автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Линии передачи на управляемых дисперсией солитонах для систем Radio Over Fiber

На правах рукописи

005537972

Волков Кирилл Александрович

ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ НА УПРАВЛЯЕМЫХ ДИСПЕРСИЕЙ СОЛИТОНАХ ДЛЯ СИСТЕМ RADIO OVER FIBER

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 •! НОЯ 2013

Самара 2013

005537972

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики» (ФГОБУ ВПО ПГУТИ).

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор, Бурдин Владимир Александрович

Султанов Альберт Ханович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет», заведующий кафедры телекоммуникационных систем

Иванов Вячеслав Ильич,

кандидат технических наук, доцент, ФГОБУ ВПО ПГУТИ, доцент кафедры систем связи

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Защита состоится "29" ноября 2013 года в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д219.003.02 при Поволжском государственном университете телекоммуникаций и информатики по адресу: 443010, г. Самара, ул. Льва Толстого, д. 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОБУ ВПО ПГУТИ.

Автореферат разослан "29" октября 2013 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д219.003.02, доктор технических наук, профессор

Мишин Д.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Современное инфокоммуникационное сообщество предъявляет высокие требования к уровню предоставляемых услуг связи, реализация которых во многом определяется пропускной способностью имеющихся у оператора волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП). Постоянный рост потребностей в объемах передаваемой информации и скоростей её передачи приводит к необходимости увеличения пропускной способности существующих ВОЛП, которое может быть достигнуто за счет развития телекоммуникационной инфраструктуры сети связи путем модернизации, реконструкции имеющихся ВОЛП или строительства новых.

На сегодняшний день в связи с необходимостью устранения цифрового неравенства для потребителей услуг связи на территории Российской Федерации актуальна задача предоставления услуги широкополосного доступа для удаленных потребителей со скоростью передачи данных в 10 Гбит/с на расстояние 50 км с возможностью увеличения до 100 км с эффективными экономическими показателями. Предоставление канала связи с перечисленными характеристиками возможно за счет использования технологии построения распределительных систем волоконно-эфирной структуры для сетей абонентского доступа известной в зарубежной литературе как технологии "radio over fiber" (RoF). Благодаря простоте её реализации появляется возможность организовывать сети доступа с низкой стоимостью подключения.

Основные теоретические положения технологии RoF представлены в работах A.J. Cooper. Технологии RoF получила развитие в работах М.Е.Белкина, U. Gliese и других. Существенный вклад в разработку и исследование 10 Гб/с систем RoF внесли А. Stöhr, М. Weiß, C.G. Schäffer, D. Plettemeier и др. Как показали исследования I.G. Insua, A. Hirata, основным ограничивающим длину ре-генерационного участка ВОЛП систем RoF со скоростью 10 Гбит/с фактором является влияние хроматической дисперсии (ХД). Для компенсации влияния ХД в работе D.A. Asderah, К. Nakkeeran было предложено и показано, что использование DMS - управляемых дисперсией солитонов (УДС), формируемых на одном периоде компенсации, позволяет улучшить характеристики системы и увеличить дальность передачи сигнала RoF. Однако авторами при реализации DMS не были учтены параметры коммерчески доступных транспортных оптических волокон (OB), а также параметры компенсирующих дисперсию OB: дисперсионные характеристики и форма исполнения. Также при использовании DMS не описывается способ учета специфики сигнала RoF, а достигнутая протяженность оптической линии при реализации на практике ограничена длиной в 30 км.

Принципы построения протяженных ВОЛП для применения DMS известны давно и освящены в работах А. Хасегавы, Ю. Кодамы, Л. Моленауэра, С.К. Турицына и др. Среди возможных режимов формирования оптических солитонов DMS является не самым эффективным вариантом по сравнению с плотным

режимом управления дисперсией (БОМБ). Преимущества БОМБ над БМБ показаны в работах А. Хасегавы, С.К. Турицына и др. Задача проектирования ВОЛП на базе БОМБ решена для уединенного солитона и последовательности солитонов, для одноканальных систем и систем с разделением по длине волны. Однако применение ББМ8 для случая передачи сигнала ЯоБ, состоящего из двух несущих, одна из которых является модулированной, ранее не рассматривалось и не исследовалось.

Применение УДС требует выбора параметров оптического импульса, подбора параметров дисперсионных карт (ДК), определяющих период чередования ОВ с различным значением ХД, а также разработки соответствующих рекомендаций по реализации. В целом, это многопараметрическая задача, которая в большинстве случаев решается численным моделированием с применением больших вычислительных ресурсов. Для проектировании ВОЛП систем ИоР для удаленных населенных пунктов необходимо иметь инженерную методику, которая позволяет учесть разброс параметров ДК.

Таким образом, в настоящее время существует актуальная научно-техническая проблема формирования квазисолитонных режимов с плотным управлением дисперсией (УД) в линиях передачи систем ЯоБ.

Цель работы - разработка способов и устройств для формирования квазисолитонных режимов с плотным УД в линиях передачи систем ЯоР и рекомендаций по проектированию указанных ВОЛП.

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы следующие задачи:

1. Разработать модель передачи сигналов системы ЯоР по волоконно-оптической линии в квазисолитонном режиме с плотным УД с учетом дисперсионных и нелинейных эффектов, а также разброса параметров ДК.

2. Провести анализ методов решения нелинейного уравнения Шредин-гера (НУШ) с переменными коэффициентами применительно к модели линии передачи системы ЯоР, учитывающих взаимодействие солитонов.

3. Разработать способы и устройства для формирования квазисолитонных режимов с плотным УД на ВОЛП, в строительных длинах которых применяются ОВ одного типа.

4. Исследовать искажения сигналов в ВОЛП на управляемых дисперсией солитонах системы 11оР с учетом разброса параметров ДК и разработать рекомендации по выбору параметров ДК.

Методы исследования. В диссертации представлены результаты исследований, полученные с помощью теории оптических волноводов, теории нелинейной оптики, теории электрической связи, математического аппарата вариационного, дифференциального и интегрального исчислений, теории вероятности, математической статистики и математического моделирования. Численные расчеты производились в среде МаИ_аЬ.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью постановки задач, обоснованностью использования допущений и ограничений,

применением известных математических методов, непротиворечивостью результатов и выводов.

