Принципы построения солитонных волоконно-оптических систем передачи

Принципы построения солитонных ВОСП отображены на рисунках 10.2 – 10.5. В качестве передающей среды используются ОВ с низкими потерями мощности. Благодаря малым потерям солитоны могут распространяться на большие расстояния без применения специальных устройств компенсации потерь (рисунок 10.3).

Рисунок 10.3 Построение простой солитонной ВОСП

На выходе солитонного лазера генерируется непрерывная последовательность солитонов с заданной скважностью (обычно Q=T_С/t ³ 10). Последовательность солитонов проходит через изолятор и модулятор (например, ЭОМ), в котором импульсная последовательность модулируется. На выходе линии сигналы регистрируются фотоприемным устройством (ФПУ). Применение периодической компенсации потерь мощности позволяет увеличить дальность передачи (рисунок 10.4).

Рисунок 10.4 Солитонная ВОСП с оптическим рамановским усилителем

Для поддержания мощности солитонов применяются рамановские усилители с накачкой по длине волны, отличающейся от длины волны информационного сигнала. В схеме используется оптический фильтр (Ф), не пропускающий излучение накачки в ФПУ.

Возможен другой вариант построения солитонной ВОСП с эрбиевыми усилителями (рисунок 10.5). При этом усиление происходит не на всей длине участка передачи, а только в усилителях (длина волокна до 100 м). Преимуществом является то, что применяется меньше источников накачки и с существенно меньшей мощностью.

Рисунок 10.5 Солитонная ВОСП с оптическим усилением на основе эрбия

Необходимо отметить, что возможно совместное использование эрбиевых и рамановских усилителей в солитонных ВОСП.

Структурная схема солитонной ВОСП, приведенная на рисунке 10.6, соответствует случаю построения системы без усилителей. Однако протяженный участок существования солитонов достигается благодаря использованию в линейном тракте дискретной последовательности одномодовых оптических волокон с постоянной дисперсией (Д) в пределах каждого i-го участка по убывающей по заданному закону от участка к участку.

Рисунок 10.6 Солитонная ВОСП с различными волокнами

В завершение необходимо отметить особенность солитонного лазера. Это устройство, в котором происходит генерация очень коротких импульсов (единицы пс и фемтосекунды фс), достигаемая за счет компрессии импульсов с длительностью нс. Примеры характеристик с некоторых экспериментальных солитонных ВОСП приведены в таблице 10.1.

Таблица 10.1 Характеристики экспериментальных солитонных ВОСП

В 1998 году в журнале EuroPhotonics появилось сообщение о успешном завершении испытаний серийной четырёхканальной дуплексной системы WDM (T31-BDS Pirelli) совместно с оборудованием SONET OC-192 на скорость передачи 10Гбит/с по одному каналу в солитонном режиме. В составе оборудования использованы: блок генератора солитонных импульсов; преобразователь линейного кода RZ/NRZ; волокна для компенсации дисперсии DCF; регенераторы устанавливались на длине 450км через 92км.

Система передачи нового поколения Lambda Xtreme Transport компании Lucent Technologies обеспечивает передачу цифровых данных на скорости до 2.56 Тбит/с в режиме DWDM (64 волновых канала по 40Гбит/с в каждом) на дальность до 4000км без электрической регенерации сигнала. Для достижения этих возможностей применяются: солитонные блоки передачи, рамановские усилители, упреждающая коррекция ошибок FEC.

Заключение

Оптические системы передачи, появившиеся в начале 60-х годов 20 века, прошли несколько принципиальных этапов развития и сегодня представляют собой основную базу развития всех проводных телекоммуникаций. ОСП применяются на всех участках сетей связи: магистральные и внутризоновые транспортные сети, местные транспортные сети и сети доступа вплоть до терминалов пользователей – всюду заняли они свои позиции благодаря широкополосности и помехоустойчивости. Техникой связи 21 века считают полностью оптические сети, в которых процессы преобразования, передачи и коммутации сигналов будут происходить исключительно в оптическом диапазоне частот.

