Дальнейшие исследования подтверждают ограниченные возможности DSF при использовании в системах WDM. Чтобы избежать нелинейных эффектов при использовании DSF в WDM системах, следует вводить сигнал меньшей мощности в волокно, увеличивать расстояние между каналами и избегать передачи парных каналов (симметричных относительно ₀).

Четырехволновое смешивание - это эффект, приводящий к рассеянию двух волн с образованием новых нежелательных длин волн. Новые волны могут приводить к деградации распространяемого оптического сигнала, интерферируя с ним, или перекачивать мощность из полезного волнового канала. Именно из-за эффекта четырехволнового смешивания стало ясно, что необходимо разработать новый тип волокна, в котором ₀ располагалось бы вдали, то есть, по одну сторону (левее или правее) от всех возможных каналов.

Волокно NZDSF создается в начале 90-х годов с целью преодолеть недостатки волокна DSF, проявляющиеся при работе с мультиплексным оптическим сигналом. Известное также как л-смещенное волокно, оно имеет особенность в том, что длина волны нулевой дисперсии вынесена за пределы полосы пропускания эрбия. Это уменьшает нелинейные эффекты и увеличивает характеристики волокна при передаче DWDM сигнала.

Рисунок 2.14 Хроматическая дисперсия волокон в окне 1550 нм

Две марки л- смещенного волокна, появившиеся несколько лет назад, широко используются сегодня:

- волокно True Wave фирмы Lucent Tec., и волокно SMF-LS фирмы Corning. Оба имеют ненулевую дисперсию во всем диапазоне полосы пропускания эрбия. Волокно True Wave обеспечивает положительную дисперсию при точке нулевой дисперсии в районе 1523 нм, в то время как SMF-LS обеспечивает отрицательную дисперсию с точкой нулевой дисперсией чуть выше 1560 нм. В начале 1998 года фирма Corning выпустила еще одну марку л- смещенного волокна - LEAF^тм.

Сравнительный анализ основных характеристик волокон True Wave, SMF-LS и LEAF^тм приведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Основные характеристики одномодовых волокон

Характеристики	SMF-28	True -Wave	SMF-LS	LEAFтм
Max.затухание на длине волны 1550нм(дБ/км)	? 0.20	? 0,20	? 0.25	? 0.20
Затухание на сухом стыке (дБ) при1550 нм	? 0.1	? 0.1	? 0.1	н/д
Хроматическая дисперсия в зоне ненулевой дисперсии
Min (пс/нм*км)	н/д	0.8	н/д	1
Max(пс/нм*км)	20	4.6	-3.5	6
Наклон ненулевой дис-персии S0 (пс/(нм 2*нм)	н/д	? 0.095	? 0.092	н/д
Длина волны ненулевой дисперсии л0 (нм)	н/д	? 1540	? 1560	н/д
Диаметр поля моды (нм) при 1500нм	10.5 ± 1.06	8.4 ± 0.6	8.4 ± 0.5	9.5 ± 0.5
Кабельная длина волны отсечки лccf (нм)	н/д	? 1260	? 1260	н/д
Поляризационая модовая дисперсия (пс/vкм)	? 0.5 при 1550 нм	? 0.5 при 1550 нм	? 0.5 при 1550 нм	? 0.08

н/д- нет данных

По дисперсионнным характеристикам волокно LEAF близко к волокну True Wave. Главной отличительной чертой этого волокна по сравнению с тремя предыдущими является большая эффективная площадь для светового потока - диаметр модового поля возрос на 1 мкм. Величина этого параметра становится весьма важной для оптимизации систем диапазона 1550 нм. Больший диаметр медового пятна позволяет увеличить уровень мощности излучения вводимого волокна на 2 дБ, сохраняя при этом влияние ряда нелинейных эффектов, в особенности четырехволнового смешивания, на прежнем уровне.

Современные тенденции развития средств телекоммуникационной связи свидетельствуют о перспективности систем передачи по волокну, в которых совмещаются временное мультиплексирование - TDM мультиплексирование (STM-16 на 2,4 Гбит/с и STM-64 на 10 Гбит/с) в пределах одной длины волны и волновое мультиплексирование WDM.

Хотя и последователи технологии волнового мультиплексирования (Lucent, MIT, Fujitsu и др.) уже широко тестируют в рамках испытательных сетей мультиплексирование 32 и более каналов в расчете на одно волокно, добившись уже скорости передачи 40 Гбит/с на расстояния в несколько сотен км, в ближайшей перспективе видится меньшее количество мультиплексных каналов (до 16 при скорости передачи до 2,4 и 10 Гбит/с) в крупномасштабном индустриальном применении в телекоммуникационных сетях.

Инсталляция новых кабельных сегментов, или наращивание существующих с учетом перехода на скорости передачи 2,4 и 10 Гбит/с может осуществляться с использованием трех перечисленных видов волокон. При выборе волокна следует учитывать такие факторы, как общая стоимость проекта, требуемые емкости каналов, надежность, сложность системы и др.

В контексте эволюции ВОЛС ключевыми параметрами становятся методики, используемые для коррекции дисперсии в волоконно-оптических системах. Коррекция дисперсии позволяет увеличивать длину волоконно-оптических TDM систем, ранее ограниченных из-за большой дисперсии, и одновременно избежать влияния такого эффекта, как четырехволновое смешивание. Три методики коррекции дисперсии:

-использование волокон с компенсирующей дисперсией DCF (dispersion-compensating fibers). Положительная дисперсия, накопленная на одном участке с использованием стандартного волокна SF, может компенсироваться последующим примыкающим сегментом на основе волокна DCF с заранее подобранным значением отрицательной дисперсии, в результате чего итоговая хроматическая дисперсия может быть приближена к нулю. Компенсация хроматической дисперсии допустима в силу систематического характера накопления дисперсии с ростом длины;

-использование оптических лазерных передатчиков с очень узкой спектральной шириной (0,1 нм и менее), способных модулировать излучение на частотах в несколько ГГц;

-использование волокон типа NZDSF, в которых "сдвигается" длина волны нулевой дисперсии за пределы окна 1550 нм, в результате чего дисперсия становится достаточно большой, чтобы подавить эффект четырехволнового смешивания, в то же время достаточно малой, чтобы поддерживать распространение сигнала высокой емкости (высокой частоты модуляции) на большие расстояния.

Сегменты на основе волокна SF без использования коррекции дисперсии допускают протяженность до 90 км (при скорости передачи 2,4 Гбит/с). Первые две методики коррекции дисперсии, применяясь отдельно друг от друга или в комбинации, позволяют увеличить протяженность сегментов до 140 км при сохранении прежней скорости передачи, табл. 2.3.

