Volkov_dop.material / Анализ форматов модуляции для систем DWDM 40 Гбитс

кспоненциальный рост потреб-

систем связи с канальной скоро-

пульсы

слабо взаимодействуют

Эности современного общества

стью 40 Гбит/с в ближайшие годы

между собой, а искажения изме-

в скорости и объеме получения

будет происходить и в России.

няют индивидуальные параметры

информации продолжается и ста-

Следует

обратить

внимание,

что

отдельных

сигналов. В

системах

вит перед операторами связи всех

техническое

переоснащение

от-

связи со скоростью передачи ин-

уровней задачу увеличения про-

расли,

связанное

с

переходом

формации 40 Гбит/с нелинейные

пускной способности их опорных

на канальные скорости передачи

эффекты проявляются иначе. В та-

DWDM-систем связи. Наиболее

информации 40 Гбит/с, а в пер-

ких системах дисперсия приводит

эффективным способом этого яв-

спективе и 100 Гбит/с, может быть

к перекрытию соседних импульсов

ляется увеличение спектральной

осуществлено с использованием

на коротких расстояниях, и сущест-

эффективности использования их

оборудования российского произ-

венными становятся эффекты вза-

рабочих спектральных областей.

водства [3 — 4].

имного влияния последовательных

Сделать это можно двумя путями:

сигналов. Такое влияние проявля-

уменьшить расстояние между ка-

Необходимость внедрения

ется в виде внутриканальной кросс-

налами или увеличить канальную

новых форматов модуляции

модуляции (iXFM) и внутриканаль-

скорость [1, 2]. Второй путь — эко-

ного четырехволнового смешения

номически более

перспективен,

В оптических системах связи с ка-

(iFWM). Следствием этих эффек-

так как увеличение канальной ско-

нальной скоростью до 10 Гбит/с

тов в присутствии хроматической

рости приводит к снижению стои-

включительно используются пре-

дисперсии является амплитудная

мости и уменьшению энергии, за-

имущественно бинарные

ампли-

модуляция и джиттер.

трачиваемой на передачу единицы

тудные форматы модуляции (ASK),

информации.

однако при увеличении канальной

Сравнение форматов модуляции

В течение последних несколь-

скорости до 40 Гбит/с требуется

ких лет началось крупномасш-

внедрение новых, более эффек-

За последнее десятилетие пред-

табное внедрение

коммерческих

тивных и менее чувствительных к

ложено и исследовано много фор-

многоканальных

DWDM-систем

искажениям форматов модуляции

матов модуляции для оптических

передачи информации с каналь-

[1 — 6]. При таких же физических

систем связи. С технической точки

ной скоростью 40 Гбит/с. Лидера-

условиях эксплуатации, как в дейс-

зрения наибольшие перспективы

ми в этом процессе в Северной

твующих 10-гигабитных системах

предоставляют те из них, которые

Америке являются компании AT&T

связи, переход к системам связи

используют когерентное детекти-

и Sprint, которые переводят на эту

со скоростью 40 Гбит/с без из-

рование [7]. Однако когерентные

скорость свои национальные опор-

менения формата модуляции по-

приемники и передатчики все еще

ные DWDM-сети. Внедрение по-

требовал бы четырехкратного (на

очень дороги, и их использование,

добных систем началось и в Евро-

6 дБ) увеличения оптического от-

по всей видимости, станет эко-

пе. Такие компании, как Telefonica,

ношения сигнал-шум (OSNR).

номически оправданным в систе-

DT, FT, BT, KPN, TI, Arcor и Viatel,

Кроме того, в 16 раз увели-

мах связи с канальной скоростью

уже либо приступили к коммерчес-

чиваются требования

к точности

100 Гбит/с.

кой эксплуатации 40-гигабитных

компенсации хроматической дис-

Среди

множества

форматов

сетей передачи, либо завершают

персии, а величина максимально

модуляции с прямым детектиро-

их тестовую эксплуатацию. В Ази-

допустимой

накопленной

поля-

ванием наиболее перспективными

атско-Тихоокеанском регионе ши-

ризационной модовой дисперсии

для систем связи с канальной ско-

рокомасштабные коммерческие

(ПМД) уменьшается в 4 раза.

ростью 40 Гбит/с являются диффе-

проекты по внедрению таких сетей

Вопрос, требующий отдельного

ренциальные двух- и четырехуров-

ведут NTT, VNPT, Telekom Malaysia,

рассмотрения, — нелинейные ис-

невые фазовые (DPSK и DQPSK).

China Telecom и China Netcom.

кажения в 40-гигабитных системах

Наряду

с

ними исследовались

Нет сомнения, что переход к

связи. В отдельных каналах DWDM-

модифицированные амплитудные

коммерческому

использованию

систем со скоростью 10 Гбит/с им-

форматы: дуобинарный (ODB или

“Вестник связи” № 1 '2012

35

Формат

OSNRR

Нелинейные

Сложность

Сложность

DWDM сетка

Помехи от 10 ГГц

модуляции

искажения

передатчика

приемника

50 ГГц

каналов ASK

NRZ ASK

15,9 дБ

Большие

1

МЦ

1

ФД

Нет

Существенные

DB (PSBT)