В рамках небольшого учебного пособия нет возможности раскрыть все стороны оптической связи, в том числе, вопросы строительства и технической эксплуатации различных ОСП (наземных, подводных, с подвесными кабелями и многоволновой передачи и так далее). Тому, кто будет интересоваться проблемами оптической связи в атмосфере и по оптическим волоконным линиям рекомендуется достаточно обширный, хотя и далеко не исчерпывающий список литературы разных лет издания. Некоторые справочные данные по оптической передаче приведены в различных главах пособия и приложениях.

Можно не сомневаться, что будущее широкополосных сетей за оптической связью с существующими и перспективными решениями, которые уже обсуждаются в научных изданиях [100, 101, 102, 105, 109].

Список литературы

Список литературы

1. Федеральный закон: Выпуск 86. О связи. – М.: Инфра. –М, 2003.

2. Волоконно-оптические системы передачи: Учебник для вузов / М.М. Бутусов, С.М. Верник, С.Л. Галкин и др. – М.: Радио и связь, 1992. – 416 с.

3. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. – 2е изд., перераб и доп. – М.: Радио и связь, 1989. – 360 с.

4. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1998. – 267 с.

5. Бакланов И.Г. Технологии измерений первичной сети. Часть I. Системы Е1, PDH, SDH. Часть 2. Системы синхронизации, B-ISDN, АТМ. – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000.

6. Иванов А.Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения. – М.: SYRUS SYSTEMS, 1999. – 671 с.

7. Листвин А.В., Листвин В.Н., Швырков Д.В. Оптические волокна для линий связи. – М.: ЛЕСАРарт, 2003. -288с.

8. Гауэр Дж. Оптические системы передачи. Пер с англ. – М.: Радио и связь, 1989. – 501 с.

9. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи (АТМ, PDH, SDH, SONET и WDM). – М.: Радио и связь, 2000. – 468 с.

10. Волоконно- оптические системы передачи и кабели. Справочник / Гроднев И.И., Мурадян Р.М. и др. – М.: Радио и связь, 1993. – 264 с.

11. Шевцов Э.А., Белкин М.Е. Фотоприемные устройства волоконно-оптических систем передачи. – М.: Радио и связь, 1992. – 230 с.

12. Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы. Сб. статей под ред. Слепова Н.Н., Дмитриева С.А. – М.: Connect. 2000, - 376 с.

13. Заславский К.Е. Волоконно-оптические системы передачи (ВОСП). Учебное пособие. Часть 1. – Новосибирск, НЭИС, 1994. – 76 с.

14. Заславский К.Е. ВОСП. Учебное пособие. Часть 2. – Новосибирск СибГАТИ, 1995, - 68 с.

15. Заславский К.Е. ВОСП. Учебное пособие. Часть 3. – Новосибирск СибГАТИ, 1995, - 62 с.

16. Заславский К.Е. Волоконная оптика в системах связи и коммутации. Учебное пособие. Часть 2. – Новосибирск, СибГУТИ, 1999. – 122 с.

17. Фокин В.Г. Волоконно-оптические системы передачи с подвесными кабелями на воздушных линиях электропередачи и контактной сети железных дорог. – Новосибирск, СибГУТИ, 2000. – 94 с.

18. Фокин В.Г. Аппаратура и сети доступа. – Новосибирск, СибГУТИ, 2000. – 114 с.

19. Фокин В.Г. Аппаратура систем синхронной цифровой иерархии. Издание 2-е, исправленное и дополненное. – Новосибирск, СибГУТИ, 2001. – 60 с.

20. Фокин В.Г. Основы АТМ. – Новосибирск, СибГУТИ, 2003, - 121 с.

21. Фокин В.Г.Синхронная цифровая иерархия SDH. Учебное пособие. Часть 1. Схема мультиплексирования SDH. – Новосибирск, СибГУТИ, 2006. – 84 с.

