Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Алгоритмы работы когерентных транспондеров транспортных систем связи. Монография

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1110 11 > Следующая >>>

Заключение

На сегодняшний день когерентный способ приема оптических сигналов в системах связи является основным для организации ВОСП со скоростью передачи более 100 Гбит/с для магистральных и трансконтинентальных линий связи. Высокая скорость передачи съемных приемо-передающих модулей позволяет внедрять когерентные каналы для межсоединений ЦОДов, организовывать опорные оптические кольца для сотовых операторов связи. За последнее десятилетие технология когерентного приема вышла за пределы магистральных транспортных сетей и прочно закрепилась в сегменте городских сетей.

Развитие систем связи идет не только в направлении повышения канальной скорости. Особый интерес перед производителями стоит в практическом применении расширенного спектрального диапазона с использованием L-диапазона. Теоретическая емкость такого шага позволила бы достичь пропускной способности оптического волокна порядка 100 Тбит/с при включении более чем 250 каналов со скоростью передачи 400 Гбит/с. Применение гибридных волоконно-оптических усилителей с расширенной полосой усиления даст возможность для организации таких DWDM-систем.

Дефицит свободных оптических волокон способствует развитию не только систем связи, но и разработки новой волоконной инфраструктуры, ориентированной на оптические сети будущего. Технологически изготовители подошли к пределу по величине километрического затухания в оптических волокнах, поэтому одним из перспективных направлений существенного повышения пропускной способности является использованием многосердцевинных и маломодовых волокон – реализуются совместно с пространственным мультиплексированием. Насколько данные оптические волокна будут коммерчески конкурентоспособны можно будет оценить только после того, как все телекоммуникационные компоненты DWDM-систем и алгоритмы DSP-процессоров будут оптимизированы под работу с многосердцевинными и маломодовыми волокнами.

В настоящее время прогресс производительности когерентных систем связи будет повышаться за счет внедрения и модернизации сложных форматов модуляции при совместном использовании с блоком цифровой обработки сигнала, который является уже неотъемлемой частью любого оптического транспондера. Особый интерес связан с совершенствованием алгоритмов FEC и разработки адаптивных методов при повышении помехоустойчивости когерентных оптических систем связи.

Что касается магистральных систем связи мировые производители не пришли к единому решению по использованию унифицированных алгоритмов FEC, т.к. такое решение может привести в конечном счете к возможной совместимости транспондеров и мукспондеров различных вендоров. Такие технические решения в конечном итоге чреваты проблемами с внутренней архитектурой оборудования, сложностью управления и синхронизации клиентских потоков.

По этой причине известные вендоры сосредоточили свое внимание на четвертом поколении FEC для транспортных сетей, а также используют для коммерческих сетей проприетарные FEC третьего поколения на базе LDPC кодов с дополнительным маппингом и более сложными алгоритмами оценки накопленных ошибок, чем были заложены в базовых кодах с малой проверкой на четность.

В свою очередь это наталкивает на формулирование исследований, направленных на транспортные сети, по следующим направлениям:

− разработка алгоритма анализа принимаемого когерентного

кодированного сигнала неизвестной структуры;

− исследование методов определения параметров кодирования сигнала

современных когерентных транспондеров;

− имитационное моделирование декодирования лестничных кодов для

систем связи со скоростью 100 Гбит/с;

− оценка применения низкоплотных кодов в качестве SD-FEC в

когерентных оптических транспондерах;

− разработка алгоритма обработки когерентного сигнала,

учитывающего влияние хроматической и поляризационно-модовой дисперсии, а также алгоритмы восстановления сигнала с помощью программных средств.

Анализ сегмента межсоединений ЦОДов показывает, что все производители модулей придерживаются стандартов OpenROADM и OIF, стремясь к упрощению алгоритмов FEC, таким образом, удешевляя себестоимость приемо-передающих модулей различного форм-фактора, и повышая гибкость в выборе построения городских сетей и межсоединений ЦОДов. Обзор результатов свидетельствует о развитии данного направления, а также проведения дополнительных исследований:

− исследование оптимальной схемы кодирования для применения в

стандарте 400 ZR;

− исследование и применение алгоритмов FEC для схемы 800ZR;

− оценка работы внешнего лестничного кода с различными

внутренними кодами для применения в межсоединений ЦОДов;

− оценка потенциальной реализуемости архитектуры на основе

отечественных технологических процессов производства интегральных схем.

