Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Volkov_dop.material / ТСС-2012-01

.pdf
Скачиваний:
50
Добавлен:
10.06.2015
Размер:
830.05 Кб
Скачать
Владимир Трещиков,

62

РЕШЕНИЯ ОПЕРАТОРСКОГО КЛАССА

Отечественные

DWDM-системы связи для ВОЛС со сверхдлинными пролетами

Владимир Листвин, научный консультант ООО "Т8", д.ф.-м.н.

Олег Наний, профессор МГУ им. М.В. Ломоносова, д.ф.-м.н.

Алексей Плоцкий, инженер ООО "Т8"

генеральный директор ООО "Т8", к.ф.-м.н.

олоконно-оптические системы

самых совершенных, но дорогих реше-

связи со сверхдлинными проле-

ний.

Втами используются в тех случаях,

В настоящей работе продемонстри-

когда построение промежуточных уси-

рованы возможности создания эконо-

лительных или регенерационных

мичных волоконно-оптических линий

пунктов невозможно или экономиче-

связи со сверхдлинными пролетами на

ски нецелесообразно.

отечественном оборудовании.

В России

Для России с ее огромными расстояниями, малой населенностью и суровыми климатическими условиями особенно актуальна разработка экономичных линий связи с дальностью передачи информации от 300 до 500 км по малонаселенной и труднодоступной территории. Основные требования к сверхдлинным однопролетным DWDM-системам связи в нашей стране – отсутствие промежуточных пунктов обслуживания и экономичность предлагаемого решения. Ввиду относительно малой населенности этих территорий часто не предъявляются большие требования к скорости передачи (емкости) таких сетей. В то же время экономичность технического решения является ключевым фактором.

Вмире

Вмировой практике системы связи со сверхдлинными пролетами обычно используются для создания соединений между островами, для соединений между удаленными прибрежными городами или для создания OADM соединений с трансокеанскими сетями

[1].Объем трафика, передаваемого по таким системам связи, достигает нескольких терабит, поэтому в них оправдано применение технически

Новое поколение отечественных DWDM-систем связи: достижения в снижении требуемого OSNR

Величина требуемого OSNR является ключевым параметром транспондера, от которого напрямую зависит максимальная длина однопролетной линии связи. Уменьшение на 3 дБ позволяет существенно (30–100 км) увеличить длину однопролетной линии.

Проведенные в течение последних нескольких лет исследования показали, что для уменьшения требуемого OSNR в 10 Гбит/с транспондерах с традиционной амплитудной NRZмодуляцией могут быть использованы следующие пять технологий [2]:

λОптимизация порога принятия решений. Позволяет снизить требования к принимаемому сигналу на 0,5–2 дБ (по величине OSNR).

λПрименение нового поколения FEC. Позволяет получить выигрыш в требуемом OSNR до 10 дБ.

λОптимизация параметров оптического сигнала. В разных условиях работы позволяет получить выигрыш в величине требуемого OSNR до 3 дБ.

λИспользование автоматической компенсации хроматической дисперсии.

Рис. 1. Схема однопролетной линии без промежуточных усилителей

λИспользование приемников с несколькими уровнями сравнения и алгоритмов "мягкой" коррекции ошибок (soft FEC). Ожидаемый

выигрыш – до 1,5 дБ.

Реализация четырех первых технологий в новом поколении транспондеров со скоростью 10 Гбит/с обеспечила достижение в них рекордного значения требуемого OSNR – 9,0 дБ и возможность работы при достаточно большой величине остаточной хроматической дисперсии (величина допустимой дисперсии при штрафе 1 дБ составляет 1300 пс/нм)!

Среди множества форматов модуляции с прямым детектированием наиболее перспективными для систем связи с канальной скоростью 40 Гбит/с являются дифференциальные двух- и четырехуровневые фазовые (DPSK и DQPSK) [4].