14 — 15 дБ

Большие

1

МЦ

1

ФД

Да

Существенные

RZ AMI

13,4 дБ

Умеренные

2

МЦ

1

ФД

Нет

Умеренные

VSB CSRZ

14,7 дБ

Умеренные

2

МЦ, 1 ОФ

1

ФД

Да

Умеренные

NRZ ADPSK

11,7 дБ

Слабые

1

МЦ

2

ФД, 1 ДИ

Да

Слабые

RZ DPSK

11,1 дБ

Слабые

2

МЦ

2

ФД, 1 ДИ

Нет

Слабые

NRZ DQPSK

13,2 дБ

Умеренные

2

МЦ

4

ФД, 2 ДИ

Да

Существенные

RZ DQPSK

12,2 дБ

Умеренные

2

— 3 МЦ

4

ФД, 2 ДИ

Да

Существенные

36

“Вестник связи” № 1 '2012

ров является лучшей кандидату-

СЕТИ

сети можно использовать 80 спек-

для использования в магистраль-

рой для реализации DWDM-систем

тральных каналов в стандартном

ных сетях российских операторов

связи, работающих на кабельной

С-диапазоне. Наиболее вероятный

связи. Для этого была измерена

инфраструктуре действующих се-

сценарий развития DWDM-сетей

величина необходимого для без-

тей связи, оптимизированной для

связи в России предполагает, что

ошибочной работы OSNR в ко-

канальных скоростей 10 Гбит/с.

по мере роста потребности в про-

роткой линии, а также проведено

Как следует из таблицы, при

пускной способности линий связи

тестирование работы DWDM-обо-

использовании формата DQPSK

будет увеличиваться число 10-ги-

рудования ATP-40-4 в модельной

требуемый для обеспечения BER

габитных каналов. После того, как

линии связи длиной 1000 км. Уже

на уровне 10-3 OSNR на 1,5 дБ боль-

их число достигнет 80, начнется

в этом эксперименте было пока-

ше, чем при использовании DPSK-

поочередная их замена 40-гига-

зано, что системы связи на осно-

формата. Величина разницы в тре-

битными. Поэтому для экспери-

ве NRZ DPSK способны работать

буемых OSNR достигает 3 дБ для

ментального доказательства воз-

с 80-канальными мультиплек-

обеспечения BER на уровне 10-12.

можности использования формата

сорами и

демультиплексорами.

Кроме того, реализация DQPSK-

NRZ ADPSK в DWDM-системах c

В развитие этого эксперимента

формата

значительно сложнее,

межканальным расстоянием 50 ГГц

были проведены прямые экс-

чем формата ADPSK. Следует от-

были проведены эксперименталь-

периментальные

исследования

метить более сильную подвержен-

ные исследования на модельной

характеристик

многоканальной

ность этого формата нелинейным

линии связи длиной 1200 км (к мо-

мультиформатной DWDM-систе-

искажениям и значительные по-

менту отправки статьи в редакцию

мы связи (рис. 1).

мехи от соседних каналов при сов-

длина была увеличена до 2000 км).

Экспериментальная DWDM-ли-

местной работе с амплитудными

ния связи содержала 12 участков во-

10-гигабитными форматами. Учи-

Тестирование систем

локна длиной по 100 км. Затухание

тывая сложность реализации при-

40 Гбит/с NRZ ADPSK

в волокне компенсировалось двух-

емников и передатчиков, формат

каскадными

усилителями EDFA,

DQPSK можно, по-видимому, ре-

Недавно в лаборатории компании

между каскадами которых находи-

комендовать в качестве одной из

“Т8” успешно прошел испытания

лись блоки компенсации дисперсии

кандидатур для сетей с большим

первый образец российского

(DCU). На входе и выходе линии

числом оптически коммутируемых

DWDM-оборудования передачи

связи располагались 80-канальные

узлов, для которых предпочтитель-

информации с канальной скоро-

мультиплексор и демультиплексор

ны форматы модуляции с узким

стью 40 Гбит/с — агрегирующий

(MUX-80, DEMUX-80).

спектром.

транспондер ATP-40-4 произ-

В линию подавались различные

Возможность реализации DWDM-

водства НТО “ИРЭ-Полюс” [3].

сочетания каналов, использующих

сетей с межканальным расстоя-

Главной задачей при этом было

форматы 40G NRZ ADPSK, 10G NRZ

нием 50 ГГц очень важна с эконо-

доказательство пригодности рос-

и 2,5G NRZ. Одновременно тес-

мической

точки зрения. В такой

сийского оборудования 40 Гбит/с

тировалось до трех каналов 40G

CU

CU

GbE

TP-2.5-SFP

+

100 km

100 km

100 km

100 km

TP-2.5-SFP

GbE

–7

+12

–7

+12

–7

+12

–9.5

+12.6

GbE

34

+

34

GbE

AGG-10-8

+33

–6

+4.3 –6

+22

–6

+11.5

–5

AGG-10-8

10GbE

34.5

+

DCU

DCU

DCU

DCU

100

34.5

10GbE

TP-10-XFP

TP-10-XFP

km

STM-64

35

+1.3

+8

DEMUX-80

+5

35

STM-64

ATP-40-4

MUX-80

11.5

–6.7

+12

–7.5

+12

–7.5

12.7

–7

ATP-40-4

35.5

+

–6.4

+2

–5.5

+2

–6

+3.5

–5.2

+3.5

35.5

DCU

DCU

DCU

DCU

TP-10-XFP

TP-10-XFP

36

+

100km

36

TP-10-XFP

100 km

100 km

100 km

TP-10-XFP

TP-2.5-SFP

+

–8.5

+13.1

–7.5

+13.5

–7.3

+13.5

–6.7

+18

TP-2.5-SFP

OSA

+33.4

–5.8

+2.6

–4.4

+44.5

–4.4

+44.5

0

DCU

DCU

DCU

DCU

Рис. 1. Схема экспериментальной установки для исследования гетерогенной 80-канальной DWDM-линии связи, содержащей 3 канала 40G

NRZ ADPSK в сочетании с каналами 10G NRZ и 2,5G NRZ

“Вестник связи” № 1 '2012

37

38

“Вестник связи” № 1 '2012