоящим изoбретением способ распределения каналов позволяет в значительной степени уменьшить снижение рабочей характеристики системы, вызываемое эффектом 4ВС. Проблема разработки способа распределения каналов может быть сведена к проблеме линейного программирования целых чи сел (ЛПЦЧ) посредством разделения имеющей ся ширины полосы частот оптического спектра на равные интервалы (Df), большие по величине ширины полосы, занимаемой волной 4ВС (которая всегда больше ширины полосы канала, например, 0,15 нм в сравнении с 0,1 нм). Принятое (произвольно) обозначение оптической частоты (часто ты оптического спектра) fo, дает возможность выразить i-й отрезок, ширины спектра, находящего ся около оптической частоты, как fi=fo+niDf, где ni - це лое число, обозначающее число интервалов i-го частотного отрезка. На языке обозначения количества интервалов уравнение (1) примет вид nijk=ni+nj-nk (k¹i,j). (1а) Если nijk не совпадает с любым из чисел канальных интервалов при любых значениях i, j, k, то не произойдет ге нерации волны 4ВС сигналом, созданным на любом из канальных интервалов. Если N принять за число передающих каналов, то достаточно выбрать N канальных интервалов (с возрастающими числами канальных интервалов) (при n1, n2,..., nN), что бы получить вы ражение: Таким образом, три совместно распространяющиеся волны возбуждают посредством эффекта 4ВС девять новых световы х волн (оптических волн). В системах СУ подобное явление происходит с каждым возможным выбором из трех волн каналов. Однако данная проблема осложняется при увеличении числа каналов. Так, в 8-канальной системе связи посредством 4ВС генерируются уже сотни волн. Как отмечалось, в обычных системах СУ каналы равномерно разносятся по частоте. Равномерный разнос значительно повышает отрицательное воздействие эффекта 4ВС, поскольку все термы составляющи х, по падающие в пределы ширины полосы частот системы, приходятся точно на частоты каналов и ухудшают отношение сигнала к уровню шумов (отношение сигнал-шум). Бо лее того, искажение "1" битов увеличивается параметрическим усилением в детекторе, что может привести к дальнейше му ухудшению отношения сигнал-шум. Если разделение частоты любых двух каналов системы СУ отличается от разделения каждой другой пары каналов, то волны 4ВС не будут генерироваться на номинальной часто те канала. Представленная методология проектирования системы удовлетворяет вышеприведенному требованию. Данный способ связан с предлагаемым способом в вопросе уменьшения эффекта интермодуляционной интерфе ренции волн третьего порядка в системах радиосвязи. См. W.C.Babcock, "Intermodolution interference in radio systems", Bell Syst. Tech. J.. том 31, стр. 63-73, январь 1953 г., а также M.D.Atkinson, N.Santoro и J.Urritia, "Integer sets with distinct sums and differences and carrier frequency assignments for nonlinear repeaters", IEEE " i,j,k Î1...N (k¹i,j), n ijk Î(n1 , n2,...,nN). (2) Уравнение (2) эквивалентно требованию о том, что для любых двух разных пар канальных интервалов, частотное разделение между каналами в каждой паре разное. Теперь проблема 4ВС сведена до проблемы ЛПЦЧ нахождения вектора N-1 положительных целых чисел (m 1, m 2,...,m N-1), так что выражение N(N-1)/2 представляет собой частичные суммы смежных элементов k Sik = å mi (1 £ i < k £ N) (3) i или, выраженное в частотных значениях, уравнение 3 примет вид: k Si k Df = å mi Df (1 £ i 10R, следовательно, обеспечить соответст~ вующее значение для n = Dfc/Df » 5. В результате вы бор и применение основной идеи изобретения является вопросом стоимости ее практической реализации. Подхо дя традиционно, эффективное использование алгоритмически определенного разноса каналов требует обеспечения величины стабилизации частоты каналов, равной ±0,5Å (+-5ГГц). Для сравнения, требование для равномерно разнесенных каналов (с разносом, равным наименьшему значению разноса в системе с неравномерным разносом каналов) является простым избежанием перекрытия каналов, т.