Все вышесказанное формулирует инженерные задачи исследования и разработки алгоритмов помехоустойчивого кодирования для когерентных систем связи, по результатам которых можно будет оценить перечень мероприятий, направленных на реализацию инженерного решения в виде опытного образца в рамках последующих работ, связанных с разработкой отечественного DSP-процессора.

Список литературы

1 Hall R. N. [и др.] Coherent Light Emission From GaAs Junctions // Physical Review Letters. – 1962. – Т. 9. – №9. – С. 366-368. 2 Minami T. [и др.] Optical amplification and modulation techniques for multigigabit IM/DD long-haul transmission systems // [Conference] IEEE International Conference on Communications, Including Supercomm Technical Sessions 1990. – pp. 183-188 vol.181. 3 Aida K., Nakajima J., Nakagawa K. Long-span repeaterless IM/DD optical transmission experiment over 300 km using optical amplifiers // [Conference] ICC 91 International Conference on Communications Conference Record 1991. – pp. 1228-1232 vol.1223. 4 Ryu S. [и др.] Long-haul coherent optical fiber communication systems using optical amplifiers // Journal of Lightwave Technology. – 1991. – Т. 9. – №2. – С. 251-260. 5 Gabla P. M. [и др.] 401 km, 622 Mb/s and 357 km, 2.488 Gb/s IM/DD repeaterless transmission experiments using erbium-doped fiber amplifiers and error correcting code // IEEE Photonics Technology Letters. – 1992. – Т. 4. – №10. – С. 1148-1151. 6 Goto M. [и др.] Design and performance of a 10-Gbit/s optical transmitter module // [Conference] 1992 Proceedings 42nd Electronic Components & Technology Conference 1992. – pp. 830-837. 7 Dziedzic J., Stolen R. H., Ashkin A. Optical Kerr effect in long fibers // Applied optics. – 1981. – Т. 20. – №8. – С. 1403-1406. 8 Kahn J. M., Ho K.-P. Spectral efficiency limits and modulation/detection techniques for DWDM systems // IEEE Journal of selected topics in quantum electronics. – 2004. – Т. 10. – №2. – С. 259-272.

9 Бакланов И. Г. SDH> NGSDH: практический взгляд на развитие транспортных сетей. – 2006.

10 Guowei S., Qing W., Zhao L., Lieguang Z. SDH Virtual Concatenation technique used in Ethernet data transport // [Conference] IEEE 2002 International Conference on Communications, Circuits and Systems and West Sino Expositions

2002. – pp. 1784-1787 vol.1782. 11 Kuschnerov M. Super C+L: Smooth Evolution from Now to the Future [Online]. – https://blog.huawei.com/2021/12/01/super-cl-smooth-evolution-nowfuture/. 12 Minoguchi K. [и др.] Experiments on stimulated Raman scattering in S- and L-bands 16QAM signals for ultra-wideband coherent WDM systems //

[Conference] Optical Fiber Communication Conference 2018: Optical Society of America. – pp. Th1C. 4. 13 Agrawal G. P. Nonlinear Fiber Optics // [Conference] Nonlinear Science at the Dawn of the 21st Century 2000 Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. – pp. 195-211. 14 Yu A., o'Mahony M. Optimisation of wavelength spacing in a WDM transmission system in the presence of fibre nonlinearities // IEE ProceedingsOptoelectronics. – 1995. – Т. 142. – №4. – С. 190-196. 15 Kaminov I. Optical Fiber Telecommunications: Components of Systems: Boston: Academic Press, 2006. 16 Onishi M., Sasaoka E. Recent Progress of Optical Fibers // 光学学报. –

2003. – Т. 23. – №s1. – С. 61. 17 Mukasa K. [и др.] Dispersion compensating fiber used as a transmission fiber: inverse/reverse dispersion fiber // Journal of Optical and Fiber Communications Reports. – 2006. – Т. 3. – №5. – С. 292-339. 18 Yamamoto S. Technologies required for the future submarine cable networks // [Conference] Optical Transmission Systems and Equipment for WDM Networking 2002: SPIE. – pp. 103-111. 19 Charlet G. Progress in optical modulation formats for high-bit rate WDM transmissions // IEEE Journal of selected topics in Quantum Electronics. – 2006. – Т. 12. – №4. – С. 469-483. 20 Krishna V. R., Tiwari V. Comparison of duobinary and modified duobinary modulation schemes for optimized transmission at 40 Gbps // [Conference] 2015 Twelfth International Conference on Wireless and Optical Communications Networks (WOCN) 2015: IEEE. – pp. 1-4. 21 PEREZ A. G. Efficient modulation formats for high bit-rate fiber transmission. – 2012. 22 Virgillito E. [и др.] Propagation effects in mixed 10g-100g dispersion managed optical links // [Conference] 2019 21st International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON) 2019: IEEE. – pp. 1-4. 23 Virgillito E. [и др.] Observing the Effects of Legacy 10G on 100G Channels in Dispersion Managed Optical Systems // arXiv preprint arXiv:1901.03373. – 2018. 24 Hui R., O'Sullivan M. Fiber optic measurement techniques: Academic Press, 2009. 25 ITU Q-factor test equipment to estimate the transmission performance of optical channels [Online]. – Telecommunication Standardization Sector.

