автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование и разработка методов оценки предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР

На правах рукописи

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ПРЕДЕЛЬНОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ РЕГЕНЕРАЦИОННОЙ СЕКЦИИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКЙХСЙСТЕМ ПЕРЕДАЧИ СО СПЕКТРАЛЬНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ

Специальность 05 12 13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва - 2008

003169238

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Центральный научно-исследовательский институт связи (ФГУП ЦНИИС)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Алексеев Евгений Борисович

Официальные оппоненты. доктор технических наук,

Цым Александр Юрьевич

кандидат технических наук, доцент Зубилевич Александр Львович

Ведущая организация НТО «ИРЭ-Полюс»

Защита состоится «05» июня 2008 года в 15 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 219 001 03 в Московском техническом университете связи и информатики по адресу. 111024, г Москва, ул Авиамоторная, д 8а, ауд А-455

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского технического университета связи и информатики

Автореферат разослан «2*2» 0У 2008 года.

Ученый секретарь совета уг /у

по защите докторских и

кандидатских диссертаций Косичкина Т.П

Общая характеристика работы

Актуальность темы и состояние вопроса. Текущая ситуация для крупных операторов сотовой и фиксированной связи определяет целесообразность реализации проектов по строительству новых или модернизации существующих волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) Поэтому в настоящее время на территории РФ имеет место крупномасштабное развертывание новых и модернизация существующих магистральных ВОЛС.

При этом потребности в пропускной способности, а также дальнейшее стратегическое планирование, которое выполняют операторы связи, полностью определяют целесообразность использования на транспортной сети аппаратуры спектрального разделения, особенно это касается магистральных участков транспортной сети

Планируемые в настоящее время волоконно-оптические магистрали имеют значительную протяженность и значительное количество узлов. Не полностью использованные возможности оптического волокна (ОВ) ведут к увеличению стоимости проекта

Предложенные к настоящему времени подходы для оценки возможности ВОСП преодолевать протяженные участки регенерации, главным образом могут быть использованы при расчете параметров одноканальных ВОСП и не учитывают влияние эффектов, вносимых значимый вклад в изменение оптического сигнала при его распространении по ОВ. Таким образом, вопрос расчета протяженности регенерационной секции волоконно-оптических систем передачи со спектральным разделением (ВОСП-СР) является актуальным и требует детального рассмотрения, поскольку на параметры сигнала (мощность, код передачи) накладываются дополнительные ограничивающие факторы.

Исследование и разработка методов расчета предельной протяженности регенерационной секции являются актуальными в современных условиях увеличения пропускной способности Для многоканальных ВОСП, экономическая эффективность которых неоспорима, характерны как механизмы, снижающие помехоустойчивость, свойственные одноканальным ВОСП, так и механизмы, связанные со спектральным разделением

С этой целью автором были получены соотношения, устанавливающие аналитическую зависимость между протяженностью участка регенерации, скоростью и кодом передачи, основными характеристиками аппаратуры и кабеля, связанными с влиянием хроматической дисперсии, фазовой модуляции и коэффициентом ошибок, как основы методики расчета при проектировании и реконструкции ВОЛС.

Цель работы. Целью работы является исследование основных факторов, влияющих на распространение оптического сигнала при передаче его в тракте

ВОСП-СР и разработка математической модели, позволяющей выполнять расчет предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР с учетом негативного влияния хроматической дисперсии и фазовой модуляции (ФМ)

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теории оптических волноводов, теории нелинейной оптики, теории электрической связи, теории дифференциального и интегрального исчисления.

Личный вклад. Все основные научные положения, выводы и рекомендации, составляющие содержание диссертации, разработаны соискателем лично

Научная новизна работы.

1 Разработана математическая модель, описывающая изменение формы импульса оптического сигнала при передаче его в тракте ВОСП-СР с учетом влияния хроматической дисперсии и позволяющая определить значение коэффициента ошибок на выходе оптической системы

2 Разработана методика оценки дополнительных потерь, связанных с влиянием хроматической дисперсии

3 Разработана математическая модель, описывающая изменение формы импульса оптического сигнала при передаче в тракте ВОСП-СР, позволяющая по сравнению с традиционными методами инженерного расчета протяженности регенерационной секции учитывать влияние фазовой модуляции

4 Разработана методика оценки предельной протяженности регенерационной секции современных ВОСП-СР по критерию скорости передачи цифрового сигнала

Практическая ценность.

1 Разработана программа для моделирования изменения формы импульса, позволяющая учесть влияние хроматической дисперсии и фазовой модуляции при расчете протяженности регенерационной секции ВОСП-СР

2 Разработана программа для оценки дополнительных потерь из-за влияния хроматической дисперсии, которая позволяет на этапе проектирования учесть дополнительный штраф по мощности, достигающий в современных ВОСП-СР нескольких децибел

3 Разработана программа для оценки предельной протяженности регенерационной секции современных ВОСП-СР по критерию скорости передачи цифрового сигнала в зависимости от основных параметров ВОСП-СР и кода передачи сигнала с учетом требуемого значения коэффициента ошибок

Реализация результатов работы. Результаты исследований, касающиеся разработки методики инженерного расчета предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР внедрены в научно-исследовательскую работу «Разработка проекта нормативного документа «Рекомендации по проектированию и методика расчета протяженности участков волоконно-оптических систем передачи на магистральных и зоновых сетях связи», а также в процесс планирования магистральной ВОЛС г Воронеж - г Ростов-на-Дону в компании ОАО «Мобильные ТелеСистемы» Реализация результатов работы подтверждена соответствующими актами

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях

1 «Телекоммуникационные и вычислительные системы», М, ноябрь, 2005г, М, ноябрь, 2006г, М, ноябрь, 2007г;

2 НТК профессорско-преподавательского и научно-инженерного состава МТУСИ, Москва, февраль, 200бг,

3 Московская отраслевая научная конференция «Технологии информационного общества», Москва, апрель, 2007г;

4 Отраслевая научно-техническая конференция «Технологии информационного общества», Москва, февраль, 2008г

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 13 печатных трудах, включая 5 статей в научных изданиях, из них 3 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых изданиях, 1 статья из которых выполнена лично, а также 8 тезисов докладов, 5 из которых подготовлены лично

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 122 страницах, содержит 24 рисунка, б таблиц Список литературы включает 50 наименований.

