автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.17, диссертация на тему:Влияние оптической среды на показатели качества передачи в телекоммуникационных системах с плотным волновым мультиплексированием

На правах рукописи

Ереминский Дмитрий Евгеньевич

ВЛИЯНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ С ПЛОТНЫМ ВОЛНОВЫМ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ

05 13 17 - Теоретические основы информатики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

003160237

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ) на кафедре «Радиотехника и электросвязь»

Научный руководитель -Официальные оппоненты -

кандидат технических наук, доцент Казанский Н А

доктор технических наук, профессор Портнов Э Л

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Москвитин В Д

Ведущая организация - Государственное унитарное

предприятие Российский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи Министерства путей сообщения Российской Федерации (ВНИИАС МПС России)

Защита диссертации состоится "31" октября 2007 г в "{gf? часов на заседании диссертационного совета Д218 005 04 в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу 127994, г Москва, ул Образцова, д. 15, ауд 4518

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИТа

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим

направлять по адресу Совета университета

Автореферат разослан сентября 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета Д218 005 04 к т н, доцент

НА Казанский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы обусловлена высокими темпами развития и внедрения технологии плотного волнового мультиплексирования (DWDM) с целью многократного увеличения пропускной способности существующих магистральных телекоммуникационных систем железнодорожного транспорта

В настоящее время на железнодорожном транспорте Российской Федерации функционирует магистральная цифровая сеть связи (МЦСС) общей протяженностью свыше 50 тысяч км В связи с постоянным ростом потребностей в цифровых каналах и услугах связи имеющихся резервов канальной емкости МЦСС становится недостаточно В рамках Системного проекта развития сети связи железнодорожного транспорта Российской Федерации планируется интенсивное внедрение технологии DWDM, которая позволит многократно увеличить пропускную способность существующей МЦСС, реализовать на железных дорогах единое информационное пространство, расширить перечень предоставляемых телекоммуникационных услуг

Актуальными научными задачами в связи с этим являются исследования влияния оптической среды существующих волоконно-оптических линий связи на качество передачи информации в оптических каналах систем DWDM Эти исследования позволят определить предельные параметры систем DWDM, при которых обеспечивается требуемое качество передачи информации с учетом особенностей передаваемого трафика

В настоящее время отсутствуют научно обоснованные методики оценки влияния оптической среды на качество функционирования систем DWDM В известных работах Г Агравала, А Жирара, Н Н Слепова, Р Р Убайдуллаева, А Б Иванова, В Н Листвина, Г С Ландсберга и др при исследовании влияния нелинейных эффектов на процессы распространения оптического сигнала по каналам систем DWDM не рассматривалось их воздействие на показатели качества передачи Результаты научных исследований по указанной проблематике позволят производить расчеты показателей качества передачи информации по оптическим каналам существующих и перспективных систем DWDM

Целью диссертации является разработка методики расчета показателей качества передачи информации по каналам телекоммуникационных систем с плотным волновым му чьтиплексированием учитывающей воздействие оптической среды передачи сигналов

Для достижения поставленной цели с учетом общих принципов организации телекоммуникационных систем DWDM и оценки качества их функционирования в диссертации выполнены следующие задачи

- исследованы факторы влияния оптической среды на энергетические характеристики оптических сигналов, а также воздействия нелинейных эффектов на изменение мощности передаваемых сигналов и оптических шумов,

- разработана методика расчета количества мешающих сигналов, образуемых в оптических каналах системы DWDM при воздействии нечинейного эффекта четырехволновою смешения,

- разработана методика расчета защищенности и коэффициента битовых ошибок (BER) в оптических каналах системы DWDM при воздействии нелинейных эффектов на оптический сигнал,

- разработана методика расчета показателей качества передачи информации при загрузке оптических каналов системы DWDM трафиком разчичных технологий,

- разработаны вычислительные алгоритмы и программное обеспечение для расчета энергетических характеристик оптических сигналов и показателей качества передачи по оптическим каналам системы DWDM

Исходная основа диссертации. Диссертация основывается на следующих исследованиях, работах и док> ментах

- международных стандартах и рекомендациях Сектора телекоммуникаций Международного союза электросвязи (ITU-T) (серии G, Е, М),

- теоретических и прикладных исследованиях в области волоконной оптики Г Агравала, А Жирара, Н Н Слепова, А Б Иванова, В Н Листвина, Р Р Убайдуллаева, Р Фримана, И Р Шена, Д Дж Стерлинга и др ,

- фундаментальных работах в области теории вероятностей, массового обслуживания, теории телетрафика Е С Вентцель, Л А Овчарова, Л Клейнрока, Т Л Саати и др

Методы исследования В процессе работы над диссертацией использовались методы теории вероятностей, массового обслуживания, комбинаторики, аналитического моделирования, магематического анализа

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты

- комплексный метод расчета влияний нелинейных свойств оптической среды на качество передачи информации по оптическим каналам системы DWDM,

- алгоритм, позволяющий производить расчет количества мешающих сигналов, образованных при воздействии нелинейного эффекта четырехволнового смешения, и расчет мощности оптических шумов при взаимном влиянии между каналами,

- алгоритм расчета энергетических характеристик оптических сигначов и показателей качества передачи по оптическим каналам системы DWDM,

- методы расчета показателей качества передачи информации в системе DWDM при загрузке оптических каналов трафиком различных технологий Практическая ценность работы заключается в следующем

- разработанная в диссертации методика позволяет оценивать качество передачи в оптических каналах системы DWDM по критериям коэффициентов битовых ошибок, блоковых ошибок и секунд с ошибками, а также дать рекомендации по использованию оптических каналов для передачи трафика разных технологий,

- исследование влияния нелинейных эффектов на энергетические параметры оптического сигнала позволяет определять допустимые значения характеристик системы DWDM в усчовиях обеспечения заданного качества передачи информации,

- программный продукт для расчета показателей качества передачи используется при проектировании и эксплуатации систем DWDM с

различными исходными данными, что подтверждено соответствующими актами

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на заседаниях кафедры "Радиотехника и электросвязь" МИИТа, а также на конференциях

- 6-я Международная научно-техническая конференция «Перспективные технологии в средствах передачи информации - ПТСПИ'2005» Россия, Владимир-Суздаль, 2005г,

- LX Научная сессия, посвященная Дню радио Москва, МТУСИ, 2005г,

- 19-я Международная школа-семинар «Перспективные системы управления на железнодорожном, промышленном и городском транспорте» Украина, Алушта, 2006г,

- Научно-практическая конференция Неделя науки-2006 «Наука -транспорту» Москва, МИИТ, 2006г,

- VII Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007 Москва, ВВЦ, 2007г

Результаты работы использованы в НИР:

«Методика расчета характеристик качества передачи информации по каналам системы передачи DWDM ЗАО «Компания Транстелеком»» №193н/06, МИИТ, 2006г

Основные теоретические и практические результаты, полученные в диссертационной работе, использованы в компаниях ЗАО «Компания ТрансТелеКом», ОАО «Комкор», ООО «ОК. Solution» и в учебном процессе на кафедре «Радиотехника и электросвязь» МИИТа что подтверждено актами

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 14 опубликованных работах, перечень которых представлен в конце автореферата

Структура и объем диссер!ации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 87 наименований, двух приложений Основная часть работы изложена на 164 страницах машинописного текста, содержит 42 таблицы и 44 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформированы цели и задачи научных исследований, отражены практическое значение и научная новизна диссертационной работы, представлена структура и анонсированы основные положения диссертации

В первой главе проведен анализ существующего состояния, перспектив развития и проблем внедрения технологии DWDM на магистральных телекоммуникационных системах Федерального железнодорожного транспорта Приведены общие характеристики технологии DWDM, проведен обзор и анализ показателей качества передачи информации в цифровых телекоммуникационных системах

Результаты анализа существующего состояния магистральных телекоммуникационных систем железнодорожного транспорта показывают необходимость многократною увеличения их пропускной способности за счет многократного роста числа каналов связи Для решения данной проблемы наиболее перспективным является внедрение технологии плотного волнового мультиплексирования, что также предусмотрено Системным проектом развития сети связи Федерального железнодорожного гранспорта

Эффективное внедрение технологии DWDM в телекоммуникационных системах железнодорожного транспорта требует решения ряда научных задач

- обеспечение заданного качества передачи в оптических каналах телекоммуникационных систем DWDM,

- исследование влияния характеристик и нелинейных свойств оптического волокна на качество передачи сигналов в каналах системы DWDM, оценка возможности применения существующих волоконно-оптических линий связи для организации систем DWDM,

- расчет показателей качества передачи при загрузке оптических каналов систем DWDM трафиком различных технологий,

- определение допустимых значений количественных характеристик системы DWDM и параметров оптического волокна в условиях обеспечения заданного качества передачи

Для выполнения поставленных задач необходимо исследование процессов возникновения взаимных вчияний между оптическими каналами и разработка методики расчета показателей качества передачи информации в оптических каналах DWDM при воздействии факторов оптической среды

Вторая глава посвящена исследованию факторов воздействия оптической среды на энергетические характеристики сигналов, передаваемых по каналам телекоммуникационной системы DWDM Проведен обзор и анализ процессов взаимодействия оптических сигналов между собой при их распространении в нелинейной оптической среде Показано воздействие нелинейных эффектов на изменение мощности передаваемых сигналов, а также на величину мощности оптических шумов

В оптическом волокне нелинейные эффекты обусловлены нелинейным откликом среды на увеличение мощности оптического сигнала К нелинейным эффектам, приводящим к рассеянию мощности оптических сигналов, относятся вынужденные рассеяния Рамана (SRS) и Бриллюэна (SBS) К нелинейным эффектам, воздействующим на изменение величины показателя преломления от мощности сигнала, относятся фазовая самомодуляция волн (SPM), перекрестная фазовая модуляция (СРМ), четырехволновое смешение (FWM)

Нелинейный эффект SPM обусловлен нелинейным набегом фазы, который оптический сигнал приобретает при распространении в волокне Нелинейный эффект СРМ обусловлен набегом фазы, наведенным электромагнитным полем сигналов на других длинах волн Оба эффекта приводят к временному расширению переданного импульса. Изменение ширины импульсов сопровождается изменением их пиковой амплитуды Результатом воздействия эффектов SPM и СРМ являются потери мощности оптического сигнала

В результате проведенных исследований выделены факторы, при которых увеличиваются потери мощности сигнала из-за воздействия эффекта SPM увеличение мощности сигнала, вводимой в волокно, скорости передачи, длины усилительного участка, длины волны несущего сигнала, величины удельной дисперсии волокна, а также уменьшение эффективной площади сердцевины волокна В табл 1 приведены результаты расчетов потерь мощности сигнала

ДР8РМ при воздействии эффекта SPM для различных параметров системы DWDM при использовании оптического волокна стандарта G 652

Таблица 1

Скорость передачи, Гбит/с Потери мощности сигнала ДР$рм> дБ при значениях длины волны X, нм и вводимой мощности сигнала Ро, мВт

>i.=1529,55 >.=1550 Х.=1560,61

Ро=1 Р0=4 Ро=Ю Ро=1 Ро=4 Ро=Ю Ро=1 Ро=4 Ро=Ю

2,5 0,0076 0,02 0,044 0,0087 0,022 0,048 0,0093 0,023 0.051

10 0,803 0 941 1,217 0,939 1,081 1,365 1,012 1,155 1,443

40 10,174 10,228 10,421 10,596 10,647 10,832 10,803 10,853 11,034

Значительные потери мощности сигнала (более 10 дБ) наблюдаются при

скорости передачи 40 Гбит/с Показано, чю при использовании волокна стандарта G 655 потери мощности меньше в 2-5 раз по сравнению с волокном стандарта G 652 за счет меньшего значения коэффициента удельной дисперсии волокна

Потери мощности сигнала в результате воздействия эффекта СРМ возрастают с увеличением вводимой в оптический канал мощности сигнала, скорости передачи, длины усилительного участка, дчины волны, удельной дисперсии волокна, числа каналов в системе, а также с уменьшением межканального интервала и эффективной площади сердцевины волокна В табл 2 приведены результаты расчетов потерь мощности сигнала ДРсрм для различных параметров системы DWDM при использовании волокна стандарта G 652 на линии дчиной 80 км

Таблица 2

Скорость передачи, Гбит/с Количество каналов, межканальный интервал, I Гц Потери мощности сигнала ДРСРМ, дБ при значениях длины волны X, нм и вводимой мощности сигнала Рс, мВт

к= 1529,55 1560,61

Ро=1 Р„=4 Ро=Ю Ро=1 Р„«4 Ро=Ю

25 40, 100 0,003 0,013 0,032 0 004 0,014 0,036

80, 50 0,012 0,05 0,124 0,014 0,056 0,145

160, 25 0,05 0,199 0,488 0,057 0,225 0,551

10 40, 100 0,051 0,201 0,493 0 058 0,228 0,557

80, 50 0,198 0,761 1,756 0,228 0,858 1,957

160, 25 0,767 2,609 4,994 0,864 2,988 5,394

40 40, 100 0,79 2,639 5,032 0,893 2,913 5,433

80, 50 2 623 6,532 9,979 2,898 6,98 10,484

160, 25 6,568 11,908 15,746 7,018 12,429 16,284

В результате воздействия эффекта СРМ существенные потери мощности сигнала (более 5 дБ) наблюдаются при скорости передачи 40 Гбит/с. По результатам расчетов установлено, что при использовании волокна стандарта G 655 потери ДРсрм будут меньше в 2-3 раза по сравнению с волокном G 652

Нелинейные эффекты вынужденного рассеяния Рамана (SRS) и Бриллюэна (SBS) приводят к переносу части мощности сигнала в область более длинных волн В результате полезная мощность сигнала снижается

Результаты расчетов потерь мощности сигнала APsrs в оптическом канале при воздействии эффекта SRS для различных параметров системы DWDM сведены в табл 3

Таблица 3

Количество каналов, межканальный интервал, ГГц Потери мощности сигнала ДРбяб, дБ при вводимой мощности сигнала Р0, мВт

Стандарт волокна G 652 Стандарт волокна G 655

Ро=1 Ро=4 Ро=Ю Ро=1 Ро=4 Ро=Ю

40, 100 0,161 0,678 1,959 0,236 1,025 3,262

80, 50 0,332 1,505 5,777 0,491 2,41 —

160, 25 0,696 3,866 — 1,053 8,455 —

Прочерк в табл 3 означает, что при данных параметрах системы влияние эффекта ЗЯБ приведет к полному истощению мощности сигнала

Потери мощности ДР5К5 возрастают с увеличением мощности сигнала в оптическом канале, количества каналов, межканального интервала, длины усилительного участка, а также с уменьшением эффективной площади сердцевины волокна.

В отличие от эффекта ЗЯБ воздействие эффекта ЗВБ не зависит от числа каналов связи и величины межканального интервала но существенно зависит от скорости передачи и ширины полосы источника излучения В табл 4 приведены результаты расчетов потерь мощности сигнала ДРявв в результате воздействия эффекта БВБ в оптическом канале длиной 80 км для разных значений мощности вводимого сигнала Р0 и скорости передачи для волокон стандартов в 652 и в 655

Из полученных результатов следует, что потери мощности сигнала ДР5В5 возрастают при увеличении мощности сигнала в оптическом канале, ширины полосы бриллюэновского рассеяния, длины усилительного участка, а также при

уменьшении скорости передачи информации, ширины полосы источника излучения, эффективной площади волокна. Наибольшие потери наблюдаются при мощностях вводимого сигнала 10 мВт и более и скорости передачи 2,5 Гбит/с

Таблица 4

Скорость передачи, Гбит/с Потери мощности сигнала ДРЖ, дБ при вводимой мощности сигнала Р0, мВт

Стандарт волокна G 652 Стандарт волокна G 655

Ро=1 Ро=4 Ро=Ю Ро=1 Ро=4 Ро=Ю

2,5 0,16 0,675 1,854 0,481 2,201 6,625

10 0,08 0,327 0,86 0,235 1,012 2,869

40 0,04 0,161 0,412 0,116 0,483 1,297

Эффект четырехволнового смешения (FWM) приводит к появлению дополнительных (мешающих) сигналов, часть из которых попадает в каналы системы DWDM и вызывает перекрестные помехи

В диссертации разработана методика расчета количества мешающих сигналов от воздействия эффекта FWM в оптических каналах системы DWDM При организации трех и более каналов N в системе DWDM возможны две схемы формирования мешающих сигналов вырожденное и невырожденное четырехволновое смешение Для систем DWDM с произвольным числом каналов N получены расчетные выражения для определения количества мешающих сигналов Mi для невырожденного TWM

М,= N (N -])(N -2) (1)

и М2 для вырожденного FWM

M2=N(N-1) (2)

При этом общее количество мешающих сигналов составит

M=M,+M2=N(N-])2 (3)

Так как не все из мешающих сигналов попадают в полосы каналов системы DWDM, необходимо определить реальное количество мешающих сигналов FWM, образованных в каждом оптическом канале системы DWDM

В диссертации получены функциональные зависимости количества мешающих сигналов в ;-м канале (i = 1,ЛО системы DWDM от общего числа организуемых каналов N для невырожденного (т,) и вырожденного (т2) эффекта FWM

Для невырожденного четырехволнового смешения-Л^2 + N(1 - 3) - г(г -1) + 2 для любых каналов при четном значении Ы, ^•Л'2 + Л'0 - 3) - <(< -1) +1,5 для нечетных каналов при нечетном значении Ы, —..V2 + N(1 - 3) - г(| -1) +• 2,5 для четных каналов при нечетном значении N Для вырожденного четырехволнового смешения

II. 2

/V-1

иг, = -

2

N-3

1 для любых каналов при четном значении N. для нечетных каналов при нечетном значении К, ^ для четных каналов при нечетном значении N

(5)

В табл 5 приведены резучьтаты расчетов количества мешающих сигналов на примере системы DWDM, содержащей 40 каналов

_Таблица 5

Количество мешающих сигналов в (-ом оптическом канале

Номер канала ( 1 5 10 15 20 25 30 35 40

Количество мешающих сигналов т, при невырожденном 722 862 992 1072 1102 1082 1012 892 722

Количество мешающих сигналов т: при вырожденном Р\¥М 19 19 19 19 19 19 19 19 19

Общее количество мешающих сигналов 741 881 1011 1091 1121 1101 1031 911 741

На рис 1 приведено распределение рассчитанного количества мешающих сигналов по номерам каналов системы DWDM Количество мешающих сигналов, образуемых в центральных каналах системы DWDM, на 50-55 % больше по сравнению с крайними каналами

При рассчитанных значениях мощности помех, создаваемых невырожденным Р/ и вырожденным Р? четырехволновым смешением, общую мощность шума Pfwm в оптическом канале от эффекта FWM рассчитаем по формуле

Ргш, = Р22 (6)

] 3 5 1 9 11 13 15 17 19 2! 23 25 27 29 31 33 35 37 39 I lo мер канала системы DWDM i

Рис,]. Распределение количества мешающих сигналов fio оптическим каналам системы DWDM для N=40 В результате исследований выявлено, что на величину мощности шума при воздействии эффекта Четырех вол нового смешения оказывают влияние следующие факторы: вводимая н волокно мощность сигнала Р0, эффективна^ площадь сердцевины волокну числе каналов сиязи, разнос частот между каналами, длина волны несущего сигнала К дисперсионные характеристики оптического волокна,

В табл. 6 приведены результаты расчетов максимальных значений мощности шумов Pfwm в оптическом волокне стандарта G.652 от аездействия FWM для различным паромеров системы DWDM.

Таблица 6

Koj!h- Межкана-:j¡>nwii Максимальные значений мощности шума Pfwm, мВт при значения* длины волны >„. км и вводимой мощности сигнала Ро, мВт

честно интервал, L 1529,55 к= 1560,61

канал oí: Ро-1 ?<г4 ! Р0=1О tv 1 Р<р4 Ро"10

40 100 5,1 Ю"5 3,26-10"5 0,051 3,66-кг5 2,34-10""5 0.037

80 100 1,0^-Ю"4 6,69-10"3 0,105 9,22-10" 5.9-103 0,092

50 1,6-10-' 0,102 . М U6"io-r 0.074 1.16

160 50 3,24-10"3 0,207 ■ - 2,88-10^ 0,18 -

25 0,03 - 1 - 0,025 - -

Прочерки в ячейках в табл 6 означают, что при данных параметрах максимальная мощность шума FWM достигает величины мощности передаваемого сигнала

Пример зависимости мощности шума FWM в оптическом канале от длины линии связи для волокна стандарта G 652 и системы DWDM из 40 каналов показан на рис 2

н ffl

6 ю

5 10

4 10

3 10

2 10

1 10

ч

\

\

X

/ /

/

10

20

30

50

60

70

80

40 L, км

Рис 2 Зависимость мощности шума Pfwm от длины линии В отличие от других нелинейных эффектов, проявление эффекта FWM не зависит от скорости передачи и приводит к возникновению шумов во всех оптических каналах Из полученных результатов следует, что мощность шума FWM в оптическом канале принимает наибольшие значения при малых значениях дисперсии (в волокнах стандарта G655), при значениях вводимой мощности сигнала 4 мВт и более и при межканальном интервале менее 50 ГГц

По результатам исследований, проведенных во второй главе, составлена табл. 7, в которой показано влияние изменения параметров системы DWDM и оптического волокна на характер проявления нелинейных эффектов В табч 7 выделенным фоном отмечены позиции, по которым была дополнена и уточнена таблица II2 из Рекомендации ITU-T G 663 В частности, введены дополнительные параметры влияния

Таблица 7

Параметры влияния Изменение потерь мощности оптического сигнала из-за воздействия эффектов; Изменение мощности шумов FWM

SPM СРМ SRS SBS

Увеличение мощности вводимое сигнала увелич, увелич. увелич. _^нелич. v-велич.

Увеличение числа каналов • увелич увелич. увелич.

Уменьшение межканального интервала - увелич. - увелич.

Увеличение скорости передачи увелич. уменьиг. „

УвелиЧеШ^ддиныЖаы -1 увелич. упедич.

Увеличение Сдельной Дисперсии ■ -увелич; -

Уменьшение аффективной плошали ЗЯ^. сер дцел ины о птичейш о волоки 1 . уЩт-Щ

Увеличение шины усилитель ко 1С1 участий уаелич. увелич. увелич. увелич. увелич.

По результатам расчетов установлено, что при воздействии всех видов нелинейных эффектов на ослабление мощности оптического сигнала в каналах системы DWDM и значительной степени влияют высокая скорость Передачи (40 Гбиг/с), большое количество оптических каналов (от 80 каналов) и высокая мощнос ть сигнала, вводимого в волокно (10 дБм).

В третьей главе разработаны методика расчета защищенности оптических каналов и коэффициента битовых ошибок как показателей качества передачи Информации при воздействии нелинейных эффектов и других факторов оптической среды. Разработаны вычислительные алгоритмы и программное обеспечение для расчета энергетических параметров оптических сигналов и коэффициента битовых ошибок п каналах системы DWDM при заданных исходных данных.

Методика учитывает следующие факторы влияния на показатели качества передачи: оптические шумы, возникающие в результате влияния четырехвол нового смешения, шумы оптических усилителей, квантовый шум оптического волокна, собственный шум фотоприемника, потери мощности сигнала в результате воздействий нелинейных эффектов, линейное затухание мощности сигнала и шумов в волокне, потеря на соединениях, характеристики оптического волокна, а также параметры системы DWDM.

Разработанные алгоритмы описывают процедуры расчета энергетических характеристик оптических сигналов и показателей качества передачи по каналам

системы DWDM с учетом влияния факторез оптической среды передачи сигналов. Общий алгоритм расчета показателей качества передачи приведен на рис.3. Алгоритм описывает работу вычислительной программы и содержит в себе подпрограммы-алгоритмы.

ГРагчет длин регенерационных j__участков

Ввод постоянных

коэффициентов

1=1

Расчет 8er первого усилительного участка _2_, ~

!=i+1

Расчет коэффициента ___усиления

Расчет BER i-ro

ого участка

| Расчет BER на рзгё нерационном | участке с учетом прямой коррекции I__ошибок

СГ Конец

Рис.3, Общий алгоритм расчета показателей качества передачи по оптическим каналам системы DWDM

Алгоритм расчета мощности сигнала позволяет рассчитать мощность оптического сигнала в любой точке х линии с учетом потерь мощности, вызванных воздействием нелинейных эффектов

Общие потери мощности оптического сигнала в результате воздействия исследованных нелинейных эффектов АР(х) рассчитываются как арифметическая сумма

Расчет мощности сигнала в точке линии х с учетом потерь из-за воздействия нелинейных эффектов и потерь на соединениях 5,(х) произведен по формуле

где р0 - мощность сигнала, вводимого в волокно, дБ, а - рабочее затухание волокна. дБ/км

Дтя расчета результирующей мощности шума по квадратичному закону скпадываются мощности шума четырехволнового смешения Рцгм(х)> квантового ш\ма Р^(х), усиленного спонтанного излучения Ра>;г/х) и шума фотоприемника

Качество работы системы DWDM оценивается коэффициентом битовых ошибок BER в каждом оптическом канале по нормам, определенным Рекомендациями ITU-T (G821,' G 826) Рассмотрим систему DWDM, использующую лазерный источник излучения с модуляцией интенсивности оптическою излучения, и фотодиоды типов PIN и APD В предположении гауссовского распределения мощности шума для расчета параметра BER применим модель, основанную на определении Q-фактора

Q-фактор можно выразить через известное отношение мощности оптического сигнала к мощности шума OSNR следующим образом

АР(.х) = APW (х) + АРсш (дг) + Д/>я, (дг) + A/V (*) , дБ (7)

рс(х)=р0 - а х- 5,(х) - Д Р(х), дБ,

(8)

PJx) = М + М + + К ' Вт

(9)

где Ве - полоса частот электрического фильтра фотоириемника. МГц, В0 - полоса спектра оптического сигнала, МГц.

Параметр ВЕН выражается через значение О-факгоря с использованием функции ошибок ег/(г), представляющей собой интеграл вероятностей ошибок при гаусеовском распределении мощности шума:

1Ш** 1 2

1 -

V 2

(И)

В табл. 8 приведены результаты расчетов коэффициента бито них ошибок оптического сигнала в канале с длиной волны Х= 15 5 С) нм при различных значениях еводимой мощности сигнала Длина усилительного участка 100 км, скорость передачи 10 Гбит/с, система DWDM с 40 каналами. межканал ьный интервал i GO ГГц.

Таблица 8

Стандарт полокна К мВт Значения BER в канале системы DWDM при длине пинии связи L, км и длине усилительного участка. L00 км

L=100 1=200 L=300 L=400 L=500 1.-600 L--700 L=800

0.652 0,5 0 0 L,1 L * 10~ia 2,14-I0":i> 3,08'10'1а 3,24-10'10

1 0 0 0 5,07-10-" 2,12-10"'°J i« ЩщЩ

2 0 0 0 4,49-iO""1 1,01-10"" 4,8 И(Н i 02Ю-

4 0 2,7 7-К)'17 3,36-10-1J . лц.[ф - - -

G.655 0,5 0 0 0 9,44-10"" 2,18-Ю"" 7,5 Sí 10'™ 222-10 й 1,3110-"

1 7,89-10"* 3,39-10'" 4,37-10'M 2,30-10"" 8,91 10"" 7.76 i0 u 2.59-¡0'1' 4.43-:оЛ

2 2.2 ;ov - _ - -

Прочерк в табл.8 означает, что B£R>10'\, светлым фоном отмечены позиции, где КГй>ВЕ1*>10'гг, а темным фоном, где [0"Ь-ВЕК>Ш*6. Из получение.г,\ результатов следует, что для данной конфигурации системы имеются ограничения по мощности сигнала, вводимого в волокно (2 мВт), и длины реген ер анионного участка (800 км).

По алгоритмам расчета энергетических и вероятностных характеристик системы DWDM был разработан программный продукт на языке программирования Delphi. Программа имеет удобный интерфейс для ввода исходных данных. Пользователь имеет возможность изменять любые параметры, влияющие на показатели качества передачи оптического сигнала.

Для каждого усилительного участка программа выводит на экран результаты расчетов мощности оптического сигнала, мощности шумев, защищенности оптического сигнала, коэффициента битовых ошибок BER оптического сигнала в рассматриваемом канале системы DWDM (рис,4). Расчет параметров ведется в прямом И обратном направлениях передачи. Дополнительно программа выводит [рафики, иллюстрирующие изменения значений ВЕК при прохождении сигнала по системе DWDM.

: Длннэ у*

1)5

Рс N

TwE-.] J" »

BER

: Длимо уч.

¡WG1M№:6..1710E-12 5.7469Е.Э1

; 6.3676Е .Q9 ' Т:46ЙВЕ,11

2jSM3E-M г.42МЕ"-Е! J.C416E.B1 З.Э757Е-Ю

«ЖЕ-as 5.37КЕ-СЭ 1,В7И£»Й 1Ж41ЕЛ6

(фзсеое.; 91634Е-03 1 ,тэбве'»а1 j

118

ш

Рс(Вт| ¡ЗДЙ)

1,013CE«:6.1710E.13

ВЕН

5.7463ЕЧ01 1 .«776-08

5.7Эг1 Е-К 4,Е2ЭК-Ш ; l,S72SE+t)l.

Рис.4. Окно вывода результатов расчета В четвертой главе разработана методика расчета показателей качества передачи информации в системе DWDM при загрузке оптических каналов трафиком технологий SDH, JP, ATM. Рассмотрены уязвимости форматов фреймов STM, ячеек ATM, пакетов !Р и рассчитаны показатели качества их передачи по каналам системы DWDM.

Методика позволяет рассчитывать следующие показатели качества: вероятность поражения байга в цикле передачи цифрового потока, вероятность поражения блока байтов в формате заданного цифрового потока, вероятность появления секунд передачи с ошибками (ES), вероятность появления ошибок в служебных заголовках фреймов SM, ячеек ATM, пакетов IP.

Вероятность появления Рев блока из п байтов с ошибками рассчитывается по формуле

где Рц - вероятность поражения байта, р - вероятность битовой ошибки, равная рассчитанной в главе 3 величине BER

Вероятность поражения блока из п байтов PSLB, вызванные появлением ошибок в более чем 30% байтов (согласно Рекомендации ITU-T G 826), составит

(1 -р)к р". (13)

К = Л<

где т=0,Ъп (результат округляется до большего целочисленного значения) Вероятность появления секунд передачи с ошибками в блоках Pg$

Pes =1-(1-^)А =1-(1-р)8""> (И)

где N - количество блоков, переданных за 1 секунду Вероятность

появления секунд, пораженных ошибками Р рассчитываются по формуле (13) при от=0,001 п (результат округляется до большего целочисленною значения)

Примем следующую модепь появления ошибок в байтах служебных заголовков фреймов STM, ячеек ATM, пакетов IP Допустим, что уязвимость передаваемого блока проявляется в возникновении ошибок в любом из байтов заголовка В этом случае С* - число возможных комбинаций размещения к байтов заголовка на общем массиве из п байтов блока

Обозначим Скк как число возможных комбинаций размещения к байтов в

поле полезной нагрузки блока п-к, а — как число комбинаций размещения

байтов, при которых пораженные байты будут отсутствовать в заголовке Тогда гк г0

1 _ * - вероятность появления пораженных байтов в заголовке блока

С"

Вероятность возникновения ошибки в байтах заголовка передаваемого блока Ршг определяется выражением

Результаты расчетов показателей качества передачи различных форматов цифровых потоков, полученные для вероятности битовой ошибки р-10'",

приведены в табл 9

_____ _ _ _Таблица 9

Числовые значения показателей качества передачи

1 ехнология Вероятность появления блока с ошибками РЕВ Вероятность появления секунды с ошибками Pes Вероятность появления ошибок в заготовке Рзаг

SDH STM-1 1,944 10'7 1,554 10"3 7,749 10 "

STM-4 7,776 10"7 2,458 10"2 7 949 10"

STM-16 3,110 ю-6 3,284 10"' 7 984 10"

ATM 4,240 10"9 1 549 10"3 3,227 Ю-"

IP 5,243 10 6 1,001 ю-3 4,869 10 13

Результаты расчетов позволяют дать рекомендации по использованию

оптических каналов системы DWDM для передачи трафика различных технологий

В заключении сформулированы основные результаты и выводы

1 Комплексный метод расчета влияния оптической среды на показатели качества передачи в телекоммуникационных системах с плотным волновым мультиплексированием (D WDM)

2 Алгоритм расчета количества мешающих сигналов, образуемых при воздействии невырожденного и вырожденного четырехволнового смешения Показано, что количество мешающих сигналов, образуемых в центральных каналах системы DWDM, на 50-55 % больше по сравнению с крайними каналами

3 По результатам исстедования влияний параметров системы DWDM и оптического волокна на характер проявления нелинейных эффектов в оптическом волокне дополнен и уточнен ряд позиций таблицы II 2 в Рекомендации ITU-T G 663 В частности, введены дополнительные параметры влияния изменение длины волны, коэффициента удельной дисперсии, эффективной площади сердцевины оптического волокна

4 Определены предельно допустимые значения параметров системы DWDM, обеспечивающие заданное качество передачи Показано, что существуют ограничения по выбору параметров системы DWDM при числе каналов более 80. межканальном интервале 50 ГГц и менее, скорости передачи 40 Гбит/с, величине вводимой мощности сигнала в оптическом канале 4 мВт и более

5 Алгоритмы расчета энергетических характеристик оптических сигналов и показателей качества передачи в оптических каналах телекоммуникационной системы DWDM, учитывающие факторы влияния оптической среды

6 Наименьшие значения коэффициентов битовых ошибок в оптических каналах системы DWDM наблюдаются при величинах вводимой мощности оптического сигнала 0,5-1 мВт на канал При больших мощностях вводимого сигнала значения BER возрастают из-за усиления воздействия нелинейных эффектов

7 Разработан программный продукт для расчета показателей качества передачи в оптических каналах при любых заданных характеристиках оптической среды и параметрах системы DWDM

8 Методика расчета показателей качества передачи информации в оптических каналах системы DWDM при загрузке каналов трафиком различных технологий (SDH, ATM, IP) Показано, что наибольшей вероятностью поражения подвержены фреймы потоков STM высокого уровня (STM-16, STM-64)

Список публикаций по теме диссертации:

1 Казанский Н А, Ереминский Д Е Оценка качества передачи информации в оптических сетях связи с плотным волновым мультиплексированием DWDM // Труды РНТОРЭС им А.С Попова, т 1, LIX Научная сессия, посвященная Дню радио, 2004 С 17-18

2 Казанский Н А, Ереминский Д Е Проблемы применения технологии плотного волнового мультиплексирования (DWDM) в магистральных цифровых системах связи железнодорожного транспорта - М МИИТ Сборник докладов НТК МИИТа "Неделя науки", 2004 г С III-20

Казанский Н А, Ереминский Д Е Перспективы применения технологии DWDM на железнодорожном транспорте // Труды 6-й международной научно-технической конференции "Перспективные технологии в средствах передачи информации", Владимир, 2005 г С 69-71

Казанский Н А, Волкова Е С, Ереминский Д Е Анализ влияния различных параметров системы DWDM на степень проявления нелинейных эффектов // Труды РНТОРЭС им А С Попова, т 1, LX Научная сессия, посвященная Дшо радио, 2005 С 64-67

Ереминский Д Е, Савельев П И Проблемы применения оптических усилителей и технологии плотного волнового мультиплексирования в магистральных системах связи - М МИИТ Сборник докладов НТК МИИТа "Неделя науки", 2005 г С VI-19

6 Казанский Н А, Ереминский Д Е Расчет защищенности оптических каналов системы DWDM от нелинейных эффектов Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте, №4, 2005 г

7 Ереминский Д Е Исследование взаимных влияний в спектральных каналах системы DWDM // Статьи аспирантов кафедры "Радиотехника и электросвязь http //www miit ru/mstitut/isute/faculties/re/articles_l htm

8 Eryermnskiy D E and other Actual questions of telecommunication systems and networks research Advances in Electrical and Electronic Engineering, Slovakia, Zilina -2006 ХзЗ P 421-425

9 Казанский НА, Ереминский ДЕ Влияние нелинейных эффектов на защищенность оптических каналов системы DWDM Автоматика, связь, информатика, №4, 2006 С 28-29

10 Ереминский Д Е, Бухалкин М Ю Алгоритм расчета коэффициента битовых ошибок в оптических каналах DWDM - М МИИТ Сборник докладов НТК МИИТа "Неделя науки", 2006 г

11 Ереминский Д Е , Соколов С В Методика расчета коэффициента битовых ошибок в цифровых каналах связи систем со спектральным уплотнением -М МИИТ Сборник докладов НТК МИИТа "Неделя науки", 2006 г

12 Ереминский Д Е , Казанский НА Технология расчета качества передачи информации по каналам системы DWDM Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте, №4,2006 г

13 Ереминский ДЕ Обзор уязвимости различных телекоммуникационных систем // Труды VII Научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» -М МИИТ, 2006 CVII-10

14 Ереминский Д Е , Казанский Н А Расчет коэффициента битовых ошибок в оптических каналах систем DWDM BKCC-Connect, №5, 2006 С 50-60

Ереминский Дмитрий Евгеньевич

Влияние оптической среды на показатели качества передачи в телекоммуникационных системах с плотным волновым мультиплексированием

05.13 17 - Теоретические основы информатики

Подписано к печати 2S.0d.0iF. Объем 1,5 п л Печать офсетная Формат 60x84/16

Тираж 80 экз. Заказ № ¿SOS,

Типография МИИТа, 127994, Москва, ул Образцова, 15

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ С ПЛОТНЫМ

ВОЛНОВЫМ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ.

1.1 .Постановка задачи.

1.2.Анализ существующего состояния и перспектив развития телекоммуникационных систем с плотным волновым мультиплексированием на железнодорожном транспорте.

1.3. Анализ проблем применения технологии DWDM в телекоммуникационных системах железнодорожного транспорта.

1.3.1. Обзор технологии плотного волнового мультиплексирования.

1.3.2. Проблемы применения технологии DWDM в телекоммуникационных системах железнодорожного транспорта.

1.4. Показатели качества передачи информации в телекоммуникационных системах с плотным волновым мультиплексированием.

1.4.1. Понятия в области качества функционирования телекоммуникационных систем.

1.4.2. Нормирование ошибок в каналах и трактах систем DWDM.

1.5. Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ВЛИЯНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ НА КАЧЕСТВО ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ПО КАНАЛАМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ПЛОТНЫМ ВОЛНОВЫМ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ.

2.1. Анализ процессов взаимных влияний между оптическими сигналами при их распространении в нелинейной среде.

2.2. Исследование влияния эффекта фазовой самомодуляции.

2.3. Исследование влияния эффекта перекрестной фазовой модуляции.

2.4. Исследование влияния эффекта вынужденного рассеяния Рамана.

2.5. Исследование влияния эффекта вынужденного рассеяния Бриллюэна.

2.6. Исследование влияния эффекта четырехволнового смешения.

2.6.1. Общие положения.

2.6.2. Модели процессов образования мешающих сигналов при воздействии нелинейного эффекта четырехволнового смешения.

2.6.3. Расчет мощности шума в оптических каналах системы DWDM при воздействии эффекта четырехволнового смешения.

2.7. Исследование влияния оптического усилителя.

2.8. Обзор результатов исследований.

2.9. Выводы.

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ВЕРОЯТНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИЧЕСКИХ КАНАЛОВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ПЛОТНЫМ ВОЛНОВЫМ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ.

3.1. Постановка задачи.

3.2.Разработка алгоритма расчета энергетических и вероятностных характеристик оптических каналов телекоммуникационной системы DWDM.

3.3.Разработка программы расчета энергетических и вероятностных характеристик телекоммуникационной системы DWDM.

3.4.Вывод ы.

4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ DWDM ПРИ ЗАГРУЗКЕ ОПТИЧЕСКИХ КАНАЛОВ ТРАФИКОМ РАЗЛИЧНЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ.

4.1. Постановка задачи.

4.2.Методика расчета показателей качества передачи при загрузке каналов системы DWDM трафиком различных технологий.

4.3.Расчет показателей качества передачи фреймов STM в каналах телекоммуникационной системы DWDM.

4.4. Расчет показателей качества передачи ячеек ATM в каналах телекоммуникационной системы DWDM.

4.5. Расчет показателей качества передачи пакетов IP в каналах телекоммуникационной системы DWDM.

4.6. Выводы.

В настоящее время на железнодорожном транспорте Российской Федерации функционирует магистральная цифровая сеть связи (МЦСС) общей протяженностью свыше 50 тысяч км. В связи с постоянным ростом потребностей в цифровых каналах и услугах связи имеющихся резервов канальной емкости МЦСС становится недостаточно. В рамках Системного проекта развития сети связи железнодорожного транспорта Российской Федерации планируется интенсивное внедрение технологии плотного волнового мультиплексирования (DWDM), которая позволит многократно увеличить пропускную способность существующей МЦСС, реализовать на железных дорогах единое информационное пространство, расширить перечень предоставляемых телекоммуникационных услуг.

Актуальными научными задачами в связи с этим являются исследования влияния оптической среды существующих волоконно-оптических линий связи на качество передачи информации в оптических каналах систем DWDM. Эти исследования позволят определить предельные параметры систем DWDM, при которых обеспечивается требуемое качество передачи информации с учетом особенностей передаваемого трафика.

В настоящее время отсутствуют научно обоснованные методики оценки влияния оптической среды на качество функционирования систем DWDM. В известных работах Г. Агравала, А. Жирара, Н.Н. Слепова, P.P. Убайдуллаева, А.Б. Иванова, В.Н. Листвина, Г.С. Ландсберга и др. при исследовании влияния нелинейных эффектов на процессы распространения оптического сигнала не рассматривалось их воздействие на качество передачи. Результаты научных исследований по указанной проблематике позволят производить расчеты показателей качества передачи информации по оптическим каналам существующих и перспективных систем DWDM.

Основной целью диссертационной работы является разработка методики расчета показателей качества передачи информации по каналам телекоммуникационных систем с плотным волновым мультиплексированием, учитывающей воздействие оптической среды передачи сигналов.

Для достижения поставленной цели с учетом общих принципов организации телекоммуникационных систем DWDM и оценки качества их функционирования в диссертации выполнены следующие задачи:

- исследованы факторы влияния оптической среды на энергетические характеристики оптических сигналов, а также воздействия нелинейных эффектов на изменение мощности передаваемых сигналов и оптических шумов;

- разработана методика расчета количества мешающих сигналов, образуемых в оптических каналах системы DWDM при воздействии нелинейного эффекта четырехволнового смешения;

- разработана методика расчета защищенности и коэффициента битовых ошибок (BER) в оптических каналах системы DWDM при воздействии нелинейных эффектов на оптический сигнал;

- разработана методика расчета показателей качества передачи информации при загрузке оптических каналов системы DWDM трафиком различных технологий;

- разработаны вычислительные алгоритмы и программный продукт для расчета энергетических характеристик оптических сигналов и показателей качества передачи по оптическим каналам системы DWDM.

В диссертационной работе получены следующие научные результаты:

- комплексный метод расчета влияний нелинейных свойств оптической среды на качество передачи информации по оптическим каналам системы DWDM;

- алгоритм, позволяющий производить расчет количества мешающих сигналов, образованных при воздействии нелинейного эффекта четырехволнового смешения, и расчет мощности оптических шумов при взаимном влиянии между каналами;

- алгоритм расчета энергетических характеристик оптических сигналов и показателей качества передачи по оптическим каналам системы DWDM;

- методы расчета показателей качества передачи информации в системе DWDM при загрузке оптических каналов трафиком различных технологий.

Практическая ценность работы состоит в том, что её результаты позволяют оценивать качество передачи в оптических каналах системы DWDM, дать рекомендации по использованию оптических каналов для передачи трафика разных технологий. Исследование влияния нелинейных эффектов на энергетические параметры оптического сигнала позволяет определить допустимые значения характеристик оптического волокна и системы DWDM в условиях обеспечения заданного качества передачи информации. Программное обеспечение для расчета показателей качества передачи возможно использовать при проектировании и эксплуатации систем DWDM с различными исходными данными.

Основные теоретические и практические результаты, полученные в диссертации, использованы в компаниях ЗАО «Компания ТрансТелеКом», ОАО «Комкор», ООО «ОК Solution» и в учебном процессе на кафедре «Радиотехника и электросвязь» МИИТа, что подтверждено актами.

Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждались на конференциях РНТОРЭС имени А.С.Попова, научно-практических конференциях МИИТа «Неделя науки», на VII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007 и на заседаниях кафедры «Радиотехника и электросвязь» МИИТа.

Основные результаты диссертации изложены в 14 печатных работах. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложения.

4.6. Выводы

1. Разработана методика расчета показателей качества передачи информации в оптических каналах системы DWDM при загрузке каналов трафиком различных технологий (SDH, ATM, IP). Показано, что наибольшей вероятностью поражения фреймы потоков STM высокого уровня (STM-16, STM-64).

2. Результаты расчета показателей качества передачи при загрузке каналов системы DWDM трафиком технологий SDH, ATM, IP позволяют дать рекомендации по выбору и использованию оптических каналов для передачи трафика указанных технологий.

3. Полученные результаты расчетов показателей качества передачи и сравнение их с номами Рекомендации ITU-T G.821 и G.826 на качество передачи показывают, что оптические каналы системы DWDM обеспечивают требуемое качество передачи при загрузке их трафиком технологий SDH, ATM, IP.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные в работе исследования позволяют сформулировать основные результаты и выводы:

1. Комплексный метод расчета влияния оптической среды на показатели качества передачи в телекоммуникационных системах с плотным волновым мультиплексированием (DWDM).

2. Алгоритм расчета количества мешающих сигналов, образуемых при воздействии невырожденного и вырожденного четырехволнового смешения. Показано, что количество мешающих сигналов, образуемых в центральных каналах системы DWDM, на 5СН-55 % больше по сравнению с крайними каналами.

3. По результатам исследования влияний параметров системы DWDM и оптического волокна на характер проявления нелинейных эффектов в оптическом волокне дополнен и уточнен ряд позиций таблицы 11.2 в Рекомендации ITU-T G.663. В частности, введены дополнительные параметры влияния: изменение длины волны, коэффициента удельной дисперсии, эффективной площади сердцевины оптического волокна.

4. Определены предельно допустимые значения параметров системы DWDM, обеспечивающие заданное качество передачи. Показано, что существуют ограничения по выбору параметров системы DWDM при числе каналов более 80, межканальном интервале 50 ГГц и менее, скорости передачи 40 Гбит/с, величине вводимой мощности сигнала в оптическом канале 4 мВт и более.

5. Алгоритмы расчета энергетических характеристик оптических сигналов и показателей качества передачи в оптических каналах телекоммуникационной системы DWDM, учитывающие факторы влияния оптической среды.

6. Наименьшие значения коэффициентов битовых ошибок в оптических каналах системы DWDM наблюдаются при величинах вводимой мощности оптического сигнала 0,5-И мВт на канал. При больших мощностях вводимого сигнала значения BER возрастают из-за усиления воздействия нелинейных эффектов.

7. Разработан программный продукт для расчета показателей качества передачи в оптических каналах при любых заданных характеристиках оптической среды и параметрах системы DWDM.

8. Методика расчета показателей качества передачи информации в оптических каналах системы DWDM при загрузке каналов трафиком различных технологий (SDH, ATM, IP). Показано, что наибольшей вероятностью поражения подвержены фреймы потоков STM высокого уровня (STM-16, STM-64).

1. Битнер В.И., Попов Г.Н. Нормирование качества телекоммуникационных услуг. М.: Горячая линия-Телеком, 2004.

2. ITU-T Recommendation G.821. Error performance of an international digital connection operating at a bit rate below the primary rate and forming part of an integrated services digital network (08.96).

3. ITU-T Recommendation G.826. Error performance parameters and objectives for international, constant bit rate digital paths at or above the primary rate (08.96).

4. ITU-T Recommendation M.2100. Performance limits for bringing-into-service and maintenance of international PDH paths, sections and transmission systems (07.95).

5. Гордиенко B.H., Тверецкий M.C. Многоканальные телекоммуникационные системы. -М: Горячая линия-Телеком, 2005.

6. Сеть DWDM, www.transtk.ru.

7. Технические требования к волоконно-оптической транспортной сети со спектральным уплотнением (DWDM), ЗАО «Компания ТрансТелеКом», 2004.

8. Вербовецкий А.А. Основы проектирования цифровых оптоэлектронных систем связи. М.: Радио и связь, 2000.

9. Иоргачев Д.В., Бондаренко О.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. М: Эко-Трендз, 2002.

10. Лихачев Н. Технология DWDM на отечественных линиях связи. Connect, №2,2006, с. 134-137.

11. Андрэ Жирар. Руководство по технологии и тестированию систем WDM. Общая редакция Шмалько А.В. М.: EXFO, 2001.

12. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. М.: Радио и связь, 2000.

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

14. ITU-T Recommendation G.692. Optical interfaces for multichannel systems with optical amplifiers (10.98).

15. ITU-T Recommendation G.957. Optical interfaces for equipments and systems relating to the synchronous digital hierarchy (06.99).

16. Шмалько A.B. Системы спектрального уплотнения оптических каналов. М.: Вестник связи, №4, 2002.

17. Наний О.Е. Оптические передатчики с перестраиваемой длиной волны излучения для DWDM-сетей связи. М.: Lightwave RE, №1, 2006, с.51-56.

18. Стерлинг Д.Дж. Техническое руководство по волоконной оптике. Пер. с англ. А. Московченко. М.: ЛОРИ, 1998.

19. Freeman R.L. Fundamentals of telecommunications. Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2005.

20. Дансмор Б., Скандьер Т. Справочник по телекоммуникационным технологиям. Пер. с англ. под ред. А.В. Мысника. М.: Издательский дом «Вильяме», 2004.

21. Фриман Р.Л. Волоконно-оптические системы связи. Перевод с английского под редакцией Слепова Н.Н. М.: Техносфера, 2003.

22. Шаршаков A. WDM: успехи и проблемы. М.: Сети, №4, 1999.

23. ITU-T Recommendation G.694.2. Spectral grids for WDM applications: С WDM wavelength grid (06.02).

24. ITU-T Recommendation G.694.1. Spectral grids for WDM applications: DWDM frequency grid (06.02).

25. ITU-T Recommendation E.800 Terms and definitions related to quality of service and network performance including dependability (08.94).

26. ITU-T Recommendation G.828. Error performance parameters and objectives for international, constant bit rate synchronous digital paths (03.00).

27. Иванов А.Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения. -М.: Syrus Systems, 1999.

28. Попов Г.Н. Основы построения цифровых линейных трактов и способы их оптимизации. М.: Горячая линия-Телеком, 2004.

29. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика: пер. с англ. / Под ред. П.В.Мамышева. М.: Мир, 1996.

30. Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики. М.: Наука, 1989.

31. Коротеев Н.И., Шумай И.Л. "Физика мощного лазерного излучения", Наука, 1991.

32. Ландсберг Г.С. Оптика. Учебное пособие для вузов. 6-е изд. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003.

33. Воробьев Л.Б., Ивченко Е.Л., Фирсов Д.А., Шалыгин В.А. Оптические свойства наноструктур: Учеб. пособие. СПб. Наука, 2001.

34. ITU-T Recommendation G.663 Application related aspects of optical fiber amplifier devices and sub-systems (04.00).

35. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. M: Эко-трендз, 2000.

36. ITU-T Recommendation G.652. Characteristics of a single-mode optical fibre cable (04.97).

37. ITU-T Recommendation G.653. Characteristics of a dispersion-shifted single-mode optical fibre cable (04.97).

38. ITU-T Recommendation G.655. Characteristics of a non-zero dispersion shifted single-mode optical fibre cable (10.96).

39. ITU-T Recommendation G.662. Generic characteristics of optical fibre amplifier devices and subsystems (10.98).

40. Убайдуллаев P.P. Протяженные ВОЛС на основе EDFA. Lightwave RE, №1, 2003, c. 22-28.

41. Курков A.C., Наний O.E. Эрбиевые волоконно-оптические усилители. М.: Lightwave RE, №1, 2003, с. 14-19.

42. РД45.047-99. «Волоконно-оптические линии передачи на магистральной и внутризоновой первичных сетях ВСС России. Техническаяэксплуатация». Руководящий технический материал (РТМ) Министерства связи России. Москва. 2000.

43. Eduard Sackinger. Broadband circuits for optical fiber communication / Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2005.

44. Заркевич E.A., Скляров O.K., Устинов C.A. Тестирование и мониторинг параметров в сетях WDM. Технологии и средства связи, № 5, 2005, с. 1016.

45. ОСТ 45.190 2001. Системы передачи волоконно-оптические. Стыки оптические. Термины и определения. - М: Издание официальное, ЦНТИ «Информсвязь», 2002.

46. ITU-T Recommendation G.976. Test methods applicable to optical fibre submarine cable (04.97).

47. Стариков H.C. Q-фактор: новый подход к анализу качества цифровых систем передачи // Метрология и измерительная техника в связи. 2002, №5, стр. 17-18.

48. DWDM Performance and Conformance Testing Primer / Tektronix, 2001.

49. DWDM: Today's test equipment for tomorrow's DWDM communication systems / Acterna, 2002.

50. Zweck J., Lima I.T., Sun Yu and other. Modeling receivers in optical communication system with polarization effects. Optics & Photonics News, November 2003.

51. ITU-T Recommendation G.975. Forward error correction for submarine systems (11.96).

52. Гладышевский M.A. Экономические перспективы использования WDM-технологии. M.: Lightwave RE, №2, 2004, с. 14-19.

53. Наний О.Е. Приемники цифровых волоконно-оптических систем связи. -М.: Lightwave RE, №1, 2004, с.50-51.

54. Ереминский Д.Е., Казанский Н.А. Оценка качества передачи информации в оптических сетях связи с плотным волновым мультиплексированием DWDM // Труды РНТОРЭС им. А.С. Попова, т.1, LIX Научная сессия, посвященная Дню радио, 2004. С. 17-18.

55. Ереминский Д.Е., Казанский Н.А. Проблемы применения технологии плотного волнового мультиплексирования (DWDM) в магистральных цифровых системах связи железнодорожного транспорта -М.: МИИТ. Сборник докладов НТК МИИТа "Неделя науки", 2004 г., c.III-20.

56. Ереминский Д.Е., Савельев П.И. Проблемы применения оптических усилителей и технологии плотного волнового мультиплексирования в магистральных системах связи. М.: МИИТ. Сборник докладов НТК МИИТа "Неделя науки", 2005 г., c.VI-19.

57. Ереминский Д.Е., Казанский Н.А. Перспективы применения технологии DWDM на железнодорожном транспорте // Материалы 6-й международной научно-технической конференции "Перспективные технологии в средствах передачи информации", Владимир, 2005 г. С.69-71.

58. Ереминский Д.Е., Казанский Н.А., Волкова Е.С. Анализ влияния различных параметров системы DWDM на степень проявления нелинейных эффектов // Труды РНТОРЭС им. А.С. Попова, т.1, LX Научная сессия, посвящённая Дню радио, 2005. С. 64-67.

59. Ереминский Д.Е., Казанский Н.А. Расчет защищенности оптических каналов системы DWDM от нелинейных эффектов. Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте, №4, 2005 г.

60. Eryeminskiy D.E., Tolmachev P.N., Petrov А.А. and other. Actual questions of telecommunication systems and networks research // Advances in Electrical and Electronic Engineering, Slovakia, Zilina.-2006.-№3. P. 421-425.

61. Ереминский Д.Е. Исследование взаимных влияний в спектральных каналах системы DWDM // Статьи аспирантов кафедры "Радиотехника и электросвязь", http://www.miit.ru/institut/isute/ faculties/re/articlesl .htm.

62. Ереминский Д.Е., Казанский Н.А. Влияние нелинейных эффектов на защищенность оптических каналов системы DWDM. Автоматика, связь, информатика, №4, 2006, с.28-29.

63. Ереминский Д.Е., Бухалкин М.Ю. Алгоритм расчета коэффициента битовых ошибок в оптических каналах DWDM М.: МИИТ. Сборник докладов НТК МИИТа "Неделя науки", 2006 г.

64. Ереминский Д.Е., Соколов С.В. Методика расчета коэффициента битовых ошибок в цифровых каналах связи систем со спектральным уплотнением М.: МИИТ. Сборник докладов НТК МИИТа "Неделя науки", 2006 г.

65. Ереминский Д.Е., Казанский Н.А. Технология расчета качества передачи информации по каналам системы DWDM. Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте, №4, 2006 г.

66. Ереминский Д.Е. Обзор уязвимости различных телекоммуникационных систем // БДП-2006, МИИТ, с.VII-10.

67. Ереминский Д.Е., Казанский Н.А. Расчет коэффициента битовых ошибок в оптических каналах систем DWDM. BKCC-Connect, №5, 2006, с.50-60.

68. Шмалько А.В. Цифровые сети связи: основы планирования и построения. М.: Эко-Трендз, 2001.

69. ITU-T Recommendation G.696.1. Longitudinally compatible intradomain DWDM applications (07.05).

70. ITU-T Recommendation G.697. Optical monitoring for DWDM systems. (06.04).

71. ITU-T Recommendation G.698.1. Multichannel DWDM applications with single channel optical interfaces (06.05).

72. Портнов Э.Л. Оптические кабели связи. -М.: Горячая линия-Телеком, 2002.

73. Величко М.А., Наний О.Е., Сусьян А.А. Новые форматы модуляции в оптических системах связи. М.: Lightwave RE, №4, 2005, с.21-30.

74. Бессалов И.Е. Обнаружение неисправностей в работе компонентов DWDM-систем связи. М.: Lightwave RE, №4, 2005, с.31-33.

75. Слепов Н.Н. Оптическое мультиплексирование с разделением по длине волны // Сети. 1999. №4. с. 24.

76. Дмитриев С.А., Слепов Н.Н. Волоконно-оптическая техника: современное состояние и перспективы. М.: ООО «Волоконно-оптическая техника», 2005.

77. Листвин А.В., Листвин В.Н. Рефлектометрия оптических волокон. -М.: ЛЕСАРарт, 2005.

78. Ракк М.А. Измерения в цифровых системах передачи. -М.: Маршрут, 2004.

79. Таненбаум Э. Компьютерные сети. СПб.: Питер, 2003.

80. Бакланов И.Г. SDH NGSDH: практический взгляд на развитие транспортных сетей. М.: Метротек, 2006.

81. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Прикладные задачи теории вероятностей. -М.: Радио и связь, 1983.

82. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания: Пер. с англ. И.И. Грушко/ Под ред. В.И. Неймана. М.: Машиностроение, 1979.

83. Новиков А.А., Устинов Г.Н. Уязвимость и информационная безопасность телекоммуникационных технологий. -М.: Радио и связь, 2003.

84. Назаров А.Н., Симонов М.В. ATM: технология высокоскоростных сетей. -М.: Эко -Трендз, 1997.

85. Гольдштейн Б.С., Пинчук А.В., Суховицкий А.Л. IP-телефония. М.: Радио и связь, 2001.

86. Росляков А.В., Самсонов М.Ю., Шибаева И.В. IP-телефония. -М.: Эко-Трендз, 2003.