РЕФЛЕКТОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НАСТРОЙКИ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ЛАЗЕРА ВОСХОДЯЩЕГО КАНАЛА В ТРАНСПОРТНОМ WDM-PON ДОМЕНЕ РАДИОСЕТЕЙ ДОСТУПА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ 5G
Authors: Макаров И.А. , Алюшина С.Г. , Анучин В.О. , Гарипов Н.С. , Мисбахов Р.Ш. , Мисбахов Р.Ш. , Сахабутдинов А.Ж. , Морозов О.Г. , Морозов Г.А. , Ильин Г.И. 
Published: February 2025

Настройка длины волны бесцветного лазерного передатчика, использующегося для построения восходящего канала связи в транспортном WDM-PON домене радиосети доступа мобильной связи 5G, на длину волны максимального пропускания выделенного канала его мультиплексора, реализуется рядом регламентированных и инициативных процедур. К первым относятся процедуры, связанные с построением канала контроля и управления АМСС, регламентированного рекомендацией ITU-T G.989.3. Ко вторым – построение систем с зондированием полной структуры восходящего канала проходного и отражательного типов. Основное внимание в статье будет уделено рассмотрению систем отражательного типа. Проанализированы широкополосные и одночастотные отражательные методы для настройки VSCEL, DFB, DBR и EML-лазеров с прямым детектированием и гетеродинным приёмом, определены их достоинства и недостатки. Обоснован переход к модуляционным рефлектометрическим методам измерений, для которых отдельно предложены двух- и трёхчастотные технологии зондирования мультиплексоров на основе EML-лазеров. Использование последних позволяет в ходе зондирования повысить отношение сигнал/шум, чувствительность и точность измерений спектральных характеристик мультиплексоров, а следовательно, и точность настройки длины волны бесцветного лазерного передатчика на центральную длину волны одного из его каналов.

Introduction. Currently, wavelength division multiplexing passive optical networks (WDM-PON) are the main structure for building transport domain between the base band head (BBU) and remote radio head (RRH) of 5G mobile access networks. The communication used for this case is classic point-to-multipoint (P2MP): BBU – optical line terminal (OLT) – arrayed waveguide gratings (AWG) multiplexers connected by drop and distribution fibers – optical network node (ONU) – RRH. To set up an uplink channel in the ONU, it is necessary to control the transmitter carrier wavelength due to possible installation errors occurred at the initial connection to the OLT (initialization), as well as due to wavelength drift during operation (correction) and aging of the laser source (tuning). To achieve a dense and efficient deployment of RRH stations and easy initialization of their central wavelengths, the ONU includes various types of tunable colorless laser transmitters, providing easy monitoring emission wavelength and its control with the use of various mechanisms. Methods. Based on the analysis of their advantages and disadvantages, there is proposed a procedure for modulation OTDR sounding of the AWG channel with the use of the two-frequency radiation and the three-frequency radiation methods. The first one is induced by the Il’in-Morozov’s method with spacing by the one channel bandwidth at half maximum and the second one is obtained from the two-frequency method by means of the carrier recovery method. To implement the tuning procedures, an externally modulated laser (EML) is used, the position of the wavelength relative to the center of the AWG channel is determined based on the procedures of spectral analysis of the reflected two- or three-component radiation obtained by carrier modulation. Based on the results of their study, a three-frequency OTDR method of determining the ONU laser wavelength, with spectral components unbalanced in amplitude and frequency, was selected to carry out a more thorough study. Findings. There are presented a structural diagram of the system, the developed mathematical model of the tuning process and the results of a numerical experiment on reconstructing the shape of the spectral characteristic of the AWGONU channel for the three-frequency radiation, which is unbalanced in amplitude and difference frequency of its components. The relative error in determining the center wavelength of the spectral characteristic of the AWGONU channel by its maximum amplitude did not exceed 5×10–3 with a given tuning detalization of 2.5 GHz for a 50 GHz AWGONU channel and the dependence of the optical power of the transmitter at 0.02 dB / GHz for the data rate in the uplink 10 Gbps, respectively. Conclusion. The developed system meets the entire requirements for systems of the given class and can be used both for the initialization process when the ONU is turned on, for adjusting the tuning within its daily operation, as well as for retuning after long use of the laser.