Волоконно-оптична система передачі зі спектральним розділенням каналів по оптичних волокнах з малою величиною дисперсії

Реферат: Волоконно-оптична система передачі зі спектральним разділенням каналів по оптичних волокнах з малою величиною дисперсії містить на вході і виході транспондери, мультиплексор, демультиплексор, мультиплексор вводу/виводу, оптичні підсилювачі. На кожній ділянці використано два широкосмугових модулі додавання дисперсії, включених відповідно на передачі (вихід мультиплексора) і прийомі (вхід демультиплексора). Введені вузькосмугові канальні компенсатори дисперсії, що підключені в кожен виділений оптичний канал демультиплексорів. UA 88259 U (12) UA 88259 U UA 88259 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до техніки волоконно-оптичних систем передачі і може бути використана в волоконно-оптичних системах передачі зі спектральним розділенням оптичних каналів (ВОСП - СРК). Відома волоконно-оптична система передачі, яка вибрана прототипом представлена на фіг. 1 [3]. Вона містить: транспондер передачі (груповий пристрій) 1 - набір перетворювачів електричних сигналів чи оптичних сигналів з однаковими довжинами хвиль λ в сигнали з різними довжинами хвиль λК (TRPпер.гр); термінальний мультиплексор 2 (об'єднувач) оптичних сигналів з різними довжинами хвиль λ К в один груповий сигнал (ОМ), термінальний демультиплексор 3 (роз'єднувач) оптичних сигналів з різними довжинами хвиль (ДО); транспондер прийому (груповий пристрій) 4 - набір перетворювачів оптичних сигналів з різними довжинами хвиль λК, в електричні сигнали чи сигнали з однаковими довжинами хвиль λ (TRPпер.гр); мультиплексор вводу/виводу 5, в якому виділяються і вводяться необхідні в даному пункті сигнали оптичних каналів, а оптичні сигнали інших оптичних каналів підсилюються і передаються далі; індивідуальні (канальні) транспондери відповідно прийому і передачі 6 і 7 (TRPпр. кан., TRPпер. кан); волоконно-оптичний кабель 8; оптичні підсилювачі 11, 12. Такі ВОСП-СРК є найбільш перспективною технологією, що дозволяє створювати оптичні мережі з великими можливостями росту пропускної здатності. Головна перевага технології ВОСП-СРК полягає в тому, що по парі одномодових оптичних волокон (ОВ) одночасно передаються десятки оптичних каналів (ОК) на різних довжинах хвиль, що дозволяє пропускати трафік різних користувачів, не прокладаючи нові кабелі. При значному енергетичному завантаженні в таких ВОСП-СРК оптичні волокна (ОВ) з малою величиною дисперсії нелінійні спотворення приводять до появи великих нелінійних завад [3, 4, 5, 6]. Мала дисперсія має місце при використанні ОВ типу G. 653 чи інших ОВ типу G. 652, якщо довжина ділянки регенерації значно менше номінальної. Чисельна оцінка впливу дисперсії ОВ на кількість OK Nок приведена в [4]. Подальший аналіз впливу на величину Nок рівня передачі і запасу по загасанню, визначуваного розходженням номінальних і фактичних довжин, а також коефіцієнтів загасання цих ділянок, проведено в [5, 6]. Залежності допустимої кількості Nок від рівня передачі Pw групового лінійного оптичного сигналу для вказаних ОВ, (якщо довжина ділянки близька до номінальної) приведені на фіг. 2. Видно, що збільшена дисперсія ОВ типу G. 652 (крива 2 фіг. 1) дозволяє при оптимізації рівня передачі Pw збільшити Nок в чотири рази, порівняно з ОВ типу G. 653, (крива 1 фіг. 2). Аналогічно цьому, якщо спеціально збільшити дисперсію в лінійному тракті кожної ділянки ОВ типу G. 652 і G. 653 довжиною значно меншою номінальної, то кількість Nок (крива 2 фіг. 3) збільшується більш, чим в три рази порівняно з вихідним варіантом, використання ОВ малої довжини, а значить і малою величиною дисперсії (крива 1 фіг. 3).Однак збільшена дисперсія обмежує швидкість передачі цифрового сигналу в ОК. Недоліком прототипу являється те, що суперечливий вплив величини дисперсії на швидкість передачі В в одному каналі і кількість оптичних каналів Nок призводить до того, що пропускна здатність ВОСП-СРК при звичайній передачі практично не залежить від типу ОВ і при довгих ділянках, близьких до номінальної, приблизно дорівнює 50 Гбіт/с. Поставлена задача збільшення пропускної спроможності ВОСП-СРК. Технічним рішенням задачі є введення дисперсії в групову частину оптичного тракту на кожній підсилювальній ділянці, що дозволить збільшити кількість Noк, і одночасно з цим введення індивідуальної компенсації дисперсії в кожному виділеному оптичному каналі, що дозволить збільшити швидкість передачі цифрового сигналу в кожному оптичному каналі, а отже і сумарну швидкість передачі (пропускну здатність) ВОСП-СРК. Розрахунки показують, що використання запропонованої системи передачі дозволяє збільшити пропускну здатність ВОСП-СРК • з 50 Гбіт/с до 200 Гбіт/с при довжинах ділянок, близьких до номінальної; • з 500 Гбіт/с до 1500 Гбіт/с при довжинах ділянок, істотно менших номінальної. Відомо, що в даний час канальну (індивідуальну) компенсацію дисперсії ефективно здійснюють за допомогою модулів компенсації дисперсії - DCM (Dispersion Compensation Module) [7, 8, 9], в яких використовують спеціальні оптичні волокна з великою за величиною негативною питомою дисперсією. Величина питомої дисперсії цих ОВ може досягати мінус (1560-2000) пс/нм км [7, 8, 9], що дозволяє зробити ці модулі компактними, використовуючи котушки з ОВ малої довжини. Пропонується для введення позитивної дисперсії в групову частину оптичного тракту застосовувати модулі, аналогічні DCM, але з позитивним знаком дисперсії, так як вона повинна вводиться (додаватися) в груповий лінійний оптичний сигнал. Будемо називати ці пристрої модулі додавання дисперсії - DAM (Dispersion Addition Module). 