Научная новизна:

1. Предложена модель, описывающая распространение сигнала ЛоР в ВОЛП в квазисолитонном режиме с плотным УД.

2. Показано, что в первом приближении области изменения параметров ДК, в которых обеспечивается распространение в линиях передачи ЯоИ устойчивых УДС, для импульсов с огибающими, описываемыми функцией Гаусса и функцией гиперболического секанса, совпадают.

3. Предложена методика определения коэффициентов аналитического решения НУШ на основе концепции нелинейных волн Блоха для периодических структур, базирующаяся на нормировке по численным решениям.

4. Разработан алгоритм выбора параметров ДК, базирующийся на совместном использовании концепции нелинейных волн Блоха и численного метода разделения по физическим процессам.

5. Разработаны способы формирования квазисолитонных режимов передачи сигналов систем ЯоР с плотным УД, подтвержденные патентами 1Ш2435183,1Ш2470462.

6. Разработана методика определения границ области существования устойчивых солитоноподобных импульсов при передачи сигналов ЯоР в линии с плотным УД и разбросом параметров ДК.

Личный вклад

Основные результаты диссертационной работы, обладающие научной новизной, получены автором лично. Научные положения диссертации соответствуют пунктам 11, 12 и 14 паспорта специальности 05.12.13.

Практическая ценность результатов работы

1. Получены оценки параметров ДК, обеспечивающие поддержание ква-зисолитонного режима с плотным УД в оптической линии систем ЯоР, и сформулированы требования к ним.

2. Разработано устройство, размещаемое в местах соединения строительных длин ОК, для формирования квазисолитонного режима с плотным УД, что подтверждено патентом 1Ш 2483444.

3. Разработана инженерная методика анализа искажений сигналов систем ЯоР при передаче по волоконно-оптической линии в квазисолитонном режиме с плотным УД, которая может быть использована при проектировании линий передачи систем КоБ.

4. Разработаны рекомендации по выбору способов, оптических устройств и параметров ДК для формирования квазисолитонного режима функционирования ВОЛП систем КоР.

Материалы диссертационной работы использовались при выполнении государственного контракта № 14.В37.21.1522 по теме «Широкополосная сеть доступа к мультимедийным услугам для удаленных и сельских районов на ос-

нове волоконно-оптической линии передачи в режиме квазисолитонов с управлением дисперсией, спектрально-эффективных форматов и открытого радиоинтерфейса» в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

Положения, выносимые на защиту:

1. Модель ВОЛП системы RoF в квазисолитонном режиме с плотным

УД-

2. Способы и устройства формирования квазисолитонных режимов ВОЛП с плотным УД для передачи сигналов систем RoF.

3. Алгоритм выбора параметров ДК, базирующийся на основе концепции нелинейных волн Блоха и численного метода разделения по физическим процессам.

4. Методика анализа искажений сигналов систем RoF при передаче по волоконно-оптической линии в квазисолитонном режиме с плотным УД, которая может быть использована при проектировании линий передач систем RoF.

5. Методика оценки границ области существования устойчивых солито-ноподобных импульсов при передаче сигналов RoF в линии с плотным УД и разбросом параметров ДК.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационного исследования внедрены в ОАО «Ростелеком», ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ» (КНИТУ-КАИ), а также в учебный процесс ФГОБУ ВПО ПГУТИ, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы

Основные положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на Международной конференции Photonics West (San Francisco, California, USA, 2010 г., 2011 г.); на VII, VIII, IX, X MHTK «Физика и технические приложения волновых процессов» (Самара, 2008 г., Санкт-Петербург, 2009 г., Миасс, 2010 г., Самара, 2011 г.); на IX, X, XI МНТК «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» (Казань, 2008 г., Самара 2009 г., Казань 2011 г.); VI, VII, VIII Международной конференции «Оптические технологии в телекоммуникациях» (Казань, 2008 г., Самара 2009 г., Казань 2011 г.); на 64 Научной сессии, посвященной Дню Радио (Москва, 2009 г.); на VI Международной конференции молодых ученых и специалистов «0птика-2009» (Санкт-Петербург, 2009 г.), на Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики - 2010» (Санкт-Петербург, 2010 г.), на 2-ой, 3-ей, 4-ой Всероссийской конференции по волоконной оптике «ВКВО» (Пермь, 2009 г., 2011 г., 2013 г.), на 3-ем, 4-ом, 5-ом Российском семинаре по волоконным лазерам (Уфа, 2009, Ульяновск, 2011 г., Новосибирск, 2012, г.), на Молодежной конкурс-конференции «Фотоника и оптические технологии - 2011» (Новосибирск, 2011 г.), а также Российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ (Самара, 2008 г., 2009 г., 2010 г., 2011 г., 2012 г.).

Публикации

По тематике диссертационных исследований автором (лично и в соавторстве) опубликовано 46 печатных трудов, включая 3 патента на изобретение. Основные научные и прикладные результаты диссертационной работы опубликованы в 15 статьях в периодических научных изданиях, в том числе - 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, и 28 публикаций в форме тезисов докладов на международных и российских конференциях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников и приложений. Работа изложена на 120 страницах основного текста, содержит 5 таблиц, 47 рисунков, список литературы включает 135 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, описаны состав и структура работы, показаны ее научная новизна и практическая ценность, представлены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена применению квазисолитонных режимов передачи в распределительных системах волоконно-эфирной структуры. На основе представленных особенностей построения сетей ИоР, принципов формирования информационного сигнала КоБ и классификации используемых форматов модуляции был выполнен обзор ограничивающих факторов передачи для систем 11оР со скоростью передачи выше 10 Гб/с, который показал, что наибольшее влияние на параметры качества передачи информации оказывает ХД. Показано, что применение оптических способов компенсации ХД для увеличения протяженности РУ ВОЛП сети 11оР ограничивается величиной оптического бюджета мощности или величиной остаточной ХД в линии, а использование апробированных электронных способов представляется нерациональным решением, так как существенно сказывается на стоимости оконечного оборудования. Анализ использования известных способов организации квазисолитонных режимов на линиях передачи сети 11оР показал необходимость учета параметров схемы компенсации ХД, а также особенность сигнала ЯоР (см. рис.1), которая заключается в передаче разностной частоты СВЧ диапазона двухчастотным сигналом, и важность наличия реализуемых на практике решений применительно к существующим волоконно-оптическим линиям связи.

