'

О новых способах увеличения информационной емкости волоконно-оптических линий связи

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

О новых способах увеличения информационной емкости волоконно-оптических линий связи Ю.И. Шокин, М.П. Федорук, С.К. Турицын, Е.Г. Шапиро


Слайд 1

Передача данных по одному волоконному световоду на различных частотах Дальнейшее увеличение информационной ёмкости (BL, где В – пропускная способность линии,L – дальность передачи) возможно на основе объединения технологий: Информационная ёмкость б) Спектральное уплотнение: а)Дисперсионное управление: - период - средняя дисперсия Пропускная способность: - скорость передачи в одном канале - число каналов Каналы (№): 1 2 3 4 5 6 7 8


Слайд 2

Две основные задачи: Изучение фундаментальных свойств оптических импульсов (дисперсионно - управляемых солитонов) в системах с периодически меняющимися коэффициентами дисперсии и нелинейности. Оптимизация конкретных конфигураций волоконно-оптический линий связи с целью увеличения информационной ёмкости.


Слайд 3

Математическая модель: A Обобщенное нелинейное уравнение Шредингера (ОНУШ): Дисперсионный параметр: - эффективный коэффициент нелинейности. Основная математическая модель для описания эволюции оптических импульсов в волоконных световодах: - медленная комплексная огибающая электромагнитного поля


Слайд 4

Математическая модель: A И формально решение выглядит так: - оператор линейной части, - нелинейный оператор, тогда Численный алгоритм реализации ОНУШ : Метод Фурье расщепления по физическим процессам


Слайд 5

Математическая модель: A Примеры вычислений: Мелкомасштабная дисперсионная карта где и при Дистанция распространения (км) Параметр фазовой 0 10 20 30 40 при модуляции


Слайд 6

Математическая модель: A Примеры вычислений: Мелкомасштабная дисперсионная карта Представлена эволюция основных параметров ДУ-солитона на периоде усиления.


Слайд 7

Математическая модель: A Солитоны с рамановским усилением Отличие Рамановского усиления: Усиление не сосредоточенное, а распределенное “Медленная” динамика импульса в точках z =nZ , n=0,1,2… - длина участка усиления мощность обратной накачки n a - коэффициент усиления


Слайд 8

Солитоны с рамановским усилением Математическая модель: A Изменение основных параметров солитонного импульса в течении 1 периодической секции


Слайд 9

Математическая модель: Б Усредненное (path-averaged) уравнение спектральной области , где и В предположении, что , где дисперсионная длина, нелинейная длина, имеет место - усредненная комплексная огибающая в спектральной области -ядро интегрального оператора, определяющее тип ВОЛС


Слайд 10

Математическая модель: Б Распространение в линии L>>Za (Long-scale) При параметрах: -4 -2 0 2 4 Время (отн.) Мощность (отн.) G – усиление, Где L – период дисперсионной компенсации Z – период усиления a


Слайд 11

Математическая модель: Б Распространение в линии L<<Za (Short-scale) Где При параметрах


Слайд 12

Время J=5 Мощность J=10 Время Мощность Синий - дисперсионно-управляемый солитон Красный - фундамен. солитон нелин. ур. Шредингера с постоянными коэффициентами Математическая модель: Б Время Мощность J=20 J=40 Мощность Время Т.е. при дисперсионно-управляемый солитон переходит в фундаментальный.


Слайд 13

Математическая модель: В TM-модель обыкновенных дифференциальных уравнений: Периодические граничные условия: Параметры: для различных Ширина импульса(пс) Пиковая мощность (мВт) A(z,t) - Распределение оптического поля


Слайд 14

Математическая модель: Г Квазилинейная модель: (быстрый численный алгоритм) Производим замену где тогда при и


Слайд 15

P – Мощность T – Время Математическая модель: Г


Слайд 16

Проблемы оптимизации Главная задача – увеличение битовой скорости и дистанции распространения Критерием качества для цифровых приемников является частота появления ошибочных битов (BER). Современный стандарт: 1 ошибочный бит на приемнике на 10 переданных битов В предположении гауссовой статистики, где мат. ожидание 0 и 1; соответствующая дисперсия (средне-квадратичные отклонения) 9


Слайд 17

Новые способы увеличения пропускной способности: Основная идея : изменение формы импульса пол действием оптического фильтра. Гауссовский импульс Sinc- образный импульс А. Новый спектрально-плоский формат