22. Кауфман М., Сидман А. Практическое руководство по расчетам схем в электронике. Т.2 – М.: Энергоатомиздат, 1993. – 287 с.

23. Агравал Г. Нелинейная волокнная оптика. Перев. с англ. – М.: Мир, 1996. – 323 с.

24. Ханспенджер Р. Интегральная оптика. – М.: Мир, 1985. – 379 с.

25. Шереметьев А.Г. Когерентная волоконно-оптическая связь. – М.: Радио и связь, 1991. – 192 с.

26. Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи. Аппаратура и элементы. – М.: Солон-Р, 2001. – 237 с.

27. Многоканальные системы передачи: Учебник для вузов / Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын и др. – М.: Радио и связь, 1996. – 560 с.

28. Гребнев А.К., Гридин В.Н., Дмитриев В.П. Оптоэлектронные элемен-ты и устройства. – М.: Радио и связь, 1998. – 336 с.

29. Верещагин И.К., Косяченко Л.А, Кокин С.М. Введение в оптоэлектронику. – М.: Высшая школа, 1991. – 192 с.

30. Берлин Б.З., Брискер А.С., Иванов В.С. Волоконно-оптические системы связи на ГТС: Справочник. – М.: Радио и связь, 1994. – 160 с.

31. Полупроводниковые инжекционные лазеры. Динамика, модуляция, спектры. Перев. с англ. под ред. Тсанга. – М.: Радио и связь, 1990. – 320 с.

32. Филиппов А.Т. Многоликий солитон. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Наука, Гл. ред. Физ.- мат. лит., 1990. – 288 с.

33. Хаус Х.А. Волны и поля в оптоэлектронике. – М.: Мир, 1988.

34. Вербовецкий А.А. Основы проектирования цифровых оптоэлектронных систем связи. – М.: Радио и связь. – 2000. – 160 с.

35. Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральной и внутризоновых первичных сетей. Приказ №92 Министерства связи Российской Федерации от 10.08.96. М.: МС РФ, 1996. – 105 с.

36. Анохов С.П., Марусий Т.Я., Соскин М.С. Перестраиваемые лазеры.-М.: Радио и связь, 1982.-360с.

37. Инструкция по паспортизации ВОЛС с использованием ЦСП СЦИ (первая редакция). – М.:ГЦУМС, 1997, - 26 с.

38. Дианов Е.М., Прохоров А.М. Оптическая связь на основе нелинейных явлений в волоконных световодах // Вестник АН СССР, - 1990, №10. – с. 42 – 49.

39. Алавердян С.А. Оптоэлектронные модули для ВОЛС // Лазерная техника и оптоэлектроника, 1994, №1-2, с. 66 – 69.

40. Дураев В.П., Русаков В.И. Полупроводниковые лазерные усилители // Лазерная техника и оптоэлектроника, 1994, №1-2, с. 62 – 66.

41. Семенов С.А. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации. –М.: Радио и связь, 1990. – 224 с.

42. Гордон Г.И., Заркевич Е.А., Мишнаевский П.А. и др. Солитонные волоконно-оптические системы передачи // Электросвязь, 1993, №2. – с. 11 – 13.

43. Слепов Н.Н. Солитонные сети // Сети, 1999, №3, - с. 90 – 96.

44. Белкин М.Е. Многоканальные аналоговые ВОЛП для кабельного телевидения // Вестник связи, 1993, №4. – с. 31 – 35.

45. "Монтре-91". Кабельное телевидение. Часть 4. Передачи по волоконно-оптическим и гибридным линиям // Техника кино и телевидения, 1992, №4, – с. 13 – 15.

46. Быков В.В. Системы кабельного телевидения // Вестник связи, 1996, №2, – с. 51 – 52.

47. Вербовецкий А.А. Современные методы создания оптической цифровой вычислительной техники // Зарубежная радиоэлектроника, 1999, №6, – с. 12 – 51.