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Расчетное соотношение (см стр8) позволяет выполнить оценку отношения сигнал/шум из-за влияния хроматической дисперсии в зависимости от основных параметров ВОСП-СР и кода передачи оптического сигнала (с возвратом и без возврата к нулю)

2 Выражение (см стр 10) определяет значение дополнительных потерь, вызванных уширением оптического сигнала во временной области Показано, что оценка дополнительных потерь из-за влияния хроматической дисперсии является актуальной, поскольку в современных высокоскоростных системах передачи с высоким уровнем накопленной хроматической дисперсии данные потери могут достигать порядка 2дБ и более

3 Алгоритм (см. стр 10-12) позволяет выполнить оценку ширины импульса на выходе регенерационной секции при влиянии фазовой модуляции и учесть данное воздействие при проектировании ВОЛС с применением ВОСП-СР 4. Разработанный метод (см стр 12-17) позволяет выполнить оценку предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР по критерию скорости передачи цифрового сигнала

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, изложены основные научные результаты и положения, выносимые на защиту

В первой главе проведен анализ существующих методов проектирования и расчета ВОСП-СР, а также результатов их внедрения на сетях операторов связи

К настоящему времени в мире существует значительное количество опубликованных работ, которые предлагают различные подходы к оценке протяженности регенерационной секции, либо факторов, влияющих на распространение оптического сигнала Данные вопросы рассматривались в работах российских ученых и специалистов. Б Б Алексеева, И И Гроднева, Е М Дианова, В Н Коршунова, В Н. Павлова, О К Склярова, А Ю Цыма, Р М. Шарафутдинова и др, а также зарубежных ученых и специалистов Г. Агравала, Дж Гауэра, С Персоника и др

При этом существующие методы можно условно разделить на 2 категории

• оценочные методы,

• точные методы (решения нелинейного уравнения Шредингера (НУШ) для распространения оптического сигнала по ОВ)

Первая категория, как правило, применяется для общей оценки и не позволяет выполнить точный расчет ВОСП Однако простота реализации на определенных этапах планирования транспортной сети дает методам данной категории преимущества Например, когда при планировании транспортной сети требуется выполнить ориентировочный расчет предельной протяженности регенерационной секции ВОСП, которая не требует серьезного внимания к некоторым параметрам (сравнительно низкие скорости передачи (622Мбит/с) или небольшая входная мощность (суммарная мощность всех оптических каналов ВОСП-СР не превосходит 8мВт)) Т.е влияние многих эффектов и параметров не имеет смысла принимать во внимание, поскольку их значение мало

В сравнении с оценочными подходами точные методы требуют серьезных временных затрат на реализацию в случае необходимости расчета протяженности регенерационной секции ВОСП Безусловным преимуществом данных методов является точность и корректность результатов, которых они позволяют достичь Как правило, они основаны на сложных выражениях, для решения которых

требуются определенные навыки и знания, а решения достигаются численными методами Таким образом, относительная неточность оценочных методов и сложность применения точных методов делают актуальным вопрос о разработки методики инженерного расчета предельной протяженности регенерационной секции ВОСП, отличающейся своей простой реализации и обеспечивающей достаточно корректный результат в широком диапазоне изменения ключевых параметров ВОСП.

Для любой системы связи основным условием ввода ее в эксплуатацию является качество передаваемой информации Как правило, общепринятым критерием является коэффициент ошибок Кош.

Для оценки величины коэффициента ошибок передаваемой информации используют отношение сигнал/шум в электрической области (области принятия решения) Ксм (0-фактор), для оценки которого используют так называемую глаз-диаграмму, представляющую собой совокупность наложенных друг на друга всех возможных форм передаваемого сигнала Раскрыв глаз-диаграммы по вертикали определяет область принятия верного решения о передаваемом символе

Значение коэффициента ошибок Кош связано с отношением сигнал/шум в электрической области Кем и в настоящей главе выполнен анализ нескольких вариантов выражений устанавливающих зависимость мевду отношением сигнал/шум и коэффициентом ошибок в электрической области по критерию точности результата и удобства применения при инженерных расчетах В результате определено выражение, которое рекомендуется к использованию

При оценке влияния хроматической дисперсии, которая характеризует распределение мощности оптического импульса по различным длинам волн, т.е. мощность сосредоточена в некотором диапазоне, следует принимать во внимание форму импульсов на приеме, которая будет изменяться при передаче по оптическому волокну (ОВ) При этом величина диапазона определяется шириной спектра излучения и собственной шириной спектра сигнала

Ни один из существующих подходов не дает корректного конечного результата, который предоставил бы оператору возможность простого и при этом достаточно точного расчета характеристик ВОСП, связанных с влиянием хроматической дисперсии. При этом результат должен быть соотнесен с требованием к коэффициенту ошибок, который необходимо обеспечить на приеме

Несмотря на то, что ВОСП-СР применяются на сетях уже значительный период времени, достаточно простого и точного инженерного подхода современные методы оценки не предлагают Тем не менее, существует достаточно хорошо разработанная физическая основа, учитывающая основные механизмы, влияющие на распространение оптического сигнала

Таким образом, в первой главе выполнен анализ сложившейся к настоящему времени ситуации, тенденций развития современных транспортных сетей операторов связи, а также преимущества и недостатки существующих методов проектирования высокоскоростных систем передачи, что предопределило необходимость создания достаточно простой и в тоже время точной методики расчета предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР, которая отсутствует до настоящего времени как инструмент инженерного планирования транспортной сети

Во второй главе исследовано влияние хроматической дисперсии на предельную протяженность регенерационной секции. Предложен подход для определения формы импульса на выходе оптического передатчика и оценки изменения формы импульса при передаче по ВОЛС

Данный подход заключается в том, что расчет протяженности регенерационной секции при уширении импульса оптического сигнала из-за влияния хроматической дисперсии может быть основан на аппроксимировании его огибающей интенсивности гауссовой функцией и оценке изменения формы вследствие влияния хроматической дисперсии

Получено выражение для оценки длительности импульса по уровню 0,5 на входе регенерационной секции и с учетом того, что на распространение импульса оказывает влияние ширина спектра источника оптического излучения и широкополосность цифрового сигнала, модулирующего оптическую несущую, окончательное выражение для определения отношения сигнал/шум в оптической области выглядит следующим образом/ л

Кс ~ 0,5 ■ ехр

2,77

0,88-/2+[ахрх В

М2

(0

где /- коэффициент заполнения (показывает отношение длительности импульса к длительности тактового интервала), <тхрл, [пс/км нм] - коэффициент хроматической дисперсии на соответствующей несущей длине волны;

у, [МГц] - определяет широкополосность цифрового сигнала,

модулирующего оптическую несущую, Ь, \км\ - протяженность регенерационной секции ВОСП-СР, ¿Чш ■ [нм] - ширина спектра источника оптического излучения,

Я, [мкм] - длина волны оптической несущей сигнала;

с, [м/с] — скорость света в вакууме

Разработана модель, позволяющая рассчитать значение отношения сигнал/шум на выходе регенерационной секции при влиянии хроматической дисперсии.

Поскольку регенерация сигнала связана с переходом из оптической в электрическую область, при оценке предельной протяженности регенерационной секции, либо коэффициента ошибок на приеме, следует установить зависимость между отношением сигнал/шум в оптической и электрической областях Показано, что в большинстве случаев при расчетах приближенно можно считать

Таким образом, в канале на выходе регенерационной секции ВОСП-СР (непосредственно перед оптоэлектронным преобразованием) должна быть обеспечена некоторая величина отношения сигнал/шум, связанная с коэффициентом ошибок выражением

К0ш =

К,

2\

Кс 42п

ехр\

Кс 42л

•ехр

Кг

(2)

На рис 1 приведены графические зависимости протяженности регенерационной секции от значения коэффициента заполнения / для ВОЛС, в которой необходимо обеспечить требование к коэффициенту ошибок Ксш = 10-12, при различных В и АХ.^

-----9 в

АЛи„=0,2 Ю ч д цоо

СТМ -16 «

Л^'од м\«| 300

в

стл1-1б 9 а

ЛЛ^Д2~10 ч и

ь 200

СТМ-64 £

ЯТД'Гю" м 5<

СТМ-64

Л .. Н

ДЛи„~ 0,4-10 ЧО

а

"о 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Коэффициент заполнения

Рис 1 Зависимость протяженности регенерационной секции от значения коэффициента заполнения

