автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование и разработка методов повышения эффективности ВОСП с дисперсионным управлением

На правах рукописи

Павлов Всеволод Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОСП С ДИСПЕРСИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Специальность 05.12.13 — Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2006

Работа выполнена в Московском техническом университете связи и информатики

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Коршунов Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Соколов Станислав Александрович

кандидат технических наук Хабибулин Валерий Мунирович

Ведущая организация:

ФГУП Центральный научно-исследовательский институт связи (ЦНИИС)

Защита состоится « /4 » декабря 2006 г. в час. на заседании диссертационного совета К 219.001.03 при Московском техническом университете связи и информатики по адресу: 111024, Москва, ул. Авиамоторная, д.8а, ауд. .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МТУСИ.

Автореферат разослан « /О » 2006 г.

Вр. и. о. ученого секретаря диссертационного совета

Попова А.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современный этап развития общества характеризуется высокими темпами роста объёма передаваемой информации. В этих условиях особую важность приобретает решение проблемы повышения, эффективности волоконно-оптических систем передачи (ВОСП), являющихся основным транспортным средством телекоммуникационной инфраструктуры. В рамках указанной проблемы возникают задачи совершенствования дисперсионного управления (ДУ) и формата передаваемого сигнала в оптических трактах (ОТ) ВОСП для магистральной сети связи. Их решение проводится на базе теоретических и экспериментальных положений нелинейной оптики, в развитие которой существенный вклад внесли отечественные и зарубежные учёные: Г. Агравал, A.C. Беланов, Е.М. Дианов, Л. Моленауэр, В.Н, Сёркин, А. Хасегава и др.

Технология дисперсионного управления, основанная на компенсации в ОТ ВОСП хроматической дисперсии (ХД), осуществляемой с помощью специальных оптических волокон (OB) или иных устройств, обеспечила значительное повышение эффективности ВОСП. Она была использована в системах как с традиционным, так и с солитонным методом передачи. В последние годы в ряде работ зарубежных авторов исследовалось влияние отдельных параметров распространённых вариантов ДУ на характеристики передачи сигнала в ОТ ВОСП с целью выявления путей дальнейшего повышения эффективности ВОСП. Однако вследствие наличия большого количества переменных на сегодняшний день эта задача решена далеко не полностью и является актуальной.

Качество передачи сигнала в оптическом тракте ВОСП с ДУ в значительной мере зависит от используемого формата модуляции. В ряде исследований было показано преимущество формата оптического сигнала RZ над форматом NRZ, имеющим в настоящее время массовое применение. Для реализации в ОТ передачи со скоростью 40 Гбит/с на канал были разработаны комбинированные форматы модуляции оптического сигнала, отличающиеся от обычного RZ чередованием в последовательных тактовых интервалах двух фиксированных значений фазового сдвига (получили распространение форматы с чередованием значений сдвига фазы сигнала 0, я и 0, я/2, обозначаемые как CS-RZ и я/2-AP-RZ, соответственно). Использование этих форматов позволило достичь заметного ослабления межсимвольных нелинейных эффектов (МНЭ), превалирующих, как правило, при такой скорости передачи над другими нелинейными эффектами.

Повышение скорости передачи в оптическом канале ВОСП открывает перспективы снижения общей стоимости системы. Этим обусловливается интенсивное развитие в настоящее время высокоскоростных ВОСП для 5-го уровня синхронной цифровой иерархии, обеспечивающих передачу в N оптических каналах сигналов STM-256 (40 Гбит/с). Помимо преимуществ комбинированных форматов модуляции для данного класса ВОСП была показана возможность компенсации нелинейных искажений сигнала в пределах ОТ с ДУ. Однако предложенные варианты таких оптических трактов имеют ряд недостатков,

затрудняющих их использование на магистральной сети. В связи с этим в представленной работе проводится разработка нового метода дисперсионного управления в ОТ с компенсацией нелинейных искажений, характеризующегося более высокой эффективностью.

Наравне с ВОСП ./Ух 40 Гбит/с в работе рассматриваются волоконно-оптические системы передачи со скоростью 10 Гбит/с на канал, ориентированные на работу с системами 4-го уровня синхронной цифровой иерархий (8ТМ-64). Ввиду ряда технических достоинств эти ВОСП продолжают активно использоваться при строительстве новых телекоммуникационных сетей, что обусловливает актуальность их дальнейшего совершенствования. В этом отношении, в частности, представляет интерес исследование комбинированных форматов модуляции оптического сигнала на предмет выявления целесообразности их применения в ВОСП N х 10 Гбит/с с дисперсионным управлением.

Целью диссертации является исследование и разработка методов повышения эффективности ВОСП с дисперсионным управлением и форматом сигнала 112, обеспечивающих работу систем 4-го и 5-го уровня синхронной цифровой иерархии на магистральной сети связи. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

. анализ физических процессов, связанных с передачей сигнала в ОТ ВОСП, и методов реализации волоконно-оптической передачи в случае использования технологии дисперсионного управления;

• формирование математического аппарата для моделирования ВОСП с дисперсионным управлением;

• разработка эффективных технических решений дисперсионного управления в оптических трактах ВОСП;

• выбор эффективного формата модуляции сигнала в ОТ ВОСП с дисперсионным управлением.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математического анализа, линейной алгебры, теории вероятностей, теории случайных процессов, математической статистики, вычислительной математики и компьютерного моделирования.

Научная новизна работы.

1. Разработана математическая модель ВОСП, позволяющая проводить дифференцированный анализ влияния на качество передачи сигнала линейных и нелинейных эффектов в оптическом тракте ВОСП с ДУ и форматом сигнала 112 с фазовой манипуляцией.

2. Определены закономерности влияния величины среднего дисперсионного параметра (СДП) дисперсионного плана (ДП) ОТ О на показатели качества передачи сигнала в ОТ ВОСП N х 10 Гбит/с с ДУ, показан характер зависи-

мости рекомендуемого к реализации значения D от количества оптических каналов.

3. Установлены новые зависимости между структурой и параметрами дисперсионного плана ОТ ВОСП и параметрами солитонного режима передачи сигналов.

4. Развита концепция компенсирования нелинейных искажений сигнала в оптических трактах высокоскоростных ВОСП с дисперсионным управлением.

5. Определены закономерности влияния параметров ОТ ВОСП vVx 40 Гбит/с с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков (УУ) на величину остаточных нелинейных искажений сигнала.

Личный вклад автора. Все основные результаты, выводы, рекомендации и научные положения, изложенные в диссертации, получены автором лично.

Практическая ценность работы.

1. Разработанная модель ВОСП является математической основой для построения эффективных решений ВОСП Nx, 10 Гбит/с с сосредоточенным усилением и дисперсионным управлением, оптический тракт которых реализуется на базе стандартного OB, соответствующего Рек. МСЭ-Т G.652.

2. Рекомендовано применение формата модуляции CS-RZ в ВОСП JVxlO Гбит/с с ДУ большой протяжённости; доказано, что формат CS-RZ обеспечивает повышение устойчивости таких ВОСП к воздействию межсимвольных нелинейных эффектов по сравнению с форматами RZ и я/2-AP-RZ,

3. Получены расчётные соотношения для параметров оптических волокон и сигнала в пределах секций ОТ высокоскоростных ВОСП с компенсацией нелинейных искажений.

4. Предложен эффективный метод дисперсионного управления для ВОСП N х 40 Гбит/с, обеспечивающий компенсацию нелинейных искажений в пределах усилительных участков ОТ.

5. Установлены оптимальные значения параметров ОТ ВОСП Nx 40 Гбит/с с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на научных конференциях «Телекоммуникационные и вычислительные системы» в рамках Международных форумов информатизации (МФИ-2003, 2005 гг.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МТУСИ (2004 — 2006 гг.), конференции «Волоконно-оптические системы и сети связи» МНТОРЭС им. A.C. Попова (2004 г.), научной сессии РНТОРЭС им. A.C. Попова (2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 9 работ без соавторства.

Положения, выносимые на защиту.

1. Наличие межсимвольных нелинейных эффектов в ОТ ВОСП с дисперсионным управлением повышает требования к равномерности частотной характеристики дисперсионного плана ОТ; для ослабления влияния этих эффектов в оптическом тракте ВОСП /Ух 10 Гбнт/с следует реализовывать малые положительные значения среднего дисперсионного параметра ДП, £> 5 0,2 пс/(нм-км).

2. Оптимальное значение среднего дисперсионного параметра ДП Д,пт оптического тракта ВОСП //хЮ Гбит/с с дисперсионным управлением зависит от количества организуемых в ОТ оптических каналов; для N = 7 при интервале между несущими оптических каналов й 50 ГГц имеем Оот1 - 0,02-5-0,05 пс/(нм-км), с ростом числа каналов Оопт смещается в область отрицательных значений.

3. Применение в ВОСП ТУхЮ Гбит/с с ДУ формата модуляции сигнала СБ-И^ по сравнению с обеспечивает существенное ослабление межсимвольных нелинейных эффектов, позволяющее в условиях их превалирования расширить диапазон допустимых значений среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана ОТ на 30%.

4. Оптимальная посткомпенсация хроматической дисперсии в солитонной ВОСП с дисперсионным управлением позволяет увеличить протяжённость регенераци-онной секции на 20-40%.

5. Использование предложенного метода дисперсионного управления для ВОСП N х 40 Гбит/с, обеспечивающего компенсацию нелинейных искажений сигнала в пределах усилительных участков ОТ, позволяет снизить потери раскрыва глаз-диаграммы сигнала (выраженные в дБ) более чем в 1,8 раза.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 146 страницах, содержит 3 таблицы и 35 рисунков. Список литературы включает 114 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, отмечены научная новизна и практическая ценность полученных результатов, а также представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведён анализ современных волоконно-оптических систем передачи с дисперсионным управлением с целью определения круга вопросов, подлежащих исследованию, и подготовки соответствующей теоретической базы.