48. Удоев Ю.П. Интегрально-оптические пространственные коммутаторы // Зарубежная радиоэлектроника, 1988, №3, –с. 72 – 83.

49. Слепов Н.Н. Оптические кросс-коммутаторы. Принципы реализации и архитектура // Электроника: НТБ, 1999, №6. – с.

50. Слепов Н.Н. Оптические волновые конверторы и модуляторы // Электроника: НТБ, 2000, №6, – с. 6 – 10.

51. Скляров О.К. Фотонные сети // Радио, 1996, №7

52. Шаршаков А. WDM: успехи и проблемы // Сети, 1999, №4, – с. 14 – 22.

53. Слепов Н.Н. Оптическое мультиплексирование с разделением по длине волны // Сети, 1999, №4, – с. 24 – 31.

54. Заркевич Е.А., Скляров О.К., Устинов С.А. Приоритеты и тенденции развития волоконно-оптической связи // электросвязь, 2000, №5.
– с. 7 – 11.

55. Черемискин И.В., Чехлова Т.К. Волноводные оптические системы спектрального мультиплексирования / демультиплексирования // Электросвязь, 2000, №2, – с. 23 – 29.

56. Крейкин Р.Б., Цым А.Ю. Спектральное уплотнение оптических кабелей на транспортной сети ОАО "Ростелеком" // Электросвязь, 2000, №8, – с. 12 – 16.

57. Ким Л.Т. Синхронные, асинхронные и плезиохронные системы передачи // Электросвязь, 1998, №1, – с. 17 – 20.

58. Кулик Т.К., Прохоров Д.В. Методика сравнительной оценки работоспособности лазерных линий связи // Технологии и средства связи. 2000, №6, с. 8 – 10.

59. Клоков А. Беспроводная оптическая связь. Мифы и реальность // Технологии и средства связи. – 2000, №6, с. 12 – 13.

60. Волоконно-оптические датчики. Пер. с япон. – Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 256 с.

61. Столен Р.Х. Нелинейные эффекты в волоконных световодах //ТИИЭР, т.68, № 10, 1980,– с. 75-80.

62. Хасэгава А. Передача сигналов оптическими солитонами в одномодовом волокне// ТИИЭР, т. 69, № 9, 1981,-с. 57-63.

63. Дианов Е.М., Мамышев П.В., Прохоров А.В. Нелинейная волоконная оптика // Квантовая электроника, 1988, №1, –с. 5-27.

64. ITU-T Recommendation G.663. Application related aspects of optical fibreamplifier devices and sub – systems. Appendix || Optical nonlinearities.

65. Ярив А. Введение в оптическую электронику. Перев. с англ.- М.: Высш.шк., 1983. – 398 с.

66. Мальке Г., Гессинг П. Волоконно-оптические кабели. Перев. с англ.-Новосибирск.: Лингва, 2001.- 352 с.

67. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия. – СПб.: Питер, 1999. – 704 с.

68. Оптоэлектронные модули фирмы Ericsson. – М.: Додэка. 2000.-32 с.

69. Волноводная оптоэлектроника. Перев. с англ./ Под ред. Т. Тамира. М.: Мир, 1991. – 575 с.

70. Техника оптической связи. Фотоприемники. Перев. с англ./ Под ред. У. Тсанга.-М.: Мир, 1988.-630 с.

71. Акаев А.А., Майоров С.А. Оптические методы обработки информации. – М.: Высш. шк., 1988.-237 с.

72. Ландсберг Г.С. Оптика. – М.: Наука, 1976.

73. Узлы и элементы ВОСП, средства метрологии и технологического обеспечения для них // Электросвязь, 1996,№6,-с.27-29.

74. Полунин А. Магистральные сети: быстрее, еще быстрее....Обзор оборудования SDH и DWDM// Журнал сетевых решений / LAN, июль – август 2001,-с.44-51.

75. Ahland A., Schulz D., Voges E. Modelling and Design of Electroab sorhtion Modulators on GaInAsP// Int. J. Electron. Commun. (AEU) 1998,№5,-с.322-328.