Представленные положения теории оптических солитонов позволили обозначить границы области существования устойчивых солитоноподобных режимов работы ВОЛП сети 11оР. По результатам сравнительного анализа режимов УД показаны преимущества использования БОМБ по сравнению с БМЭ. Как известно, солитоны с УД обладают определенными свойствами, что требует разработки специального источника сигнала 11оР. Показано, что данная задача может быть решена за счет применения солитонного источника, описанного

в работах Дианова Е.М., и метода Ильина-Морозова для формирования двух-частотного сигнала.

Вторая глава посвящена разработке математической модели описания распространения сигнала ЯоР в ВОЛП с плотным УД. Основным эволюционным уравнением, применяемым для описания распространения оптических импульсов вдоль ОВ, является НУШ для медленно меняющейся комплексной огибающей амплитуды электромагнитного поля А.

Учитывая особенности сигнала ЯоР, его распространение в ОВ моделировалось системой двух нелинейных уравнений Шредингера:

дА 1 дА I „ , \д2А, а(г) . . , ч/, . ,з .,2,\ . ^

Здесь г - пространственная координата вдоль оптической линии, Ас, А1 -огибающие несущей и сигнала; Ду,(:г)- разница групповых скоростей распространения несущей и сигнала; Д,(г) ' параметр дисперсии групповых скоростей несущей и сигнала; а(г) - коэффициент затухания ОВ, у(г) - коэф-

1пп (г)

фициент керровской нелинейности. Коэффициент у{г) = ——1-, где Я, - нелинейный показатель преломления, Я0 - несущая длина волны, Д# - эффективная площадь собственной моды ОВ. Параметры ОВ являются кусочно-регулярными функциями, изменения которых определяется ДК.

Первое уравнение системы (1) описывает распространение несущей, второе уравнение описывает распространение модулированного информационного сигнала. Система уравнений (1) записана без учета дисперсии третьего порядка, и, принимая во внимание, что разнос между каналами составляет 60 ГГц (что существенно меньше 13 ТГц), явлением вынужденного комбинационного рассеяния можно пренебречь. Также, поскольку значения локальной ХД в ОВ достаточно велики, явление четырех-волнового смешения не учитывалось.

Показано, что система уравнений (1) может быть сведена к одному уравнению для модулированного информационного сигнала, которое имеет тот же вид, что и уравнение для информационного сигнала в системе (1), но с учетом поправки, вследствие учета влияния фазовой кросс-модуляции, от постоянной несущей. Решения данного уравнения могут быть получены с применением различных известных математических подходов, многие из которых являются взаимодополняемыми. Данное обстоятельство позволяет для решения определенных практических задач эффективно сочетать несколько методов одновременно. Было предложено и обосновано использование для решения уравнения для модулированного сигнала и проведения дальнейшего исследования при описании процесса распространения сигнала ЯоР в линии передачи с плотным УД метода на основе вариационного подхода, концепции нелинейных волн

8

Блоха и численного метода разделения по физическим процессам (SSFM - Split Step Fourier Method).

Очевидно, что полученные разными методами результаты распространения сигнала RoF, должны быть, в целом, согласованы. С другой стороны, поскольку они получены при разных допущениях, они должны расходиться. Для получения оценок степени расхождения результатов, полученных разными методами, а также условий их согласования, было выполнено моделирование путем решения уравнения выше перечисленными аналитическими и численными методами. Для сравнения результатов моделирования была выбрана «тестовая ДК», параметры и конфигурация которой представлены в таблицах 1 и 2, где SMF - стандартное ступенчатое од-номодовое OB, a DCF - компенсирующее OB.

Таблица 1. Параметры OB ( Я = 1550 нм)__Таблица 2. Параметры ДК

1551

9 1549.5 1550 1550.5 Wavelength, nm

Рис. 1. Спектр сигнала RoF

Параметр S MF DCF

а, дБ/км 0.22 0.42

D.nc/нм/км 17 -100

S, пс/нм^/км 0.092 -0.23

п2 м/Вт 2.7-10"20 2.7-Ю-20

Ае]), мкм2 ВО 20

Тип ДК Lsmf + Ldcf

Lsmf, км 4

(Д>), пс2/км -0.1

В, Гбит/с 10

В качестве параметра сравнения результатов расчета была выбрана сред-неквадратическая длительность Ткмз оптических импульсов. Сравнение результатов показало, что относительное отклонение Твмз, полученных вариационным методом и аналитическим методом на основе концепции нелинейных волн Блоха, составило не более 2% и 5% соответственно от величины Тшз, полученной 88РМ. Учитывая, что аналитическое решение на основе концепции нелинейных волн Блоха имеет постоянные коэффициенты, был выполнен подбор по методу Нелдера-Мида постоянных коэффициентов, входящих в аналитическое выражение для огибающей, который позволил получить значения коэффициентов, при которых относительное отклонение Тшв, полученное аналитическим методом на основе концепции нелинейных волн Блоха, составило не более 1%. Применение метода Нелдера-Мида при уточнении постоянных коэффициентов аналитического решения 88РМ позволило использовать аналитический метод на основе концепции нелинейных волн Блоха для расчета параметров сигнала в линии с плотным УД. Результаты моделирования представлены на рис. 2.