В первой части главы рассмотрена обобщённая схема ВОСП со спектраль-

ным разделением (WDM) и дисперсионным управлением, определена используемая терминология. Отмечается, что особенности построения оптических трактов современных В ОСП определяются рядом действующих в них линейных и нелинейных эффектов. Во второй части главы проведён анализ известных эффектов в ОТ ВОСП. В ходе исследования, в частности, было установлено, что шум оптических усилителей (ОУ), представляющий собой усиленное спонтанное излучение (ASE), в системах с форматом сигнала RZ помимо амплитудных флуктуации сигнала (амплитудного джиттера) приводит к образованию временнбго джиттера. Последний может быть ослаблен с помощью оптимизированной посткомпенсации хроматической дисперсии (ПКД) как в солитонных ВОСП, так и в системах с традиционным методом передачи. Нелинейный эффект фазовой самомодуляции (ФСМ) изменяет скорость расширения импульсов передаваемого сигнала в ОТ ВОСП, инициируемого хроматической дисперсией, и делает, возможным соли-тонный режим передачи. Серьёзная деградация качества передачи сигнала в формате RZ может происходить вследствие временного джиттера, порождаемого эффектом фазовой кросс-модуляции (ВДФКМ). Однако в оптических трактах с ДУ, построенных на основе стандартного ОВ, соответствующего Рек. МСЭ-Т G.652, при скорости передачи 10 Гбит/с на канал фазовая кросс-модуляция (ФКМ), как правило, оказывается существенной только при интервале между несущими оптических каналов < 25 ГГц. Влияние на передачу сигнала эффекта четырёхволнового смешения в таких системах практически не ощущается, тогда как при скорости 2,5 Гбит/с оно будет превалировать над ФКМ. Эффект вынужденного рассеяния Рамана накладывает ограничение на количество организуемых в ОТ оптических каналов. Он превалирует над эффектом ФКМ при ширине полосы WDM-сигнала более 14 нм.

Отмечается, что реализация в ОТ компенсации хроматической дисперсии, являющейся основой технологии дисперсионного управления, делая возможным использование для передачи оптического сигнала волокон с высокими значениями коэффициента ХД D, позволяет ослабить все межканальные нелинейные эффекты и ФСМ. Однако при значительном расширении импульсов сигнала в ОТ ВОСП усиливаются межсимвольные нелинейные эффекты (внутриканальная ФКМ и внутриканальное четьгрёхволновое смешение), поэтому для улучшения характеристик передачи величину накапливаемой в ОТ хроматической дисперсии следует оптимизировать.

Проведён сравнительный анализ распространённых форматов модуляции оптического сигнала, в том числе предложенных для использования в высокоскоростных ВОСП комбинированных форматов тс/2-AP-RZ и CS-RZ. Указывается, что формат сигнала RZ обеспечивает более высокую чувствительность приёмников оптического сигнала по сравнению с NRZ. Кроме того, он характеризуется повышенной устойчивостью к негативному воздействию эффекта ФСМ и поляризационной модовой дисперсии.

В ходе рассмотрения вариантов построения оптических трактов 'BOCII проведён анализ методов усиления оптического сигнала, который показал Значи-

тельный потенциал технологии сосредоточенного усиления. Рассмотрены известные варианты ДУ. Отмечается, что недостатками широко распространённой сосредоточенной компенсации ХД являются высокие значения коэффициентов затухания, нелинейности и поляризационной модовой дисперсии ОВ типа ОСИ, обусловленные технологическими особенностями изготовления волокон с большой отрицательной дисперсией. Снижение абсолютного значения отрицательного коэффициента ХД, допустимое при размещении волокон для компенсации хроматической дисперсии в кабеле, ослабляет действие указанных факторов. Это является причиной наблюдающегося в настоящее время повышенного интереса к распределённой компенсации ХД с помощью волокон с инверсными (обратными по отношению к используемым волокнам с положительными коэффициентами ХД) дисперсионными характеристиками. Вместе с тем показано значительное влияние на интенсивность нелинейных эффектов пространственного размещения в ОТ ВОСП волокон с отрицательными значениями коэффициента ХД, а также величины остаточной ХД дисперсионного плана ОТ, характеризуемой средним

дисперсионным параметром ДП £> = 0{г)сЬ-гн), где 2„ иг, - пространственные координаты начала и конца дисперсионного плана.

Проанализированы особенности построения солитонных ВОСП. Отмечается, что спецификой таких систем является необходимость соответствия параметров сигнала на входе ОТ строго определённым значениям, однозначно связанным с параметрами конкретного ОТ. Указывается, что использование технологии дисперсионного управления в солитонных системах позволяет управлять энергией оптических солитонов, обеспечивая, таким образом, возможность дальнейшего повышения эффективности этих систем. Однако возможности ДУ в этом отношении исследованы недостаточно.

В последнем разделе главы сформирован общий подход к решению задач повышения эффективности ВОСП, основывающийся на методологии теории эффективности операций. Для упрощения процедуры формирования исходных данных при решении такого рода задач составлена классификация свойств ВОСП.

Во второй главе диссертации проведена разработка математической модели ВОСП с дисперсионным управлением.

Отмечается, что для исследования оптических трактов ВОСП необходимо иметь модель тракта системы от источника оптического сигнала до устройства принятия решения регенератора, поскольку характеристики передачи сигнала в ОТ зависят от параметров передаваемого оптического сигнала и оцениваются после его детектирования и обработки на выходе ОТ.

Процесс передачи произвольного оптического сигнала (как сигнала одного оптического канала, так и ХТОМ-сигнала) описывается обобщённым нелинейным уравнением Шредингера, позволяющим одновременно учесть все основные эффекты в ОТ ВОСП. Однако моделирование на его основе всей системы не позволяет выделить и оценить влияние на характеристики передачи отдельных эффектов. В то же время, такое моделирование в условиях действия факторов,

характеризующихся непрерывным (квазинепрерывным) распределением с большой дисперсией, для корректной оценки качества передачи требует просчёта большого количества реализаций сигнала на выходе ОТ, сопряжённого со значительными затратами времени и вычислительной мощности. Поэтому представляется целесообразным, с одной стороны, по возможности разделить действие различных эффектов в ОТ с учётом их взаимной связи, а с другой — для оценки влияния факторов, действие которых носит случайный характер, — использовать методики, позволяющие не прибегать к просчёту большого объёма статистических данных.

Известно, что интенсивность нелинейных эффектов в ОТ ВОСП в значительной мере определяется воздействием на передаваемый сигнал хроматической дисперсии. От дисперсионных свойств ОТ существенно зависит временной джит-тер, обусловленный наложением на передаваемый сигнал шума ASE (ВДШ). В определённой мере он связан с ФСМ импульсов оптического сигнала. Взаимосвязь между отдельными межканальными нелинейными эффектами, а также между нелинейными эффектами и влиянием шума ASE является более слабой.

Среди упомянутых эффектов статистический характер с непрерывным распределением носят шум ASE и межканальные нелинейные эффекты, зависящие от реализации передаваемых в оптических каналах битовых последовательностей. Статистическую природу имеют и МНЭ. Однако количество реализаций создаваемых ими искажений оптического сигнала в одном тактовом интервале (ТИ) конечно и определяется числом последовательных ТИ, импульсы которых испытывают существенное нелинейное взаимодействие. Последнее, в свою очередь, зависит от величины расширения импульсов сигнала в ОТ ВОСП.

Предлагаемая математическая модель ВОСП включает в себя следующие основные модели:

- модель процесса распространения сигнала одного оптического канала в идеализированном ОТ (с учётом действия только хроматической дисперсии и нелинейности показателя преломления ОВ);

- модели ВДШ и амплитудного джиттера, обусловленного наложением на передаваемый сигнал шума ASE;

- модель ВДФКМ;

- модель анализатора коэффициента ошибок передачи.

Сформированная математическая модель процесса распространения сигнала одного оптического канала в ОТ ВОСП основывается на обобщённом нелинейном уравнении Шредингера. При этом пространственная структура оптического тракта длиной L была представлена в виде:

I «М, (i)

1=1

где Л" е {a, D, S, у}; cc,D,S,y - коэффициенты затухания, хроматической дисперсии, наклона дисперсионной характеристики и нелинейности оптического волокна, X¡ — соответствующий параметр волоконного сегмента, перекрываю-

щего участок ОТ [ri_l, z,J, Nc - число волоконных сегментов в оптическом тракте, %{z) — функция Хевисайда. Рассмотрен эффективный метод численного решения нелинейного уравнения Шредингера. Для оценки искажений сигнала предполагается использование величины потерь раскрыва глаз-диаграммы сигнала в точке решения регенератора: ЕОР = 2a\g{EOex¡ ЕОвых), где ЕО^ и ЕОвых -раскрыв глаз-диаграммы сигнала (по току), измеряемый на входе и выходе ОТ, соответственно. Эта величина является достаточно точной характеристикой ухудшения качества передачи, когда количество реализаций искажений сигнала в одном ТИ из-за МНЭ относительно невелико, так что все они могут быть заложены в используемой при моделировании передачи сигнала в ОТ псевдослучайной битовой последовательности. Такое допущение, как правило, справедливо для систем со скоростью в оптическом канале 5 10 Гбит/с. Для выделения искажений, вносимых межсимвольными нелинейными эффектами, необходимо иметь величину ЕОР для случая передачи в ОТ одиночного импульса, ЕОРх, получаемую с учётом межсимвольной интерференции в приёмнике:

ЕОРмнэ = ЕОРм - ЕОРх. (2)

ЕОРи - величина потерь раскрыва глаз-диаграммы сигнала, имеющих место в случае передачи в ОТ М-битной псевдослучайной последовательности.