76. Jensen T.,Skjoldstrup B., 10 Gbit/s Optical transmission technology// Teleteknik, 1995,-с.65-78.

77. Баикин В.Л., Пресленев Л.Н. Применение акустооптического взаимодействия в системах оптической связи// Зарубежная радиоэлектроника, 1988,№3, -с.65-71.

78. Динамические одномодовые лазеры с высокой стабильностью излучения при широкополосной модуляции для интегрального исполнения// ТИИЭР,1987,т.75,№11,- с.42-43.

79. Белоногова Е.К.,Дьякова Ю.Г. ВОЛС – становление отечественного рынка//Лазерная техника и оптоэлектроника, 1992,№3-4,- с.8-30.

80. Спецификация ЛАЛ2 + ITC.Информационно-технический центр. Новосибирск. 2001. – 4с.

81. Моршев С.К., Францессон А.В. Когерентная волоконно-оптическая связь// Квантовая электроника, 1985, №9, – с. 1787-1804.

82. Hoss R.J. Fiber optic communications design handbook. – 1990. USA. –435p.

83. Kawai K., Suzuki H., Koga M. Robust Photonic Transport Network Implementation with Optical Cross-Connect Systems// IEEE Commun. Mag. March 2000, -p.94-103.

84. Изделия волоконно-оптической техники. Каталог. АО Волоконно-оптической техники. – М.: 1993. – 142 с.

85. Оптические системы передачи информации по атмосферному каналу.- М.: Радио и связь, 1985. – 207с.

86. Наний О., Семёнова Н. Фотонные кристаллы// Connect | Мир связи, 1999, №5, -с.10.

87. ITU-T Recommendation G.955. Digital line systems based on the 1544 kbit/s and the 2048 kbit/s hierarchy on Optical Fibre Cables. (11/96)

88. ITU-T Recommendation G.651. Characteristics of 50/125 mkm Multimode Gruded Index Optical Fibre Cable. (03/93)

89. Заславский К.Е., Фокин В.Г. Проектирование оптической транспортной сети. Учебное пособие. – СибГУТИ, Новосибирск, 1999.

90. Четвёркина О.С. Транспортные сети – общее дело операторов ОАО Связьинвест// ИКС, 2001, №8, – с. 44-46.

91. Алексеев Е.Б. Концепция технической эксплуатации ВОСП// Электросвязь, 1998,№1, - с. 21-24.

92. Тавлыкаев Р.Ф., Баранов Д.В., Золотов Е.М. Стыковки интегрально-оптических устройств с одномодовыми световодами// Труды ИОФАН, т. 48.- М.: Наука, 1994, - с. 3-18.

93. Тавлыкаев Р.Ф., Баранов Д.В., Золотов Е.М. Интегрально-оптический модулятор для сенсорных применений// Труды ИОФАН, т. 48.- М.: Наука, 1994, - с. 19-81.

94. Эрбиевые волоконные усилители// Зарубежная радиоэлектроника, 1997, №12, - с. 34-48.

95. ВОЛС, работающие в режиме спектрального уплотнения: состояние и перспективы// Зарубежная электронная техника. Выпуск 3, 1998, - с. 53-63.

96. Juma S. Bragg gratings boost data transmission rates// Laser Focus World, 1996, November, -p. 55-59.

97. Cameron J. Brooks, Gerald L. Vossler. Integrated-optic dispersion compensator that uses chirped gratings// Optics Letters, 1995,№4,-c. 368-370.

98. Дианов Е.М., Кузнецов А.А. Спектральное уплотнение в волоконно-оптических линиях связи (обзор)// Квантовая электроника, 1983, №2,-с.245-263.

99. Овчинников А.А., Светиков Ю.В. и др. Особенности распространения и взаимодействия оптических сигналов в одноволоконных ВОСП со спектральным разделением//Электросвязь, 1992, №11, -с.4-5.