Чтобы удовлетворить рабочим требованиям при планировании сети, следует тщательно вырабатывать стратегию наращивания сети. Нужно оценивать соответствующие топологии сетей с учетом возможности их работы на скоростях 2,4 и 10 Гбит/с. Ближайшая цель - построить протяженные участки (до 120-140 км) при передаче на скорости 2,4 Гбит/с с использованием любых из трех главных типов волокон - должна рассматриваться совместно с планами более далекой перспективы - инсталляция линий на скорость передачи 10 Гбит/с с использованием последовательно установленных линейных усилителей. Высокая скорость передачи в последнем случае может быть достигнута путем оптимизации длины сегментов между линейными усилителями (приблизительно 70 км).

Хотя волокна SF и DSF вполне приемлемы для осуществления наращивания сегментов сетей, волокно NZDSF более перспективно при использовании в новых инсталляциях. При сравнении волокон SF и DSF отметим, что SF лучше подходят для сетей, использующих волновое мультиплексирование. Недостаток SP - большое значение дисперсии в окне 1550 нм -может компенсироваться либо дополнительным участком на основе волокна с компенсирующей дисперсией, либо путем уменьшения спектральной ширины излучаемого сигнала (например, используя передатчики на основе DFB лазеров). Общие возможности по развертыванию кабельных систем на основе SF, DSF и NZDSF приведены в таблице 2.3 а,б.

Таблица 2.3 Общие возможности по развертыванию кабельных систем на основе различных типов одномодовых волокон

а) Передача 2.5 Гб/с сигнала по различным типам одномодовых волокон

Усиление мощности сигнала на одной длине волны
Волокно	Коррекция дисперсии	Усилители EDFA	Число каналов	Емкость каналов	Длина пролета	Ограничения системы
SF	Нет	УМ	1	2.4Гбит/с	70-90 км	Мощность Дисперсия
SF	Внешняя модуляция	УМ	1	2.4Гбит/с	140 км	Мощность
SF	Компенсация дисперсии	УМ	1	2.4Гбит/с	120-140 км	Мощность
DSF	Нет	УМ	1	2.4Гбит/с	120-140 км	Мощность
NZ DSF	л0выводится из зоны EDFA	УМ	1	2.4Гбит/с	120-140 км	Мощность
Линейное усиление многоканального сигнала
SF	Внешняя модуляция	УМ, ЛУ	1,2,4,8	2.4-20 Гбит/с	>500км	ASE, отсутс- твует плато
SF	Компенсация дисперсии	УМ, ЛУ	1,2,4,8	2.4-20 Гбит/с	>500км	ASE, отсутс- твует плато
DSF	Нет	УМ, ЛУ	1,2,4,8	2.4 Гбит/с	>500км	ASE, отсут. плато, ЧВС
NZ DSF	л0выводится из зоны EDFA	УМ, ЛУ	1,2,4,8	2.4-20 Гбит/с	>500км	ASE,отсутс- твует плато

б) Передача 10Гбит/с сигнала по различным типам одномодовых волокон

Усиление мощности сигнала на одной длине волны
Волокно	Коррекция дисперсии	Усилители EDFA	Число каналов	Емкость каналов	Длина пролета	Ограничения системы
SF	Внешняя модуляция	ПУ	1	10Гбит/с	50-70 км	Дисперсия
SF	Внешняя мод-я + КД	УМ, ПУ	1	10Гбит/с	120-140 км	Мощность
DSF	Внешняя модуляция	УМ, ПУ	1	10Гбит/с	120-150км	Мощность
NZ DSF	ВМ,л0выв-ся из зоны EDFA	УМ, ПУ	1	10Гбит/с	120-150км	Мощность
Линейное усиление многоканального сигнала
SF	Внешняя мод-я + КД*	УМ,ЛУ,ПУ	1,2,4	10,20,40 Гбит/с	>300км	ASE, отсутс- твует плато
DSF	Внешняя модуляция	ЛУ, ПУ	1 нелин эффект	10 Гбит/с	>300км	ASE, отсут. плато, ЧВС
NZ DSF	ВМ,л0выв-ся из зоны EDFA	ЛУ, ПУ	1,2,4,8	10,20,40 Гбит/с	>300км	ASE, отсут. плато,SPM

^* - Компенсация дисперсии может требовать дополнительного усиления, чтобы преодолеть затухание

Обозначения: УМ - усиление мощности, ЛУ - линейное усиление, КД - компенсация дисперсии, ПУ - приемное усиление, ASE - спонтанно-усиленное излучение, ЧВС - четырехволновое смешивание, SPM - межфазная модуляция.

3. Влияние дисперсии на параметры проектируемой ВОЛС

Под дисперсией в оптике понимают зависимость фазовой скорости световых волн v_ф от частоты. Это же относится и к показателю преломления n₂ - n₁ = n (w).

В этом смысле дисперсия в объемной среде единственна и носит в оптике название хроматической дисперсии, подчеркивая факт разложения света на составляющие в хроматический спектр. Дисперсия называется нормальной (или положительной), если n увеличивается с увеличением частоты w, и аномальной (или отрицательной), если п уменьшается с увеличением w. Зависимость фазовой скорости от w (или л) для нормальной и аномальной дисперсий обратная.

Понятие "дисперсия" в световоде уже не единственно и приходится различать три ее вида:

-модовая дисперсия - дисперсия, существующая только в многомодовом волокне и вызванная различной скоростью распространения в световоде лучей разных мод, достигающих определенного сечения ОВ (выхода) в разное время, что приводит к уширению входного импульса на выходе;

-материальная дисперсия - дисперсия собственно материала световода, существующая независимо от типа волокна (ММ или ОМ) и отличающаяся от хроматической дисперсии только тем, что она соответствует волноводной (а не объемной) среде;

-волноводная дисперсия - дисперсия, существующая в так называемой волноводной cpeде, сформированной по меньшей мере двумя физическими средами (в нашем случае сердцевиной и оболочкой).

Модовая дисперсия.

Этот тип дисперсии может быть уменьшен двумя путями:

-уменьшением диаметра сердцевины d_c ;

-изменением профиля показателя преломления, т.е. использованием многомодового волокна с плавно изменяемым показателем преломления. В настоящее время многомодовые волокна такого типа используются достаточно широко.

Материальная дисперсия.