По величине требуемого OSNR системы, использующие формат NRZ ADPSK, превосходят системы на основе формата DQPSK. Требуемый для обеспечения BER на уровне 10-3 OSNR при использовании NRZ ADPSK на 1,5 дБ меньше, чем при использовании DQPSK-формата. Кроме того, реализация DQPSK-фор- мата значительно сложнее, чем формата ADPSK. В работе [4] отмечена более сильная подверженность этого формата нелинейным искажениям и чувствительность к помехам от соседних каналов при совместной работе с амплитудными 10-гигабитными форматами. Ввиду указанных недостатков формат DQPSK в 40-гигабитных системах со сверхдлинными пролетами менее эффективен, чем формат ADPSK.

При оптимизации параметров транспондера и использовании систем автоматической подстройки приемника по нескольким параметрам достигнуты рекордные для систем связи со скоростью 40 Гбит/с значения параметров [5]:

ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА СВЯЗИ ν № 2 май 2012

63

РЕШЕНИЯ ОПЕРАТОРСКОГО КЛАССА

 

 

 

 

 

 

ность безрегенерационной передачи,

 

 

 

 

 

 

снизить энергопотребление, а

также

 

 

 

 

 

 

использовать старые линии на 2,5G с

 

 

 

 

 

 

"плохим" волокном, что соответствен-

 

 

 

 

 

 

но позволит значительно снизить экс-

 

 

 

 

 

 

плуатационные расходы операторов

 

 

 

 

 

 

связи.

 

 

 

 

 

 

 

 

Достигнутые в новом поколении оте-

 

 

 

 

 

 

чественных транспондеров значения

Рис. 2. Схема однопролетной линии с промежуточными усилителями с удаленной

 

требуемого OSNR близки к теоретиче-

накачкой (ROPA)

 

 

 

 

 

скому пределу для систем с прямым

λ Величина требуемого OSNR: 11,5 дБ.

 

 

 

 

 

детектированием. Выигрыш порядка

удаленными

усилителями

(ROPA),

 

1 дБ может дать использование алго-

λ Низкая чувствительность к нелиней-

расположенными на расстоянии 100

 

ритмов исправления ошибок в сочета-

ным искажениям – большая величи-

км от начала линии и 100 км от конца

 

нии с многоуровневым детектировани-

на допустимой входной мощности и

линии. В исследованном нами экспе-

 

ем и "мягким" принятием решений

малые нелинейные штрафы.

риментальном макете однопролетной

 

(Soft FEC) [2]. Еще примерно на 3 дБ

Технологии, применяемые

сверхдальней линии связи (см. рис. 2)

 

можно улучшить значение требуемого

на вход линии подавались два канала

 

OSNR при использовании когерентно-

в системах связи

STM-64

с

мощностью

13 дБм.

 

го приема [1, 2, 9]. За счет этого и при

со сверхдлинными пролетами

В результате при использовании стан-

 

использовании специальных волокон

В простейшем и, следовательно, наи-

дартного волокна с затуханием 0,2

 

с минимальным затуханием и увели-

более экономичном варианте однопро-

дБ/км, транспондеров 10 Гбит/с с тре-

 

ченной площадью моды максимальная

летной линии сигнал передается без

 

 

 

 

 

длина однопролетной линии

связи

использования промежуточных уси-

 

 

 

 

 

может быть увеличена до 550 км [10,

лителей. Оптические усилители (уси-

В мировой практике системы

11].

 

 

ν

 

 

 

 

литель мощности и предусилитель)

связи со сверхдлинными пролета-

 

 

 

 

 

 

устанавливаются на терминалах линии

ми обычно используются для соз-

Литература

 

 

(см. рис. 1).

дания соединений между острова-

 

1. Листвин В.Н., Трещиков В.Н. DWDM системы связи.

 

Максимальная дальность передачи

ми, для соединений между уда-

 

– М., 2012 (в печати).

 

 

информации в линии (LMAX) без про-

ленными прибрежными городами

 

2. Трещиков В.Н. Развитие отечественных DWDM

межуточных усилителей определяется

или для создания OADM соедине-

 

систем: от 10 и 40 Гбит/с к 100 Гбит/с. Доклад на кон-

следующими важнейшими параметра-

ний с трансокеанскими сетями [1].

 

ференции "Инфоком 2012" // Гипросвязь. 27.02.2012.