100. Cotter D., Lucek K., Marcenac D. Ultra-High-Bit-Rate Networking: From the Transcontinental Backbone to the Desctop// IEEE Commun. Mag. 1997, april, - p.90-95.

101. All-Optical Wavelength Conversion: Technologies and Applications in DWDM Networks// IEEE Commun. Mag. 2000, march, - p. 86-89.

102. Neil A. Jackman. Optical Cross-Connects for Optical Networcing// Bell Labs Technical Journal. 1999, january-march, -p.262-281.

103. Захаров В.Е., Шабат А.Б. ЖЭТФ, 61,118 (1971).

104. Hermann A. Haus, William S. Wong. Solitons in optical communications// Reviews of Modern Physics, 1996, №2, - p. 423-444.

105. Hiroko M., Sato Y., Matsuoka S., Kataoka T. Very High-speed Fiber Transmission System// NTT Reviev, vol.8, №5, sept. 1996,-p.104-108.

106. Савельев И.В. Курс общей физики. Квантовая оптика. Учебное пособие. – М.: АСТ, 2001,-368 с.

107. Смирнов А.Г. Квантовая электроника и оптоэлектроника. – Мн.: Высш. шк., 1987,-196 с.

108. Скляров О.К. Волоконно-оптические сети и системы связи. -М.: СОЛОН-Пресс, 2004.-272с.

109. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. - М.: Техносфера, 2003. -440с.

110. Фокин В.Г. Оптическая транспортная иерархия. Учебное пособие в трёх частях. Часть 1. Схема мультиплексирования OTH. Часть 2. Аппаратура OTH. Часть 3. Сетевые решения OTH. Новосибирск, СибГУТИ, 2005. -73с. -125с. -117с.

111. Андрэ Жирар. Руководство по технологии и тестированию систем WDM. –М.: EXFO, 2001.-252с.

112. Физический энциклопедический словарь. – М.: Сов. Энциклопедия, 1983. – С.523.

113. Physics and Simulations of Optoelectronics West, San Jose, January 25, 2001.

114. Павлов Н.М. Классификация аппаратуры и методика определения длины АОЛП// Технологии и средства связи, 2004, №3, часть 2. Специальный выпуск “Системы абонентского доступа – 2004”.-С.74-80.

115. Столлингс В. Беспроводные линии связи и сети.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом “Вильямс”, 2003. – 640 с.

116. Бернард Скляр. Цифровая связь. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом “Вильямс”, 2003. – 1104 с.

117. ITU-T G.975 (1996) Forward error correction for submarine systems.

118. Рекомендация ITU-T G.665 (01/2005). Типовые характеристики рамановских усилителей и рамановских усилительных систем.

119. Наний О.Е. Фотонно-кристаллические волокна// Lightwave Russian edition, 2004, №3. -С. 47-53.

120. Курков А.С., Наний О.Е. Эрбиевые волоконно-оптические усилители// Lightwave Russian edition, 2003, №1. -С. 14-19.

121. Masafumi Koga, Toshio Morioka. Next Generation Optical Communication Technologies for Realizing Bandwidth Abundant Networking Capability// Optical revive, vol. 11, 2004, №2. 87-97.

122. Yutaka Miymoto, Akira Hirano, …. Novel Modulation and Detection for Bandwidth-Reduced RZ Formats Using Duobinare-Mode Splitting in Wideband PSK/ ASK Convertion// Jornal of Lightwave Technology, 12, December, 2002. pp. 2067-2078.

123 Daniel Lasaosa, Yi-Jen Chiu, Joachim Piprek, and John E. Bowers

Department of Electrical and Computer Engineering. Modeling of traveling-wave amplification photodetectors (TAP detectors)// Physics and Simulation of Optoelectronic Devices IX, Photonics West, San Jose, January 25, 2001 University of California at Santa Barbara, Santa Barbara, CA 93106.

124 www.tegs.ru

Дата добавления: 2015-07-11