е. стабилизации при ±0,5 нм - на порядок ниже требуемой величины. Стабилизация на заданном уровне достижима, например, путем автоматической подстройки частоты (АПЧ) под выбранные ре 6 40599 жимы работы в диапазоне интерференционного светофильтра Фабри-Перо со значением свободной спектральной зоны, равным значению Df. На фиг.3 и 4 показана эффективность применения системы с неравномерным разносом каналов, получен ным с помощью алгоритма, при удержании составляющих смешения волн за пределами частотных интервалов. Диаграмма фиг.3 составлена для системы с 10 равномерно разнесенными каналами (разнесенных на 125 ГГц), сосредоточенных вблизи номинального значения длины волны несущей, составляющего 1550 нм. (Ма тематическое решение, полученное на компьютере, представляет собой чисто цифровые термы, обозначающие число каналов 1, 6, 11, 16 и т.д). По оси ординат диаграммы обозначены значения количества составляющи х смешения. Разнос между каналами равен 1 нм, в данном случае рассматривается минимальный разнос, требуемый для выбора каналов с помощью оптического фильтра, благодаря чему дости гается общая ширина полосы частот, равная 9 нм. Все составляющие смешения волн в пределах этой полосы частот расположены на канальных интервалах частот. На фиг.4 проводится сравнение эффективности аналогичной сиcтемы, однако с числом каналов, рассчитанным с помощью разработанного алгоритма и составляющим 1, 6, 16, 22, 30, 39, 50, 57, 69, 82 каналов. Для сохранения минимально допустимых результатов разноса каналов, необходимо задействовать фактор расширения полосы частот системы (Ур. 4) со значением, равным 1,8, или иметь ширину полосы частот 16 нм. Все составляющие смешения в этом случае расположены в интервалах между канальными интервалами, следовательно их воздействие может быть отфильтровано. Примеры Массив экспериментальных данных, изложенных в примерах 1 и 2, реализован на схеме фиг.2. Два указанных примера сравнивают равномерный разнос каналов с неравномерным разносом каналов для идентичных систем. Сравнительные результа ты приведены на фиг. 6, 7, 8, 9 и 10. На фиг.2 изображена схема 8-канальной системы, обеспечивающей без использования повторителей передачу данных по восьми каналам со скоростью 10 Гбит/с на 137 км с использованием ВСД. Сигналы восьми внешних резонаторных лазеров с длинами волн излучения, на языке символов от l1 до l8, че тырехкратно (4х1) уп лотняются двумя пассивными ответвителями 30 и 31, замыкающимися на пассивный ответвитель 32 с двухкратным (2х1) уп лотнением. Два ОУЭЛ 33 и 34 компенсируют энергетические потери, получен ные на пассивных ответвителях. Ниобийлитиевый (LiNbО3) модуля тор 35 генерирует поток псевдослучайных битов со скоростью 10 Гбит/с. 20-километровая катушка волокна с несмещаемой дисперсией низко поляризованных колебаний (ДПК), обладающего величиной хроматической дисперсии равной 16 пс/нм-км при 1550 нм, образует дискретные задержки, приводящие к 3-битовым сдвигам на канал при скорости передачи битов 10 Гбит/с. (Подобным же образом тот же самый поток битов со скоростью 10 Гбит/с, одновре менно пропускаемый по всем каналам, обеспечивает имитацию индивидуально модули рованных каналов). Низкое значение величины ДПК создает наихудшие условия для 4ВС (для равномерного и неравномерного разноса каналов). После усиления в ОУЭЛ 37 сигналы поступают в регули руемый аттенюатор 38 мощности для установления требуемой величины возбужденной мощности. Аттенюатр 38 вместе с катушкой 39 ВСД длиной в 137 км обеспечивают соответствующие потери от искажений и эффекта 4ВС. ВСД имеет величину потерь от искажений 0,24 дБ/км. Для создания самых неблагоприятных условий при проведении эксперимента с моделью системы, частоты каналов, как с равномерным, так и неравномерным разносом, были выбраны так, чтобы поместить значение длины волны с нулевой дисперсией lо между каналами и с равномерным разносом каналов 2 и 3 (со значениями длин волн несущей l2 и l3). Спектры входного и выходного сигнала просматривались на оптическом спектральном анализаторе 40, куда сигнал поступал с узла 41 схемы и с уз ла 42 схемы. Данный сигнал затем пропускался через ОУЭЛ 43, после чего че рез регулируе мые оптические фильтры 44, 45 и далее через ОУЭЛ 46 и регули руемый оптический фильтр 47. (Три разнесенных по схеме оптических фильтра понадобились для получе ния требуе мого выделения сигнала. Решетка такого фильтра обеспечила уровень подавления невыбранных сигналов более чем на 23 дБ). Элементы 48 