Алгоритмическая методика определения поляризационной модовой дисперсии на волоконно-оптической линии связи

Алгоритмическая методика определения поляризационной модовой дисперсии на волоконно-оптической линии связи

Ключевые слова: поляризационная модовая дисперсия, хроматическая дисперсия, О-факгор, оптическое волокно, компенсация хроматической дисперсии, волоконно-оптическая линия.

Предлагается новый подход при решении задачи определения влияния поляризационной модовой дисперсии на волоконно-оптической линии связи. Необходимым условием является знания требуемой длины линии, типа оптического волокна, числа каналов для ВОСП-СР и скорости передачи. При скоростях передачи 10-100 Гбит/с необходимым условием является предварительная оценка требуемого значения отношения сигнал/шум, при выбранной длине усилительного участка и необходимого числа усилительных пунктов, наличие усилителей мощности, компенсаторов хроматической дисперсии и предусилителей. Все эти элементы вместе с другими элементами, кроме изоляторов, фильтров и та, оптического волокна, также оказывают влияние на значение поляризационной дисперсии волоконной линии связи. Определение предварительного значения при выбранном числе усилительных участков отношения сигнал/шум позволяет оценить необходимость решения по компенсации хроматической дисперсии.

Портнов Э-П., Григорьян А.К.,

ФГОБУВПОМТУСИ

Следующим шагом является использование предварительной коррекции ошибки, что позволяет снизить значение отношения сигнал/шум на 6 дБ. Решение для длины усилительного участка по затуханию для данной скорости передачи позволяет решить задачу по компенсации хроматической дисперсии(с учетом хроматической дисперсии высшего порядка). Зная все значения по всем элементам и их количество, с учетом значения поляризационной дисперсии оптического волокна, определяем значение поляризационной модовой дисперсии на линии. И сравниваем его с существующими нормами. Зная его возможное превышение относительно существующих норм, уменьшаем длину усилительного участка за счет поляризационной модовой дисперсии и применяем поляризационные компенсаторы дисперсии. Это позволяет уменьшить влияние ПМД на ВОЛС.

При высоких скоростяхпередачи с использованием оптических кабелей с одномодовыми оптическими волокнами по рекомендациям 0-652 и 0-655 МСЭ-Т важное значение преобретает воздействие, вызванное не только хроматической дисперсией, но и поляризационной модовой дисперсией (ПМД); и чем больше скорость передачи (40, 100 Гбит/с), тем больше проявляется ПМД. Алгоритм решения задачи по определению ПМД определяется исходными данными:

— выбранным типом оптического волокна (ОВ);

— длиной проектируемой линии;

— системой передачи;

— методом модуляции;

— спектральным уплотнением;

— необходимой предварительной коррекцией ошибок;

— методом компенсации дисперсии.

Результирующая схема линии передачи чаще всего включает кроме промежуточных усилителей усилитнль мощности и предусилитель. Решающим фактором при первоначальном расчете является относителное отношение сигнал/шум (ООСШ) и , следовательно, коэффициент битовых ошибок.

При переходе со скорости передачи с 10 Гбит/с на скорость передачи 40 Гбит/с требования к ООСШ повышается на 6 дБ, ПМД

возрастает в 4 раза, влияние хроматической дисперсии возрастает в 16 раз, увеличивается влияние нелинейных эффектов.

Для преодоления негативных воздействий на ООСШ используется предварительная коррекция ошибок (ПКО); для уменьшения влияния ПМД выбирается формат модуляции (^-РРБК); для преодоления воздействия хроматической дисперсииии используются компппенсирующие ОВ или электронная компенсация; нелинейность корректируется с помощью формата модуляции.

Типовое значение ООСШ требуемое для различных скоростей передачи при прямом детектировании при 10-9 коэффициенте битовых ошибок приведено в табл. 1.

Таблица1

Для скорости передачи 40 Гбит/ с ООСШ требуется равным 24 дБ, а при использовании ПКО 16дБ.При 18дБ потерь на пролет при 5 дб на шум усилителя Рк = 0 дБм при ООСШ = 10-9 допускается 5-6 промежуточных оптических усилителей.

Эмпирическое выражение для ООСШ представлено для длины волны 1550нм следующим выражением:

ООСШ(дБ) = 58 -10!дЫ -№ - 101д1. +Рои1 - 101дМ -К,

где М — число каналов; N — число усилителей; I — потери на один пролет; № — шум усилителя; Рвых — выходная мощность усилителя; К — другие факторы.

Нелинейные эффекты ограничивают передачу и зависят от ряда факторов: скорости передачи, оптической мощности, оптического волокна, формата модуляции.

Уменьшить или ограничить это влияние можно выбором ОВ,вы-бором формата модуляции,оптической фазовой конфигурацией, дисперсионным решением, электронной техникой. Следует отметить, что коэффициент битовых ошибок возрастает при увеличении вводимой в ОВ мощности из-за нелинейности ОВ.