Дополнительные потери, вызванные уширением во временной области, могут быть определены из отношения длительности импульсов на входе и выходе регенерационной секции Поскольку данное отношение определяется квадратным корнем, то получено следующее выражение, учитывающее дополнительные потери, вызванные уширением во временной области

а

хр дисп

= 51§

1 + -

Ат В

4-1п2

/

1 + 0,36 я

I /

(3)

где Ат, [ис]- уширение импульса по уровню 0,5 в канале из-за влияния хроматической дисперсии Полученное выражение позволяет рассчитать необходимый запас из-за дополнительных потерь мощности при влиянии хроматической дисперсии (штраф по мощности)

В таблице 1 представлены расчетные значения согласно предложенному подходу

Таблица 1

Штраф по мощности, дБ Относительное уширение импульса Лт-В /

0,5 0,478

1,0 0,719

2,0 1,155

В третьей главе исследовано влияние фазовой модуляции (ФМ) на уширение импульса оптического сигнала

Приведены результаты исследования влияния следующих эффектов

• линейная фазовая модуляция (чирпирование),

• нелинейная фазовая модуляция (фазовой самомодуляции (ФСМ) и фазовой кросс-модуляции (ФКМ))

Определен алгоритм, в соответствии с которым выполняется оценка влияния фазовой модуляции на распространение оптического сигнала Протяженность

I

регенерационной секции разбивается на я равных участков протяженностью — и

считается, что нелинейные и дисперсионные эффекты действуют независимо друг от друга Тогда длительность импульса по уровню 0,5 в канале на выходе каждого 1-ого участка определяется в соответствии со следующим выражением

•в, + ЛТ! = (4)

где ^вых, 1 твх1, \пс] - длительности импульсов по уровню 0,5 в канале на выходе и входе 1-ого участка регенерационной секции ВОСП-СР; Лт! , [ис] - уширение импульса по уровню 0,5 в канале на 1-ом участке Для оценки уширения импульса по уровню 0,5 в канале на 1-ом участке принималась во внимание зависимость уширения от ширины спектра источника оптического излучения и ширины спектра оптического сигнала В результате прямого преобразования Фурье выражения, описывающего импульс, который на входе регенерационной секции обладает линейной фазовой модуляцией, а также с учетом возникающего дополнительного уширения спектра оптического сигнала, вызванного нелинейной фазовой модуляцией, определяется уширение импульса по уровню 0,5 в канале на 1-ом участке при коэффициенте линейной фазовой модуляции С>0

Лт, = о-

о*.*- 4

1

с f л/7+с7 с

X2

(5)

I п

(6)

где С - коэффициент линейной фазовой модуляции,

ЛГ,, [МГц] - уширение спектра оптического сигнала по уровню 0,5 в канале на 1-ом участке

В случае, если С<0, то выражение для оценки уширения импульса по уровню 0,5 в канале на 1-ом участке должно быть представлено в следующем виде

ФСМ увеличивается с ростом величины передаваемой мощности, и ее действие становится более значительным при увеличении скорости передачи На ФСМ не оказывает существенного влияния уменьшение шага между оптическими каналами в ВОСП-СР или увеличение числа каналов Влияние фазовой самомодуляции уменьшается, если хроматическая дисперсия нулевая или небольшая по величине, или при увеличении эффективной площади моды

По результатам существующего общего решения нелинейного уравнения Шредингера для оценки уширения спектра сигнала в частотной области, а также подхода, который основан на аппроксимировании огибающей интенсивности импульса гауссовой функцией, получено выражение, определяющее величину уширения спектра оптического сигнала по уровню 0,5 в канале, вызванного нелинейной фазовой модуляцией 0,44 1_ А

1-ехр\

■ А к

УРп-ехр

-л (,

п

1)

{2т-1)<

(7)

где , [пс] - длительность импульса по уровню 0,5 в канале на входе и выходе 1-ого участка регенерационной секции ВОСП-СР, А, [/ / км] - учитывает затухание импульса при распространении по ОВ, у, [и Вт км] - коэффициент нелинейности,

, [Вт] - мощность сигнала в канале на входе регенерационной секции; т — количество оптических каналов, распространяющихся в ОВ Следует отметить, что данное выражение справедливо, только для систем плотного спектрального уплотнения (канальный интервал 50ГГц) и систем спектрального уплотнения высокой плотности (канальный интервал 25ГТц) В случае оценки систем с канальным интервалом в ЮОГГц можно пренебречь ФКМ и, тогда выражение для оценки уширения спектра импульса в таких системах выглядит следующим образом.

0,44

1 - ехр\ - А

J £ / Л

Г-Рас-ехр -А - (1-1)

п

т

(8)

В работе получено выражение, позволяющее оценить длительность импульса по уровню 0,5 в канале на входе регенерационной секции

2/ [¡п2 0,94/

г*вТ1ПГ=ПГ (9>

Таким образом, в настоящей главе было выполнено исследование и сформирован подход к оценке влияния фазовой модуляции на распространение оптического сигнала получены аналитические выражения, оценивающие величину уширения спектра импульса из-за влияния фазовой модуляции и позволяющие выполнить оценку длительности импульса по уровню 0,5 в канале на выходе регенерационной секции.

В четвертой главе изложена разработанная методика инженерного расчета предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР по критерию скорости передачи цифрового сигнала

Отношение сигнал/шум из-за влияния хроматической дисперсии и фазовой модуляции на распространение сигнала может быть определено как

^СдФМ ~ ^аых ~~ ^помехи, (10)

где Рвьа, [дБм] • уровень мощности сигнала в канале на выходе регенерационной секции,

^помехи > - уровень суммарной мощности межсимвольной помехи в

канале, возникающей в результате уширения импульса из-за фазовой модуляции и хроматической дисперсии

В случае аппроксимирования огибающей интенсивности импульса гауссовой функцией, а также, принимая во внимание только наихудшую комбинацию 101 в цифровой последовательности передаваемых импульсов, определен уровень суммарной мощности межсимвольной помехи, возникающей в точке принятия решения тактового интервала, передающего логический ноль, как

/.

помех, = 10 ¡В

2Рь

- А ехр

277 Г

Х1ых В2;;

(Н)

ю-3

\

где Р„, [Вт] - мощность сигнала в канале на входе регенерационной секции, г«и> М - длительность импульса по уровню 0,5 в канале на выходе

регенерационной секции Выполнено имитационное моделирование ВОСП-СР при следующих параметрах

\0Гбит /с - скорость передачи цифрового сигнала; Л = 1,55 мкм - длина волны оптической несущей сигнала, ЛЯим = 0,1 нм - ширина спектра источника излучения,

а„ = 0,25 дБ / км - километрическое затухание оптического волокна;

14 пс

<гХрх =1/ ^ - коэффициент хроматической дисперсии для ОВ 0 652 на

длине волны 1,55мкм; IV,фф = 80 мкм2 - эффективная площадь моды для ОВ 0.652,

КС

= 4 - - коэффициент хроматической дисперсии для волокна 0.655 на

КМ км

длине волны 1,55мкм, ^эФФ ~ мкм2 - эффективная площадь моды для ОВ О 655; С = 0 - коэффициент линейной фазовой модуляции.