Type DM: SSMF * DCF. Method: NonlinearBlc

Type DM: SSMF * DCF, Method: SSFM

г) Д) e)

Рис. 2. Эволюция одиночного солитоноподобного импульса в линии с плотным УД, полученные с применением аналитического решения на основе: (а,г) концепции нелинейных волн Блоха; (б,д) вариационного подхода и (в,е) SSFM

Используя известные математические выражения, было проведено моделирование распространения двух импульсов для ранее использованных ДК. Результаты сравнения показали, что подбор постоянных коэффициентов аналитического выражения для двухсолитонного решения на основе концепции нелинейных волн Блоха с применением метода Нелдера-Мида позволяет достичь относительного отклонения в 5% TRUS от величины рассчитанной SSFM. Полученные результаты расчета параметров сигнала RoF при распространении в линии передач с плотным УД на 1 периоде ДК аналитическим методом на основе концепции волн Блоха и SSFM потребовали 1 с и 4 с расчетного времени соответственно при использовании математического продукта MatLab версии 7.9.0.529 (64 разрядная версия) при следующих параметрах ПЭВМ: процессор -Intel(R) Core(TM) i5 М480 2.67 GHz, операционная система - 64-разрядная Win7 SP1. Таким образом, для решения определенных практических задач достаточно использования приближенных методов решения, которые позволят получить оценки параметров качества передачи информации для рассматриваемого режима работы ВОЛП. Полученные параметры режима работы ВОЛП в случае необходимости могут быть уточнены с применением более строгих реше-

Третья глава посвящена разработке способов реконструкции существующих ВОЛП для работы в квазисолитонном режиме с плотным УД. Дано обоснование необходимости реконструкции ВОЛП для работы в квазисолитонном режиме с плотным УД, а также рассмотрены особенности реконструкции, которые связаны с минимизацией затрат на трудоемкие земляные работы по

причине их высокой доли в структуре затрат на строительно-монтажные работы. На основе приведенного обзора известных способов построения оптических трактов с плотным УД, с применением ОК запатентованной конструкции, в строительной длине которого уже заложена ДК в виде соединенных последовательно двух типов ОВ с самосогласованными дисперсионными характеристиками, или ОК на основе компенсирующих ХД ОВ, которые требуют при реализации на практике большого объема земляных работ, был предложен способ реконструкции ВОЛП, отличающийся от известных тем, что он реализуется только за счет монтажа муфт и, как следствие, исключает большие объемы земляных работ. Суть предложенного способа заключается в периодическом включении кабельных вставок с компенсирующими ОВ в местах соединения строительных длин ОК, причем ОК вставки укладываются кольцами в местах размещения муфт. При этом имеется возможность подгонки длин кабельных вставок с компенсирующими ОВ для согласования с расстояниями между муфтами, что обеспечивает устойчивость распространения солитоноподобных импульсов управляемых дисперсией. Никаких специальных требований к муфтам при реализации данного способа не предъявляется. Способ реконструкции применим для построения линий передачи систем [^оН, работающих в квазисолитонном режиме с плотным УД.

Также был разработан способ, заключающийся в разбиении периода ДК на четыре сегмента, первый и третий из которых представляются длинами ОВ с противоположными значениями ХД, а второй и четвертый сегменты — ОВ с повышенной нелинейностью, отличающийся количеством сегментов ДК, устойчивостью со-литонного режима ВОЛП и тем, что степень взаимодействия соли-тонов для асимметричной ДК не Рис. 3. Пример включения волоконно-оптических зависит от направления распро- кабельных вставок в муфту

странения импульсов. Для реализации перечисленных способов были разработаны устройства, одно из которых защищено патентом. Данные устройства могут быть применены для построения линий передачи систем КоБ, работающих в квазисолитонном режиме с плотным УД. Схема включения в линию волоконно-оптических кабельных вставок представлена на рис. 3.

В четвертой главе даются рекомендации по выбору способов, устройств для их реализации и параметров ДК для формирования квазисолитонного режима функционирования ВОЛП систем КоН. Учитывая, что БОМБ предусматривает чередование с заданным периодом волокон строительных длин ОК с по-

муфта

ложительной и отрицательной ХД в соответствии с ДК, дано обоснование необходимости учета при выборе параметров ДК разброса строительных длин ОК на трассе линии. Данный разброс обусловлен тем, что при строительстве ВОЛП соединения строительных длин ОК в муфтах размещаются с учетом конкретных условий на местности. Как следствие, длины сегментов ДК отклоняются от номинальных значений, заложенных в проекте, что, в свою очередь, ухудшает параметры качества передачи за счет внесения дополнительных флуктуаций, вызванных периодической перекомпенсацией и недокомпенсацией ХД вдоль линии. В работе были получены оценки отклонений длин сегментов ДК от номинальных значений (параметр Д), была проанализирована исполнительная документация ВОЛП протяженностью от 100 до 400 км, строительные длины ОК которых были сосредоточены в диапазоне от 4 до 6 км. Результаты распределения отклонений смонтированных длин ОК от номинальных значений представлены на рис. 4.

Результаты моделирования процесса распространения сигнала RoF в линии передачи с УД с учетом отклонения строительных длин ОК от номинальных значений показали, что отклонения сегмента ДК со стандартным ОВ до 180 м не приводят к потере стабильности квазисолитонного режима распространения. Для оценки качества передачи информационного сигнала использовался параметр Q-фактора. Во всех случаях величина Q-фактора была не ниже значения в 10 дБ, что соответствует уровню коэффициента ошибок не хуже 10"

15

Как было показано в работах S. Kumar, С.К. Турицына, М.П. Федорука, параметры качества передачи бинарной последовательности в существенной степени зависят от влияния межсимвольной интерференции. На основе известного подхода к формированию ДК, представленного в работе П.В. Мамышева, идея которого состоит в минимизации взаимодействия между соседними импульсами (см. рис. 5), для двухсегментной ДК, состоящей из SMF и DCF, параметры которых представлены в таблице 1, при общей протяженности линии передачи в 50 км, было получено, что оптимальное количество периодов ДК сосредоточено в диапазоне от 10 до 30. Таким образом, периодичность включения DCF составит от 1.666 км и до 5 км при условии соблюдения кратности числа периодов ДК на длине ВОЛП.

Полученные значения длины сегмента 8МР совпадают со среднестатистической строительной длиной ОК 4 км. Данное обстоятельство позволяет рассмотреть привязку длины сегмента 8МР к среднему расстоянию между оптическими муфтами. Учитывая, что протяженность строительных длин ОК сосредоточена в диапазоне от 4 до 8 км, представляется рациональным проведение исследования ДК с длинами сегментов БМР 4, 6, 8 км.