Материальная дисперсии, или дисперсия материала, зависит (для прозрачного материала) от частоты w (или длины волны л) и материала ОВ, в качестве которого, как правило, используется кварцевое стекло. Дисперсия определяется электромагнитным взаимодействием волны со связанными электронами материала среды, которое носит, как правило, нелинейный (резонансный) характер и только вдали от резонансов может быть описано с приемлемой точностью, например уравнением Селлмейера :

n²(w)= 1+?R_jw²_j (w²_j - w²), (3.1)

где w_j - резонансные частоты, R_j - величина j-го резонанса, а суммирование по j для объемного кварцевого стекла ведется по первым трем резонансам.

Возникновение дисперсии в материале световода даже для одномодовых волокон обусловлено тем, что оптический источник, возбуждающий вход (светоизлучающий диод - СИД или лазерный диод - ЛД), формирует световые импульсы, имеющие непрерывный волновой спектр определенной ширины (например, для СИД это примерно 35-60 нм, для многомодовых ЛД (ММЛД) - 2-5 нм, для одномодовых ЛД (ОМЛД) - 0,01-0,02 нм. Различные спектральные компоненты импульса распространяются с разными скоростями и приходят в определенную точку (фазу формирования огибающей импульса) в разное время, приводя к уширению импульса на выходе и, при определенных условиях, к искажению его формы.

Для описания дисперсии в световоде используется разложение постоянной распространения моды в в ряд Тейлора в окрестности несущей частоты w₀. Линейный член этого разложения, или параметр в₁, характеризует групповую скорость движения огибающей импульса v_г = с/п_г (здесь п_г - групповой показатель преломления), а квадратичный член, или параметр в₂ характеризует собственно дисперсию групповых скоростей - ДГС в волокне, имеющую размерность [пс²/км]. Она и определяет уширение импульса. Интересно отметить, что в диапазоне длин волн 1500-1600 нм /?2 почти линейно уменьшается от +70 до -40 [пс²/км], см. рис. 9-4, принимая нулевое значение на длине волны примерно 1270 нм. Эта длина волны л_0d называется длиной волны нулевой дисперсии для объемной среды. Для оптоволокна эта длина волны сдвигается до значения порядка 1312 нм (см. ниже), чем и объясняется использование источников излучения 1310 нм для одномодового ОВ. Для одномодового кварцевого волокна ДГС положительна для л<1312 нм и отрицательна для л >1312 нм, а в окрестности л=1312 нм она нулевая.

Рис.3.1. Зависимость дисперсии кварцевого стекла от длины волны

Из описанного ясно, что для уменьшения материальной дисперсии нужно, с одной стороны, переходить при выборе источников от оптических источников типа СИД к ЛД, а при выборе волокна от ММ к ОМ волокну. С другой стороны, необходимо переходить от источников с длинами волн порядка 850 нм к длинам волн порядка 1310 нм для использования эффекта нулевой дисперсии. Эти естественные "теоретические" соображения, не могут, однако, служить в качестве однозначной практической рекомендации. Так для ЛВС может оказаться более предпочтительным использовать СИД на длине волны 850 нм, работающий на ММ волокно.

Волноводная дисперсия.

Дисперсия реальных световодов отличается от дисперсии объемной среды наличием волноводной структуры, изменяющей эффективный показатель преломления моды. В результате появляется особая волноводная составляющая дисперсии, которая складывается определенным образом с дисперсией материала, формируя результирующую дисперсию. Вклад волноводной дисперсии зависит от радиуса сердцевины, разности показателей преломления сердцевины и оболочки и числа оболочек. Для описания дисперсии в световоде с учетом ее волноводной составляющей вместо параметра в₂ используется дисперсионный параметр D:

D = -рc в₂ / л²

В избежание путаницы, возникающей при чтении различных публикаций, нужно помнить, что для оптических волокон в справочниках в качестве дисперсионной характеристики приводят зависимость от л именно этого параметра D, имеющего размерность [пс/км/нм], а не [пс²/км], и знак противоположный знаку дисперсии групповых скоростей в₂. Поэтому и наклон зависимости дисперсионного параметра D от л, называемый часто наклоном ненулевой дисперсии, будет положительным (а не отрицательным). А фразы в публикациях "в области положительных (или отрицательных) дисперсий" могут на самом деле иметь обратный смысл, так как дисперсия, по определению, положительна при положительном в₂ (т.е. отрицательном, а не положительном, D). Эти фразы правильны, если иметь ввиду, что под дисперсией фактически понимается дисперсионный параметр D.

Действие волноводной составляющей дисперсии сдвигает длину волны нулевой дисперсии до величины л_0d -1312 нм (рис. 3.2, кривая 1). Этот факт используется при выборе длины волны источника (1310 нм) для работы с одномодовыми ОВ. Используя несколько слоев оболочки (и тем самым изменяя параметры волноводного тракта), можно сдвинуть длину волны нулевой дисперсии в диапазон 1500-1600 нм. Для этого оказалось достаточным использовать две оболочки (рис.3.2, кривая 2) - этот тип оптоволокна получил название - оптоволокна со сдвигом дисперсии (DSF). Используя многослойную оболочку (рис.3.2, кривая 3 - оболочка имеет 4 слоя), можно добиться почти плоской и близкой к нулевой дисперсионной характеристики (D? 1-6 пс/км/нм) в диапазоне длин волн от 1300 до 1650 нм. Этот тип оптоволокна получил название - волокно с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF), который может с успехом использоваться в синхронных оптических системах SDH с мультиплексированием по длинам волн.

Рисунок 3.2 Зависимость дисперсии волокна D от длины волны волны и числа оболочек: SC - одна оболочка, DC - две оболочки, QS - четыре оболочки.

3.1 Методы компенсации дисперсии

Методы уменьшения дисперсии, рассмотренные выше, сводились к использованию профилированных показателей преломления, длины волны с нулевой дисперсией, сдвигу нулевой дисперсии за счет волноводной составляющей в область рабочих длин волн, созданию слабо меняющейся дисперсионной характеристики с ненулевой, но малой дисперсией. Они уже реализованы в существующих оптических волокнах.

Однако существует возможность и прямой компенсации дисперсии путем врезки в волокно, имеющее положительную дисперсию, участка ОВ с отрицательной дисперсией, причем так, чтобы результирующая дисперсия на заданной длине волны или (с учетом использования WDM) в определенном диапазоне длин волн была близка к нулю. Использование этого метода возможно упростит технологию изготовления кабеля и кажется достаточно перспективным. Одной из промышленных разработок, основанных на такой технологии изготовления оптического волокна, является новая модификация кабеля TrueWave, названная TrueWave Balanced. Этот кабель позволяет без использования внешних компенсаторов передавать сигналы высокоскоростных систем WDM (DWDM и HDWDM) в стандартном для них в настоящее время диапазоне длин волн 1530-1565.