По результатам расчетов на основе разработанного в настоящей работе метода

1 Получена динамика роста коэффициента ошибок от количества каналов при канальном интервале 501Тц для ВОЛС на оптическом кабеле (ОК) с ОВ, параметры которого соответствуют рекомендации МСЭ-Т в 652

каналов регсисрационной секции, км

Рис. 2, Зависимость протяженности регенерационной секции от числа оптических каналов, ОВ й 652

Вывод из рис 2 наглядно видно, что хроматическая дисперсия и фазовая модуляция существенным образом ограничивают предельную протяженность регенерационной секции по критерию скорости передачи цифрового сигнала и не позволяют применять ВОСП-СР на магистральных участках сети без использования методов компенсации хроматической дисперсии 2 Получена зависимость предельной протяженности регенерационной секции для ВОЛС, построенной на ОК с ОВ, параметры которого соответствуют рекомендации МСЭ-Т О 655

Рис 3 Зависимость протяженности регенерационной секции от числа оптических каналов, ОВ О 655

Вывод из рис 3 видно, что оптическое волокно, параметры которого соответствуют рекомендации МСЭ-Т в 655, обеспечивает большую предельную протяженность регенерационной секции по критерию скорости передачи цифрового сигнала по сравнению с ОВ б 652 Данные результаты объясняются более низким значением коэффициента хроматической дисперсии. 4 пс/км*нм -для ОВ й 655 и 17 пс/км*нм - для ОВ О 652

3 Получены графические зависимости предельной протяженности регенерационной секции для 3-х различных случаев

• влияние только хроматической дисперсии на изменение формы импульса оптического сигнала;

• совместное влияние хроматической дисперсии и фазовой самомодуляции (ФСМ) на изменение формы импульса оптического сигнала;

• совместное влияние хроматической дисперсии, фазовой самомодуляции (ФСМ) и фазовой кросс-модуляции (ФКМ) на изменение формы импульса оптического сигнала

При этом ВОЛС построена на ОК с ОВ, параметры которого соответствуют рекомендации МСЭ-Т 6 652, что весьма актуально при реконструкции существующих ВОЛС, построенных с использованием ОВ в 652

| | - В зияние хроматической дисперсии (ХД)

- Влияние ХД + ФСМ | [ | - В чняние ХД + ФСМ + ФКМ

Рис 4 Влияние хроматической дисперсии и ФМ на протяженность регенерационной секции

Вывод значительный негативный вклад фазовой модуляции в ограничение предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР определяет необходимость применения решений, который позволяют уменьшить степень влияния ФСМ и ФКМ, увеличивая тем самым предельную протяженность регенерационной секции ВОСП-СР

Была разработана методика инженерного расчета предельной протяженности регенерационной секции современных цифровых ВОСП-СР по критерию скорости передачи цифрового сигнала, которая учитывает основные недостатки существующих методов проектирования ВОСП-СР и может быть достаточно просто реализуема специалистами операторов связи

В заключении изложены наиболее значимые результаты, полученные в диссертационной работе, а именно.

1 Разработана методика расчета значения дополнительных потерь, связанных с уширением импульса из-за влияния хроматической дисперсии на распространение оптического сигнала в ОВ,

2 На основании проведенных теоретических исследований разработан метод, позволяющий учитывать влияние фазовой модуляции на распространение импульса оптического сигнала;

3 На основании проведенных исследований разработай метод расчета протяженности регенерационной секции ВОСП-СР в зависимости от основных параметров ВОСП-СР и кода передачи сигнала с учетом требуемого значения коэффициента ошибок

В диссертации выполнен анализ текущей ситуации, тенденций развития современных высокоскоростных магистральных транспортных сетей операторов связи, а также преимущества и недостатки существующих методов проектирования современных систем передачи. Это предопределило необходимость создания достаточно простой и в тоже время точной методики расчета предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР, которая отсутствовала до настоящего времени как инструмент инженерного планирования транспортной сети

Рассмотрены основные форматы модуляции цифрового оптического сигнала и Я2) по критерию обеспечения предельной протяженности регенерационной секции, а также получено аналитическое выражение, которое позволяет рассчитать вызванный дисперсионным уширением штраф по мощности Было выполнено исследование и сформирован подход к оценке влияния фазовой модуляции на распространение оптического сигнала получены аналитические выражения, оценивающие величину уширения спектра импульса из-за влияния фазовой модуляции

Полученные в диссертации результаты совпадают в результатами практического внедрения современных ВОСП-СР В работе показано- при использовании кода передачи с возвратом к нулю (Я^-формат) достигается

большая по сравнению с кодом передачи без возврата к нулю протяженность регенерационной секции по критерию скорости передачи цифрового сигнала, что соответствует результатам практического внедрения ВОСП-СР. Также определены оптимальные значения коэффициента заполнения, при которых достигаются предельные протяженности регенерационной секции, а полученные результаты соответствуют принятым для практического применения значениям коэффициента заполнения/• 0,33, 0,5 и 0,67. Полученное выражение для оценки дополнительных потерь мощности вследствие уширения импульса приводит к результатам, которые достигаются вследствие применения выражения, рекомендованного МСЭ-Т Более того, результаты оценки протяженности регенерационной секции с учетом влияния хроматической дисперсии при использовании предложенного в диссертации подхода совпадают с результатами проектирования современных ВОСП-СР, т е. математическая модель достаточно корректно учитывает влияние хроматической дисперсии в условиях слабого влияния нелинейных эффектов

Список публикаций по теме диссертации

1 Алексеев Е Б, Широков M А. Анализ факторов, влияющих на помехоустойчивость сигналов ВОСП-СР // Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» Международного форума информатизации МФИ-2005 - M МТУ СИ, 2005.-С 190-191

2 Алексеев ЕБ, Широков MA Некоторые подходы к оценке помехоустойчивости сигналов в оптическом тракте ВОСП-СР Н Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского и научно-инженерного состава Тез докл. - M : МТУСИ, 2006. - С. 188-189

3. Алексеев ЕБ, Широков MA Влияние хроматической дисперсии на предельную протяженность регенерационной секции ВОСП // Вестник связи -2006 - №10 - С 75-82

4. Широков M А Значение эффектов ФСМ и ФКМ для распространения сигнала в ВОСП-СР // Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» Международного форума информатизации МФИ -2006 - М.-МТУСИ, 2006 - С 149.

5 Алексеев ЕБ, Широков MA. Использование фазовой модуляции для повышения помехоустойчивости оптического канала // Технологии информационного общества Тезисы докладов московской отраслевой научно-технической конференции. - М. Инсвязьиздат, 2007. - 263с ил - С 83-84

6 Алексеев Е Б, Широков M А Оценка предельной протяженности ВОЛС при передачи сигналов NRZ- и RZ-форматов // Электросвязь - 2007. - №4 - С 6265

7 Широков М А Оценка влияния эффектов фазовой модуляции на распространение оптического сигнала // Труды Московского технического университета связи и информатики - М. «ИД Медиа Паблишер», - 2007 - С. 137-143

8 Широков М А Повышение помехоустойчивости оптического сигнала // Вестник связи -2007 - №4.-С. 71-74

9 Широков МА Уменьшение влияния межсимвольной помехи на оптический сигнал в ВОСП-СР//ХУ Межрегиональная научно-техническая конференция «Обработка сигналов в системах наземной радиосвязи и оповещения»: Труды конф - Нижний Новгород, октябрь-2007 - С 315-317.

