Оценка параметров качества оптической системы передачи с поляризационным мультиплексированием

Abstract

Стремительное развитие сети Интернет заставляет операторов связи постоянно расширять свои сети и увеличивать их пропускную способность. На участке сетей абонентского доступа наблюдается постепенный переход от сетей на базе медного кабеля к оптическому волокну. Поэтому задача увеличения скорости волоконно-оптических систем передачи, составляющих основу сетей транспортного участка, постоянно является актуальной. Достижение поставленной цели в современных ВОСП выполняется путем их построения по многоканальному принципу. Для передачи оптических сигналов в каждом канале можно использовать практически любой тип модуляции. Одним из простых методов повышения спектральной эффективности вдвое является поляризационное мультиплексирование канальных сигналов. Данная статья посвящена исследованию влияния параметров оптического сигнала и конфигурации линейного тракта на качественные характеристики канала ВОСП (Q-фактор). В ней выполнено сопоставление двух распространенных на сегодня видов модуляции оптического сигнала: по интенсивности и ФМ-4 с разделением по поляризации (DP-QPSK). На примере ВОСП с модуляцией по интенсивности выполнено сопоставление результатов расчета по аналитическим выражениям и имитационным моделированием. Сопоставление полученных данных показало, что имитационному моделированию соответствуют меньшая величина Q-фактора, поскольку при этом учитываются переходные и передаточные характеристики функциональных блоков ВОСП, а также нелинейные искажения сигнала в оптическом волокне. Сравнение результатов моделирования ВОСП с модуляцией по интенсивности и DP-QPSK доказало преимущества последнего вида модуляции, поскольку позволяет увеличить длину линейного тракта примерно вдвое (с 5 до 10 секций).

Стрімкий розвиток мережі Інтернет змушує операторів зв'язку постійно розширювати свої мережі та збільшувати їхню пропускну здатність. На ділянці мережі абонентського доступу спостерігається поступовий перехід від мереж на базі мідного кабелю до оптичного волокна. Тому завдання збільшення швидкості волоконно-оптичних систем передачі, що становлять основу мереж транспортної ділянки, постійно є актуальною. Досягнення поставленої мети у сучасних ВОСП виконується шляхом їхньої побудови за багатоканальним принципом. Для передавання оптичних сигналів у кожному каналі можна використовувати практично будь-який тип модуляції. Одним із простих методів підвищення спектральної ефективності вдвічі є поляризаційне мультиплексування канальних сигналів. У статті досліджується вплив параметрів оптичного сигналу та конфігурації лінійного тракту на якісні характеристики каналу ВОСП (Q-фактор). У ній порівнянюються два розповсюджені на сьогодні види модуляції оптичного сигналу: за інтенсивністю та ФМ-4 з поділом за поляризацією (DP-QPSK). На прикладі ВОСП із модуляцією за інтенсивністю порівнюються результати розрахунків за аналітичними виразами та імітаційним моделюванням. Порівняння отриманих даних показало, що імітаційному моделюванню відповідає менше значення Q-фактора, оскільки при цьому враховуються перехідні та передатні характеристики функціональних блоків ВОСП, а також нелінійні спотворення сигналу в оптичному волокні. Порівняння результатів моделювання ВОСП з модуляцією за інтенсивністю та DP-QPSK довело переваги останнього виду модуляції, оскільки дозволяє збільшити довжину лінійного тракту приблизно вдвічі (з 5 до 10 секцій).

Rapid development of the Internet requires operators to constantly expand their networks and increase their bandwidth. On the segment of subscriber access networks, a gradual transition from networks based on a copper cable to an optical fiber is carried out. Therefore, the problem of increasing the speed of fiber-optic transmission systems, which is the basis of transport network networks, is always urgent. Achievement of the set goal in modern fiber systems is carried out by constructing them on a multi-channel principle. The transmission of optical signals in each channel is possible with any type of modulation. One of the simple methods for increasing the spectral efficiency is the polarization multiplexing of the channel signals. The influence of the optical signal parameters and the configuration of the linear path on the quality characteristics of the channel of the fiber transmission system (Q-factor) is studied in the article. A comparison is made between the two types of optical signal modulation that are common today: intensity and QPSK with polarization separation (DP-QPSK). For a system with intensity modulation, a comparison is made between the results of calculations for analytical expressions and simulation simulations. Comparison of the data obtained proved that a smaller quantity Q-factor corresponds to the simulation, as this takes into account the transition and transmission characteristics of the transmission system of functional units, and non-linear distortion of the signal in the optical fiber. Comparison of the simulation results with intensity modulation and DP-QPSK proved the advantages of the latter type of modulation, since it allows to increase the length of the linear path by about two times (from 5 to 10 sections).