ми: требуемым OSNRTOL, оптималь-

Объем трафика, передаваемого

 

3. Наний О.Е., Трещиков В.Н. Российское оборудование

ной мощностью на входе PIN, затуха-

по таким системам связи, дости-

 

DWDM с канальной скоростью 40 G и 100 G // Вестник

нием света в волокне (α), шум-факто-

гает нескольких терабит, поэтому

 

связи. – 2011. – № 4. – С. 52.

 

 

ром NF оптического предусилителя и

в них оправдано применение тех-

 

4. Наний О.Е., Трещиков В.Н. Анализ форматов моду-

величиной штрафа ANL из-за нелиней-

нически самых совершенных, но

 

ляции для DWDM систем связи со скоростью 40 Гбит/с

ных искажений [1]:

дорогих решений.

 

 

// Вестник связи. – 2012. – № 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Гуркин и др. Характеристики однопролетной системы

LMAX = (58 + PIN – NF – OSNRTOL

буемым OSNR 9 дБ, распределенного

 

 

DWDM с каналами 40 Гбит/с DPSK в сетке 50 ГГц //

ANL)/α

рамановского усилителя и усилителей

 

Электросвязь. – 2012. – № 1.

 

 

 

с удаленной

оптической

накачкой

 

6. Наний О.Е. и др. Характеристики многопролетной

При использовании отечественных

длина линии составила 400 км. Сум-

 

системы DWDM с каналами 40 Гбит/с DPSK в сетке 50

10 Гбит/с транспондеров OSNRTOL

марный бюджет линии 80 дБ. При

 

ГГц // Электросвязь. – 2012 (в печати).

 

 

(= 9 дБ), предусилителей и оптических

использовании волокна с затуханием

 

7. Плаксин С.О. и др. Оптимизация порога принятия

кабелей на основе стандартного одно-

0,17 дБ/км или 0,15 дБ/км дальность

 

решений в оптических системах связи // Т-Comm. –

модового волокна с затуханием 0,2

линии может быть увеличена до 470 и

 

2011. – № 6. С. 31–33.

 

 

дБ/км длина однопролетной линии без

530 км соответственно.

 

 

8. Казанцева Н.А., Наний О.Е. Оптимальная спектраль-

промежуточных усилителей достигает

Выводы

 

 

 

 

ная область работы ВОЛС с одно- и двухкаскадным

300 км. Использование специального

 

 

 

 

рамановским усилителем // Вестник Московского уни-

волокна с сердцевиной из чистого

Новое

поколение отечественных

 

верситета. Серия 3, физика, астрономия. – 2004. Т. 45.

кварца (например, PSCF (G.654)) с

DWDM-систем связи характеризуется

 

– № 5. С. 70–71.

 

 

потерями α = 0,15 дБ/км и малой

рекордно низким значением требуе-

 

9. Наний О.Е. Когерентные системы связи // Lightwave

величиной поляризационной модовой

мого OSNR. В труднодоступных рай-

 

Russian Edition. – 2008. – № 4. С. 23–27.

 

 

дисперсии (PMD) позволяет увели-

онах России, в тяжелых климатиче-

 

10. Bissessur H. State of the art in non repeatered optical

чить длину пролета примерно на 30%

ских условиях использование транс-

 

transmission // ECOC Technical Digest. – 2011. – Paper

и довести ее до 400 км.

пондеров со скоростью 10 Гбит/с с

 

Tu.3.B.1.

 

 

Увеличить длину пролетов можно

рекордно малым значением требуемого

 

11. Bakhshi B., Richardson L., Golovchenko E.A. Ultimate

при использовании распределенных

OSNR (9 дБ!) позволяет создавать сети

 

Capacity Limitations in Repeater-less WDM Transmission

рамановских усилителей, а также уси-

связи с необслуживаемыми участками

 

up to 505 km // OFC/NFOEC Technical Digest. – 2009. –

лителей с удаленной оптической накач-

длиной до 450–500 км.

 

 

Paper OThC4.

 

 

кой (ROPA) (см. рис. 2) [1, 8, 10, 11].

Кроме того, в действующих сетях

 

мнение и вопросы по статье

На основе численного моделирова-

связи новое поколение транспондеров

 

присылайте по адресу

ния нами была выбрана схема с двумя

10 Гбит/с позволяет увеличить даль-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ 2 май 2012 ν ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА СВЯЗИ