10 Широков М А Способы повышения предельной протяженности секции ВОЛС по критерию энергетических потерь//ХУ Межрегиональная научно-техническая конференция «Обработка сигналов в системах наземной радиосвязи и оповещения»- Труды конф - Нижний Новгород, октябрь -2007. -С 317-318

11 Широков М А Методика расчета протяженности регенерационной секции волоконно-оптических систем передачи информации со спектральным разделением // Lightwave Russian Edition -2007, - №3 -С. 10-12

12 Широков МА Методика оценки изменения формы импульса при передаче сигнала в тракте ВОСП-СР// Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» Международного форума информатизации МФИ -2007 - М • МТУСИ, 2007 - С 190-191.

13 Широков МА Об оценки зависимости между отношениями сигнал/шум в оптической и электрической областях/Яруды 2-ой Отраслевой научно-технической конференции «Технологии информационного общества». - М. МТУСИ, 2008

Подписано в печать 28 04 08 г Формат 60 х 84 1/16 Объем 1,5 уел п л Тираж 100 экз Заказ 73

ООО «Инсвязьиздат» Москва, ул Авиамоторная, 8

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Существующие методы проектирования и расчета ВОСП-СР и результаты их внедрения на сетях операторов связи.

1.1 Существующие способы оценки качества передаваемой информации.

1.2 Оценочные методы определения предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР.

1.2.1 Вопрос оценки хроматической дисперсии.

1.2.2 Вопрос оценки поляризационно-модовой дисперсии.

1.2.3 Расчет отношения сигнал/шум по критерию энергетических потерь.

1.3 Точные методы, основанные на решении нелинейного уравнения

Шредингера.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Исследование влияния хроматической дисперсии на распространение оптического сигнала.

2.1 Исследование влияния хроматической дисперсии на протяженность регенерационной секции.

2.2 Зависимость между отношениями сигнал/шум в оптической и электрической области.

2.3 Ограничения существующего метода оценки предельной протяженности ВОЛС.

2.4 Допустимая величина уширения импульса.

2.5 Определение величины штрафа по мощности из-за уширения длительности импульса

Выводы к главе 2.

Глава 3. Исследование влияния фазовой модуляции на распространение оптического сигнала.

3.1 Исследование влияния эффекта линейной фазовой модуляции.

3.2 Исследование влияния эффектов нелинейной фазовой модуляции.

Глава 4. Разработка метода инженерного расчета ВОСП-СР.

4.1 Оценка отношения сигнал/шум по потерям.

4.2 Оценка отношения сигнал/шум по скорости.

4.3 Определение длительности импульса на выходе оптической системы.

4.4 Метод расчета ВОСП-СР.

4.5 Применение метода.

Выводы к главе 4.

Диссертация посвящена исследованию и разработке методов инженерного расчета предельной протяженности регенерационной секции волоконно-оптических систем передачи со спектральным разделением (ВОСП-СР).

Актуальность темы и состояние вопроса

До настоящего времени на территории РФ существовала ситуация, когда в основном несколько крупных операторов фиксированной связи осуществляли строительство собственных транспортных сетей, в особенности это касается магистральных участков, связывающих города различных субъектов РФ. Текущие тенденции развития телекоммуникационных сетей определяют значительный рост потребности операторов фиксированной и сотовой связи в пропускной способности для предоставления различных широкополосных услуг абонентам. Это ведет к тому, что операторы связи вынуждены значительно повышать пропускную способность и надежность своих сетей, что требует увеличение объема арендуемых каналов, и неминуемо ведет к значительному повышению операционных затрат. Кроме того, для любого оператора связи вышеуказанная ситуация является непривлекательной по ряду других причин. В том числе, из-за отсутствия гибкости при организации передачи информации, резервировании, а также зависимости от партнеров при принятии технических и коммерческих решений. Таким образом, для крупных операторов сотовой и фиксированной связи целесообразна реализация проектов по строительству новых или модернизации существующих волоконно-оптических линий связи (BOJIC). В настоящее время на территории РФ имеет место крупномасштабное развертывание новых либо модернизация существующих магистральных транспортных сетей.

При этом настоящие потребности в пропускной способности, а также дальнейшее стратегическое планирование, которое выполняют операторы связи, полностью определяют целесообразность использования на транспортной сети аппаратуры со спектральным разделением. В итоге, на этапе планирования сети операторы связи с учетом дальнейшего перспективного развития и организации требуемой пропускной способности рассматривают именно аппаратуру со спектральным разделением.

При этом широкомасштабное внедрение оптических технологий продолжает оставаться определяющим для современного этапа развития сетей связи операторов не только в России, но и во всем мире.

Планируемые в настоящее время волоконно-оптические магистрали имеют значительную протяженность и значительное количество узлов. Не полностью использованные возможности волокна, равно как и их переоценка ведет к увеличению стоимости реализации проекта При этом принципы построения магистральной транспортной сети в каждом конкретном случае могут отличаться. Кроме того, в последнее время определились основные тенденции межоператорского взаимодействия по вопросам организации транспортной сети, которые в силу высоких капитальных затрат на строительство новых ВОЛ С предполагают следующие способы:

• в ыкуп оптических волокон;

• а ренда оптических каналов.

Например, между операторами связи существует договоренность по вопросу купли-продажи ОВ в существующем ОК, принадлежащем одному из операторов. По какой-либо причине оператор, выкупающий ОВ не будет иметь возможность по размещению своей аппаратуры на существующих объектах оператора владельца ОК. В этом случае возникает необходимость в размещении аппаратуры на собственных удаленных объектах, либо требуется выполнить запрос на технические условия у владельцев ближайших расположенных помещений, либо это вынуждает вести строительство собственных объектов. Независимо от варианта развития требуется выполнить расчет регенерационной секции, учитывая расположение необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП).

При любом из возможных вариантов развития интересы операторов связи по вопросам расположения точек доступа к ресурсам транспортной сети, а также размещения оборудования усиления или регенерации совпадают в исключительных случаях. Таким образом, это вынуждает вести самостоятельное строительство отводов от магистрального волоконно-оптического кабеля и требует дополнительного пересчета протяженности регенерационной секции. Данный вопрос требует достаточно серьезного подхода для оптимального использования возможностей аппаратуры и сокращения капитальных затрат.

Развитие магистральной транспортной сети (строительство или модернизация) предполагает, что заказчик управляет проектом до ввода объекта в эксплуатацию. Однако производители оборудования, которые используют для расчета сети специальное программное обеспечение, в исключительных случаях предоставляют его во внешнее пользование, либо с продуктом поставляют демонстрационные версии, ограниченные по своим функциональным возможностям. Например, это могут быть версии, которые позволяют специалистам оценить вопрос модернизации сети, ограничивая при этом возможность планирования новой BOJIC. Несмотря на значительные финансовые затраты, этап планирования сети в вопросе ее расчета возлагается на производителя или поставщика оборудования только лишь из-за того, что операторы связи не имеют независимого инструмента для достаточно точного инженерного расчета ВОСП-СР с учетом ее основных характеристик.

Поскольку, современные высокоскоростные ВОСП базируются на технологии спектрального разделения оптических каналов, мощность, вводимая в оптическое волокно (OB), представляет собой суммарную мощность каждого оптического канала, то для таких систем характерно использование оптического излучения высокого уровня. Повышение мощности приводит к тому, что оптическая среда передачи начинает характеризоваться нелинейностью, которая проявляет себя в виде дополнительных эффектов, обеспечивающих условия, в том числе, и для уширения импульса во времени и, как следствие, сокращение протяженности регенерационной секции. Главным образом, это нелинейная фазовая модуляция (фазовая самомодуляции (ФСМ) и фазовая кросс-модуляция (ФКМ)).