Кроме указанных спецтехнологий , для этих же целей был разработан специальный тип оптического волокна DCF - волокно компенсирующее дисперсию (ВКД), которое в виде бухты ОВ определенной длины может быть вставлено в виде модуля в стойку с аппаратурой SDH или WDM. Важно иметь в виду большой уровень вносимых потерь, который имеет такой модуль.

3.2 Выбор волокна для компенсации дисперсии

Как уже отмечалось, согласно статистике, наибольший процент уложенного кабеля содержит стандартное ОМ волокно, имеющее большую величину хроматической дисперсии, 17-20 пс/(нм-нм), на длине волны 1550 нм. Если планируется увеличить длину перекрытия или секции, ограниченную допустимой величиной накопленной дисперсии, или необходимо уменьшить дисперсию в связи с переходом со скорости передачи 2,5 Гбит/с на 10 Гбит/с, или планируется использование систем WDM, или же, наконец, оказывается необходимым установить солитонные генераторы для повышения надежности работы вашей линии связи (а для нормальной работы таких генераторов требуется, как известно, отрицательная средняя (накопленная на длине секции) дисперсия - можно использовать специальное волокно для компенсации дисперсии - ВКД (DCF). Это волокно производится рядом компаний, например, Corning, Lucent Technologies, Sumitomo Electric. Волокно укладывается (в виде бухты) в специальные модули - модули компенсации дисперсии - МКД (DCM), выпускаемые как в виде отдельно используемых модулей, оснащенных оконцованными коннекторами монтажными шнурами (типа - pigtail), так и в виде модулей, монтируемых в стойках. Размер модулей могут быть разными, например, для DCM Corning имеем: тип В - 235x235x40 мм, тип D - 267x267x40 мм и тип С - 278x432x44 мм; для DCFM Sumitomo: 228x202x41 мм. В табл. 2.4 приведены доступные типы и параметры такого модуля (волокна), выпускаемой компаниями Corning. Приведенные параметры соответствуют длине волны 1545-1550 нм, а среднее значение PMD измерено в диапазоне длин волн 1500 - 1565 нм. В этой таблице фактически вместо дисперсии используется дисперсионный параметр D. Под "эффективностью модуля" понимается отношение дисперсии модуля к вносимому затуханию.

Таблица 2.4 Параметры модулей компенсации дисперсии.

Компания	Corning
Тип модуля	DCM-95	DCM-110
Компенсируемая длина линии, км	95	110
Дисперсия волокна модуля, пс/нм/км	-1564±15	1756±15
Вносимое затухание, дБ	>10	>10
Эффективность модуля, пс/нм/дБ	156,4	175,6
Среднее значение PMD, пс	>1.6	<1.7

В практике использования волокна существуют два подхода в стремлении уменьшить накопленную дисперсию на длине секции. Один базируется на использовании волокна с малой дисперсией (волокна с нулевой дисперсией, если речь идет об использовании одной несущей, или волокна NZDSF с минимально-возможным наклоном кривой дисперсии в рабочем окне, если речь идет об использовании нескольких несущих в системах с WDM), другое - на использовании чередующихся участков с положительной и отрицательной дисперсией (параметром D). Второй подход (в силу неоднородности используемого волокна в сети и вытекающих из этого сложностей в случае ремонта) подвергался критике. Однако он был дешевле. С появлением промышленных МКД, а также учитывая, что установка МКД носит не "распределенный" (как для ВОК), а "сосредоточенный" характер (модуль устанавливается в стойку, или на полку (в шасси) ОУ между первым и вторым каскадам" усиления, сложности "с ремонтом" исчезли. В результате все более широкое применение находит связка: волокно SSF+DCM (стандартное волокно + МКД). У такого решения два недостатка (как это из таблицы 2.4); дополнительные вносимые потери, которые должны быть учтены при подсчете накопленного затухания, и увеличение суммарного PMD, которое должно быть учтено для высокоскоростных систем (10 Гб/с на несущую и выше) при подсчете накопленного PMD.

В любом случае при использовании МДК необходимо проводить проверочные расчеты не только накопленного затухания с учетом вносимых потерь, но и накопленного значения PMD, особенно для высокоскоростных систем.

4. Расчет длины регенерационного участка

4.1 Протяженность линии. Расчет длины регенерационного участка с учетом хроматической дисперсии

Соотношение сигнал/шум. В табл. 2.5 приведены основные параметры оптических спецификаций для стандартов STM-16 и STM-64. Как видно, система STM-64 предъявляет более высокие требования к соотношению сигнал/шум, превышая на 5-10 дБ этот параметр для STM-16, что ведет к меньшему допустимому числу усилителей EDFA между регенераторами STM-64.

Таблица 2.5 Основные параметры оптических спецификаций стандартов STM-16 и STM-64

Параметры	STM-16 (2,5 Гбит/с)	STM-64 (10 Гбит/с)
Минимальное отношение сигнал/шум, дБ	18-21	27-31
Допустимая дисперсия в кабельной системе, пс/нм	10500	1600
Ограничения из-за PMD	Нет	< 400 км

Рассчитаем длину регенерационного участка ограниченного хроматической дисперсией для стандарта STM-16. Для волокон SF и NZDSF возьмем значения удельной дисперсии 20 и 5,5 пс/(нм*км) соответственно. Отсюда,

Lдисп = ф / D,

где ф -допустимая дисперсия в кабельной системе, пс/нм, D - значения удельной дисперсии пс/(нм*км)

Lдисп = 10500 / 20 = 525 км, для SF волокна.

Lдисп = 10500 / 5.5 = 1909 км, для NZDSF волокна.

Рассчитаем длину регенерационного участка ограниченного хроматической дисперсией для стандарта STM-64.

Lдисп = 1600 / 20 = 80 км, для SF волокна.

Lдисп = 1600 / 5.5 = 290 км, для NZDSF волокна.

Хроматическая дисперсия. STM-16 допускает значительно большую дисперсию сигнала в линии, чем STM-64, что дает выигрыш как в протяженности сегментов между последовательными оптическими усилителями, так и в общей протяженности линии между регенераторами. Благодаря линейности хроматической дисперсии, можно добиться значительного увеличения длин, указанных в таблице, используя вставки фрагментов ВОК на основе волокна с компенсирующей дисперсией.

Таблица 2.6 Ограничение общей протяженности из-за влияния хроматической дисперсии

Тип волокна	STM-16	STM-64
Стандартное одномодовое волокно SF, км	525	80
Одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF, км	1909	290

При моделировании ВОЛС длиной 550км, дисперсионная длина является ограничением для системы при использовании стандартного одномодового волокна (SF), и не является ограничением системы при использовании NZDSF волокон.