Рис.5 Взаимосвязь приведенной к битовому интервалу длительности импульса и разности фаз последовательно передаваемых импульсов

20 40 60

) 100 120 140 160 Тиле, [::

а) эволюция двух солитонов на 1 периоде ДК

б) глаз-диаграмма сигнала КоБ в конце линии протяженностью 50 км

Т. [»

в) зависимость мощности импульса от длины г) Зависимость длительности импульса от сегмента ОВ с ЭМБ и средней остаточной длины сегмента ОВ с ЭМИ и средней оста-дисперсии точной дисперсии

Рис.6 Результаты распространения сигнала ЯоР в линии

Таким образом, при увеличении остаточной дисперсии требуется увеличение мощности импульса. При величине остаточной дисперсии от -0.25 до -0.35 Q-фактор лежит в пределах 15-25 дБ, при этом требуемая пиковая мощность импульса должна составлять 2-3 мВт. Показана возможность существования квазисолитонного режима даже при существенных вариациях параметров ДК и параметров импульса. Полученные в результате моделирования результаты позволили сформулировать требования к допускам на длины сегментов ДК в зависимости от характеристик линии передачи систем RoF, работающих в ква-зисолитонном режиме с плотным УД.

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Разработана модель передачи сигналов системы RoF по волоконно-оптической линии в квазисолитонном режиме с плотным УД с учетом дисперсионных и нелинейных эффектов, а также разброса параметров ДК.

2. На основе анализа методов решения НУШ с переменными коэффициентами применительно к модели линии передачи системы RoF, учитывающей взаимодействие солитонов, показано, что в первом приближении области изменения параметров ДК, в которых обеспечивается распространение в линиях передачи RoF устойчивых УДС, для импульсов с огибающими, описываемыми функцией Гаусса и функцией гиперболического секанса, совпадают.

3. Разработан алгоритм выбора параметров ДК, базирующийся на совместном использовании концепции нелинейных волн Блоха и численного метода разделения по физическим процессам.

4. Разработаны способы и устройства формирования квазисолитонных режимов с плотным УД на ВОЛП, в строительных длинах которых применяются OB одного типа.

5. Выполнено исследование искажений сигналов в ВОЛП на управляемых дисперсией солитонах системы RoF с учетом разброса параметров ДК и разработана инженерная методика оценивания искажений с учетом взаимодействия УДС.

6. Разработан способ реконструкции ВОЛП систем RoF, основанный на формировании квазисолитонного режима за счет периодического включения оптических компенсирующих устройств, устанавливаемых в отобранных по предложенной методике местах соединения строительных длин ОК.

7. Разработаны рекомендации по выбору способов, оптических устройств и параметров ДК для формирования квазисолитонного режима функционирования ВОЛП систем RoF.

Достигнутые результаты соответствуют целям и задачам исследования. Разработанные способы позволяют передавать сигнал RoF со скоростью 10 Гбит/с на расстояние 50 км с требуемыми показателями качества. Разработанные способы формирования устойчивых режимов передачи УДС могут применяться при решении задач реконструкции ВОЛП для систем RoF, исключающие большие объемы работ по прокладке OK, а разработанные методики выбора параметров ДК позволяют адаптировать данные способы для реализа-

ции введенных в эксплуатацию ВОЛП со стандартными одномодовыми ступенчатыми OB. В рамках дальнейшего исследования предполагается развитие разработанных способов, методик, а также разработка устройств для увеличения протяженности линии передачи RoF до 100 км и более и увеличения скорости передачи до 40 Гб/с.

Основные публикации по теме диссертации: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Волков К.А. Реконструкция ВОЛП с включением компенсирующих волокон в муфтах оптического кабеля / К.А. Волков // Инфокоммуникацион-ные технологии. - 2010. - т. 8, №1. - С. 58 - 61.

2. Волков К.А. Проблемы и перспективы применения управляемых дисперсией солитонов для реконструкции волоконно-оптических линий связи / В.А, Андреев, В.А. Бурдин, A.B. Бурдин, К.А. Волков // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2010. - т. 13, №3. - С. 92 - 97.

3. Волков К.А. Моделирование передачи управляемых дисперсией солитонов за счет включения компенсирующих волокон в муфтах оптического кабеля связи / К.А. Волков // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2010. - выпуск 6, т. 17. - С. 862 - 863.

4. Волков К.А. Влияние параметров схемы компенсации хроматической дисперсии на работу волоконно-оптической линии передачи / В.А. Бурдин, М.В. Дашков, К.А. Волков // Оптический журнал. - 2011. - выпуск 2, т. 78.-С. 65-66.

5. Волков К.А. Потенциальные возможности реконструкции волоконно-оптических линий связи на основе управляемых дисперсией солитонов / В.А. Бурдин, К.А. Волков // Т-Сошш: Телекоммуникации и транспорт. -2011,-№8.-С. 37-39.

6. Волков К.А. Передача сигнала "Radio-over-fiber" по ВОЛП в режиме плотного управления дисперсией / Е.Ю. Арбузова, К.А. Волкова, К.А. Волков, М.В. Дашков, O.E. Кокурина // Инфокоммуникационные технологии. - 2012. - т. 10, №4. - С. 19 - 23.

Патенты

7. Патент 2435183 Российская Федерация, МПК G02F 1/35. Способ реконструкции и увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи / В.А. Бурдин, К.А. Волков (Россия). - № 2010118714/28 заявл. 11.05.2010; опубл. 27.11.2011, Бюл.№ 33.-7 с.

8. Патент 2470462 Российская Федерация, МПК G02F 1/35. Способ управления солитонами волоконно-оптической линии связи / В.А. Бурдин, К.А. Волков (Россия). - № 2011128175/28 заявл. 07.07.2011; опубл. 20.12.2012, Бюл.№ 35.-7 с

9. Патент 2483444 Российская Федерация, МПК Н02В 10/00. Устройство для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи / В.А. Бурдин, К.А. Волков (Россия). - № 2011119998/07 заявл. 18.05.2011; опубл. 27.05.2013, Бюл.№ 15.-7 с.