Таким образом, при внедрении ВОСП-СР технические специалисты операторов связи сталкиваются с вопросом оценки степени влияния данных эффектов на протяженность регенерационной секции. До настоящего времени операторы связи не владеют системным подходом, который позволил бы оценить предельную протяженность элементарных кабельных участков и регенерационной секции в целом, и, как следствие, наиболее оптимальным образом распределить аппаратуру НРП.

Предложенные к настоящему времени подходы для оценки возможности ВОСП преодолевать протяженные участки регенерации, главным образом могут быть использованы при расчете параметров одноканальных ВОСП и не учитывают влияние вышеуказанных эффектов, вносимых значимый вклад в изменение оптического сигнала при его распространении по ОВ. Вопрос расчета протяженности ВОСП-СР является актуальным и требует детального рассмотрения, поскольку на параметры сигнала (мощность, код передачи) накладываются дополнительные ограничивающие факторы.

Исследование и разработка методов оценки предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР являются актуальными в современных условиях увеличения потребности в пропускной способности. Для многоканальных ВОСП, экономическая эффективность которых неоспорима, характерны как механизмы, снижающие помехоустойчивость, свойственные одноканальным ВОСП, так и механизмы, связанные со спектральным разделением.

Известно, что протяженность участка регенерации волоконно-оптических линий связи (BOJIC) определяется потерями мощности оптического излучения из-за затухания в оптическом волокне и уширением формы оптического сигнала из-за влияния хроматической дисперсии, тем большего, чем выше скорость передачи. Причем обе причины ограничивают протяженность независимо друг от друга. Поэтому при проектировании BOJIC отдельно рассчитываются предельные длины участка регенерации BOJIC по затуханию и по скорости передачи.

Особенностью современных BOJIC, в составе которых могут применяться оптические усилители, является возможность увеличения предельной длины по затуханию между соседними регенераторами до 300 км и более. Это позволяет в большинстве случаев при проектировании трассы BOJIC через сопутствующие сетевые узлы исключать необслуживаемые регенерационные пункты (НРП) и, таким образом, существенно снизить расходы и упростить техническое обслуживание в процессе эксплуатации.

С другой стороны, с точки зрения уменьшения капитальных затрат на сооружение BOJIC, остается приоритетным при проектировании рассмотрение возможности использования кабеля с самыми дешевыми одномодовыми оптическими волокнами, соответствующих рекомендации МСЭ-Т G.652 [1]. По этой же причине и подавляющее большинство уже сооруженных BOJIC работают на этих оптических волокнах, несмотря на то, что в диапазоне длин волн около 1,55 мкм влияние хроматической дисперсии в них существенно выше.

Поэтому, в условиях неуклонного роста требуемого объема передаваемой информации, становится актуальным вопрос при проектировании новых и реконструкции (модернизации) существующих BOJIC оценки предельной скорости передаваемых цифровых сигналов при заданном расстоянии между НРП и требуемом значении коэффициента ошибок.

Какой бы из вышеуказанных способов развития не был бы актуальным для оператора связи, решаемые задачи и требуемый для этого ресурс является схожими: достаточно точная математическая модель или подход, позволяющий специалистам самостоятельно планировать и рассчитывать транспортную сеть без необходимости привлечения к участию поставщиков оборудования либо других сторонних организаций.

С этой целью автором были получены соотношения, устанавливающие аналитическую зависимость между протяженностью участка регенерации, скоростью передачи, основными характеристиками аппаратуры и кабеля, связанными с влиянием хроматической дисперсии, фазовой модуляции и коэффициентом ошибок, как основы методики расчета при проектировании и реконструкции BOJIC. Данный подход позволяет во всем диапазоне значения ключевых параметров оценить возможности проектируемой BOJIC, либо рассчитать характеристики устройств, позволяющих решить вопрос реконструкции сети по увеличению ее пропускной способности.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является исследование основных факторов, влияющих на распространение оптического сигнала при передаче его в тракте ВОСП-СР и разработка математической модели, позволяющей выполнять расчет предельной протяженности ВОСП-СР с учетом влияния хроматической дисперсии и фазовой модуляции (ФМ).

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теории оптических волноводов, теории нелинейной оптики, теории электрической связи, теории дифференциального и интегрального исчисления.

Личный вклад. Все основные научные положения, выводы и рекомендации, составляющие содержание диссертации, разработаны соискателем лично.

Научная новизна работы.

1. Разработана математическая модель, описывающая изменение формы импульса оптического сигнала при передаче его в тракте ВОСП-СР с учетом влияния хроматической дисперсии и позволяющая определить значение коэффициента ошибок на выходе оптической системы.

2. Разработана методика оценки дополнительных потерь, связанных с влиянием хроматической дисперсии.

3. Разработана математическая модель, описывающая изменение формы импульса оптического сигнала при передаче в тракте ВОСП-СР, позволяющая по сравнению с традиционными методами инженерного расчета протяженности регенерационной секции учитывать влияние фазовой модуляции.

4. Разработана методика оценки предельной протяженности регенерационной секции современных ВОСП-СР по критерию скорости передачи цифрового сигнала.

Практическая ценность.

1. Разработана программа для моделирования изменения формы импульса, позволяющая учесть влияние хроматической дисперсии и фазовой модуляции при расчете протяженности регенерационной секции ВОСП-СР.

2. Разработана программа для оценки дополнительных потерь из-за влияния хроматической дисперсии, которая позволяет на этапе проектирования учесть дополнительный штраф по мощности, достигающий в современных ВОСП-СР нескольких децибел.

3. Разработана программа для оценки предельной протяженности регенерационной секции современных ВОСП-СР по критерию скорости передачи цифрового сигнала в зависимости от основных параметров ВОСП-СР и кода передачи сигнала с учетом требуемого значения коэффициента ошибок.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Расчетное соотношение (см. стр.59) позволяет выполнить оценку отношения сигнал/шум из-за влияния хроматической дисперсии в зависимости от основных параметров ВОСП-СР и кода передачи оптического сигнала (с возвратом и без возврата к нулю).

2. Выражение (см. стр.75) определяет значение дополнительных потерь, вызванных уширением оптического сигнала во временной области. Показано, что оценка дополнительных потерь из-за влияния хроматической дисперсии является актуальной, поскольку в современных высокоскоростных системах передачи с высоким уровнем накопленной хроматической дисперсии данные потери могут достигать порядка 2дБ и более.

3. Алгоритм (см. стр.98-100) позволяет выполнить оценку ширины импульса на выходе регенерационной секции при влиянии фазовой модуляции и учесть данное воздействие при проектировании BOJIC с применением ВОСП-СР.

4. Разработанный метод позволяет выполнить оценку предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР по критерию скорости передачи цифрового сигнала.

Реализация результатов работы. Результаты исследований, касающиеся разработки методики инженерного расчета предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР внедрены в научно-исследовательскую работу «Разработка проекта нормативного документа «Рекомендации по проектированию и методика расчета протяженности участков волоконно-оптических систем передачи на магистральных и зоновых сетях связи», а также в процесс планирования магистральной BOJIC г.Воронеж - г.Ростов-на-Дону в компании ОАО «Мобильные ТелеСистемы». Реализация результатов работы подтверждена соответствующими актами.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях:

1. «Телекоммуникационные и вычислительные системы», МФИ - 2005г., Москва, ноябрь, 2005г.;

2. НТК профессорско-преподавательского и научно-инженерного состава МТУ СИ, Москва, февраль, 2006г.;

3. «Телекоммуникационные и вычислительные системы», МФИ - 2006г., Москва, ноябрь, 2006г.;

4. Московская отраслевая научная конференция «Технологии информационного общества», Москва, апрель, 2007г.;

5. «Телекоммуникационные и вычислительные системы», МФИ - 2007г., Москва, ноябрь, 2007г.