1 UA 88259 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Введена позитивна дисперсія - σввед. до існуючої дисперсії використовується ОВ - σОВ, повинна забезпечити дисперсію ділянки, еквівалентну дисперсії ОВ типу G. 652 номінальної довжини тобто σОВ + σввед. = (18002000) пс/нм•км Чим більше вводиться дисперсія, тим більше водиться і загасання (наприклад компенсатор з введеною дисперсією – 1644 пс/нм [9], вносить загасання порядку 10 дБ), для компенсації якого використовується передпідсилювач приймача. З метою спрощення, пропонується використовувати два модулі DAM, встановлюючи один (DAM 1) на виході мультиплексора, а інший (DAM 2) на вході демультиплексора. При цьому зменшується необхідна величина введена кожним DAM дисперсії σвод/2, яка не буде перевищувати величини (σвод/2) ≤ 1000 пс/нм•км, що зменшує величину внесеного загасання Ав ≤ 6 дБ. Схема реалізації запропонованої моделі системи передачі на прикладі лінійного ланцюга з двома ділянками приведена на фіг. 4. Де зображено: транспондер передачі (груповий пристрій) 1 - набір перетворювачів електричних сигналів чи оптичних сигналів з однаковими довжинами хвиль λ в сигнали з різними довжинами хвиль λ К (TRPпер. гр); термінальний мультиплексор 2 (об'єднувач) оптичних сигналів з різними довжинами хвиль λ К в один груповий сигнал (ОМ), термінальний демультиплексор 3 (роз'єднувач) оптичних сигналів з різними довжинами хвиль (ДО); транспондер прийому (груповий пристрій) 4 - набір перетворювачів оптичних сигналів з різними довжинами хвиль λК в електричні сигнали чи сигнали з однаковими довжинами хвиль λ (TRPпр. гр); мультиплексор вводу/виводу 5, в якому виділяються і вводяться необхідні в даному пункті сигнали оптичних каналів, а оптичні сигнали інших оптичних каналів підсилюються і передаються далі; індивідуальні (канальні) транспондери відповідно прийому і передачі 6 і 7 (TRPпр. кан., TRPпер. кан); волоконно-оптичний кабель 8. Новими в даній моделі є модулі додавання дисперсії 9 (DAM-1) і 10 (DAM 2), які включаються відповідно на виході передавача та приймача кожної ділянки, разом з оптичними підсилювачами (11) і (12), а також канальні (індивідуальні) модулі компенсації дисперсії (DCM) 13 і 14. Як канальні компенсатори дисперсії DCM зручно використовувати перебудовувані модулі [10]. На багатьох ділянках транспортної мережі використовуються кільцеві структури ВОСП-СРК. У цих кільцевих структурах, також як у розглянутій лінійній, використовуються мультиплексор вводу/виводу, а функції термінальних мультиплексорів ОМ і ОД виконує кросконнектор. Джерела інформації: 1. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика /Г Агравал.; Пер. с англ. С. В. Черникова, И. Ю. Хрущева, Д. В. Коробкина.; Под ред. Мамышева - М.: Мир, 1996-323 с. 2. Однорог П. М. WDM /П. М. Однорог, О. Б. Омецінська, Є. В. Михайленко під редакцією Каток В.В. - К, 2005, - 99 с. 3. Макаров Т. В. Когерентные волоконно-оптические системы передачи /Т. В. Макаров. Одесса: ОНАС им А.С. Попова, Учебник. 2009. - 218 с. 4. Заславский К. Е. Расчет мощности помех возникающих из-за четырехволнового смешения в каналах ВОСП- WDM // К. Е. Заславский, Капустенко Л. М. // Электросвязь № 10, 2004. - С. 44-46. 5. Брескин В.А. Ресурсы переоборудования на WDM / Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. 2009. - №2. - с. 62-67. 6. Брескин В.А. Параметры цепи мультиплексоров WDM// В.А. Брескин. - Наукові праці ОНАЗ ім. О.С.Попова. - 2013. - № 1. 7. Бурдин В. А. Компенсация хроматической дисперсии на регенерационных участках линии передачи сетей связи // В. А. Бурдин - Электросвязь. № 7, 2006. - С. 28-33. 8. Слепов Н.Н Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи 2000 г Электронный ресурс: http://padabum.com/d.php?id=1877. 9. Компенсатор дисперсии. Электронный ресурс: http://shop.nag.ru/catalog/04764.DWDM/06754.Kompensatory-dispersii/05339.SNR-DCM-100. 10. Перестраиваемые модули компенсации хроматической дисперсии Электронный ресурс: http://www.linkc.ru/article.php?id=199. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Волоконно-оптична система передачі зі спектральним разділенням каналів по оптичних волокнах з малою величиною дисперсії, що містить на вході і виході транспондери, 2 UA 88259 U 5 мультиплексор, демультиплексор, мультиплексор вводу/виводу, оптичні підсилювачі, яка відрізняється тим, що на кожній ділянці використано два широкосмугових модулі додавання дисперсії, включених відповідно на передачі (вихід мультиплексора) і прийомі (вхід демультиплексора), та введено вузькосмугові канальні компенсатори дисперсії, що підключені в кожен виділений оптичний канал демультиплексорів. 3 UA 88259 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4