Определена методика оценки амплитудного джиггера, обусловленного наложением на передаваемый сигнал шума ASE. При этом для расчёта спектральной плотности шума ASE на входе фотодетектора использовано соотношение:

Sase ~ ¿expí ¿(- ajlj + Gy)I, (3)

м \j=M

где S¡ = nsph y{G¡ -1) - спектральная плотность шума ASE, генерируемого í-м ОУ с коэффициентом усиления G¡ (njp - коэффициент спонтанного излучения, h — постоянная Планка, V— оптическая частота); a j - средний коэффициент затухания волокна j-го УУ длиной /у; п — количество оптических усилителей в ОТ.

Для оценки ВДШ выведено следующее матричное выражение для дисперсии временных смещений импульсов сигнала в точках размещения оптических усилителей (с 1-го по л?-ый):

0 = (of ...er„) =

= | А + г|] dM ([в + ¡ dj^ (Н • £0)+b)J+||4i(H-£o)/||}£i +А, (4)

где А, В и Н — матрицы порядка 1 хл с элементами

S¡ 2 5, 1 + С?

соответственно. г), С,-, E¡ — параметры, соответственно, длительности, частотной

модуляции и энергия импульса в /-м ОУ; <1, = (*"' /?,(г) ¡¿г, /?2(г) = -Л2£>(г)/2л"с,

гУ( — пространственная координата, соответствующая /-му оптическому усилителю, Я - длина волны, с- скорость света в вакууме.

" г •

О... О 1 1 I ... О ... О О 1 1 ... О ...ООО 1 ...

о... о о о о... о 0...0000...00

ко... о о о о... о ол

— есть матрица порядка пхп, и £0 соответствует верхней треугольной матрице. Для сокращения количества обозначений элементы матриц-строк, представляющих собой произведение или сумму двух матриц, например, Ъ — Х-У, записаны как (Х-У),., а сами указанные матрицы при этом соответствуют 2 = |(Х-У)(||. В данном случае огибающая оптического импульса аппроксимировалась выражением:

[1 + 1-С(г)]<: 2т(г)2

ехР(1

(5)

где Ао, С, т - параметры, соответственно, амплитуды, частотной модуляции и

длительности оптического импульса. У(г)= а{<!;)]с1£, где g(z) и а(г) —

функциональные зависимости коэффициентов усиления и затухания, соответственно, от координаты г в ОТ. Распределение временных смещений импульсов сигнала полагалось удовлетворяющим нормальному закону с нулевым средним.

Добавка по временному джиггеру, обеспечиваемая в результате посткомпенсации хроматической дисперсии на выходе ОТ, может быть записана 6 виде:

= / (6)

где ¿к — полная дисперсия групповых скоростей элемента ПКД. Результирующий временной джиттер сг%Е = стЦ + к^.

Рассмотрена методика моделирования ВДФКМ. Для повышения скорости вычислений требуемое в этом случае моделирование динамики одиночного импульса в ОТ ВОСП предложено осуществлять на основе имеющегося решения нелинейного уравнения Шредингера, полученного с помощью вариационного метода. Отмечается, что ВДФКМ в оптическом тракте большой протяжённости, как и ВДШ, характеризуется нормальным законом распределения с нулевым средним.

Суммирование вкладов всех учитываемых эффектов осуществляется в предложенном выражении для коэффициента ошибок передачи:

1 NK_-\ К ———-

oui ~ л w

<,=0

9=0 —œ —oo ^ V2<T,i,l¿>ll..,¿>«í) J

Л

+7ТГ1 J-Jerfc Jô„ ta S \ , (7)

где Л^ =2/<1+/Í2, A i и A г — число тактовых интервалов, предшествующих и следующих за анализируемым ТИ, импульсы в которых вносят ощутимый вклад в величину сигнала на момент f0 принятия решения регенератором; mï?(-) и crx q( ) - среднее значение и среднеквадратическое отклонение величины сигнала в точке решения регенератора для символа х при наличии во влияющих ТИ кодовой комбинации со значением q\ ôk- смещение импульса в к-м из Rq рассматриваемых тактовых интервалов, содержащих импульсы; р, ) -плотность распределения временных смещений; /п- пороговое значение сигнала.

В выражении (7) временной джиттер, обусловленный фазовой кросс-модуляцией и шумом ASE, учитывается в функции плотности распределения временных смещений р,{Зк). Влияние амплитудного джиттера, порождаемого шумом ASE, и МНЭ закладывается при расчёте результирующих средних значений и дисперсий сигнала в момент f0 :

mjst,..^m(t0) j 10(/)=10-0'025 £0^|{Л,(£,/)е^Я0(/)}, (8)

м

= | ?о(/) = 10-0да£0/^1 {À(L,f)e^H0(f)l (9)

/»i

где m(/) и. cr2A(t) - среднее значение и дисперсия сигнала в функции от времени, s0(/) - используемый в расчётах спектр сигнала на входе фотодетектора, #„(/) - передаточная функция оптического фильтра, Ax[L,f) — спектр огибающей оптического импульса на выходе ОТ длиной L (до фильтрации).

Сформированная математическая модель ВОСП позволяет оценивать вклад каждого из учитываемых эффектов в общее ухудшение качества передачи и не требует просчёта большого количества реализаций сигнала для оценки влияния факторов, действие которых носит случайный характер с непрерывным распределением. Отмечается, что модель может быть использована для исследования и оптимизации параметров ВОСП jV х 10 Гбит/с с дисперсионным управлением и форматом сигнала RZ, оптический тракт которых реализован на базе стандартного ОВ.

В третьей главе на основе разработанной в диссертационной работе математической модели волоконно-оптической системы передачи проведено исследо-

ванне ВОСП с дисперсионным управлением, обеспечивающих передачу со скоростью 10 Гбит/с на канал. Рассматривались системы как с традиционным, так и с солитонным методом передачи.

Оптический тракт исследовавшейся ВОСП с традиционным методом передачи содержал 75 усилительных участков протяжённостью 80 км. Каждый УУ был построен в виде последовательного соединения волокон ЗМР (Рек. МСЭ-Т С.652) и ГОР-1Л1га\уауе компании ОТ1 в и сосредоточенного ОУ. Длительность импульсов оптического сигнала на входе ОТ полагалась равной 50 пс.

Анализ динамики длительности импульса излучения в оптическом тракте рассматриваемой ВОСП показал, что при нулевом значении СДП ДП 15 в ОТ ВОСП под действием эффекта ФСМ происходит значительное расширение оптических импульсов (более чем в 2 раза), которое возрастает при отрицательных значениях О . Однако при небольшом положительном £> среднее значение длительности импульса сигнала в ОТ ВОСП оказалось меньше, что обусловлено проявлением в этом случае солитонного эффекта. Исходя из установленных закономерностей, было сделано предположение о минимальном влиянии на передачу оптического сигнала МНЭ в области малых положительных значений 5, а межканальных нелинейных эффектов - при отрицательных О. Для проверки этого предположения было проведено моделирование указанных эффектов.

ЕОР, дБ 16

ЕОР, дБ 1В

......

В-0 -0,05-0,1-0.2;

-0,3; -0,4 пс/(км-км)

-800-600-400-200

200 400 600 800 1000

<2/7/07- пс/им

500 1000 1500

2000 2500 3000 ¿пкл, пс/нм

Рис. I

На рис. 1 представлены полученные зависимости ЕОРм и ЕОР1 от величины ПКД йпкд на выходе ОТ ВОСП для разных значений СДП ДП. В результате их анализа были сделаны следующие выводы:

• МНЭ ограничивают диапазон допустимых значений О и при скорости передачи 10 Гбит/с могут вносить в передаваемый в ОТ сигнал значительные искажения, повышая требования к равномерности частотной характеристики дисперсионного плана ОТ;

• минимальное влияние МНЭ достигается при малых положительных значениях О (около 0,2 пс/нм/км).

Аналогичные представленным на рис. 1 зависимости от величины ПКД были получены для временного джиттера, порождаемого эффектом ФКМ в канале с наихудшими характеристиками при передаче сигналов 7 оптических каналов с интервалом между несущими 50 ГГц, а также для ВДШ. Было установлено, что в отличие от искажений, вносимых МНЭ, с ростом модуля отрицательного значения О происходит интенсивный спад величины ВДФКМ, минимизированной путём оптимизации ПКД. Это объясняется снижением пиковой мощности импульсов оптического сигнала вследствие их дисперсионного расширения в ОТ, которое сдерживается при малых положительных £> благодаря солитонному эффекту, так что спад ВДФКМ в области положительных значений И оказывается слабым и носит колебательный характер. Среднеквадратическое отклонение временного положения импульсов сигнала вследствие ВДШ при оптимизированной ПКД в рассматривавшемся диапазоне значений Е) не превышало 2,5% тактового интервала. Кроме того, было установлено, что с ростом СДП ДП в области его положительных значений зависимость ВДШ и ВДФКМ от величины с1пкд

ослабляется.

Ввиду наличия в рассматриваемой системе ощутимых МНЭ было проведено моделирование передачи сигнала в форматах СЭ-ЯХ и тс/2-АР-К2. В таблице 1 представлены значения ЕОРм, полученные после оптимизации величины ПКД. В данном случае, во избежание нежелательного расширения спектра сигнал^ в результате фазовой манипуляции, в отличие от случая, показанного на рис. 1, для передачи использовались импульсы с подавленными «хвостами», что привело к снижению величины ЕОРм для Ю^-сигнапа.