6. Отраслевая научно-техническая конференция «Технологии информационного общества», Москва, февраль, 2008г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 13 печатных трудах, включая 5 статей в научных изданиях, из них 3 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых изданиях, 1 статья из которых выполнена лично, а также 8 тезисов докладов, 5 из которых подготовлены лично.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 122 страницах, содержит 24 рисунка, 6 таблиц. Список литературы включает 50 наименований. Общий объем с приложениями составляет 124 страницы.

Выводы к главе 4

В данной главе был сформирована методика инженерного расчета предельной протяженности регенерационной секции современных цифровых ВОСП-СР, которая учитывает основные недостатки существующих методов проектирования ВОСП-СР и может быть достаточно просто реализуема специалистами операторов связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе был выполнен анализ текущей ситуации, тенденций развития современных высокоскоростных магистральных транспортных сетей операторов связи, а также преимущества и недостатки существующих методов проектирования современных систем передачи. Это предопределило необходимость создания достаточно простой и в тоже время точной методики расчета предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР, которая отсутствовала до настоящего времени как инструмент инженерного планирования транспортной сети.

Также предложен подход для оценки формы изменения импульса под влиянием хроматической дисперсии в сравнении с некоторыми существующими методами. Установлена однозначная зависимость между отношением сигнал/шум в оптических и электрических областях, что является необходимостью в случае оптоэлектронного преобразования. Рассмотрены некоторые дополнения, которые следует внести в существующие методы оценки влияния дисперсии.

Кроме того, рассмотрены основные форматы модуляции оптического сигнала (NRZ и RZ) по критерию обеспечения предельной протяженности регенерационной секции, а также получено аналитическое выражение, которое позволяет рассчитать вызванный дисперсионным уширением штраф по мощности. Было выполнено исследование и сформирован подход к оценке влияния фазовой модуляции на распространение оптического сигнала: получены аналитические выражения, оценивающие величину уширения спектра импульса из-за влияния фазовой модуляции. Показана возможность применения данных явлений для увеличения протяженности регенерационной секции современных многоканальных ВОСП.

Преимущество предложенного в настоящей работе подхода заключается в его универсальности: одновременный расчет нескольких механизмов снижения качества передаваемого сигнала. Поэтому достаточно владеть информацией о параметрах планируемой BOJIC, чтобы оценить качество сигнала - коэффициент ошибок или возможную предельную протяженность BOJIC при требуемом качестве к передаваемому сигналу, а это предоставляет возможность выполнять независимый расчет полностью контролировать этап планирования транспортной сети, учитывая большинство основных параметров BOJIC.

Кроме того, полученные в диссертации результаты совпадают в результатами практического внедрения современных ВОСП-СР. В работе показано: при использовании кода передачи с возвратом к нулю (RZ-формат) достигается большая по сравнению с кодом передачи без возврата к нулю протяженность регенерационной секции по критерию предельной скорости передачи цифрового сигнала, что соответствует результатам практического внедрения ВОСП-СР. Также определены оптимальные значения коэффициента заполнения, при которых достигаются предельные протяженности регенерационной секции, а полученные результаты соответствуют принятым для практического применения значениям коэффициента заполнения/: 0,33, 0,5 и 0,67. Полученное выражение для оценки дополнительных потерь мощности вследствие уширения импульса приводит к результатам, которые достигаются вследствие применения выражения, рекомендованного МСЭ-Т. Более того, результаты оценки протяженности регенерационной секции с учетом влияния хроматической дисперсии при использовании предложенного в диссертации подхода совпадают с результатами проектирования современных ВОСП-СР, т.е. математическая модель достаточно корректно учитывает влияние хроматической дисперсии в условиях слабого влияния нелинейных эффектов.

В настоящей работе не рассматривались изменения в тактовой частоте синхронизации, которые влияют на момент поступления сигнала или на момент стробирования в РУ. Однако используемые в настоящее время источники синхронизации имеют высокую стабильность, поэтому данный вопрос можно оставить за рамками исследования.

Также за пределами исследования остались нелинейные оптические явления, основанные на эффектах рассеяния, поскольку порог их возникновения несколько выше, чем у нелинейной ФМ.

Тем не менее, результаты исследования, выполненные в рамках данной работы, позволили сформировать универсальную методику инженерного расчета предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР, которая обеспечивает возможность специалистам достаточно просто и точно выполнить расчет при планировании транспортной сети.

К наиболее значимым результатам, полученным в настоящей диссертационной работе, относятся:

1. Разработана методика расчета значения дополнительных потерь, связанных с уширением импульса из-за влияния хроматической дисперсии на распространение оптического сигнала в ОВ;

2. На основании проведенных теоретических исследований разработан метод, позволяющий учитывать влияние фазовой модуляции на распространение импульса оптического сигнала;

3. На основании проведенных исследований разработан метод расчета протяженности регенерационной секции ВОСП-СР в зависимости от основных параметров ВОСП-СР и кода передачи сигнала с учетом требуемого значения коэффициента ошибок.

1. Рекомендация МСЭ-Т G.652. Характеристики одномодового оптического волокна.

2. Листвин А.В., Листвин В.Н., Швырков Д.В. Оптические волокна для линий связи. ВЭЛКОМ, ЛЕСАРарт, М., 2003.

3. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. ЭКО-ТРЕНДЗ, М.,1998.

4. Мальке Г., Гёссинг П. Волоконно-оптические кабели. Основы. Проектирование кабелей. Планирование систем. CORNING, ООО «Издательский дом «Вояж», Новосибирск, 2001.

5. Алексеев Е.Б. Основы проектирования и технической эксплуатации цифровых волоконно-оптических систем передачи. Учебное пособие ИПК МТУСИ, ООО «0ртсервис-2000», М., 2004.

6. Четкин С.В. Межсимвольная помеха в оптических системах передачи. Учебное пособие МТУСИ, ООО «Инсвязьиздат», М., 2004.

7. Портнов Э.Л., Чернов В.О. Защищенность от воздействия хроматической дисперсии в цифровых волоконно-оптических системах передачи. Вестник связи, №9, 2003.

8. Рекомендация МСЭ-Т G.957. Оптические стыки для оборудования и систем синхронной цифровой иерархии.

9. Рекомендация МСЭ-Т G.691. Оптические стыки для одноканальных СТМ-64, СТМ-256 и других систем СЦИ с оптическими усилителями.

10. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. Мир, М., 1996.

11. Гауэр Дж. Оптические системы связи, Радио и Связь, М., 1989.

12. Дополнение 39 к Рекомендациям МСЭ-Т серии G. Рассмотрение вопросов расчета и проектирования оптических систем.

13. Алексеев Е.Б. Транспортная платформаNGN. Динамика развития/УТехнологии и средства связи. 2006.- №3.-С. 14-20.

14. Закиров З.Г., Надев А.Ф., Файззулин P.P. Сотовая связь стандарта GSM. Современное состояние, переход к сетям третьего поколения М.: Эко-Трендз, 2004. - 264 е.: илл.