26 Фокин В., Ибрагимов Р. Оптические системы с терабитными и петабитными скоростями передачи. – 2016.

27 Ибрагимов Р.З. Ф. В. Г. Расчёт характеристик когерентных оптических каналов. – Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2019. – 32 с.

28 Maniloff E., Gareau S., Moyer M. 400G and beyond: Coherent evolution to high-capacity inter data center links // [Conference] 2019 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC) 2019: IEEE. – pp. 1-3. 29 Munks T. Future proofing optical networks with next-gen ROADMs [Online]. – Omdia. – https://marketing.us.fujitsu.com/rs/407-MTR501/images/Omdia%20Webinar%20Companion%20Report%20-Future-proofingnetworks-next-gen-ROADMs%20080420.pdf. 30 Testa F., Pavesi L. Optical switching in next generation data centers: Springer, 2017.

31 Ганьжа Д. Межсоединение ЦОД // Журнал сетевых решений LAN. – 2017. – №1-2. – С. 4-4. 32 Лабуз Н. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ТРАНСИВЕРОВ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ // Modern Science. – 2021. – №1-1. – С. 456-462. 33 NeoAnalytics Анализ российского рынка телекоммуникационного оборудования: итоги 2020 г., прогноз до 2024 г. [Online]. –

https://marketing.rbc.ru/articles/12556/. 34 Барсков А. Российский рынок DWDM: лямбда за лямбдой // ИКС. –

2020. – №1. 35 Магистральные сети связи в России, 2021 [Online]. – https://www.comnews.ru/content/217974/2021-12-20/2021-w51/magistralnye-setisvyazi-rossii-2021. 36 Bigo S. [и др.] Overlaying coherent-detection channels over direct- detection channels in multi-bit-rate systems // [Conference] 2009 Conference on Optical Fiber Communication-incudes post deadline papers 2009: IEEE. – pp. 1-3. 37 Benedetto S., Gaudino R., Poggiolini P. Direct detection of optical digital transmission based on polarization shift keying modulation // IEEE Journal on Selected areas in Communications. – 1995. – Т. 13. – №3. – С. 531-542. 38 Stratix V., Link T. S. Design Guidelines for 100 Gbps-CFP2 Interface. –

2014.

39 Проскурин А. А., Близнюк В. И., Ивкин В. Б. Реализационные аспекты разработки отечественного транспондера когерентных волоконнооптических систем передачи со скоростью 100 Гбит/с // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2020. – №2. – С. 64-69.

40 Волков С., Овсянкин С., Рыженко И. Вопросы разработки доверенного когерентного оптического транспондера для передачи сигналов 100 Гбит/с // Наноиндустрия. – 2020. – Т. 13. – №S4. – С. 324-325.

41 ITU G.Sup58 : Optical transport network module framer interfaces [Online]. – Telecommunication Standardization Sector. 42 Yamamoto A., Okaniwa T., Yafuso Y., Nishita M. Development of a Micro ITLA for Optical Digital Coherent Communication // Furukawa Electric Review. – 2015. – Т. 46. – С. 3-6. 43 Matiss A. [и др.] Novel integrated coherent receiver module for 100G serial transmission // [Conference] 2010 Conference on Optical Fiber Communication (OFC/NFOEC), collocated National Fiber Optic Engineers Conference 2010: IEEE. – pp. 1-3. 44 Zhang B., Malouin C., Schmidt T. J. Design of coherent receiver optical front end for unamplified applications // Optics express. – 2012. – Т. 20. – №3. – С. 3225-3234. 45 Liu L. [и др.] Initial tap setup of constant modulus algorithm for polarization de-multiplexing in optical coherent receivers // [Conference] 2009 Conference on Optical Fiber Communication 2009. – pp. 1-3. 46 ITU G.652 : Characteristics of a single-mode optical fibre and cable [Online]. – Telecommunication Standardization Sector. 47 Savory S. J. Digital filters for coherent optical receivers // Optics Express. – 2008. – Т. 16. – №2. – С. 804-817. 48 Goldfarb G., Li G. Chromatic Dispersion Compensation Using Digital IIR Filtering With Coherent Detection // IEEE Photonics Technology Letters. –

2007. – Т. 19. – №13. – С. 969-971. 49 Savory S. J., Gavioli G., Killey R. I., Bayvel P. Electronic compensation of chromatic dispersion using a digital coherent receiver // Optics Express. – 2007. – Т. 15. – №5. – С. 2120-2126. 50 Liu Y. [и др.] Practical Kramers-Kronig phase retrieval FIR filter with the Gibbs phenomenon // Journal of Lightwave Technology. – 2021. – Т. 40. – №4. – С. 1007-1017. 51 Fan Y. [и др.] The comparison of CMA and LMS equalization algorithms in optical coherent receivers // [Conference] 2010 6th International Conference on Wireless Communications Networking and Mobile Computing (WiCOM) 2010: IEEE. – pp. 1-4. 52 Ip E., Kahn J. M. Digital equalization of chromatic dispersion and polarization mode dispersion // Journal of Lightwave Technology. – 2007. – Т. 25. – №8. – С. 2033-2043.

53 Dikhaminjia N. [и др.] Combined optimization of FFE and DFE equalizations // [Conference] 2018 IEEE 27th Conference on Electrical Performance of Electronic Packaging and Systems (EPEPS) 2018: IEEE. – pp. 21-

23. 54 Viterbi A. J., Viterbi A. M. Nonlinear estimation of PSK-modulated carrier phase with application to burst digital transmission // IEEE Transactions on Information theory. – 1983. – Т. 29. – №4. – С. 543-551. 55 Macho A. Digital Coherent Receivers and Advanced Optical Modulation Formats in 100 and 200 Gb/s DWDM Systems // final work for the course Sistemas Avanzados de Comunicaciones, ETSIT-UPM, Madrid (Spain). – 2014. 56 Yankov M. P. [и др.] Constellation shaping for fiber-optic channels with QAM and high spectral efficiency // IEEE Photonics Technology Letters. – 2014. – Т. 26. – №23. – С. 2407-2410. 57 Smith B. P., Kschischang F. R. A pragmatic coded modulation scheme for high-spectral-efficiency fiber-optic communications // Journal of Lightwave Technology. – 2012. – Т. 30. – №13. – С. 2047-2053. 58 Beygi L., Agrell E., Kahn J. M., Karlsson M. Rate-adaptive coded modulation for fiber-optic communications // Journal of lightwave technology. –

2013. – Т. 32. – №2. – С. 333-343. 59 Ye C. [и др.] Demonstration of 50Gbps IM/DD PAM4 PON over 10GHz class optics using neural network based nonlinear equalization // [Conference] 2017 European Conference on Optical Communication (ECOC) 2017: IEEE. – pp. 1-3. 60 Guo K. [и др.] A survey of FPGA-based neural network accelerator // arXiv preprint arXiv:1712.08934. – 2017. 61 Jung S., su Kim S. Hardware implementation of a real-time neural network controller with a DSP and an FPGA for nonlinear systems // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2007. – Т. 54. – №1. – С. 265-271. 62 Gutiérrez-Gnecchi J. A. [и др.] DSP-based arrhythmia classification using wavelet transform and probabilistic neural network // Biomedical Signal Processing and Control. – 2017. – Т. 32. – С. 44-56. 63 Li C. [и др.] Convolutional Neural Network-Aided DP-64 QAM Coherent Optical Communication Systems // Journal of Lightwave Technology. –

2022. – Т. 40. – №9. – С. 2880-2889. 64 Liu S. [и др.] An effective artificial neural network equalizer with sshape activation function for high-speed 16QAM transmissions using low-cost directly modulated laser // [Conference] 2018 International Conference on Network Infrastructure and Digital Content (IC-NIDC) 2018: IEEE. – pp. 269-273.

65 Sidelnikov O. S., Redyuk A. A., Sygletos S. Dynamic neural networkbased methods for compensation of nonlinear effects in multimode communication lines // Quantum Electronics. – 2017. – Т. 47. – №12. – С. 1147. 66 Catanese C., Ayassi R., Pincemin E., Jaouën Y. A fully connected neural network approach to mitigate fiber nonlinear effects in 200G DP-16QAM transmission system // [Conference] 2020 22nd International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON) 2020: IEEE. – pp. 1-4. 67 Freire P. J. [и др.] Experimental Verification of Complex-Valued Artificial Neural Network for Nonlinear Equalization in Coherent Optical Communication Systems // [Conference] 2020 European Conference on Optical Communications (ECOC) 2020: IEEE. – pp. 1-4. 68 Fan Q., Lu C., Lau A. P. T. Combined neural network and adaptive DSP training for long-haul optical communications // Journal of Lightwave Technology. – 2021. – Т. 39. – №22. – С. 7083-7091. 69 Bayvel P. [и др.] Digital signal processing (DSP) and its applications in optical communications systems // Optical Fiber Telecommunications. – 2013. – С. 163-219.

70 Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования: Техносфера, 2006.

71 Lê N. B. Advanced digital optical communications: Taylor & Francis,

2015.

72 Костюков А. [и др.] Помехоустойчивое кодирование в современных форматах связи // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2019. – Т. 15. – №2. – С. 132-138. 73 Скляр Б. Цифровая связь: Теоретические основы и практическое применение: Издательский дом Вильямс, 2004.

74 Leven A. [и др.] Estimation of soft FEC performance in optical transmission experiments // IEEE Photonics Technology Letters. – 2011. – Т. 23. – №20. – С. 1547-1549. 75 Tychopoulos A., Koufopavlou O., Tomkos I. FEC in optical communications-A tutorial overview on the evolution of architectures and the future prospects of outband and inband FEC for optical communications // IEEE Circuits and Devices Magazine. – 2006. – Т. 22. – №6. – С. 79-86. 76 Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки,

1986. 77 Mizuochi T. [и др.] Experimental demonstration of concatenated LDPC and RS codes by FPGAs emulation // IEEE Photonics Technology Letters. – 2009. – Т. 21. – №18. – С. 1302-1304.

100

78 Qiu J., Chen L., Liu S. A novel concatenated coding scheme: RS-SCLDPC codes // IEEE Communications Letters. – 2020. – Т. 24. – №10. – С. 2092-

2095. 79 Choi C.-S., Lee H., Kaneda N., Chen Y.-K. Concatenated non-binary LDPC and HD-FEC codes for 100Gb/s optical transport systems // [Conference] 2012 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) 2012: IEEE. – pp. 1783-1786. 80 Scholten M., Coe T., Dillard J., Chang F. Enhanced FEC for 40G/100G // [Conference] Proc. ECOC 2009. – pp. 1-12. 81 Yu F. [и др.] Application aspects of enhanced FEC for 40/100G systems // [Conference] Proc. European Conference on Optical Communication 2010. 82 Chang D. [и др.] FPGA verification of a single QC-LDPC code for 100 Gb/s optical systems without error floor down to BER of 10− 15 // [Conference] 2011 Optical Fiber Communication Conference and Exposition and the National Fiber Optic Engineers Conference 2011: IEEE. – pp. 1-3. 83 Chang D. [и др.] LDPC convolutional codes using layered decoding algorithm for high speed coherent optical transmission // [Conference] OFC/NFOEC 2012: IEEE. – pp. 1-3. 84 Morero D. A. [и др.] Non-concatenated FEC codes for ultra-high speed optical transport networks // [Conference] 2011 IEEE Global Telecommunications Conference-GLOBECOM 2011 2011: IEEE. – pp. 1-5. 85 Kamiya N., Shioiri S. Concatenated QC-LDPC and SPC codes for 100 Gbps ultra long-haul optical transmission systems // [Conference] 2010 Conference on Optical Fiber Communication (OFC/NFOEC), collocated National Fiber Optic Engineers Conference 2010: IEEE. – pp. 1-3. 86 Mizuochi T. [и др.] Evolution and status of forward error correction // [Conference] OFC/NFOEC 2012: IEEE. – pp. 1-3.

87 Ворфоломеев И., Молчанов И., Овсянкин С., Юдин В. ПРИМЕНЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ SD-FEC В ОПТИЧЕСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЯХ // [Conference] Современное состояние и перспективы развития специальных систем радиосвязи и радиоуправления 2018. – pp. 198-200.

88 Djordjevic I. B., Cvijetic M., Xu L., Wang T. Proposal for beyond 100Gb/s optical transmission based on bit-interleaved LDPC-coded modulation // IEEE Photonics Technology Letters. – 2007. – Т. 19. – №12. – С. 874-876. 89 Tanner R. A recursive approach to low complexity codes // IEEE Transactions on information theory. – 1981. – Т. 27. – №5. – С. 533-547.

90 Проскурин А. А. Модифицированный алгоритм итеративного декодирования низкоплотностных кодов, учитывающий свойства и

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1110 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]