Таблица 1. Минимальные потери раскрыва глаз-диаграммы сигнала, дБ

—£>, пс/(нм-км) Формат ' модуляции ^ -—^ -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4

¡а, и 9,4 7,1 6 1,8 0,9 0,2 3,3 10

я/2-лр-кг. 16,8 13,5 6,2 4,6 3,3 0,3 0,8 2,1 7,7

СБ-иг 9,3 7,2 5,1 4,2 2,4 -0,2 0,5 1,3 4

Полученные результаты показывают ощутимое преимущество формата СБ-!^ над другими форматами модуляции с точки зрения устойчивости к МНЭ при варьировании величины £>. В отличие от систем со скоростью в оптическом канале 40 Гбит/с, формат л/2-АР-К2 в рассматриваемой ВОСП обеспечил худшие характеристики передачи по сравнению с С5-Я2. Минимальные потери раскрыва глаз-диаграммы сигнала при использовании форматов С8-Я2 и тс/2-АР-Я2 достигаются в при £)» 0,1 пс/(нм-км). Вместе с тем было установлено, что в области положительных значений 2) использование формата модуляции СБ-Ю сопряжено с существенным ослаблением зависимости ЕОРм\<1ПКд).

На рис. 2 представлены зависимости результирующего коэффициента ошибок в рассматривавшейся системе передачи от величины СДП ДП при использовании форматов и в условиях пренебрежимо малого влияния на передачу сигнала эффекта вынужденного рамановского рассеяния (кривые 1). Они позволяют заключить, что наилучшее качество передачи для исследуемой ВОСП достигается в области малых положительных значений £> {Оопт= 0,02+0,05 пс/(нм-км) при интервале между несущими оптических каналов £ 50 ГГц), что обусловлено превалированием МНЭ над эффектом ФКМ. При этом в случае передачи сигнала в формате СБ-И^ обеспечивается 30%-ное расширение диапазона значений £>, соответствующего Кош 2Ю-9, по сравнению с передачей простого ^-сигнала. Таким образом, использование формата СЭ-!^ повышает устойчивость системы к неравномерности частотной характеристики дисперсионного плана ОТ и, следовательно, является одним из методов повышения эффективности ВОСП Л'хЮ Гбит/с с существенно неравномерными частотными характеристиками ДП. Оно может быть рекомендовано для организации передачи оптического сигнала на большие расстояния на магистральной сети связи наравне с оптимизацией среднего дисперсионного параметра ДП ОТ.

lg(A'ou,)

Рис.2

Для системы с большим числом оптических каналов, характеризующейся спектральной полосой WDM-сигнала около 4 ТГц, наилучшие характеристики передачи были получены при небольших отрицательных значениях D (Choi В.-Н. et al., 2004), что объясняется усилением в таких системах влияния эффекта вынужденного рассеяния Рамана. Сопоставление результатов моделирования такой системы (кривая 2 на рис. 2) с представленными выше закономерностями позволило сделать вывод о том, что оптимальное значение D зависит от количества организуемых в ОТ оптических каналов. Отмечается, что аналогичная зависимость может иметь место при уменьшении интервала между несущими оптических каналов. 1 •

Для уточнения возможностей технологии ДУ применительно к солитонным системам передачи проведено исследование влияния структуры и параметров дисперсионного плана на энергию и динамику оптических солитонов в пределах

ДП ОТ. На рис. 36,в для иллюстрации представлены полученные зависимости энергии оптических солитонов (отнесённой к энергии фундаментального солито-на Ев в ОВ с дисперсией, равной £) )*от соотношения длин и коэффициентов ХД волокон с противоположными знаками дисперсии, а также от положения точек их стыка в пределах УУ ОТ в случае однопериодного дисперсионного плана, показанного на рис. За. СДП ДП И и параметр размаха дисперсионного плана ОТ рг = Л2|(£>, -£>)£, -(1>2 -£>)£2]/(2яст1и„) (тми„- минимальная длительность импульса в пределах ДП по уровню половины от максимальной интенсивности) при расчёте представленных зависимостей фиксировались. В итоге было установлено, что для однопериодного ДП, обеспечивающего расположение ОУ в точках изменения коэффициента ХД с отрицательного на положительный (в направлении передачи сигнала), при варьировании соотношения длин и коэффициентов хроматической дисперсии волоконных сегментов дисперсионного плана с противоположными знаками ХД в условиях постоянных СДП и размаха ДП достигаются максимальное значение и максимальный диапазон изменения (более 60% относительно минимального значения) энергии оптических солитонов в ОТ. При этом максимум энергии оптических солитонов соответствует минимальной амплитуде колебаний их длительности в пределах ДП.

у—£2 —*-¿I

(6) (») Рис. 3

Помимо дисперсионного плана исследовалось влияние на передачу сигнала в солитонной ВОСП с ДУ посткомпенсации хроматической дисперсии. В результате было показано, что при оптимизации ГПСД за счёт ослабления временного джиггера, обусловленного генерацией в ОТ шума ASE, дальность передачи оптического сигнала может быть увеличена на 20-40%.

В четвёртой главе разработан и исследован эффективный метод дисперсионного управления для высокоскоростных ВОСП (Лгх40 Гбит/с), обеспечивающий компенсацию искажений сигнала, вносимых межсимвольными нелинейными эффектами.

В первой части главы проведён анализ условий компенсации нелинейных искажений в оптическом тракте высокоскоростной ВОСП, в ходе которого они были уточнены и дополнены. Получены расчётные соотношения для параметров используемых оптических волокон и сигнала, при которых достигается взаимная компенсация нелинейных искажений 1-го порядка двух последовательных волоконных секций [г,^] и [г3,г4]:

'<*(*!+*) -0(^1 + г) _ г(г1+г)Р(г1+г) _гл-гг а(г3 +Кг)~ И (г3+Кг) у(гъ + Кг)Р(г3 + Кг) г2-г,

. Ъ2{1,) = -Ъ2{22\ (11)

где Р(г) - мощность оптического сигнала, 62 (2) ~ ^Рг (СМГ • Совокупность

указанных секций (субсекций) представляет собой секцию оптического тракта с компенсированными нелинейными искажениями (СКНИ).

Использование известной схемы построения СКНИ, субсекции которой располагаются в пределах двух последовательных усилительных участков/ при построении ОТ влечёт за собой укорочение каждого второго УУ. Последнее обусловлено необходимостью реализации определённого соотношения мощностей сигнала на входах субсекций СКНИ: Р,/Я2 = К у21У\»тогда как для реальных ОВ Уг>У\ | Д > 0, £)2 < 0 (индексы 1 и 2 относятся к 1-й и 2-й субсекциям СКНИ, соответственно). Кроме того, в таком ОТ наблюдалась генерация интенсивных «теневых» импульсов, представляющих собой искажения 2-го порядка.

Отмечается, что существенное ослабление нелинейных искажений сигнала для ВОСП Nx40 Гбит/с ранее было достигнуто в простом ОТ с ДУ в результате реализации оптимизированной предварительной компенсации (предкомпенсации) ХД (ПрКД). В связи с этим целесообразно соединить преимущества использования ПрКД и компенсации нелинейных искажений.

При разработке нового метода ДУ был использован тот факт, что требуемое для обеспечения компенсации нелинейных искажений отношение мощностей сигнала на входах субсекций СКНИ имеет место для любых двух точек в пределах одного элементарного кабельного участка, удалённых друг от друга на расстояние Аг = {\.1а)\п{[\ /Р2), где а - коэффициент затухания ОВ между рассматриваемыми точками. Исходя из этого, СКНИ была сформирована в пределах УУ в виде последовательного соединения волокон протяжённостью Ь\ и Ь^ с параметрами аи и а2, 02, соответственно, удовлетворяющими соотношению а\ /а2 = ~ ~ Ш - К, где величина Ьх с учётом потерь на стыке волокон

ас определяется равенством:

о,

In К

(12)

Отмечается, что нет необходимости строить оптический тракт в виде последовательного соединения СКНИ - это наложило бы определённые ограничения на длину усилительных участков. Поскольку генерация основной массы нелинейных продуктов вследствие потерь в ОВ в случае сосредоточенного усиления происходит в пределах части УУ, примыкающей к ОУ, где интенсивность излучения достаточно высока, для получения существенного выигрыша достаточно перекрыть секцией с компенсированными нелинейными искажениями только эту часть усилительного участка. Оставшаяся часть УУ может быть выполнена произвольным образом. Выполнение условия (11) в предложенной СКНИ достигается при нулевом СДП ДП и реализации на входе ОТ предкомпенсации хроматической дисперсии, равной с1ПрКд = -£,£>[/2. На выходе оптического тракта потребуется аналогичная ПКД, но с обратным знаком.

ПрКД

— СКНИ SMF IDF (П (П xNy SMF IDF (0 (П ь

-Ь,

i р — II г 1

'"it .1. ¿Г4

ПКД

и_

00

Рис.4

Предлагаемая схема построения ОТ представлена на рис. 4а, где OB IDF — волокно с инверсной по отношению к SMF дисперсионной характеристикой. В данном случае реализация условий компенсации нелинейных искажений не накладывает каких-либо ограничений на протяжённость усилительных участков. На рис. .46 показаны полученные путём моделирования зависимости величины ЕОРм в оптическом тракте ВОСП N х 40 Гбит/с протяжённостью s 3 Мм от мощности сигнала в оптическом канале на входе УУ длиной 100 км для трёх вариантов оптического тракта: ОТ, построенного на основе СКНИ из двух усилительных участков, (кривая 1), простого ОТ с лредкомпенсацией хроматической дисперсии (кривая 2) и оптического тракта, показанного на рис. 4а (кривая 3). Приведённые результаты показывают, что использование предложенного ОТ позволяет снизить величину потерь раскрыва глаз-диаграммы сигнала, выражен-

ную в дБ, более чем в 1,8 раза. Отмечается, что основной выигрыш достигается в этом случае за счёт подавления генерации «теневых» импульсов в результате использования предкомпенсации ХД.