15. Скляров O.K. Современные волоконно-оптические системы передачи. Аппаратура и элементы. COJTOH-P, Москва, 2001.

16. Гусак А.А, Гусак Г.М., Бричикова Е.А. 2-е изд., стереотип. Мн.: ТетраСистемс, 2000. - 640 с.

17. Рекомендация МСЭ-Т G.655. Характеристики одномодового оптического волокна.

18. Глаголев С.В. Особенности проектирования современных высокоскоростных волоконно-оптических линий передачи//Спецвыпуск «Фотон-Экспресс» -Наука. 2006. - №6. - С.28 - 38.

19. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. Москва: Техносфера, 2003. — 440 с.

20. Иванов Р.Б., Николотов В.И., Снегов А.Д. Волоконно-оптические системы передачи со спектральным разделением. Часть 3. Нелинейные эффекты в линиях передачи с аппаратурой ВОСП-СР: Учебное пособие/МТУСИ. М., 2005.-39 с.

21. Снегов А.Д., Шарафутдинов P.M. Волоконно-оптические системы передачи со спектральным разделением. Часть 2. Принципы построения и проектирования сетей связи с аппаратурой ВОСП-СР: Учебное пособие/МТУСИ. М., 2004. -31 с.

22. Компоненты DWDM-систем и их характеристики//Научно-технический журнал Lightwave Russian Edition. 2005. - №2. - С.50-56.

23. Джастин Р. Особенности измерения коэффициента ошибок//Научно-технический журнал Lightwave Russian Edition. 2005. - №1. - С.40-42.

24. Наний О.Е. Основы технологии спектрального мультиплексирования каналов передачи (WDMy/Научно-технический журнал Lightwave Russian Edition.

25. Y.R. Zhow, A. Lord, E.S.R. Sikora. Ultra-long-haul WDM transmission systems//BT Technology Journal vol.20, №4 - October, 2002.

26. Ozan K. Tonguz, Felton A. Flood. Gain equalization of EDFA cascades// Journal of Lightwave Technology, vol.15, №10, October, 1997.

27. Ragini Tripathi, Nar Singh. Design considerations in ultra high speed long-haul WDM link // International conference on next generation communication systems: ICON GENCON- 06. 180-185p.p.

28. R. Hui, Y. Wang, K. Demarest, C.Alten. Frequency response of cross-phase modulation in multispan WDM optical fiber systems // IEEE Photonics technology letters, vol.10, №9 September, 1998.

29. D. Marcuse, C.R. Menyuk. Simulation of single-channel optical systems at 100 Gbit/s // Journal of Lightwave Technology, vol.17, №4 April, 1999.

30. John D. Downie. Relationship of Q-penalty to Eye-closure penalty for NRZ and RZ signals with signal-dependent noise // Journal of Lightwave Technology, vol.23, №6, June, 2005.

31. R.I. Killy, H.J. Thiele, V. Mikhailov and P. Bayvel. Prediction of transmission penalties due to cross-phase modulation in WDM systems using a simplified technique // IEEE photonics technology letters, vol.12, №7 July, 2000.

32. Q. Lin, Govind P. Agrawal. Effects of polarization-mode dispersion on cross-phase modulation in dispersion-managed wavelength-division-multiplexed systems // Journal of Lightwave Technology, vol.22, №4 April, 2004.

33. H.J. Thiele, R.I. Killey, P.Bayvel. Tramsmission limitations in optical WDM networks due to cross-phase modulation. The Institution of Electrical Engineering.

34. Alan E. Willner. Chromatic and polarization-mode dispersion. Managing key limitations in optical communication systems. OPN TRENTS, March, 2002. S-16 -S-21.

35. Louis-Anne de Montmorillon, A. Bertaina, P. Sillard, L. Fleury and other. Optimized fiber for terabit transmission. International wire & Cable Symposium. Proceedings of the 49th.

36. Рекомендация МСЭ-Т G.692. Оптические стыки для многоканальных систем с оптическими усилителями.

37. Joseph М. Kahn, Keang-Po Но. Spectral efficiency limits and modulation/detection techniques for DWDM systems. IEEE Journal of selected topics in quantum electronics, vol.10, №2, March/April, 2004.

38. Снегов А.Д., Шарафутдинов P.M. Волоконно-оптические системы передачи со спектральным разделением. Часть 2. Принципы построения и проектирования сетей связи с аппаратурой ВОСП-СР: Учебное пособие/МТУСИ. М., 2004. -31 с.

39. Курков А.С., Наний О.Е. Эрбиевые волоконно-оптические усилители//Научно-технический журнал Lightwave Russian Edition. 2003. - №1. - С.14-19.

40. Жирар А. Руководство по технологии и тестированию систем WDM. М.: EXFO, 2001. / Пер. с англ. под ред. A.M. Бродниковского, P.P. Убайдуллаева, А.В. Шмалько. / Общая редакция A.M. Шмалько.

41. R.S. Kaler, A.K. Sharma, T.S. Kamal. Theoretical investigations for intensity fluctuations in self phase modulation and cross phase modulation in multispan

42. WDM optical fiber systems with second order dispersion/ IE(I) Journal ET, vol.84, January, 2004.

43. Comparison of Pre-, Post- and Symmetrical dispersion compensation schemes for 5 Gbit/s NRZ links using dispersion compensated fibers/ffi(I) Journal ET, vol.85, July, 2004.

44. R.S. Luis, A.V.T. Cartaxo. Analytical characterization of SPM impact on XPM-induced degradation in disperion-compensated WDM systems/Journal of lightwave technology, vol.23, №3, March, 2005.

45. Величко M.A. Электронные методы компенсации диспресии в оптических линиях связи/ Научно-технический журнал Lightwave Russian Edition. 2007. -№1. - С.20-23.

46. A.J. Lucero, S. Tsuda, V.L. da Silva, D.L. Butler. 320 Gbit/s WDM transmission over 450 km of LEAF optical fiber/Corning.

47. Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах. В 2-х ч. Ч. II: Учеб. Пособие для втузов. 5-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1999. - 416 е.: ил.

48. Чернов В.О. Общий подход при исследовании искажений от хроматической дисперсии и попутного потока в волоконно-оптических системах передачи Вестник связи. — 2007. №4.

49. Чернов В.О. Исследование влияния хроматической дисперсии и попутного потока на передачу цифровых сигналов по волоконно-оптическим линиям связи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — 2007.аъ1. УТВЕРЖДАЮ

50. Проректор МТУСИ по научной работек.т.н. Алешин В. С.2008 г.1. АКТ

51. Московского технического университета связи и информатики (МТУСИ) о внедрении результатов кандидатской диссертации Широкова М. А. «Исследование и разработка методов оценки предельной протяженности регенерационной секции ВОСП-СР»

52. Открытое Акционерное Общество «Мобильные ТелеСистемы»ул. Воронцовская, 5. стр. 2 Москва. Россия, 109147, Тел.: (495) 911-65-56, (495) 911-71-51, Факс: (495) 911-65-69 Open Joint Stock Company Mobile TeleSystems

53. S/2, Vorontsovskaya str., Moscow. Russia. 109147, Tel.: (+7 495) 911-65-55, (+7 495) 911-71-51, Fa*: (+7 495) 911-65-69

54. Заместитель директора Бизнес-единицы "МТС Poci по региональному улравле взаимодействию с операто1. В.К. Николаев