и 49 схемы обеспечили преобразование оптического сигнала в электрический и последующее его фильтрование электрическим фильтром. Электрические фильтры, обычно включаемые в схемы выпускаемых пpомышленностью повторителей, пригодны для отфильтровывания паразитных cигналов, образующихся вследствие биений между несущими частотами каналов и близко отстоящими от них составляющими 4ВС. Результаты эксперимента наблюдались посредством использования проверочной уста новки 50 определения частоты ошибки на бит и осциллографа 51. Элемент 50 использовался также для генерирования потока псевдослучайных битов (ППСБ), который в данном эксперименте соста вил 231-1 бит. В процессе эксперимента проводилось сравнение генерируемого потока 52 псевдослучайных битов с их выходным потоком 53. Пример 1 Экспериментальная система, изображенная на схеме фиг.2, испытыва лась в режиме равномерно разнесенных каналов при 1,6 нм, что соответствуе т общей ши рине полосы частот системы в 11,2 нм. Спектры входного и вы ходного сигналов приведены на фиг.6 и 8. Индикаторная диаграмма спектра выходного сигнала изображена на фиг.10. Величина возбужденной мощности составила 3 дБм (2 мВт). Пример 2 Та же самая модель системы испытывалась и в режиме неравномерно разнесенных каналов, причем величина возбужденной мощности составляла 5 дБм. В данном примере с целью сохранения прежнего значения ширины полосы частот величиной в 11,2 нм был установлен минимальный разнос при наименьшей полосе частоты канала, сос 7 40599 тавившей 1 нм. Спектры входного и входного сигналов данного эксперимента приведены на фиг.7 и 9; индикаторная диаграмма показана на фиг. 11. В обоих этих примерах и в примере 1 диаграммы спектра выходного сигнала снимались для третьего частотного канала (наихудшего канала). Уровень составляющи х смешения волн в эксперименте с неравномерным разносом отмечен более высоким (фиг.8 и 9) из-за большей возбужденной мощности. Простое рассмотрение диаграмм для неравномерного разноса (ср. фиг.11 и фиг.10), несмотря на более высокую возбужденную мощность, говорит в пользу настоящего изобретения. Сравнение диаграммы спектра выходного сигнала на фиг.8 (равномерный разнос) и на фиг.9 (неравномерный разнос), показывает, что составляющие 4ВС генерируются за пределами ширины полосы частот каналов в случае с неравномерным разносом. Порог области Бриллюэна для данной испытываемой систе мы был определен как 10 дБм величина, превышающая наибольшее значение возбужденной мощности, равное 9 дБм. Этот факт и другие исследования подтверждают вывод о том, что данная система даже при ее усовершенствовании продолжает оставаться системой с пропускной способностью, ограниченной 4ВС. На фиг.12 представлена диаграмма вероятности ошибок в логарифмической зависимости по оси ординат от значений величин возбужденной мощности по оси абсцисс для режимов работ системы, описанных в примерах 1 и 2. Данные, отражающие результаты эксперимента при неравномерном разносе, изображены на диаграмме кружками, а данные для системы с равномерным разносом - квадратами. При низкой передаваемой мощности, меньше значения -2 дБм, систе мы с равномерным и неравномерным разносом показали одинаковые результаты, касающие ся воздействия 4ВС. Однако по мере увеличения мощности рабочая характеристика системы с равномерным разносом деградировала стремительно, что привело к частоте ошибки на бит выше 10-6. В то же время система с неравномерным разносом продолжает улучшать свои показатели по мере нараста ния возбужденной мощности вплоть до значения, превышающего примерно + 7 дБм. (Первоначальное увеличение частоты ошибки на бит в этом случае объясняется сравнительным снижением рабочих показателей системы из-за наличия шумов усилителя). Систе ма с неравномерным разносом на ФИГ.12 в значительной мере свободна от ошибок (частота ошибки на бит £10-11 для возбужденной мощности в пределах от 2 дБм до 7 дБм). Полагают, что отмеченное улучшение частоты ошибки на бит у системы с неравномерным разносом частично дости гается благодаря простой потери мощности вследствие ее передачи составляющим 4ВС, которые размещаются за пределами частотных полос. На фиг.1 представлена систе ма СУ. Она состоит из че тырех передающих устройств 10, 11, 