1. Оценка характеристик оптических каналов

(отношение сигнал-шум в оптическом диапазоне). Нельзя путать данные величины, так как разница в конечных значениях может достигать логарифмическом масштабе нескольких децибел, что особенно критично для высокоскоростных когерентных систем.

Связь SNR и OSNR может быть выражена с помощью следующей формулы [2]:

где p – определяет количество поляризаций сигнала в канале;

–канальная скорость, Гбит/с;

–шумовая полоса, в общем случае используется полоса

эквивалентная 0,1 нм (12,5 ГГц), ГГц.

Для систем оптической связи используется отношение сигнал-шум в оптическом диапазоне относительно усиленного шума спонтанной эмиссии ASE, в то время как для систем радио и сотовой связи в качестве определения используется отношение сигнал-шум как аддитивный белый гауссовский шум (AWGN, Additive white Gaussian noise ). Визуально различие между

OSNR и SNR представлено на рис. 1.1.

6

Рисунок 1.1 – Определение отношения сигнала к уровню шума для а) SNR б)

OSNR

Не смотря на линейность отношения1.1, зависимость не будет иметь строгую пропорциональность. Это возможно при значении OSNR достаточно высоких, когда способность трансивера ограничена(например, блоком аналого-цифрового преобразования) и нестабильна работа блока цифровой обработки сигнала (ЦОС).

По этой причине, при увеличении канальной скорости и использовании многоуровневых форматов модуляции особенно важным является точная оценка OSNR с возможным энергетическим запасом, который снижается с увеличением скорости из-за возрастания требования поOSNR (таблица 1.1) [3].

Таблица 1.1 – Характеристики форматов модуляции

Стоит отметить, что формула дает верное значениеOSNR на выходе только в случае сигнала, не содержащего шумASE, на входе в сетевой элемент. Последнее слагаемое формулы(1.2) является эмпирическим значением, определяющим полосу оптического сигнала, в которой производится измерение накопленного шума. В технике связи чаще всего используют полосу 0,1 нм (полоса частот соответствует12,5 ГГц и нормирование отражено индексом«n»). В случае, если расчет OSNR производился в полосе частот, отличной от 0,1 нм, возможно использовать формулу пересчета:

где n – полоса, в которой производится измерение OSNRn, нм.

При переходе в логарифмические величиныOSNR в требуемой полосе 0,1 нм можно получить из формулы (1.3):

8

Таким образом, можно заметить, что при больших значениях OSNRn на конечное значение OSNR в полосе 0,1 нм оказывает второе слагаемое с n.

1.2 Анализ обобщенной оценки OSNR

В общем случае, снижение величины OSNR будет проходить скачкообразно, согласно формулы (1.1). Скорость снижения конечного OSNR будет зависеть от затухания, на каком-либо отдельно взятом участке оптической секции. На примере типовой системы передачи сN-оптическими пролетами (рис.1.2) и 40 оптическими каналами производится оценочный расчёт. Число учитываемых пролётов (оптическое волокно + усилитель ОЛУ) выбрано 7 (от 0 до 6).

приведены основные данные, для оценки уровняOSNR от количества оптических пролетов. Для простоты расчета предполагается, что на входе в первый оптический пролет уровень мощности составляет -2 дБм для каждого из каналов.

Таблица 1.2 – Оценка конечного уровня OSNR

Для рассчитанных уровней OSNR построен график зависимости на рис. 1.3. Как видно из графика, шумы, обусловленные спонтанной эмиссией

9

оптических усилителей, имеют линейное воздействие на конечный уровень отношения сигнал-шум.

Рисунок 1.3 – Снижение уровня OSNR от количества оптических пролетов

Рисунок 1.4 – Функция OSNR(Pin) для фиксированной длины пролета

Основной вывод, который можно сделать из существующего анализа