Т-Сотт, #8-2013

99

Учитывая ОСШ для одного пролета допустимое затухание на один пролет составляет 18 дБ исходя из требований ОСШ = 24дБ для скорости передачи 40 Гбит/с и с учетом затухания разъемных соединений и дополнителных потерь в виде 6 дБ. В результате получим допусимую длину усилительного участка равную 65 км при учете километрического затухания с учетом неразъемных соединений , равного 0,275 дБ/км.

Определим дисперсионную длину с учетом квадратурно-фазовой модуляции с невозвратом к нулю

У = Т2Ь*^2*(3,33!дМ)2* ^1/Э0)2/8Р2.

Получим Ы = 41км, При потерях на хроматическую дисперсию 2 дБ допустимая длина по дисперсии в этом случае будет равна 31км. Следовательно, для компенсации дисперсии следует использовать 34 км дисперсионного волокна. В этом случае

I = 0,75ТЬ2*^2*(3,33!дМ)2*^1/Э0)2/

8^о^оЬ + Р2оЫ<^1-оЬк(^/(1-оЬ+1-оЬк(^.

В результате получено решение по хроматической дисперсии и ее компенсации на линии.

Зная длину линии и все элементы без компенсаторов ПМД определим ПМД1 и ПМД2

ПМД1 = 3,7 ^(т2оЫоЬ + T2obkdLobkd + Хт2элементов),

ПМД2 = (ПМД1)2/^3; ( ПМД1)2 + ПМД2 = ПМД/

В результате:

L = 0,75*0,9 ТЬ^2т*(3,33!дМ)2*^1/Э0)2/

8,1(Р2о^оЫ + P2obkdLobkd)/(Lob + Lobkd).

Окончательное решение по учёту и компенсации ПМД принимается после предварительного полного расчета и компенсации линии по хроматической дисперсии. При дифференциальной модовой задержке, равной 0,5 Тб коэффициент битовых ошибок(КБО) будет равен 10-3, а при норме 0,1 Тб КБО равен 10-9.Поэтому следует оптимально решить задачу как по компенсации хроматической , так и по поляризационной модовой дисперсии.

Литература

1. ригорьян А.К. Оценка методики расчета компенсации хроматической и поляризационной модовой дисперсии // Электросвязь №12. — С.28-30.

2. Портнов ЭЛ, ригорьян А.К. Оценка допустимых норм по хроматической и поляризационно-модовой дисперсиям // МФИ, Ноябрь 2011.

3. Портнов ЭЛ, Григорьян А.К. Увеличение длины регенерационного участка за счет предварительной коррекции ошибки при высоких скоростях передачи // НТК МТУСИ, 2011.

4. Григорьян А.К. Упреждающая коррекция ошибки при скоростях передачи 10-100 Гбит/с при форматах модуляции NRZ, RZ и CR // T- Comm — Телекоммуникации и транспорт, 2012. — №1. — С.53-56.

5. C.R.Menyuk, AGaltarossa. Polarization mode dispersion, Springer, 2005, 298 p.

Algorithmic technique of definition of polarization mode dispersion of the fibre-optic communication line

Portnov T.L., Grigorian A.K., MTUCI

Abstract

The report proposes a new approach for solving the problem of determination of the effect of polarization mode dispersion of the fibre-optic communication line. A necessary condition is the knowledge of the required line length, type of optical fiber, the number of channels for playback-TH and the transmission speed. When speeds of 10-100 GB/s is a necessary condition preliminary assessment of the required value of signal/noise, when the length of the amplifier of the site and the necessary number of reinforcement points, the presence of power amplifiers, compensators chromatic dispersion and preamplifiers. All of these elements together with other elements, other than insulators, filters, etc., optical fiber, also have an impact on the value of the polarization of the dispersion fiber communication line. Definition of pre-set values for the selected including the reinforcement areas signal/noise ratio allows you to evaluate the need for decisions on compensation of chromatic dispersion.

The next step is to use preliminary correction of the mistakes, that allows to reduce the value of signal/noise ratio by 6 dB. The solution for the length of the amplifying site of attenuation for the transfer speed allows to solve a problem for the compensation of chromatic dispersion(with account of chromatic dispersion of the highest order). Knowing all of the values on all of the elements and the number of them, with the account of the values of the polarization of the dispersion of the optical fiber, determine the value of the polarization mode dispersion on the line. And compare it with the existing norms. Knowing the possible excess relative to the existing standards, reduce the length of the amplifying site due to the polarization mode dispersion and use a polarizing dispersion compensators. This allows you to reduce the impact of the BDP on fiber-optic lines.

Keywords: polarization mode dispersion dispersion, chromatic dispersion, the Q-factor, optical fiber, compensation of chromatic dispersion, fiber-optic line.

100

T-Comm, #8-2013