4.2Расчет длины регенерационного участка с учетом поляризационно-модовой дисперсией (PMD)

Проведем оценку влияния PMD на передачу каналов STM-16 и STM-64. В рамках промышленных требований, PMD не должна превышать 1/10 битового интервала. Отсюда значения накопленной поляризационной модовой дисперсии не должны превышать 40 пс и 10 пс для линий STM-16 и STM-64 соответственно. Величина PMD по прохождению светом длины L определяется по формуле ф = T*L^1/2, где Т- удельная поляризационная модовая дисперсия. При Т= 0,5 пс/км^1/2 (для волокон NZDSF - TrueWave™ и SMF-LS™, см. табл. 2.2) получаем для линий STM-16 и STM-64 предельные протяженности между регенераторами:

L = ф² / T² = 40² / 0.5² = 6400 км,

для линии STM-16.

L = 10² / 0.5² = 400 км, для линии STM-64.

Первое ограничение так велико, что дело до него не доходит. Заметим, что в отличии от хроматической дисперсии, поляризационная модовая дисперсия не компенсируется. Поэтому уменьшить этот параметр можно только используя новые волокна, например NZDSF - LEAF™, для которого Т< 0,08 пс/км^1/2.

При моделировании ВОЛС длиной 550км, PMD для стандарта STM-16 не является ограничением для системы, влияние PMD необходимо учитывать при проектировании линий связи начиная со скорости 10 Гбит и выше.

Трибные интерфейсы.

Хотя волокно обеспечивает огромную полосу пропускания, каналы доступа обычно рассчитаны на меньшую скорость. Терминалы STM-64 разработаны для создания стержневых магистралей и допускают подключение менее скоростных потоков синхронной цифровой иерархии только двух типов: STM-4 и STM-16. В случае необходимости организации доступа по менее скоростным каналам, например на основе STM-1 или на основе трибных интерфейсов плезиохронной иерархии Е1, Е2, ЕЗ и т. д., наряду с терминалом STM-64 потребуется дополнительный отдельный сетевой элемент, который будет связываться с терминалом STM-64 по каналу STM-4 или STM-16. В то же время сетевые элементы на каналы STM-16 и более низкие допускают реализацию прямого доступа.

Таблица 2.7 Допустимые низкоскоростные интерфейсы для терминалов STM-16 и STM-64

Интерфейсы	STM-16	STM-64 (9953,280 Мбит/с)
Возможность ввода/вывода каналов	Да	Нет
STM-16 (2488,320 Мбит/с)	-	Да
STM-4 (622,488 Мбит/с)	Да	Да
STM-1 (155,520 Мбит/с)	Да	Нет
ЕЗ (34,368 Мбит/с)	Да	Нет
Е1 (2,048 Мбит/с)	Да	Нет

4.3Расчет эксплуатационного запаса по затуханию

По принятым нормам эксплуатационный запас на деградацию системы а_з ? 6дб. 3дб - на станционный запас и 3дб - линейный запас.

На выходе источника излучения имеем мощность сигнала - 1мВт (0дбм). Затухание сигнала в модуляторе составляет б_мод = 5дб, в мультиплексоре б_mux = 6дб. Стандартные данные взяты из промышленного оборудования.

При расчете эксплуатационного запаса системы будем исходить из того, что уровень сигнала на выходе усилителя должен примерно равняться переданной мощности, т.е. усилитель должен компенсировать потерянную мощность в элементах ВОЛС, в волокне, в разьемных и неразьемных соединителях, иметь б_ст = 3дб станционный запас на всю систему и б_лин = 3дб линейный запас на каждом пролете. Исходя из этого определим минимальный коэффициент усиления усилителя мощности - УМ. Затухание сигнала в модуляторе составляет - 5дб, в мультиплексоре - 6дб. Включим сюда 3дб станционный запас и учтем, что довольно большая мощность теряется при вводе излучения в волокно - б_и-в = 0.5-1 дб. Отсюда определим, что минимальный коэффициент усиления УМ - G должен быть:

G = б_мод + б_mux + б_и-в + б_ст,

G = 5дб + 6дб + 3дб +1дб = 15дб.

Получили - 15дб. Для уверенной передачи берем - 16 дб.

Произведем расчет коэффициента усиления линейного усилителя - ЛУ. Затухание в волокне длиной в L = 110 км (при б_в = 0,20дб/км, берем из таблицы 2.2) составляет:

б_в110 = L * б_в,

б_в = 110км * 0,20дб/км = 22дб.

Рассчитаем число нераземных соединений по формуле:

n_н = L/l_c -1,

где l_c - строительная длина (l_c = 6 ),

n_н = L/l_c -1 = 18

Затухание на неразьемных соедининиях определим по формуле:

б_н = n_н * б _1н,

где б _1н = 0,05дб - затухание на одном нераземном соединении, б_н = 18*0.05 = 0.9дб.

Число разьемных соединений - 2. б _1р = 0,5 - потери на одном разьемном соединении. б _р = 1дб.

Таким образом затухание на 1 пролете (б _пр) составляет:

б _пр = б _в + б _р + б _н,

б _пр = 22+0,9+0,1= 23дб, приплюсуем сюда3дб на линейный запас, отсюда имеем коэффициент усиления ЛУ должен быть:

G = б_в + б_п + б_н + б_лин,

G = 23дб + 3дб = 26дб.

Для обеспечения необходимой мощности сигнала на входе в приемник коэффициент усиления предусилителя - ПУ, берем порядка 30дб, т. к. мощность сигнала на выходе волокна очень низкая и необходимо учесть, что в демультиплексоре затухание сигнала составляет ~ 6дб. Тем самым мы обеспечиваем необходимую мощность для детектирования сигнала, которая для интерфейса STM-16 составляет -10 - -20дбм.

Из полученных данных при моделировании ВОЛС на САПРе LinkSim для максимального приближения к реальной линии б - коэффициент затухания в волокне берем равным 0,25дб/км.

4.4Расчет длины волокна компенсации дисперсии

При использовании стандартного одномодового волокна ограничением для системы длиной в 550км является дисперсия. Эту проблему решают используя волокно компенсирующее дисперсию - ВКД. ВКД будем устанавливать после каждого пролета между 1 и 2-м каскадом усилителя.

Произведем расчет необходимой длины - ВКД.

При прохождении сигналом пролета набег хроматической дисперсии составляет:

ф = D * L,

ф = 20 пс*нм/км * 110км = 2200пс*нм.