Слайд 18

Последовательность импульсов Новые способы увеличения пропускной способности: А. Новый спектрально-плоский формат


Слайд 19

Формат OOK непригоден для многоканальной передачи. 28 канальная система, после прохождения импульсами 1030 км Сдвиг фильтра (ГГц) Начальный Q-фактор Новые способы увеличения пропускной способности: А. Новый спектрально-плоский формат Номер канала 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Q-фактор 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3


Слайд 20

MUX – разделение каналов DEMUX – смешение каналов SA – насыщающейся поглотитель HNF –сильно нелин. световод F – опт. фильтр ATT – аттенюатр Периодическая линия оптоволоконной связи с усилителем EDFA: Использование оптических регенераторов: TF – трансмиссионное волокно CF – компенсирующее волокно OR – оптический регенератор Б. Использование оптических регенераторов Новые способы увеличения пропускной способности:


Слайд 21

Мощность импульса на выходе: (Т – передаточная функция) Входной сигнал запускается в оптический регенератор: - усиливается усилителем EDFA - насыщается в поглотителе Функция потерь в насыщающемся поглотителе: Где - распределение мощности сигнала - постоянные потери - пороговая мощность насыщения - время спада импульса Б. Использование оптических регенераторов Новые способы увеличения пропускной способности:


Слайд 22

Оптимизации симметричной линий связи TL(20км)+RTL(20км)+TL(20км)+EDFA Изолинии пройденного расстояния в плоскостях параметров: В аналогичной системе без регенераторов – дистанции менее 2000км Б. Использование оптических регенераторов Новые способы увеличения пропускной способности:


Слайд 23

Линия связи: PSCF(20км)+RDF(20км)+PSCF(20км)+EDFA Выбираем: опт. регенератор пиковую мощность импульса среднюю дисперсию Свыше 10000км Б. Использование оптических регенераторов Новые способы увеличения пропускной способности:


Слайд 24

Зависимость Q-фактора после 1700км от числа каналов для средней дисперсии: -0.005 пс/нм/км -0.25 пс/нм/км -0.5 пс/нм/км -0.7 пс/нм/км В.Нелинейный несолитонный режим передачи данных с большой отрицательной средней дисперсией на секции Новые способы увеличения пропускной способности: Принципиальная схема линии BRP – рамановский усилитель


Слайд 25

Конфигурация одиночной секции в эксперименте лаборатории (KDD Japan): EE-PDF EE-PDF SCDCF 10km 20km 10km 980nm-pumped EDFA Средние потери на секции=9.5dB Г. Использование гибридных и рамановских схем усиления Новые способы увеличения пропускной способности: ПРИЕМНИК ИСТОЧНИК 3 dB-coupler Кольцевая линия перекл. DCF rep1 rep2 rep3 rep4 rep5 секц1 секц2 секц4 секц3 Петля -160км перекл. DCF Принципиальная схема эксперимента.


Слайд 26

Число каналов 0 1 2 3 4 5 6 7 8 16 14 12 10 Q (dB) 2 Численное моделирование Сравнение численных экспериментов и результатов моделирования (Система многоканальной передачи) Экспериментальные данные Новые способы увеличения пропускной способности: Г. Использование гибридных и рамановских схем усиления


Слайд 27

Оптимизация линии Новосибирск-Омск. Предлагается: Заменить ЭР на DCF( волокно с компенсацией дисперсии ) и использовать рамановский усилитель (BRP) на каждом участке SMF+DCF Новые способы увеличения пропускной способности: Г. Использование гибридных и рамановских схем усиления Существует: ЭР – электрические регенераторы, ограничивают скорость - 2,5Гбит/сек Скорость распространения 160Гбит/сек=4х(40Гбит/сек) SMF(127км) SMF(135км) SMF(138км) SMF(163км) DCF DCF DCF DCF BRP – рамановский усилитель


Слайд 28

Оптимизация линии Новосибирск-Омск. Новые способы увеличения пропускной способности: Г. Использование гибридных и рамановских схем усиления Q-фактор после прохождения линии передачи в худшем из 4 каналов: Фиксированы: Средняя мощность 0,5дБм Ширина импульса 8пс


Слайд 29

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ


×

HTML:





Ссылка: