Алгоритмическая методика определения поляризационной модовой дисперсии на волоконно#оптической линии связи

ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
Алгоритмическая методика определения
поляризационной модовой дисперсии
на волоконно#оптической линии связи
Ключевые слова: поляризационная модовая
дисперсия, хроматическая дисперсия,
Q#фактор, оптическое волокно, компенсация
хроматической дисперсии,
волоконно#оптическая линия.
Предлагается новый подход при решении задачи определения влияния поляризационной
модовой дисперсии на волоконно#оптической линии связи. Необходимым условием являет#
ся знания требуемой длины линии, типа оптического волокна, числа каналов для ВОСП#СР
и скорости передачи. При скоростях передачи 10#100 Гбит/с необходимым условием яв#
ляется предварительная оценка требуемого значения отношения сигнал/шум, при выбран#
ной длине усилительного участка и необходимого числа усилительных пунктов, наличие уси#
лителей мощности, компенсаторов хроматической дисперсии и предусилителей. Все эти
элементы вместе с другими элементами, кроме изоляторов, фильтров и т.д., оптического во#
локна, также оказывают влияние на значение поляризационной дисперсии волоконной ли#
нии связи. Определение предварительного значения при выбранном числе усилительных
участков отношения сигнал/шум позволяет оценить необходимость решения по компенса#
ции хроматической дисперсии.
Портнов Э.Л., Григорьян А.К.,
ФГОБУ ВПО МТУСИ
Следующим шагом является использование предварительной
коррекции ошибки, что позволяет снизить значение отношения сиг#
нал/шум на 6 дБ. Решение для длины усилительного участка по за#
туханию для данной скорости передачи позволяет решить задачу по
компенсации хроматической дисперсии(с учетом хроматической
дисперсии высшего порядка). Зная все значения по всем элементам
и их количество, с учетом значения поляризационной дисперсии оп#
тического волокна, определяем значение поляризационной модо#
вой дисперсии на линии. И сравниваем его с существующими нор#
мами. Зная его возможное превышение относительно существую#
щих норм, уменьшаем длину усилительного участка за счет поляри#
зационной модовой дисперсии и применяем поляризационные ком#
пенсаторы дисперсии. Это позволяет уменьшить влияние ПМД на
ВОЛС.
При высоких скоростяхпередачи с использованием оптических
кабелей с одномодовыми оптическими волокнами по рекомендаци#
ям G#652 и G#655 МСЭ#Т важное значение преобретает воздейст#
вие, вызванное не только хроматической дисперсией, но и поляри#
зационной модовой дисперсией (ПМД); и чем больше скорость пе#
редачи (40, 100 Гбит/с), тем больше проявляется ПМД. Алгоритм
решения задачи по определению ПМД определяется исходными
данными:
— выбранным типом оптического волокна (ОВ);
— длиной проектируемой линии;
— системой передачи;
— методом модуляции;
— спектральным уплотнением;
— необходимой предварительной коррекцией ошибок;
— методом компенсации дисперсии.
Результирующая схема линии передачи чаще всего включает
кроме промежуточных усилителей усилитнль мощности и предуси#
литель. Решающим фактором при первоначальном расчете является
относителное отношение сигнал/шум (ООСШ) и , следовательно,
коэффициент битовых ошибок.
При переходе со скорости передачи с 10 Гбит/с на скорость пе#
редачи 40 Гбит/с требования к ООСШ повышается на 6 дБ, ПМД
T#Comm, #8#2013
возрастает в 4 раза, влияние хроматической дисперсии возрастает
в 16 раз, увеличивается влияние нелинейных эффектов.
Для преодоления негативных воздействий на ООСШ использу#
ется предварительная коррекция ошибок (ПКО); для уменьшения
влияния ПМД выбирается формат модуляции (RZ#DPSK); для пре#
одоления воздействия хроматической дисперсииии используются
компппенсирующие ОВ или электронная компенсация; нелиней#
ность корректируется с помощью формата модуляции.
Типовое значение ООСШ требуемое для различных скоростей
передачи при прямом детектировании при 10#9 коэффициенте бито#
вых ошибок приведено в табл. 1.
Таблица1
Для скорости передачи 40 Гбит/с ООСШ требуется равным
24 дБ, а при использовании ПКО 16дБ.При 18дБ потерь на пролет
при 5 дб на шум усилителя Рк = 0 дБм при ООСШ = 10#9 допуска#
ется 5#6 промежуточных оптических усилителей.
Эмпирическое выражение для ООСШ представлено для длины
волны 1550нм следующим выражением:
ООСШ(дБ) = 58 –10lgN –NF – 10lgL +Pout – 10lgM –K,
где M — число каналов; N — число усилителей; L — потери на один
пролет; NF — шум усилителя; Рвых — выходная мощность усилителя;
К — другие факторы.
Нелинейные эффекты ограничивают передачу и зависят от ряда
факторов: скорости передачи, оптической мощности, оптического
волокна, формата модуляции.
Уменьшить или ограничить это влияние можно выбором ОВ,вы#
бором формата модуляции,оптической фазовой конфигурацией,
дисперсионным решением, электронной техникой. Следует отме#
тить, что коэффициент битовых ошибок возрастает при увеличении
вводимой в ОВ мощности из#за нелинейности ОВ.
99
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
Учитывая ОСШ для одного пролета допустимое затухание на
один пролет составляет 18 дБ исходя из требований ОСШ = 24дБ
для скорости передачи 40 Гбит/с и с учетом затухания разъемных
соединений и дополнителных потерь в виде 6 дБ. В результате полу#
чим допусимую длину усилительного участка равную 65 км при уче#
те километрического затухания с учетом неразъeмных соединений ,
равного 0,275 дБ/км.
Определим дисперсионную длину с учетом квадратурно#фазо#
вой модуляции с невозвратом к нулю (НВО) и предварительной кор#
рекции ошибки первого поколения (ПКО)
L = 0,75*0,9 Tb2*d2m*(3,33lgM)2*(Q1/Q0)2/
8,1(β2obLob + β2obkdLobkd)/(Lob + Lobkd).
Окончательное решение по учёту и компенсации ПМД прини#
мается после предварительного полного расчета и компенсации ли#
нии по хроматической дисперсии. При дифференциальной модовой
задержке, равной 0,5 Тб коэффициент битовых ошибок(КБО) будет
равен 10#3, а при норме 0,1 Тб КБО равен 10#9.Поэтому следует оп#
тимально решить задачу как по компенсации хроматической , так и
по поляризационной модовой дисперсии.
Ld = T2b*dm2*(3,33lgM)2* (Q1/Q0)2/8β2.
Получим Ld = 41км, При потерях на хроматическую дисперсию
2 дБ допустимая длина по дисперсии в этом случае будет равна
31км. Следовательно, для компенсации дисперсии следует исполь#
зовать 34 км дисперсионного волокна. В этом случае
L = 0,75Tb2*dm2*(3,33lgM)2*(Q1/Q0)2/
8(β2obLob + β2obkdLobkd)/(Lob+Lobkd).
В результате получено решение по хроматической дисперсии и
еe компенсации на линии.
Зная длину линии и все элементы без компенсаторов ПМД
определим ПМД1 и ПМД2
ПМД1 = 3,7 √N(τ2obLob + τ2obkdLobkd + Στ2элементов),
ПМД2 = (ПМД1)2/√3; ( ПМД1)2 + ПМД2 = ПМД/
В результате:
Литература
1. Григорьян А.К. Оценка методики расчета компенсации хроматичес#
кой и поляризационной модовой дисперсии // Электросвязь №12. —
С.28#30.
2. Портнов Э.Л., Григорьян А.К. Оценка допустимых норм по хромати#
ческой и поляризационно#модовой дисперсиям // МФИ, Ноябрь 2011.
3. Портнов Э.Л., Григорьян А.К. Увеличение длины регенерационного
участка за счет предварительной коррекции ошибки при высоких скоростях
передачи // НТК МТУСИ, 2011.
4. Григорьян А.К. Упреждающая коррекция ошибки при скоростях пере#
дачи 10#100 Гбит/с при форматах модуляции NRZ, RZ и CR // T# Comm —
Телекоммуникации и транспорт, 2012. — №1. — С.53#56.
5. C.R.Menyuk, A.Galtarossa. Polarization mode dispersion, Springer,
2005, 298 p.
Algorithmic technique of definition of polarization mode dispersion of the fibre#optic communication line
Portnov T.L., Grigorian A.K., MTUCI
Abstract
The report proposes a new approach for solving the problem of determination of the effect of polarization mode dispersion of the fibre#optic com#
munication line. A necessary condition is the knowledge of the required line length, type of optical fiber, the number of channels for playback#TH and
the transmission speed. When speeds of 10#100 GB/s is a necessary condition preliminary assessment of the required value of signal/noise, when
the length of the amplifier of the site and the necessary number of reinforcement points, the presence of power amplifiers, compensators chromatic dis#
persion and preamplifiers. All of these elements together with other elements, other than insulators, filters, etc., optical fiber, also have an impact on the
value of the polarization of the dispersion fiber communication line. Definition of pre#set values for the selected including the reinforcement areas sig#
nal/noise ratio allows you to evaluate the need for decisions on compensation of chromatic dispersion.
The next step is to use preliminary correction of the mistakes, that allows to reduce the value of signal/noise ratio by 6 dB. The solution for the length
of the amplifying site of attenuation for the transfer speed allows to solve a problem for the compensation of chromatic dispersion(with account of chro#
matic dispersion of the highest order). Knowing all of the values on all of the elements and the number of them, with the account of the values of the
polarization of the dispersion of the optical fiber, determine the value of the polarization mode dispersion on the line. And compare it with the exist#
ing norms. Knowing the possible excess relative to the existing standards, reduce the length of the amplifying site due to the polarization mode dis#
persion and use a polarizing dispersion compensators. This allows you to reduce the impact of the BDP on fiber#optic lines.
Keywords: polarization mode dispersion dispersion, chromatic dispersion, the Q#factor, optical fiber, compensation of chromatic dispersion, fiber#optic line.
100
T#Comm, #8#2013