Для компенсации накопленной дисперсии будем использовать модуль компенсации дисперсии - МДК - DCM-95(см. таблицу 2.4).

Дисперсионный параметр МКД D = - 156415пс*нм/км.

После прохождения сигналом МКД дисперсия будет составлять

D= 2200-1564 = 636 пс*нм, что сравнимо с дисперсией накопленной в NZDSF в волокне (дисперсия составляет ~ 7 пс*нм/км). Таким образом, при использовании 1 км ВКД после каждого линейного усилителя обеспечивается необходимый уровень накопленной хроматической дисперсии.

Проведенный расчет показал возможность использования стандартного одномодового волокна (SF) в проектируемой ВОЛС длиной регенерационного участка 550км. Ограничение длины в следствии хроматической дисперсии решается используя волокно компенсирующее дисперсию.

5. Моделирование 8-ми канальной DWDM линии с применением системы автоматизированнного проектирования LinkSim

LinkSim представляет оптическую систему связи как связанный набор блоков, каждый из которых является компонентом или подсистемой в системе связи. Аналогично тому, как в фактической системе связи физические сигналы проходят через компоненты линии связи, при моделировании в LinkSim данные сигнала проходят через модели компонентов. Каждый блок (модель) моделируется независимо, используя параметры, указанные пользователем для данного блока. Информация о сигнале проходит в данный блок из других блоков. Такой метод моделирования называется блочно-ориентированным. В LinkSim эти блоки графически представлены как иконки. Внутренне, они представляют собой структуры данных и сложные числовые алгоритмы.

LinkSIM обеспечивает иерархическую объектно-ориентированную среду расположения топологии для непосредственного формирования рисунка линейной топологии. Чтобы смоделировать необходимую топологию, из инструментальной панели можно легко отобрать необходимые оптические компоненты линии: генераторы псевдослучайных двоичных последовательностей, лазеры, модуляторы, волокно, оптические усилители, аттенюаторы, фильтры, приемники и др., добавить к уже расположенным и соединить вместе при помощи "мыши".

Каждый компонент, представленный иконкой в топологической схеме имеет собственный набор параметров, который может быть вызван при помощи правой кнопки мыши. Параметры могут включать как численные значения, например, длина волны лазера или диаметр волокна, так и различные уже установленные типы, например, типы фильтров.

При каждом последующем моделировании и анализе в LinkSim по возможности используются предварительно вычисленные результаты. Данный алгоритм заключается в том, что в процессе моделирования линии, моделируются только те компоненты, на которые повлияли внесённые пользователем изменения переменных, что позволяет проводить эффективный по времени анализ результатов.

В LinkSim поддерживаются статистические изменения составляющих параметров. Каждый числовой составляющий параметр может иметь индивидуально определенную функцию вероятности и среднеквадратичное отклонение. Анализ параметров, изменяющихся согласно их статистике, может быть сделан указанное число раз. Многократный анализ может использоваться, для определения диапазона ожидаемых статистических изменений для данной линии связи. Эта информация может быть использована проектировщиком для уточнения проектных параметров.

Пользователь может получить итоговую информацию о сигнале в любой точке топологической схемы в процессе моделирования или после его завершения.

Каждая модель в LinkSim представлена в виде иконки в средней части левой инструментальной панели. Левая сторона иконки соответствует входным сигналам модели, правая сторона иконки соответствует выходным сигналам модели. Некоторые модели генерируют графики или файлы результатов выходных сигналов.

Модели разделяются на пять общих категорий: модели передатчика, модели канала, модели приемника, модели контроля и модели анализа. Передатчик, канал и приемник представляют модели, включающие компоненты соответствующих блоков оптической линии связи. Модели контроля - специальные модели, которые осуществляют функции, помогающие управлять моделированием и оперировать данными сигнала в процессе моделирования. Модели анализа проводят исследования результатов и генерируют графики результатов. Ниже приведено краткое описание моделей и их параметров, используемых в этой работе.

Моделирование 8-ми канальной DWDM линии при помощи системы автоматизированного проектирования LinkSim.

Рассмотрим модель 8-ми канальной DWDM оптической сети.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эта схема представляет собой 8-ми канальную DWDM систему, которая содержит следуещие блоки:

Блок PRBS (генератора псевдослучайной последовательности) генерирует на выходе четыре отдельных двоичных последовательности. В этом блоке можно менять битовую скорость и длину волны CW лазера. Благодаря этому можно, в зависимости от длины волны излучения и скорости передачи, просматривать параметры BER.

Блок MUX (мультиплексора) осуществляет слияние восьми отдельных оптических канала в единый оптический канал. Также в состав блока MUX входит оптический фильтр с частотной характеристикой трапециидальной формы, с одинаковым зазором частоты между их центрами. В этом блоке также предусмотрены и оптические потери.

Блок Усилителя (предусилители, усилители мощности, линейнные усилители EDFA). Обеспечивает усиление сигнала до нужной величины. В этом блоке предусмотрены коэффициент усиления, мощность насыщения усилителя.

Волокно здесь можно задать почти все характеристики волокна такие как затухание, длину, диаметр, коэффициенты дисперсии показатели преломления и тд.

Выход линии подключён к блоку (демультиплексора). DEMUX разделяет оптический канал на восемь каналов. В DEMUX используются фильтры с теми же параметрами, как в MUX. Оптический сигнал с выхода DEMUX идёт к блоку приемника. Модель приемника преобразует оптическую входную мощность в электрический поток, усиливает и преобразует форму сигнала. Электрический сигнал с выхода модели приемника передается BER-тестеру. Этот блок использует форму сигнала и зависящий от времени шум, который сопровождает его для определения средней частоты передачи ошибочных битов. Блок BER автоматически определяет идеальное время выборки и порог срабатывания исходя из формы входного сигнала. Для каждого бита в последовательности определяется вероятность ошибки исходя из уровня сигнала, уровня шума и двоичного значения сигнала (двоичный сигнал от генератора псевдослучайной последовательности) во время выборки. Затем, исходя из средней вероятности ошибки передачи каждого из битов в последовательности, определяется средняя частота передачи ошибочных битов.

Исследование ВОЛС и ее характеристик

В системе автоматизированного проектирования LinkSim строим модель 8-ми канальной WDM - линии (см. рисунок 2.7). Исследуем прохождение сигнала по линии.