В последнем разделе главы исследовано влияние параметров оптического тракта ВОСП N х 40 Гбит/с с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков на результирующие искажения сигнала. Установлены оптимальные значения параметров такого оптического тракта.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

1. Проведена систематизация элементов построения оптических трактов ВОСП и физических процессов, связанных с передачей сигнала в ОТ ВОСП с дисперсионным управлением. Построена классификация свойств ВОСП и определён подход к реализации методов повышения эффективности ВОСП с дисперсионным управлением.

2. Разработана математическая модель ВОСП с дисперсионным управлением и сосредоточенным усилением оптического сигнала. Модель позволяет проводить дифференцированный анализ влияния на качество передачи сигнала отдельных эффектов в ОТ ВОСП. Она может быть использована для получения эффективных решений оптических трактов ВОСП Л^хЮ Гбит/с с сосредоточенным усилением и дисперсионным управлением, реализованных на базе стандартного ОВ и обеспечивающих передачу сигнала в формате с фазовой манипуляцией.

3. Проведённое исследование ухудшающих факторов передачи в оптическом тракте ВОСП Л/хЮ Гбит/с с ДУ большой протяжённости при использовании формата сигнала 112. показало, что в таких системах значительное снижение качества передачи может иметь место вследствие проявления межсимвольных нелинейных эффектов. Доказано, что эти эффекты значительно повышают требования к равномерности частотной характеристики дисперсионного плана ОТ и ослабляются при малых положительных значениях среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана, О 50,2 пс/(нм-км). Определён характер зависимости оптимального значения этого параметра ОТ от количества организуемых оптических каналов и интервала между их несущими.

4. Установлено, что использование формата модуляции С8-112 обеспечивает более высокую устойчивость сигнала в ОТ ВОСП Л^х 10 Гбит/с с ДУ к воздействию межсимвольных нелинейных эффектов по сравнению с форматами Е2. и lz/2-AP-RZ. Показано, что в случае превалирования этих эффектов над межканальными нелинейными эффектами применение формата СЭ-Ю^ по сравнению с Яг обеспечивает расширение диапазона допустимых значений среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана ОТ на 30%, что позволит повысить эффективность ВОСП в условиях значительной : неравномерности частотной характеристики дисперсионного плана оптического тракта.

5. Исследовано влияние структуры и параметров дисперсионного плана ОТ BQCI1 на параметры солитонного режима передачи сигналов. Доказано, что оптимизация посткомпенсации хроматической дисперсии в солитонной ВОСП за счёт ослабления временного джитгера может обеспечить увеличение протяжённости регенерационной секции на 20-40%.

6. Уточнены условия компенсации нелинейных искажений сигнала в оптических трактах высокоскоростных ВОСП и получены расчётные соотношения для параметров оптических волокон и сигнала в пределах секций оптических трактов с компенсацией нелинейных искажений.

7. Разработан эффективный метод дисперсионного управления в оптическом тракте ВОСП N х 40 Гбит/с, обеспечивающий компенсацию нелинейных искажений сигнала в пределах усилительных участков. В отличие от известного метода ДУ с компенсацией нелинейных искажений, предложенный метод не накладывает ограничений на протяжённость усилительных участков. Показано, что его использование позволяет снизить потери раскрыва глаз-диаграммы сигнала, выраженные в дБ, более чем в 1,8 раза. Исследовано влияние параметров ОТ ВОСП jVx40 Гбит/с с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков на величину остаточных нелинейных искажений сигнала, установлены оптимальные значения этих параметров.

Список публикаций по теме диссертации

1. Коршунов В.Н., Павлов В.Н. Оценка эффективности сверхвысокоскоростной , телекоммуникационной системы // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2003). - М.: МТУСИ, 2003. - С. 158-159.

2. Павлов В.Н. Оптимизация параметров первого усилительного участка солитонной ВОСП с дисперсионным управлением // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2003).— М.: МТУСИ, 2003.-С. 161-163.

3. Павлов В.Н., Коршунов В.Н. Оптимальное размещение оптических усилителей в солитонной ВОСП с дисперсионным управлением // Деп. в ЦНТИ «Информ-связь», 14.06.2003 г., № 2227св2003. - С. 4-13.

4. Павлов В.Н. Влияние параметров волоконной линии на характеристики оптического' импульса в солитонных ВОСП с дисперсионным управлением // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2003). ~ М.: МТУСИ, 2003. - С. 156-157.

5. Павлов В.Н., Коршунов В.Н. Взаимосвязь параметров оптического солитона со структурой волоконной линии с дисперсионным управлением // Тез. докл. научной конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава. — М.: МТУСИ, 2004. - С. 187-188.

6. Павлов В.Н. Исследование влияния соотношения длин волоконных сегментов дисперсионного плана на параметры солитонного режима ВОСП // Труды конференции "Волоконно-оптические системы и сети связи" МНТОРЭС им. А.С.Попова, 2004. - С. 94-97.

7. Павлов В.Н. Оптимизация посткомпенсации хроматической дисперсии для подавления временного джитгера Гордона-Хауса П Тез. докл. научной конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава. - М.: МТУ СИ, 2005. - С. 174.

8. Павлов В.Н. Ослабление влияния шума оптических усилителей посредством посткомпенсации хроматической дисперсии в линейном тракте ВОСП // Труды МТУСИ. 2005. - С. 43-49.

9. Коршунов В.Н., Павлов В.Н. Оптимизация дисперсионного управления в системе передачи по оптическому кабелю // Труды учебных заведений связи. -2005.-№172.-С. 50-56.

10. Павлов В.Н. Оценка работоспособности оптического тракта в условиях комплексного воздействия шума, временного джитгера и межсимвольной интерференции И Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2005). - М.: МТУСИ, 2005. - С. 174-176.

11. Павлов В.Н. Влияние параметров оптического тракта и сигнала на временной джиттер, обусловленный шумом оптических усилителей И Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2005). — М.: МТУСИ, 2005. - С. 177-179.

12. Коршунов В.Н., Павлов В.Н. Моделирование пространственных дисперсионных характеристик // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2005). - М.: МТУСИ, 2005. - С. 180-182.

13. Гордиенко В.Н., Коршунов В.Н., Павлов В.Н. К вопросу о компенсировании хроматической дисперсии в оптическом тракте ВОСП // Электросвязь. - 2006. - №2. - С. 12-15.

14. Павлов В.Н. Компенсация нелинейных искажений сигнала в оптических трактах высокоскоростных волоконно-оптических систем передачи // Телекоммуникации. - 2006. - №9. - С. 32-38.

15. Коршунов В.Н,, Павлов В.Н. Эффективные технические решения дисперсионного управления // Тез. докл. научной конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава, М.: МТУСИ, 2006. — С. 189.

16. Павлов В.Н. Высокоскоростная волоконно-оптическая система передачи с компенсацией нелинейных искажений // Труды РНТОРЭС им. A.C. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LXI. 2006. - С. 143145.

Подписано в печать 26.10.2006. Формат 60x84/16.

Объем 1,4 усл.п.л. Тираж 100 экз. Заказ 184. ООО «Инсвязьиздат». Москва, ул. Авиамоторная, 8.

Введение.

Глава 1. Анализ современных волоконно-оптических систем передачи с дисперсионным управлением.

1.1. Определение объекта исследования.

1.2. Анализ линейных и нелинейных эффектов в оптическом тракте ВОСП.

1.3. Сравнительный анализ форматов модуляции оптического сигнала.

1.4. Анализ вариантов построения оптического тракта ВОСП с дисперсионным управлением.

1.5. Формирование общего подхода к решению задачи повышения эффективности ВОСП.

Выводы.

Глава 2.Разработка математической модели ВОСП с дисперсионным управлением.

2.1. Общие положения методики моделирования.

2.2. Моделирование процесса распространения сигнала одного оптического канала в идеализированном оптическом тракте.

2.3. Оценка амплитудного и временного джиттеров, образующихся в результате наложения на передаваемый в оптическом тракте сигнал шума оптических усилителей.

2.4. Моделирование временного джиттера, обусловленного эффектом фазовой кросс-модуляции.

2.5. Оценка коэффициента ошибок передачи.

Выводы.

Глава 3.Исследование ВОСП с дисперсионным управлением, обеспечивающих передачу со скоростью 10 Гбит/с на канал.

3.1. Исследование влияния параметров оптического тракта ВОСП с дисперсионным управлением на ухудшающие факторы передачи

3.2. Исследование особенностей функционирования ВОСП при использовании комбинированных форматов модуляции оптического сигнала.

3.3. Исследование влияния параметров спектрального разделения оптических каналов на оптимальное значение среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана.

3.4. Исследование влияния структуры и параметров дисперсионного плана на условия солитонного режима работы оптического тракта ВОСП.

3.5. Исследование влияния посткомпенсации хроматической дисперсии на передачу сигнала в солитонных ВОСП с дисперсионным управлением.

Выводы.

Глава 4.Разработка и исследование эффективного метода дисперсионного управления для высокоскоростных ВОСП.

4.1. Анализ условий компенсации нелинейных искажений в оптическом тракте высокоскоростных ВОСП.

4.2. Разработка оптического тракта, обеспечивающего компенсацию нелинейных искажений передаваемого сигнала в пределах усилительных участков.

4.3. Исследование оптических трактов высокоскоростных ВОСП с дисперсионным управлением.

4.4. Оптимизация параметров оптического тракта с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков.

Выводы.

Актуальность проблемы. Современный этап развития общества характеризуется высокими темпами роста объёма передаваемой информации. В этих условиях особую важность приобретает решение проблемы повышения эффективности волоконно-оптических систем передачи (ВОСП), являющихся основным транспортным средством телекоммуникационной инфраструктуры. В рамках указанной проблемы возникают задачи совершенствования дисперсионного управления (ДУ) и формата передаваемого сигнала в оптических трактах (ОТ) ВОСП для магистральной сети связи. Их решение проводится на базе теоретических и экспериментальных положений нелинейной оптики, в развитие которой существенный вклад внесли отечественные и зарубежные учёные: Г. Агравал, А.С. Беланов, Е.М. Дианов, JI. Моле-науэр, В.Н. Серкин, А. Хасегава и др.

Технология дисперсионного управления, основанная на компенсации в ОТ ВОСП хроматической дисперсии (ХД), осуществляемой с помощью специальных оптических волокон (ОВ) или иных устройств, обеспечила значительное повышение эффективности ВОСП. Она была использована в системах как с традиционным, так и с солитонным методом передачи. В последние годы в ряде работ зарубежных авторов исследовалось влияние отдельных параметров распространённых вариантов ДУ на характеристики передачи сигнала в ОТ ВОСП с целью выявления путей дальнейшего повышения эффективности ВОСП. Однако вследствие наличия большого количества переменных на сегодняшний день эта задача решена далеко не полностью и является актуальной.

Качество передачи сигнала в оптическом тракте ВОСП с ДУ в значительной мере зависит от используемого формата модуляции. В ряде исследований было показано преимущество формата оптического сигнала RZ над форматом NRZ, имеющим в настоящее время массовое применение. Для реализации в ОТ передачи со скоростью 40 Гбит/с на канал были разработаны комбинированные форматы модуляции оптического сигнала, отличающиеся от обычного RZ чередованием в последовательных тактовых интервалах двух фиксированных значений фазового сдвига (получили распространение форматы с чередованием значений сдвига фазы сигнала 0, тс и 0, я/2, обозначаемые как CS-RZ и я/2-AP-RZ, соответственно). Использование этих форматов позволило достичь заметного ослабления межсимвольных нелинейных эффектов (МНЭ), превалирующих, как правило, при такой скорости передачи над другими нелинейными эффектами.

Повышение скорости передачи в оптическом канале ВОСП открывает перспективы снижения общей стоимости системы. Этим обусловливается интенсивное развитие в настоящее время высокоскоростных ВОСП для 5-го уровня синхронной цифровой иерархии, обеспечивающих передачу в N оптических каналах сигналов STM-256 (40 Гбит/с). Помимо преимуществ комбинированных форматов модуляции для данного класса ВОСП была показана возможность компенсации нелинейных искажений сигнала в пределах ОТ с ДУ. Однако предложенные варианты таких оптических трактов имеют ряд недостатков, затрудняющих их использование на магистральной сети. В связи с этим в представленной работе проводится разработка нового метода дисперсионного управления в ОТ с компенсацией нелинейных искажений, характеризующегося более высокой эффективностью.

Наравне с ВОСП N х 40 Гбит/с в работе рассматриваются волоконно-оптические системы передачи со скоростью 10 Гбит/с на канал, ориентированные на работу с системами 4-го уровня синхронной цифровой иерархии (STM-64). Ввиду ряда технических достоинств эти ВОСП продолжают активно использоваться при строительстве новых телекоммуникационных сетей, что обусловливает актуальность их дальнейшего совершенствования. В этом отношении, в частности, представляет интерес исследование комбинированных форматов модуляции оптического сигнала на предмет выявления целесообразности их применения в ВОСП Nx\0 Гбит/с с дисперсионным управлением.

Целью диссертации является исследование и разработка методов повышения эффективности ВОСП с дисперсионным управлением и форматом сигнала RZ, обеспечивающих работу систем 4-го и 5-го уровня синхронной цифровой иерархии на магистральной сети связи. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

• анализ физических процессов, связанных с передачей сигнала в ОТ ВОСП, и методов реализации волоконно-оптической передачи в случае использования технологии дисперсионного управления;

• формирование математического аппарата для моделирования ВОСП с дисперсионным управлением;

• разработка эффективных технических решений дисперсионного управления в оптических трактах ВОСП;

• выбор эффективного формата модуляции сигнала в ОТ ВОСП с дисперсионным управлением.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математического анализа, линейной алгебры, теории вероятностей, теории случайных процессов, математической статистики, вычислительной математики и компьютерного моделирования.

Научная новизна работы.

1. Разработана математическая модель ВОСП, позволяющая проводить дифференцированный анализ влияния на качество передачи сигнала линейных и нелинейных эффектов в оптическом тракте ВОСП с ДУ и форматом сигнала RZ с фазовой манипуляцией.

2. Определены закономерности влияния величины среднего дисперсионного параметра (СДП) дисперсионного плана (ДП) ОТ D на показатели качества передачи сигнала в ОТ ВОСП Nx 10 Гбит/с с ДУ, показан характер зависимости рекомендуемого к реализации значения D от количества оптических каналов.

3. Установлены новые зависимости между структурой и параметрами дисперсионного плана ОТ ВОСП и параметрами солитонного режима передачи сигналов.

4. Развита концепция компенсирования нелинейных искажений сигнала в оптических трактах высокоскоростных ВОСП с дисперсионным управлением.

5. Определены закономерности влияния параметров ОТ ВОСП Nx40 Гбит/с с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков (УУ) на величину остаточных нелинейных искажений сигнала.

Личный вклад автора. Все основные результаты, выводы, рекомендации и научные положения, изложенные в диссертации, получены автором лично.

Практическая ценность работы.

1. Разработанная модель ВОСП является математической основой для построения эффективных решений ВОСП Nx\0 Гбит/с с сосредоточенным усилением и дисперсионным управлением, оптический тракт которых реализуется на базе стандартного ОВ, соответствующего Рек. МСЭ-Т G.652.

2. Рекомендовано применение формата модуляции CS-RZ в ВОСП iVxlO Гбит/с с ДУ большой протяжённости; доказано, что формат CS-RZ обеспечивает повышение устойчивости таких ВОСП к воздействию межсимвольных нелинейных эффектов по сравнению с форматами RZ и я/2-AP-RZ.

3. Получены расчётные соотношения для параметров оптических волокон и сигнала в пределах секций ОТ высокоскоростных ВОСП с компенсацией нелинейных искажений.

4. Предложен эффективный метод дисперсионного управления для ВОСП iVx40 Гбит/с, обеспечивающий компенсацию нелинейных искажений в пределах усилительных участков ОТ.

5. Установлены оптимальные значения параметров ОТ ВОСП N х40 Гбит/с с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на научных конференциях «Телекоммуникационные и вычислительные системы» в рамках Международных форумов информатизации (МФИ-2003, 2005 гг.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МТУСИ (2004 - 2006 гг.), конференции «Волоконно-оптические системы и сети связи» МНТОРЭС им. А.С. Попова (2004 г.), научной сессии РНТОРЭС им. А.С. Попова (2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 9 работ без соавторства.

Положения, выносимые на защиту.

1. Наличие межсимвольных нелинейных эффектов в ОТ ВОСП с дисперсионным управлением повышает требования к равномерности частотной характеристики дисперсионного плана ОТ; для ослабления влияния этих эффектов в оптическом тракте ВОСП jVxIO Гбит/с следует реализовывать малые положительные значения среднего дисперсионного параметра ДП, D < 0,2 пс/(нм-км).

2. Оптимальное значение среднего дисперсионного параметра ДП Donm оптического тракта ВОСП jVxIO Гбит/с с дисперсионным управлением зависит от количества организуемых в ОТ оптических каналов; для N = 7 при интервале между несущими оптических каналов > 50 ГГц имеем Donm = 0,02^-0,05 пс/(нм-км), с ростом числа каналов Donm смещается в область отрицательных значений.

3. Применение в ВОСП iVxlO Гбит/с с ДУ формата модуляции сигнала CS-RZ по сравнению с RZ обеспечивает существенное ослабление межсимвольных нелинейных эффектов, позволяющее в условиях их превалирования расширить диапазон допустимых значений среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана ОТ на 30%.

4. Оптимальная посткомпенсация хроматической дисперсии в солитонной ВОСП с дисперсионным управлением позволяет увеличить протяжённость регенерационной секции на 20-40%.

5. Использование предложенного метода дисперсионного управления для ВОСП iVx40 Гбит/с, обеспечивающего компенсацию нелинейных искажений сигнала в пределах усилительных участков ОТ, позволяет снизить потери раскрыва глаз-диаграммы сигнала (выраженные в дБ) более чем в 1,8 раза.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 146 страницах, содержит 3 таблицы и 35 рисунков. Список литературы включает 114 наименований.

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем.

1. Проведена систематизация элементов построения оптических трактов ВОСП и физических процессов, связанных с передачей сигнала в ОТ ВОСП с дисперсионным управлением. Построена классификация свойств ВОСП и определён подход к реализации методов повышения эффективности ВОСП с дисперсионным управлением.

2. Разработана математическая модель ВОСП с дисперсионным управлением и сосредоточенным усилением оптического сигнала. Модель позволяет проводить дифференцированный анализ влияния на качество передачи сигнала отдельных эффектов в ОТ ВОСП. Она может быть использована для получения эффективных решений оптических трактов ВОСП Nx 10 Гбит/с с сосредоточенным усилением и дисперсионным управлением, реализованных на базе стандартного ОВ и обеспечивающих передачу сигнала в формате RZ с фазовой манипуляцией.

3. Проведённое исследование ухудшающих факторов передачи в оптическом тракте ВОСП jV х 10 Гбит/с с ДУ большой протяжённости при использовании формата сигнала RZ показало, что в таких системах значительное снижение качества передачи может иметь место вследствие проявления межсимвольных нелинейных эффектов. Доказано, что эти эффекты значительно повышают требования к равномерности частотной характеристики дисперсионного плана ОТ и ослабляются при малых положительных значениях среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана, D < 0,2 пс/(нм-км). Определён характер зависимости оптимального значения этого параметра ОТ от количества организуемых оптических каналов и интервала между их несущими.

4. Установлено, что использование формата модуляции CS-RZ обеспечивает более высокую устойчивость сигнала в ОТ ВОСП Nx\0 Гбит/с с ДУ к воздействию межсимвольных нелинейных эффектов по сравнению с форматами RZ и тг/2-AP-RZ. Показано, что в случае превалирования этих эффектов над межканальными нелинейными эффектами применение формата CS-RZ по сравнению с RZ обеспечивает расширение диапазона допустимых значений среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана ОТ на 30%, что позволит повысить эффективность ВОСП в условиях значительной неравномерности частотной характеристики дисперсионного плана оптического тракта.

5. Исследовано влияние структуры и параметров дисперсионного плана ОТ ВОСП на параметры солитонного режима передачи сигналов. Доказано, что оптимизация посткомпенсации хроматической дисперсии в солитонной ВОСП за счёт ослабления временного джиттера может обеспечить увеличение протяжённости регенерационной секции на 20-40%.

6. Уточнены условия компенсации нелинейных искажений сигнала в оптических трактах высокоскоростных ВОСП и получены расчётные соотношения для параметров оптических волокон и сигнала в пределах секций оптических трактов с компенсацией нелинейных искажений.

7. Разработан эффективный метод дисперсионного управления в оптическом тракте ВОСП iVx40 Гбит/с, обеспечивающий компенсацию нелинейных искажений сигнала в пределах усилительных участков. В отличие от известного метода ДУ с компенсацией нелинейных искажений, предложенный метод не накладывает ограничений на протяжённость усилительных участков. Показано, что его использование позволяет снизить потери раскрыва глаз-диаграммы сигнала, выраженные в дБ, более чем в 1,8 раза. Исследовано влияние параметров ОТ ВОСП n х 40 Гбит/с с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков на величину остаточных нелинейных искажений сигнала, установлены оптимальные значения этих параметров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. РД 45.286-2002 «Аппаратура волоконно-оптической системы передачи со спектральным разделением. Технические требования».

2. ITU-T Recommendation G.681. Functional characteristics of interoffice and long-haul systems using optical amplifiers, including optical multiplexing. 1996.

3. ITU-T Recommendation G.671. Transmission characteristics of optical components and subsystems. 2002.

4. ITU-T Recommendation G.692. Optical interfaces for multichannel systems with optical amplifiers. 1998.

5. ITU-T Recommendation G.694. Spectral grids for WDM applications: DWDM frequency grid. 2002.

6. Mikkelsen В., Rasmussen C., Mamyshev P., Liu F., Dey S., Rosea F. Deployment of 40 Gb/s systems: technical and cost issues // OFC 2004. Los Angeles, California, USA, February 22-27,2004. ThE6.

7. Madani F.M., Kikuchi K. Design theory of long-distamce WDM dispersion-managed transmission system // Journal of Lightwave Technology. 1999. Vol. 17. №8. P. 1326-1335.

8. Алексеев Е.Б. Стандартизация параметров ВОСП // Lightwave Russian Edition. 2003. №2. С. 43-47.

9. Ю.Агравал F. Нелинейная волоконная оптика. Пер с англ. М.: Мир, 1996.11 .Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. САЙРУС СИСТЕМС, 1999.

10. Слепое Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. М.: Радио и связь, 2000.

11. ITU-T Recommendation G.663. Application related aspects of optical amplifier devices and sub-systems. 2000.

12. Листвин A.B., Листвин B.H., Швырков Д.В. Оптические волокна для линий связи. М.: ЛЕСАРарт, 2003.

13. Скляров O.K. Волоконно-оптические сети и системы связи. М.: СОЛОН-Пресс, 2004.

14. ITU-T Recommendation G.662. Generic characteristics of optical amplifier devices and subsystems. 1998.

15. Убайдуллаев P.P. Протяжённые BOJIC на основе EDFA // Lightwave Russian Edition. 2003. №1. C. 22-28.

16. Grigoryan V.S., Menyuk C.R., Mu R.-M. Calculation of timing and amplitude jitter in dispersion-managed optical fiber communications using linearization // Journal of Lightwave Technology. 1999. Vol. 17. №8. P. 1347-1356.

17. McKinstrie С,J., Santhanam J., Agrawal G.P. Gordon-Haus timing jitter in dispersion-managed systems with lumped amplification: analytical approach // Journal of the Optical Society of America B. 2002. Vol. 19. № 4. P. 640-649.

18. Gordon J.P., Haus H.A. Random walk of coherently amplified solitons in optical fiber transmission // Optics Letters. 1986. Vol. 11. №10. P. 665-667.

19. Наний O.E., Гладышевский M.A., Щербаткин Д.Д. Методы компенсации хроматической дисперсии // Волоконная оптика. Сборник статей. ОП-ТИКТЕЛЕКОМ, 2002.

20. Наний О.Е., Гладышевский М.А., Щербаткин Д.Д. Ослабление ПМД в солитонных волоконно-оптических линиях связи // Волоконная оптика. Сборник статей. ОПТИКТЕЛЕКОМ, 2002.

21. SunnerudН, Karlsson М. and Anderkson A. A comparison between NRZ and RZ data formats with respect to PMD-induced system degradation // OFC 2001. Proceedings. Volume 3. WT3. P. 1-3.

22. Xie Ch., Karlsson M., Andrekson P. A., Sunnerud H. and Li J. Influence of polarization-mode dispersion on soliton transmission systems // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2002. Vol. 8. №3. P. 575-590.

23. Eiselt M.H. PMD compensation: A system perspective // OFC 2004. Los Angeles, California, USA, February 22-27, 2004. ThF4

24. Рекламные проспекты компании OFS. 2004.

25. Рекламные проспекты компании Corning.

26. Mamyshev P.M., Mamysheva N.A. Pulse-overlapped dispersion-managed data transmission and intrachannel four-wave mixing // Optics Letters. 1999. Vol. 24. №21. P. 1454-1456.

27. Eiselt M., ShtaifM. and Garrett L.D. Contribution of timing and amplitude distortion to XPM system penalty in WDM systems // IEEE Photonics Technology Letters. 1999. Vol. 11. №6. P. 748-750.

28. Grigoryan V.S. and Richter A. Efficient approach for modeling collision-induced timing jitter in WDM return-to-zero dispersion-managed systems // Journal of Lightwave Technology. 2000. Vol. 18. №8. P. 1148-1154.

29. Fiirst C., Scheerer C., Mohs G., Geiger H. and Fischer G. Comparison of nonlinear crosstalk for RZ and NRZ coding in WDM systems // ECOC 2000. Munich. Germany. September 3-7, 2000. Proceedings. Vol. 3. P. 193-194.

30. Cartaxo A.V.T. Impact of modulation frequency on cross-phase modulation effect in intensity modulation-direct detection WDM systems // IEEE Photonics Technology Letters. 1998. Vol. 10. №9. P. 1268-1270.

31. Tkach R.W., Chraplyvy A.R., Forghieri F., Gnauck A.H., and Derosier R.M. Four-photon mixing and high-speed WDM systems // Journal of Lightwave Technology. 1995. Vol. 13. №5. P. 841-849.

32. Murakami M., Matsuda T. and lmai T. FWM generation in higher order fiber dispersion managed transmission line // IEEE Photonics Technology Letters. 2002. Vol. 14. №4. P. 474-476.

33. Ciaramella E. Nonlinear impairments in extremely dense WDM systems // IEEE Photonics Technology Letters. 2002. Vol. 14. №6. P. 804-806.

34. ITU-T Recommendation G.652. Characteristics of a single-mode optical fibre cable. 2000.

35. Wu M. and Way W.I. Fiber nonlinearity limitations in ultra-dense WDM systems // Journal of Lightwave Technology. 2004. Vol. 22. №6. P. 1483-1498.

36. Yu Т., Reimer W.M., Grigoryan V.S. and Menyuk C.R. A mean field approach for wavelength-division multiplexed systems // IEEE Photonics Technology Letters. 2000. Vol. 12. №4. P. 443-445.

37. Matsumoto M. Analysis of interaction between stretched pulses propagating in dispersion-managed fibers // IEEE Photonics Technology Letters. 1998. Vol. 10. №3. P. 373-375.

38. Pinto A.N., Agrawal G.P. and RochaJ.F. Effect of soliton interaction on timing jitter in communication systems // Journal of Lightwave Technology. 1998. Vol. 16. №4. P. 515-519.

39. Chraplyvy A.R., Henry P.S. Performance degradation due to stimulated Raman scattering in wavelength-division multiplexed optical-fibre systems // Electronics Letters. 1983. Vol. 19. №16. P. 641-643.

40. Al. Делоне Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. М.: Наука, 1989.

41. Jiang Zh. and Fan Ch. A comprehensive study on XPM- and SRS-induced noise in cascaded IM-DD optical fiber transmission systems // Journal of Lightwave Technology. 2003. Vol. 21. №4. P. 953-960.

42. Emori Y., Kado S. and Namiki S. Broadband flat-gain and low-noise Raman amplifiers pumped by wavelength-multiplexed high-power laser diodes // Optical Fiber Technology. 2002. №8 p. 107-122.

43. Bigo S., Charlet G. and Corbel E. What has hybrid phase/intensity encoding brought to 40 Gbit/s ultralong-haul systems // ECOC 2004. Stockholm, Sweden, September 5-9, 2004. Th2.5.1.

44. Miyamoto Y. et al 1.2 Tbit/s (30x42.7 Gbit/s ETDM optical channel) WDM transmission over 376 km with 125 km spacing using forward error correction and carrier-suppressed RZ format // OFC 2000. Baltimore. Proceedings. Vol. 4. P. 245-247. (PD-26).

45. Hoshida Т., Vassilieva O., Yamada К, Choudhary S., Pecqueur R. and Kuwa-hara H. Optimal 40 Gb/s modulation formats for spectrally efficient long-haul DWDM systems // Journal of Lightwave Technology. 2002. Vol. 20. №12. P. 1989-1995.

46. Becouarn L., Vareille G., Pecci P. and Marcerou J.F. 3 Tbit/s transmission (301 DPSK channels at 10.709 Gb/s) over 10270 km with a record efficiency of 0.65(bit/s)/Hz // ECOC-IOOC 2003. Rimini Italy, September 21-25, 2003. Tu.4.3.2.

47. Ak.iba S., Taga H., Morita I. and Edagawa N. Recent progress in submarine transmission // ECOC 2004. Stockholm, Sweden, September 5-9, 2004. Th3.5.1.

48. Hagisawa A. Takeda N., Shibano E., Taga H. and Goto K. 32x11.4 Gbit/s transmission over 4000 km using dispersion managed 200 km spans // OFC 2005. OThC4.

49. Коршунов B.H., Павлов B.H. Оптимизация дисперсионного управления в системе передачи по оптическому кабелю // Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб, 2005. № \ 72. С. 50-56.

50. Lu Y.B., Chu P.L., Alphones A. and Shum P. Flat gain enhancement in 105 nm ultra wide dual-band EDFA using bi-directional pumping scheme // ECOC 2004. Stockholm, Sweden, September 5-9,2004. We4.P.003.

51. Suzuki H., Takachio N., Masuda H. and Iwatsuki K. Super-dense WDM transmission technology in the zero-dispersion region empoying distributed Raman amplification // Journal of Lightwave Technology. 2003. Vol. 21. .№4. P. 973981.

52. Desurvire E., Erbium-doped fiber amplifiers. Principles and applications. New York: John Wiley&Sons, 1994.

53. Борисов M.A. Методы стабилизации коэффициента усиления оптических усилителей // Lightwave Russian Edition. 2005. №4. С. 34-36.

54. Mukasa К., Sugizaki R., Hayami Sh. and Ise S. Dispersion-managed transmission lines with reverse-dispersion fiber// Furukawa Review. 2000. №19. P.5-9.

55. Grttner-Nielsen L., Knudsen S.N., Edvold В., Kristensen P., Veng T. and Mag-nussen D. Dispersion compensating fibers and perspectives for future development // ECOC 2000. Munich. Germany. September 3-7, 2000. Proceedings. Vol. 1. P. 91-94.

56. Knudsen S.N., Peckham D.W., Pedersen M.O., Zhu В., Judy A.F. and Nelson L.E. New dispersion-slope managed fiber pairs for ultra long haul transmission systems // NFOEC 2001. Technical Proceedings. P. 1599-1607.

57. Li M.J. Recent progress in fiber dispersion compensators // ECOC'Ol. Amsterdam, September 30 October 4,2001.

58. Montmorillon L.-A. et. al. Optimized TeraLight™/Reverse TeraLight © dispersion-managed link for 40Gbit/s dense WDM ultra long-haul transmission systems // ECOC'Ol. Amsterdam, September 30 October 4, 2001.

59. Gruner-Nielsen L., Wandel M., Kristensen P., Jorgensen C., Jorgensen L. V., Edvold В., Palsdottir B. and Jakobsen D. Dispersion-compensating fibers // Journal of Lightwave Technology. 2005. Vol. 23. №11. P. 3566-3579.

60. Thiele H.J., Killey R.I. and Bayvel P. Influence of transmission distance on XPM-induced intensity distortion in dispersion-managed, amplified fibre links // Electronics Letters. 1999. Vol. 35. №5. P. 408-409.

61. Mecozzi A., Clausen C.B., ShtaifM., ParkS.-G. and GnauckA.H. Cancellation of timing and amplitude jitter in symmetric links using highly dispersed pulses // IEEE Photonics Technology Letters. 2001. Vol. 13. №5. P. 445-447.

62. Wei H., Plant D.V. Intra-channel nonlinearity compensation with scaled trans-lational symmetry//Optics Express. 2004. Vol. 12. №18. P. 4282-4296.

63. Hasegawa A. Soliton-based ultra-high speed optical communications // Pra-mana-Journal of Physics. 2001. Vol. 57, № 5 & 6. P. 1097-1127.

64. Poutrina E., Agrawal G.P. Design rules for dispersion-managed soliton system. Optics Communications. 2002. Vol. 206. P. 193-200.

65. Georges Th. and Charbonnier B. Reduction of the dispersive wave in periodically amplified links with initially chirped solitons // // IEEE Photonics Technology Letters. 1997. Vol. 9. №1. P. 127-129.

66. Belanger P.-A. and Pare C. Second-order moment analysis of dispersion-managed solitons // Journal of Lightwave Technology. 1999. Vol. 17. №3. P. 445-451.

67. Liang A., Toda H. and Hasegawa A. High speed optical transmission with dense dispersion managed soliton // ECOC'99. Nice, France. September 26-30, 1999. Proceedings. Vol. 1. P. 386-387.

68. Коршунов В.Н., Павлов В.Н. Оценка эффективности сверхвысокоскоростной телекоммуникационной системы // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2003). М.: МТУ СИ, 2003. С. 158-159.

69. Воронин Ю.А. Теория классифицирования и её приложения. Новосибирск: Наука, 1985.

70. Rebola J.L., Cartaxo A.V.T. Gaussian approach for performance evaluation of optically preamplified receivers with arbitrary optical and electrical filters // IEE Proceedings on optoelectronics. 2001. Vol. 148. № 3. P. 135-142.

71. Sinkin О. V., Holzldhner R., Zweck J. and Menyuk C.R. Optimization of the split-step fourier method in modeling optical-fiber communication systems // Journal of Lightwave Technology. 2003. Vol. 21. №1. P. 61-68.

72. Вosсо G., Gaudino R. and Poggiolini P. An exact analysis of RZ versus NRZ sensitivity in ASE noise limited optical systems // ECOC'Ol. Amsterdam, September 30 October 4, 2001. Th.B. 1.2.

73. Гордиенко В.Н., Коршунов В.Н., Павлов В.Н. К вопросу о компенсировании хроматической дисперсии в оптическом тракте ВОСП // Электросвязь. 2006. №2. С. 12-15.

74. Павлов В.Н. Влияние параметров оптического тракта и сигнала на временной джиттер, обусловленный шумом оптических усилителей // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2005).-М.: МТУСИ, 2005. С. 177-179.

75. Matera F., Settembre М. Role of ^-factor and of time jitter in the performance evaluation of optically amplified transmission systems // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2000. Vol. 6. № 2. P. 308-316.

76. Павлов В.Н. Внутриканальные нелинейные эффекты в оптическом тракте ВОСП с дисперсионным управлением при скорости передачи 10 Гбит/с на канал // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2006). М.: МТУСИ, 2006. С. 145-147.

77. Коршунов В.Н., Павлов В.Н. Эффективные технические решения дисперсионного управления // Тезисы докладов научной конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава, М.: МТУСИ, 2006. С. 189.

78. Павлов В.Н., Коршунов В.Н. Оптимальное размещение оптических усилителей в солитонной ВОСП с дисперсионным управлением // Депонированная статья в ЦНТИ «Информсвязь», сборник «Направляющие среды и системы передачи», 14.06.2003 г., № 2227СВ2003. С. 4-13.

79. Павлов В.Н. Влияние параметров волоконной линии на характеристики оптического импульса в солитонных ВОСП с дисперсионным управлением // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2003). М.: МТУСИ, 2003. С. 156-157.

80. Павлов В.Н. Исследование влияния соотношения длин волоконных сегментов дисперсионного плана на параметры солитонного режима ВОСП // Труды конференции "Волоконно-оптические системы и сети связи" МНТОРЭС им. А.С.Попова, 2004. С. 94-97.

81. Павлов В.Н. Оптимизация параметров первого усилительного участка солитонной ВОСП с дисперсионным управлением // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" (МФИ-2003).- М.: МТУСИ, 2003. С. 161-163.

82. Павлов В.Н. Ослабление влияния шума оптических усилителей посредством посткомпенсации хроматической дисперсии в линейном тракте ВОСП // Труды МТУСИ. 2005. С. 43-49.

83. Narimanov Е.Е., Mitra P. The channel capacity of a fiber optics communication systems: perturbation theoiy //Journal of Lightwave Technology. 2002. Vol. 20. P. 530-537.

84. Павлов В.Н. Высокоскоростная волоконно-оптическая система передачи с компенсацией нелинейных искажений // Труды РНТОРЭС им. А.С. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LXI. 2006. С. 143-145.

85. Павлов В.Н. Компенсация нелинейных искажений сигнала в оптических трактах высокоскоростных волоконно-оптических систем передачи // Телекоммуникации. 2006. №9. С. 32-39.

86. Nakano М. et al. Improvements in splicing dissimilar fiber for dispersion-managed ultra long haul network // International wire & cable symposium. Proceedings of the 51st IWCS. 2002. P. 687-695.