Публикации в других изданиях

10. Волков К.А. Приближенное решение системы связанных нелинейных уравнений Шредингера / В.А. Бурдин, A.B. Бурдин, К.А. Волков // Proceedings of SPIE. - 2007. - т. 7026. - С. 702607-1 - 702607-8 (опубл. на англ. яз.).

11. Волков К.А. Учет влияния ФКМ в солитонных системах связи в режиме управления дисперсией / В.А. Андреев, В.А. Бурдин, М.В. Дашков, К.А. Волков // Proceedings of SPIE. - 2008. - т. 7374. - С. 737405-1 - 737405-8 (опубл. на англ. яз.).

12. Волков К.А. Исследование ВОЛП с плотным управлением дисперсией и вариацией параметров дисперсионных карт / В.А. Андреев, В.А. Бурдин, М.В. Дашков, К.А. Волков // Proceedings of SPIE. - 2010. - т. 7621. - С. 76210Q-1 - 76210Q-8 (опубл. на англ. яз.).

13. Волков К.А. Применение управляемых дисперсией солитонов в системах radio-over-fiber / В.А. Бурдин, М.В. Дашков, К.А. Волков, К.А. Волкова // Proceedings of SPIE. - 2012. - т. 8787. - С. 878703-1 - 878703-6 (опубл. на англ. яз.).

14. Волков К.А. Учет дисперсионных эффектов высшего порядка при расчете искажений оптического импульса в линии с управлением дисперсией / Волков К.А. // Тезисы докладов VIII МНТК «Физика и технические приложения волновых процессов». - 2009. - Санкт-Петербург. - С. 220.

15. Волков К.А. Исследование влияния параметров схемы компенсации на характеристики работы ВОЛП / Волков К.А. // Тезисы докладов VI Международной конференция молодых ученых и специалистов «Оптика -2009». - 2009. - Санкт-Петербург. - С. 88 - 89.

16. Волков К.А. Требования к компенсирующим волокнам, включаемых в муфтах OK, для реализации ВОЛП / Бурдин В.А., Дашков М.В., Волков К.А. // Тезисы докладов 4-го Российского семинара по волоконным лазерам. - 2010. - Ульяновск. - С. 61 - 62.

17. Волков К.А. Применение волокон с высокой нелинейностью в ВОЛП с управлением дисперсией / Волков К.А. // Тезисы докладов X МНТК «Физика и технические приложения волновых процессов». - 2011. - Самара. -С. 229 - 230.

Подписано в печать 28.10.2013 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman.. Заказ № 1604. Печать оперативная. Усл. печ. л. 0,93. Тираж 100 экз. Отпечатано в издательстве учебной научной литературы Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики 443090, г. Самара, Московское шоссе, 77 т.: (846) 228-00-44

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ»

На правах рукописи

Волков Кирилл Александрович

ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ НА УПРАВЛЯЕМЫХ ДИСПЕРСИЕЙ СОЛИТОНАХ ДЛЯ СИСТЕМ RADIO OVER FIBER

Специальность 05.12Л3 Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Бурдин Владимир Александрович

САМАРА 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ..................5

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................8

ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ КВАЗИСОЛИТОННЫХ РЕЖИМОВ ПЕРЕДАЧИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ВОЛОКОННО-ЭФИРНОЙ СТРУКТУРЫ.................................................................................18

1.1 Особенности построения распределительных систем волоконно-эфирной структуры...............................................................................................................18

1.1.1 Принципы формирования информационного сигнала.................19

1.1.2 Ограничивающие факторы передачи для скоростей выше 10 Гбит/с............................................................................................................21

1.2 Квазисолитонные режимы передачи в волоконно-оптических линиях связи........................................................................................................................23

1.2.1 Условие существования оптических солитонов............................23

1.2.2 Режим управления потерями...........................................................26

1.2.3 Режим управления дисперсией........................................................30

1.3 Внедрение квазисолитонных режимов передачи в распределительных системах волоконно-эфирной структуры...........................................................36

1.4 Выводы...........................................................................................................39

ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СОЛИТОНОВ В КУСОЧНО-РЕГУЛЯРНОЙ ВОЛП.................................................................41

2.1 Эволюционная модель распространения оптических солитонов в кусочно-регулярной ВОЛП..................................................................................41

2.2 Математическая модель сигнала radio over fiber.......................................43

2.3 Методы решения модифицированного НУШ............................................44

2.3.1 Численные методы............................................................................46

2.3.2 Вариационное приближение............................................................49

2.3.3 Аналитические решения..................................................................52

2.3.4 Сравнительный анализ односолитонных решений модифицированного НУШ.........................................................................54

2.3.5 Сравнительный анализ двухсолитонных решений модифицированного НУШ.........................................................................59

2.4 Алгоритм определения коэффициентов аналитического решения модифицированного НУШ...................................................................................65

2.5 Критерия оценки качества передачи...........................................................66

2.6 Выводы...........................................................................................................70

ГЛАВА 3. РЕКОНСТРУКЦИЯ ВОЛП ДЛЯ РАБОТЫ В КВАЗИ-СОЛИТОННОМ РЕЖИМЕ..............................................................................72

3.1 Условия реконструкции ВОЛП...................................................................72

3.2 Включение в местах соединения строительных длин оптического кабеля элементов компенсации хроматической дисперсии.............................72

3.2.1 Компенсирующие дисперсию оптические волокна......................73

3.2.2 Модуль компенсации хроматической дисперсии..........................75

3.2.3 Фотонно-кристаллические волокна................................................78

3.2.4 Чирпированные волоконные решетки показателя преломления. 79

3.2.5 Компенсирующие кабельные вставки............................................79

3.3 Способы управления оптическими солитонами........................................84

3.4 Выводы...........................................................................................................90

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ВОЛП СИСТЕМ ЯОР В КВАЗИСОЛИТОННОМ РЕЖИМЕ С ПЛОТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ДИСПЕРСИЕЙ...................................................................92

4.1 Методика выбора параметров дисперсионной карты...............................92

4.2 Учет статистического отклонения параметров дисперсионных карт.....96

4.3 Расчет параметров передачи сигналов ЯоР в ВОЛП в квазисолитонном режиме с плотным управлением дисперсией...................................................102

4.4 Разработка рекомендаций по внедрению квазисолитонного режима на ВОЛП систем ЯоИ...............................................................................................106

4.5 Оценка потенциальных возможностей использования оптических солитонов в технологии ЯоР..............................................................................110

4.6 Выводы.........................................................................................................117

Заключение .........................................................................................................119

Список литературы.............................................................................................121

Приложение А. Акты внедрения результатов диссертационной работы......137

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Волоконно-оптическая линия передачи Распределительная система волоконно-эфирной структуры (Radio over Fiber) Хроматическая дисперсия Управление дисперсией

Крупномасштабный режим формирования управляемых дисперсией солитонов (Dispersion Managed Solitons) Режим формирования управляемых дисперсией солитонов на коротких периодах компенсации хроматической дисперсии (Dense Dispersion Managed Solitons)

Усредненный режим формирования управляемых дисперсией солитонов на коротких периодах компенсации хроматической дисперсии с уменьшающимся периодом (Average Dispersion Decreasing Densely Dispersion-Managed Solitons) Управляемые дисперсией солитоны Оптическое волокно

Стандартное одномодовое волокно (Single Mode Fiber) Фотонно-кристаллическое волокно (Photonic Crystal Fibers) Оптическое волокно с убывающей дисперсией Оптическое волокно, легированное ионами эрбия (Erbium Doped Fibre)

Волокно компенсации дисперсии (Dispersion Compensation Fiber)

Модуль компенсации дисперсии (Dispersion Compensation Module)

Чирпированная волоконная Брэгговская решетка (Chirped Fiber Bragg Grating)

волп

RoF

хд уд

DMS DDMS

A4DMS

УДС OB SMF PCF ОВУД EDF

DCF

DCM

CFBG

Волокно с высокой нелинейностью (Highly Nonlinear Fiber) HNLF

Дисперсионная карта ДК

Нелинейное уравнение Шредингера НУШ

Центральная станция ЦС

Базовая станция БС

Волоконно-оптическая линия связи BOJIC

Регенерационный участок РУ

Усилительный участок УУ

Амплитудный формат модуляции с двумя боковыми полосами DSB и несущей (Double-Sideband)

Амплитудный формат модуляции с одной боковой полосой и SSB несущей (Single-Sideband)

Амплитудный формат модуляции с двумя боковыми полосами OSB и с подавленной несущей (optical carrier suppression)

Коэффициент битовых ошибок (Bit Error Ratio) BER

Упреждающая коррекция ошибок (Forward Error FEC Correction)

Оптический усилитель на основе волокна, EDFA легированного эрбием (Erbium Doped Fiber Amplifier)

Фазовая само-модуляция ФСМ

Фазовая кросс-модуляция ФКМ

Длительность импульса по уровню половины от FWHM максимума (Full Width at Half Maximum)

Среднеквадратическая длительность импульса (Root RMS Mean Square)

Поляризационная модовая дисперсия ПМД

Дисперсия групповых скоростей ДГС

Вынужденное комбинационное рассеяние ВКР

Четырех-волновое смешение ЧВС

Дисперсия третьего порядка ДТП

Вынужденное рассеяние Манделыптама-Бриллюэна ВРМБ

Модулятор Маха-Цандера (Mach-Zehnder Modulator) MZM

Лазер с обратной распределенной связью (Distributed DFB Feedback laser)

Код с возвращением к нулю (Return Zero) RZ

Метод Фурье расщепления по физическим параметрам SSFM (Split Step Fourier Method)

Принцип наименьшего действия ПНД

ВВЕДЕНИЕ

Диссертация посвящена моделированию и исследованию волоконно-оптических линий передачи на основе управляемых дисперсией солитонах систем radio over fiber, разработке способов и устройств для формирования квазисолитонных режимов с плотным управлением дисперсией, а также рекомендаций по проектированию указанных линий связи.

Актуальность темы

Современное инфокоммуникационное сообщество предъявляет высокие требования к уровню предоставляемых услуг связи, реализация которых во многом определяется пропускной способностью имеющихся у оператора волоконно-оптических линий передачи (ВОЛГГ). Постоянный рост потребностей в объемах передаваемой информации и скоростей её передачи приводит к необходимости увеличения пропускной способности существующих ВОЛП, которое может быть достигнуто за счет развития телекоммуникационной инфраструктуры сети связи путем модернизации, реконструкции имеющихся ВОЛП или строительства новых.

На сегодняшний день в связи с необходимостью устранения цифрового неравенства для потребителей услуг связи на территории Российской Федерации актуальна задача предоставления услуги широкополосного доступа для удаленных потребителей со скоростью передачи данных в 10 Гбит/с на расстояние 50 км с возможностью увеличения до 100 км с эффективными экономическими показателями. Предоставление канала связи с перечисленными характеристиками возможно за счет использования технологии построения распределительных систем волоконно-эфирной структуры для сетей абонентского доступа известной в зарубежной литературе как технологии "radio over fiber" (RoF). Благодаря простоте её реализации появляется возможность организовывать сети доступа с низкой стоимостью подключения.

Основные теоретические положения технологии RoF представлены в работах A.J. Cooper. Технология RoF получила развитие в работах М.Е.Белкина, U. Gliese и других. Существенный вклад в разработку и исследование 10 Гб/с систем RoF внесли А. Stöhr, М. Weiß, C.G. Schäffer, D. Plettemeier и др. Как показали исследования I.G. Insua, A. Hirata, основным ограничивающим длину регенерационного участка ВОЛП систем RoF со скоростью 10 Гбит/с фактором является влияние хроматической дисперсии (ХД). Для компенсации влияния ХД в работе D.A. Asderah, К. Nakkeeran было предложено и показано, что использование DMS - управляемых дисперсией солитонов (УДС), формируемых на одном периоде компенсации, позволяет улучшить характеристики системы и увеличить дальность передачи сигнала RoF. Однако авторами при реализации DMS не были учтены параметры коммерчески доступных транспортных оптических волокон (OB), а также параметры компенсирующих дисперсию OB: дисперсионные характеристики и форма исполнения. Также при использовании DMS не описывается способ учета специфики сигнала RoF, а достигнутая протяженность оптической линии при реализации на практике ограничена длиной в 30 км.

Принципы построения протяженных ВОЛП для применения DMS известны давно и освящены в работах А. Хасегавы, Ю. Кодамы, Л. Моленауэра, С.К. Турицына и др. Среди возможных режимов формирования оптических солитонов DMS является не самым эффективным вариантом при сравнении с плотным режимом управления дисперсией (DDMS). Преимущества DDMS над DMS показаны в работах А. Хасегавы, С.К. Турицына и др. Задача проектирования ВОЛП на базе DDMS решена для уединенного солитона и последовательности солитонов, для одноканальных систем и систем с разделением по длине волны. Однако применение DDMS для случая передачи сигнала RoF, состоящего из двух несущих, одна из которых является модулированной, ранее не рассматривалось и не исследовалось.

Применение УДС требует выбора параметров оптического импульса, подбора параметров дисперсионных карт (ДК), определяющих период чередования ОВ с различным значением ХД, а также разработки соответствующих рекомендаций по реализации. В целом, это многопараметрическая задача, которая, в большинстве случаев, решается численным моделированием с применением больших вычислительных ресурсов. Для проектирования ВОЛП систем ЯоР для удаленных населенных пунктов необходимо иметь инженерную методику, которая позволяет учесть разброс параметров ДК.

Таким образом, в настоящее время существует актуальная научно-техническая проблема формирования квазисолитонных режимов с плотным управлением дисперсией (УД) в линиях передачи систем ЯоР.

Цель работы - разработка способов и устройств для формирования квазисолитонных режимов с плотным УД в линиях передачи систем ЯоР и рекомендаций по проектированию указанных ВОЛП.

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы следующие задачи.

1. Разработать модель передачи сигналов системы 11оР по волоконно-оптической линии в квазисолитонном режиме с плотным УД с учетом дисперсионных и нелинейных эффектов, а также разброса параметров ДК.

2. Провести анализ методов решения нелинейного уравнения Шредингера (НУШ) с переменными коэффициентами применительно к модели линии передачи системы ЯоР, учитывающих взаимодействие солитонов.

3. Разработать способы и устройства для формирования квазисолитонных режимов с плотным УД на ВОЛП, в строительных длинах которых применяются ОВ одного типа.

4. Исследовать искажения сигналов в ВОЛП на управляемых дисперсией солитонах системы 11оР с учетом разброса параметров ДК и разработать рекомендации по выбору параметров ДК.

Методы исследования. В диссертации представлены результаты исследований, полученные с помощью теории оптических волноводов, теории нелинейной оптики, теории электрической связи, математического аппарата вариационного, дифференциального и интегрального исчислений, теории вероятности, математической статистики и математического моделирования. Численные расчеты производились в среде МаД^аЬ.

Достоверность полученных результатов подтверждается

корректностью постановки задач, обоснованностью использования

допущений и ограничений, применением известных математических методов, непротиворечивостью результатов и выводов.

Научная новизна.

1. Предложена модель, описывающая распространение сигнала ЯоР в ВОЛП в квазисолитонном режиме с плотным УД.

2. Показано, что в первом приближении области изменения параметров ДК, в которых обеспечивается распространение в линиях передачи ЯоР устойчивых УДС, для импульсов с огибающими, описываемыми функцией Гаусса и функцией гиперболического секанса, совпадают.

3. Предложена методика определения коэффициентов аналитического решения НУШ на основе концепции нелинейных волн Блоха для периодических структур, базирующаяся на нормировке по численным решениям.

4. Разработан алгоритм выбора параметров ДК, базирующийся на совместном использовании концепции нелинейных волн Блоха и численного метода разделения по физическим процессам.

5. Разработаны способы формирования квазисолитопных режимов передачи сигналов систем 11оР с плотным УД, подтвержденные патентами 1Ш2435183,1Ш2470462.

6. Разработана методика определения границ области существования устойчивых солитоноподобных импульсов при передаче сигналов ЯоР в линии с плотным УД и разбросом параметров ДК.

Личный вклад

Основные результаты диссертационной работы, обладающие научной новизной, получены автором лично. Научные положения диссертации соответствуют пунктам 11, 12 и 14 паспорта специальности 05.12.13.

Практическая ценность результатов работы.

1. Получены оценки параметров ДК, обеспечивающие поддержание квазисолитонного режима с плотным УД в оптической линии систем КоБ, и сформулированы требования к ним.

2. Разработано устройство, размещаемое в местах соединения строительных длин ОК, для формирования квазисолитонного режима с плотным УД, что подтверждено патентом 1Ш 2483444.

3. Разработана инженерная методика анализа искажений сигналов систем 11оР при передаче по волоконно-оптической линии в квазисолитонном режиме с плотным УД, которая может быть использована при проектировании линий передачи систем ЯоР.

4. Разработаны рекомендации по выбору способов, оптических устройств и параметров ДК для формирования квазисолитонного режима функционирования ВОЛП систем ЫоР.

Материалы диссертационной работы использовались при выполнении государственного контракта № 14.В37.21.1522 по теме «Широкополосная сеть доступа к мультимедийным услугам для удаленных и сельских районов на основе волоконно-оптической линии передачи в режиме квазисолитонов с

управлением дисперсией, спектрально-эффективных форматов и открытого радиоинтерфейса» в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

Положения, выносимые на защиту.

1. Модель ВОЛП системы RoF в квазисолитонном режиме с плотным

УД-

2. Способы и устройства формирования квазисолитонных режимов ВОЛП с плотным УД для передачи сигналов систем RoF.

3. Алгоритм выбора параметров ДК, базирующийся на основе концепции нелинейных волн Блоха и численного метода разделения по физическим процессам.

4. Методика анализа искажений сигналов систем RoF при передаче по волоконно-оптической линии в квазисолитонном режиме с плотным УД, которая может быть использована при проектировании линий передач систем RoF.

5. Методика оценки границ области существования устойчивых солитоноподобных импульсов при передаче сигналов RoF в линии с плотным УД и разбросом параметров ДК.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационного исследования внедрены в ОАО «Ростелеком», ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ» (КНИТУ-КАИ), а также в учебный процесс ФГОБУ ВПО ПГУТИ, что подтверждено соответствующими актам