5.1Описание компонентов ВОЛС и их параметров

Генератор псевдослучайной двоичной последовательности (PRBS)

Эта модель генерирует двоичную последовательность нескольких различных типов. Используя только одну модель PRBS можно обеспечить многократные выходные сигналы, ввести различные каналы WDM или параллельной оптической шины. Каждый канал может иметь собственную модель PRBS, каждая из которых сконфигурирована различным образом. Различные типы модели описаны согласно их имени в списке параметров пользователя:

PRBS: Производит максимально длинную псевдослучайную двоичную последовательность.

Параметры PRBS генератора, определяемые пользователем:

BitRate: Скорость передачи информации в битах сгенерированной двоич-ной последовательности =25*10⁹ Биты / двоичная последовательность

PatternLength: Число битов в сгенерированной последовательности - 2x,

где x - значение параметра =6 2 ^ x биты

PreBits: Число нулевых битов в начале последовательности =2

Postbits: Число нулевых битов в конце последовательности =3

DF 1*10¹¹;

F1 1.952*10¹⁴ Гц;

F2 F1+DF = 1.953*10¹⁴ Гц;

F3 F1+2*DF = 1.954*10¹⁴ Гц;

F4 F1+3*DF = 1.955*10¹⁴ Гц;

F5 F1+3*DF = 1.956*10¹⁴ Гц;

F6 F1+3*DF = 1.957*10¹⁴ Гц

F7 F1+3*DF = 1.958*10¹⁴ Гц;

F8 F1+3*DF = 1.959*10¹⁴ Гц;

Patternlenght =6

Point sperbit =5

Генератор сигнала (Signal generator)

Эта модель преобразует входной двоичный сигнал в выходной электрический сигнал. Для конфигурации электрического выходного сигнала используются пользовательские параметры. Параметры генератора электрического сигнала, определяемые пользователем:

U_pk - Пиковое напряжение выходного электрического сигнала двоичной последовательности =2В;

U_min - Минимальное напряжение выходного электрического сигнала двоичной последовательности =0В;

Тип модели, используемой для генерирования сигнала - On_off_ramp;

F₀ - Резонансная частота кольцевого фильтра =20*10⁹ Гц;

Тип фильтра - RingFilter (кольцевой фильтр);

-излучение: Демпфирование частоты кольцевого фильтра =7.69*10⁹ рад/с;

Тип модуляции - NRZ

T_r - Время нарастания выходного электрического сигнала =40*10^-12 с;

T_f - Время спада выходного электрического сигнала =40*10^-12 c.

CW лазер

Эта модель производит оптический сигнал с CW лазера и предназначена для использования совместно с моделью модулятора.

Эта модель обеспечивает два различных типа выходного оптического сигнала. Для топологии, в которой модель CW лазера обеспечивает прямой вход к модели модулятора, наиболее удобно представление сигнала по его мощности. Для топологии, в которой выход CW лазера используется как вход к другим составляющим моделям, должно использоваться временное представление сигнала. Чтобы наиболее полно использовать эту возможность должны быть установлены параметры timeStep и noSamples для согласования интенсивности замеров и числа точек в данном сигнале с любыми другими сигналами, с которыми данный сигнал взаимодействует при моделировании.

Пользователь может также установить фазу выходного оптического сигнала.

Параметры лазера, определяемые пользователем:

RIN: Относительный шум интенсивности лазера = -150 дБ/Гц;

PeakPower: Пиковая мощность (средняя мощность для CW лазера) =1*10^-3 Вт;

Длина волны: Длина волны, на которой работает лазер =1.55*10^-9 м;

Электрооптический модулятор (Modulator)

Эта модель позволяет смоделировать несколько типов модуляторов, включая модулятор Маха-Цендера. При совместном использовании модели модулятора и модели лазера пользователь должен установить одинаковое значение числа точек на бит и разрядной ширины последовательности для моделей генератора двоичной последовательности и лазера с синхронизацией мод.

Параметры электрооптического модулятора, определяемые пользователем:

FittingType: тип электрического модулятора - fOffset;

ModulationType: тип функции реакция модуляции =MachZehender;

U_Pi Пиковое напряжение модулятора = 2В;

U_Bias падение напряжения на модуляторе = 1В;

U_Offset напряжение смещения модулятора = 0В;

OnOffRatio вымирание или двухпозиционное отношение = 30дБ;

InsertionLoss вносимые потери = потери на волноводе + потери на соединении = 5 дБ;

F_offset смещение частотной характеристики = 16.655 ГГц;

Power показатель степени частотной характеристики = -0.10478;

Coef1 Coef1 в модуляторе = 1;

Coef2 Coef2 в модуляторе = 0.0114841/ГГц;

ChirpFactor параметр "чириканья" для модулятора Маха-Цендера.=0.5;

Оптический мультиплексор (MUX)

Параметры мультиплексора, задаваемые пользователем:

FilterType Тип фильтра на входе: поддерживающий отдельные типы фильтра - trapezoidal;

FilterSpecMod: Находятся ли спецификации фильтра в частоте или единицах длины волны - частота

FirstFilterCenter центральная частота (длина волны) фильтра =F1 Гц (м);

FilterSpacing Зазор между фильтром = DF Гц или м;

FilterBW 3дБ ширина диапазона фильтра в длине волны = BW Гц или м;

FilterBW0dB Установить на 0дБ ширину диапазона для трапеци-идального типа фильтра = 9e9 Гц или м;

FilterFSR Освободить спектральный диапазон от оптического фильтра Фабри-Перо =100*10¹⁰ дБ или м;

Потери Оптические вносимые потери фильтра =6 дБ.

Оптическое волокно (Fiber)

Эта модель вычисляет реакцию сигнала на волокно. При этом принимается во внимание затухание, дисперсия и нелинейность волокна. При использовании одноканального способа мультиплексирования волоконной модели, также принимается во внимание четырехволновое смешивание. При многоканальном способе четырехволновое смешивание не моделируется между отдельными каналами.

Распространение различных WDM-канальных сигналов моделируется следующим уравненем:

. (5.1)

Здесь A_i - модуль комплексной амплитуды сигнала i-го канала, _gi - групповая скорость, _2i - коэффициент дисперсии второго порядка, _3i - коэффициент дисперсии третьего порядка, _i - коэффициент поглощения, g_Rji - коэффициент усиления Рамана в i-м канале, вызванного j-м каналом, _i - параметр нелинейности волокна (_i=2n₂/_iA_eff), где n₂ - коэффициент нелинейности, а A_eff - эффективное поперечное сечение волокна.

Коэффициенты усиления Рамана g_Rji интерполируются из экспериментальной кривой усиления Рамана кремниевого волокна. Состояния поляризации рассматриваются в равной степени распределенными среди параллельных и перпендикулярных состояний. Коэффициент усиления Рамана отрицательный, если i-й канал имеет более короткую длину волны, чем j-й канал.

