Для линии с использованием усилителя с удаленной накачкой(ROPA) формула (1.21) может быть представлена в следующем виде

– полная длина оптического пролета, км.

Использовать формулы из раздела1.1.1 и 1.1.2 можно и при расчете когерентных суперканалов с форматами модуляцииDP-BPSK, -QPSK, - 8QAM, -16QAM.

1.4. Оценка полного значения OSNR для когерентных систем связи

Современные системы связи используютWDM мультиплексирование

количества коммутационного оборудования на больших узлах связи.

Для систем с использованием коммутационных элементов конечное значение OSNR будет снижаться за счет того, что кроме шума оптических усилителей и влияния нелинейности также будут также проявляться шумы,

18

Кроме штрафа заROADM мультиплексоры при расчете оптической линии связи со скоростью более 100 Гбит/с также вносится дополнительный штраф, вызванный межканальными переходами и взаимным влиянием разноскоростных каналов друг на друга. На рисунке 1.9 представлено семейство кривых, которое имеет ярко выраженный характер обратной параболы для разных пролетов.

Рисунок 1.9 – Зависимость OSNR от уровня мощности на Pin

Для сравнения произведем анализ графически полученного значения OSNR со значением OSNR согласно рекомендации G.680 (рис. 1.10).

Рисунок 1.10 – Сводный график OSNR от уровня мощности Pin

19

Так как рекомендация не учитывает штрафов по нелинейным потерям, поэтому конечное значение OSNR возможно нормировать дополнительным штрафом.

Рисунок 1.10 показывает нелинейный характер OSNR при увеличении уровня мощности на транспондере, в то время как согласно рекомендации ITU G.680 OSNR линейно возрастает. Таким образом, можно сделать вывод, что при достаточно высоком уровне OSNR, необходимым для работы, линия связи может иметь высокий уровень нелинейных помех, которые нормируя конечное значения линейного значенияOSNR, снижают соотношение сигнал-шум до уровня меньше, чем требуемое значения OSNRT (таблица 1.4).

Кроме нелинейного шума, система связи может содержать активные сетевые элементы в виде реконфигурируемых оптических мультиплексоров ввода-вывода. Данный мультиплексор позволяет осуществлять коммутацию оптических каналов без дополнительной 3R-регенерации.

1.5. Пример расчета OSNR для когерентных систем связи

Для расчета предположим, что помех между каналами нет( pXT = 0 ).

Произведем расчет для однопролетной системы со скоростью100 Гбит/с с фиксированными длинами пролета при изменении уровня мощности сигнала на входе в оптический пролет. Расчет производился для однопролетной системы ( NS =1).

Коэффициент шума оптического усилителя примем равным NF = 5 дБ, а длину пролета = 100 км. Усиление оптического усиления полностью компенсирует потери при прохождении сигнала через один пролет принимается равной G=22 дБ.

Произведем расчет уровня мощности шума, вызванного спонтанной эмиссией фотонов, по формуле (1.17):

PAESDEF A = 5 + 2 2 - 5 8 = -3 1 , дБм

После расчета линейных шумов, производится расчет шумов, вызванных нелинейностью оптических волокон, согласно формулы (1.22). Параметры

20

оптических волокон приведены в таблице1.3. Кроме этого, необходимо рассчитать эффективную длину оптического волокна.

Эффективная длина оптического волокна– это такая длина, на которой развиваются нелинейные эффекты волоконной оптики. Для оценки данной длины используется следующая формула:

Для примера, рассчитаем уровень мощности в канале для = –2 дБм (соответствует мощности 0,631 мВт).

pNLEDFA =

3

=ç ÷ ×1×(1.5 2)×19, 6 ×(0, 631×10-3 )3 ×

è 3 ø

×ln (p 2 × -21×10-24 ×19, 6×52 ×(30 ×109 )2 )×12, 48×109 =1, 099 ×10-7 Вт p × -21×10-24 ×(30×109 )3æ 2 ö

Таким образом, pNLEDFA = 0,109 мкВт. Для оценки OSNR, необходимо привести все значения мощностей привести к одной системе измерения и по формуле (1.25) рассчитать значение OSNR:

Таким образом, получено значение OSNR для уровня мощности в канале –2 дБм и длины оптического пролета в 100 км без учета штрафов.

Используя формулу (1.26), оценим штраф за ввод-вывод оптических каналов. Для этого необходимо произвести подстановку значений уровней мощности в формулу без перевода из логарифмической шкалы, так как формула является эмпирической:

21

O SN R penalty = 0,12 × (-2)2 + 0, 41 × (-2) + 3, 31 = 2, 97 дБ

Аналогичным образом производятся расчеты для всего диапазона допустимых мощностей в оптическом канале. В виду большого объема однотипных вычислений рекомендуется использовать среду вычислений Mathcad и Matlab. В таблице 1.6 приведены рассчитанные значения OSNR и

OSNRpenalty

Таблица 1.6 – Рассчитанные значения OSNR

Рисунок 1.11 – Полное значение OSNRtot от Pin

22