12 и 13, объединенных в один пассивный элемент 14 (4:1). Объединенный сигнал поступает в передающую волоконно-оптическую линию 15 передачи, включающую два опти ческих услителя 16 и 17. На приемном конце линии четырехканальные сигналы разделяются устройством 18 разделения каналов, после чего разделенные сигналы направляются к четырем регенераторам (восстановителям) 19, 20, 21 и 22. На фиг.5 приведены сравнительные данные пропускной способности передачи битов систе мы с равномерным разносом (кривая 60) и системы с неравномерным разносом (кривая 61) как функции дисперсии. По оси ординат проставлены цифровые значения для четырехканальной систе мы с длиной участка 360 км. При нулевой дисперсии система с равномерно разнесенными каналами обеспечивает пропускную способность примерно 2 Гбит/с. Система с неравномерно разнесенными каналами, сохраняя нулевую дисперсию, увеличивает пропускную способность до величины порядка 12 Гбит/с. Сравнение кривых при одних и тех же показателях улучшения дает возможность оценить значение величины дисперсии опти ческого во локна по всей области ее изменения и отметить, что пропускная способность со значения около 120 Гбит/с увеличивается почти до значения 900 Гбит/с для "заблокированных" систем, работающи х в диа пазоне длин волн 1550 нм и использующи х во локно ВСУ (волокно с дисперсией 2,0 пс/нм-км на данной длине волны). Та же форма кривых и те же сравнительные данные по пропускной способности системы применяются и к более сложным системам. Примеры 1 и 2, описывающие 8-канальную систему, иллюстрируют это. При обсуждении вопроса о повыше нии пропускной способности системы делается определенное предположение. Предполагается, что четырехкратное увеличение пропускной способности системы (6 дБ) объясняется неизменностью ширины полосы частот системы в процессе эксперимента. Подобное объяснение справедливо для случаев, когда общая ши рина полосы частот системы ограничивается полосой пропускания, например, полосой пропускания ОУЭЛ. Поскольку воздействие фактора 4ВС возрастает с уменьшением разноса, то высказанное выше предположение ставит под сомнение справедливость подхо да к данной проблеме, из чего следует, что использование четырехкратного умножителя частоты в испытываемой модели уже не отвечает современным требованиям. Но, с другой стороны, если сохраняется минимальный разнос между каналами, что вле чет за собой увеличение общей ши рины полосы частот, воздействие смешения уменьшается для всех каналов, кроме одной их пары. Для такой расши ренной полосы частот показатель улучше ния функционирования системы составляет почти 9 дБ (полученный путем использования 8-кратного умножителя частоты). На фиг.5 представлены характеристики систем по настоящему изобретению, которые, возможно, позволят использовать в ни х бо лее четырех каналов связи, что рассматривается в настоящий момент. Более длинные системы могут включать и более длинные участки или их множество, так чтобы имелась возможность использовать четыре передающи х устройства для регенерации сигналов. Для экспериментальной 4-канальной системы с равномерным разносом длина участка 8 40599 соста вляет 360 км, а усили тели установлены через 120 км. Разнос каналов, т.е. разность длин волн не сущи х ра вна 200 ГГц (или около 1,5 нм). Соответствующая разрабаты вае мая систе ма использует ка налы, разнесенные че рез 180, 200, 220 ГГц. Трак т во локонно-опти ческой линии, как это о бсуждается, воз можно, будет со стоять из во локна с постоянной дисперсией по всей его дли не или, что так же возможно, будут применяться сцеплен ные и компенсационные волокна. Данные, представленные на фиг.13, могут быть использованы для определения наименьшего разноса каналов для постоянной ширины полосы. Этот канал просто уменьшен посредством инверсии фактора расширения. Фиг. 1 Фиг. 2 9 40599 Составляющие смешения по 10 каналам при числе каналов 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36, 41, 46 Фиг. 3 Составляющие смешения по 10 каналам при числе каналов 1, 6, 16, 22, 30, 39, 50, 57, 69, 82 Фиг. 4 10 40599 Фиг. 5 Фиг. 6 11 40599 Фиг. 7 Фиг. 8 12 40599 Фиг. 9 Фиг. 10 13 40599 Фиг. 11 Фиг. 12 14 40599 Фиг. 13 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 15