Выражение для g_Rji имеет вид:

, (5.2)

где g_Rn(_j,_i) - интерполируемое усиление Рамана, ₀ = 1.0 мкм - длина волны для нормирования кривой усиления Рамана, поскольку расчетные коэффициенты усиления имеют единицу м^-1Вт^-1, g_Rmax=0.9810^-13 м/Вт - пиковое усиление Рамана.

Параметры волокна, определяемые пользователем.

Расстояние Длина волокна = 110*10³ м;

Диаметр Диаметр сердцевины = 8 *10^-6 м;

Потери Затухание на единицу длины = 0.25 дБ/км;

Beta2 дисперсия групповой скорости = -0.25*10^-27 с^2/м;

Beta3 дисперсия групповой скорости = 0.1*10^-39 с^2/м;

N1 групповой коэффициент = 1.4682

N2 Коэффициент нелинейности = 3.0*10^-20 м^2/Вт.

EDFA усилитель

Это модель блока оптического усилителя, в частности волоконного усилителя с добавками эрбия.

В этой модели EDFA усилителя усиление не зависит от длины волны. Причиной этого частично является зависимость коэффициента усиления от уровня насыщения усилителя, что усложняет моделирование. Коэффициент усиления является значительным фактором при моделировании многоволновых систем со спектральным разделением (WDM). В эту модель включено насыщение усиления при высоких входных мощностях и указанном усилении мощности:

, (5.3)

где G₀ - малое усиление мощности сигнала, P_sat - выходная мощность насыщения, P_ave - общая средняя мощность в волокне.

Усиление G получают как сигнал так и предварительно сгенерированный самопроизвольный шум.

Параметры оптического усилителя EDFA, определяемые пользователем.

Усиление Оптический усилитель (усиление по амплитуде сигнала) = 26дБ;

Psat Оптическая мощность насыщения усилителя = 18 дБм;

BW Оптический усилитель ASE шумовая ширина диапазона =30*10^-9м.

Оптический демультиплексор (DEMUX)

Параметры DEMUX, задаваемые пользователем:

FilterType Тип фильтра на входе: поддерживающий отдельные типы фильтра - trapezoidal;

FilterSpecMod: Находятся ли спецификации фильтра в частоте или единицах длины волны - частота

FirstFilterCenter центральная частота (длина волны) фильтра =F1 Гц (м);

FilterSpacing Зазор между фильтром = DF Гц или м;

FilterBW 3дБ ширина диапазона фильтра в длине волны = BW Гц или м;

FilterBW0dB Установить на 0дБ ширину диапазона для трапеции идального типа фильтра = 0.8*BW Гц или м;

FilterFSR Освободить спектральный диапазон от оптического фильтра Фабри-Перо =100*10¹⁰ дБ или м;

Потери Оптические вносимые потери фильтра =6 дБ.

Приемник

Это модель оптического приемника и всех его стандартных составляющих. Данная модель преобразует входной оптический сигнал в электрический сигнал, который затем усиливает и фильтрует, а также вычисляет шум в сигнале. Рассмотрим различные части этой модели приемника.

Параметры приёмника, определяемые пользователем:

Pd_deviceCapacitance Емкость элемента = 50*10^-15 Ф;

Pd_layerThickness Толщина Активной Области = 0.5*10^-6 м;

Pd_absorptionCoeff Коэффициент поглощения = 0.68*10⁶ 1/м;

Pd_reflectivity Отражающая способность в фотодиоде = 0.04;

Pd_quantumEff Квантовая эффективность (КПД) = 0.8

Pd_lossGain Усиление или потери реакции фотодетектора = 0 дБ;

Pd_darkCurrent Темновой ток = 1*10^-6 A

Flt_bandwidth Фильтр 3dB ширины диапазона = 10*10⁹ Гц;

Flt_lossGain Усиление фильтра или потери = -3 дБ

Тестер передачи ошибочных битов

Эта модель вычисляет вероятность передачи ошибочных битов (BER) для входного электрический сигнала. Метод вычисления заключается в синхронизации входного электрического сигнала с соответствующим ему первоначальным двоичным сигналом, генерации данных глаза и получении вероятности передачи ошибочных битов. При этом блок BER имеет минимум два входа, на один из которых подаётся электрический сигнал от приемника, а на другой - соответствующий ему двоичный сигнал. Полученные данные могут буть сохранены в файле.

Чтобы улучшить точность вычислений BER, первый бит и последние три бита каждого входного сигнала игнорируются. Это делается для того, чтобы исключить определенные нефизические погрешности, которые могут присутствовать в этих разрядных периодах и которые привели бы к неправильным оценкам BER.

Параметры BER тестора определяемое пользователем:

TimingJitter Выбор времени принятия решения = 0 с;

DecisionLevelJitter Дрожание уровня принятия решений = 0В;

DecisionLevel Пороговое значение решения = 0В;

5.2 Результаты моделирования 8-ми канальной DWDM

В данном разделе представлены результаты моделирования нашей ВОЛС содержащей DWDM мультиплексор и EDFA усилитель.

Начнем с блока формирования и передачи сигнала. На рис 5.1 показана осциллограмма (а) и глаз-диаграмма (б) оптического сигнала, вышедшего из модулятора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5.1 а) Осциллограмма оптического сигнала на выходе модулятора. б) Глаз-диаграмма оптического сигнала на выходе модулятора

На выходе источника излучения (CW лазера) мощность сигнала составляет 1мВт (0дбм). На выходе модулятора мощность сигнала составляет 3*10^-4Вт, что соответствует ослаблению сигнала на 5дб. На выходе из модуляторов сигналы подаются на оптический мультиплексор, который "сшивает" их в единый сигнал (рис 5.2 глаз-диаграмма (а) и спектрограмма (б)). На спектрограмме видно, что разнос частот между каналами составляет 100 ГГц, каналы расположены в соответствии со стандартным канальным планом.

На выходе мультиплексора (рис 5.2.а) мощность сигнала составляет

8*10^-5 Вт, т.е. мощность сигнала после мультиплексора уменьшилась на 6 дбм, таким образом модулятор с мультиплексором вносят ощутимые помехи, порядка 11 дбм.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5.2 а)глаз-диаграмма б) спектрограмма сигнала, прошедшего через мультиплексор

Чтобы компенсировать потерянную мощность сигнала, перед вводом в волокно сигнал усиливаем с помощью усилителя мощности, выполненного на основе EDFA (Erbium - Dopped Fiber Amplifier) (рис 5.3).