Лекция 14. Исследование энергетических показателей цифровых каналов передачи

данных с использованием технологии DWDM волоконно-оптических систем связи

1. Факторы, влияющие на качество работы системы с технологией

DWDM

2. Методика оценки энергетических показателей цифрового канала системы с технологией DWDM

Алгоритм расчета информационных характеристик ВОЛС

a

Мощность излучения

Параметры затухания

Исходные данные

Линейные эффекты

Нелинейные эффекты

Шумы

Нелинейные эффекты

Тепловые эффекты

Отношение сигнал/шум

Эквивалентные параметры помехоустойчивости

Информационные параметры (пропускная способность , производительность)

Вероятность ошибки

Влияние эффекта фазовой самомодуляции

SPM - Self Phase Modulation

2

22

33

4121lg5

DSPM

DSPMSPM L

L

L

LP

(7.14.1)

дБ

SPM дополнительный фазовый сдвиг при эффекте SPM

DL дисперсионная длина, км;

L длина световода, км

Рис. 7.14.1. Зависимости потерь мощности сигнала от длины усилительного участка для разных значений

входной мощности оптического сигнала

Рис.7.14.2. Зависимости потерь мощности сигнала от длины усилительного участка для разных значений

скорости передачи информации

Влияние эффекта перекрестной фазовой модуляции

СРМ - Cross Phase Modulation

2

22

33

4121lg5

DCPM

DCPMCPM L

L

L

LP

дБ

(7.14.2)

СPM фазовый сдвиг из-за эффекта СРМ

Рис.7.14.3. Зависимости потерь мощности сигнала от длины У У для разных значений

входной мощности системы DWDM с 40 каналами

Рис.7.14.4. Зависимости потерь мощности сигнала от длины УУ для разных значений входной мощности системы DWDM с 80 каналами

Рис.7.14.5. Зависимости потерь мощности сигнала от длины УУ для разных значений скоростей передачи

информации

Влияние эффекта вынужденного рассеяния РаманаSRS - Stimulated Raman scattering

SRSSRSP 1lg10дБ (7.14.3)

SRS часть мощности сигнала, поступившей из i-гo канала во все каналы.

Рис.7.14.6. Зависимости потерь мощности сигнала в результате воздействия SRS от вводимой в ОВ мощности сигнала

Влияние эффекта вынужденного рассеяния Бриллюэна

SBS – Stimulated Brillouin Scattering

2

1lg10

2A

SBS

GP

AG коэффициент ненасыщенного усиления

)exp( 0 эффA LgG

0g коэффициент усиления так называемого слабого сигнала (сигнала, появившегося в результате воздействия

эффекта SBS).

дБ (7.14.4)

(7.14.5)

Рис. 7.14.7. Зависимости потерь мощности сигнала в результате воздействия эффекта SBS от вводимой мощности сигнала

Рис. 7.14.8. Зависимости потерь мощности сигнала в результате воздействия эффекта SBS от длины усилительного участка

Влияние эффекта четырехволнового смешения

FWM - Four Wave Mixing

kjiijk wwww i,j,k - порядковые номера рабочих каналов системы от 1 до N.

2)1( NNmРис. 7.14.9. Схема образования

новых сигналов при воздействии

эффекта FWM

2 222

211 ijkijkFWM PmPmP

1ijkPkji www

мощность помехи невырожденного FWM, Вт появляется новая волна на частотах

2ijkP мощность помехи вырожденного FWM, Вт (когда wi = wj)

vfhPkv 234 /1062,6 cВтh

- постоянная Планка;

v - ширина спектра оптического фильтра;

f - несущая частота сигнала

(7.14.6)

(7.14.7)

• квантовый шумМощность квантового шума определяется выражением:

• шумы оптических усилителейASE - Amplified Spontaneous Emission

•шумы, возникающие в результате нелинейных искажений

дБQPP номRpr ,2)lg(

дБvfhGNFPASE ,)1( (7.14.8)

G - коэффициент усиления оптического усилителя

(7.14.9)

NF - noise figure - отношением сигнал-шум на входе к отношению сигнал-шум на выходе усилителя

где РR - уровень чувствительности фотоприемника, дБ;

Qном - номинальное значение Q-фактора

(Qном = 7,04 при BER =10 )12

Рис. 7.14.10. Модель передачи информации в цифровом канале системы с технологией DWDM

шc PPh 2

2

02

411

2

h

B

Bh

Q e

Be - полоса частот электрического фильтра фотоприемника, МГц

В0 - полоса спектра оптического сигнала, МГц

2exp

2

1

22

1)(

2Q

Q

QerfcQош

Р

(7.14.12)

(7.14.11)

(7.14.10)

PxPxP ic 0

0Pα - постоянная затухания волокна, дБ/км, ΔР - общие потери мощности оптического сигнала, δі - потери мощности на разъемных и неразъемных

соединениях

- мощность сигнала, вводимого в волокно, Вт,

SBSSRSCPMSPM PPPPP

2222prASEkvFWMШ PPPPP

дБ (7.14.15)

(7.14.16)

(7.14.17)

Исходными данными для модели выступают:• L – длина линии, км; • N – число каналов; • Δf – межканальный интервал, ГГц; • V – скорость передачи в канале, Гбит/с; • P0 – мощность, вводимая в волокно, мВт; - длина волны, нм; • D – удельная дисперсия пс/(нм*км); • Aэф – эффективная площадь волокна.

Рис. 7.14.11. Зависимость изменения вероятности ошибки в цифровом канале DWDM от длины волны

Рис. 7.14.12. Зависимость изменения пропускной способности в цифровом канале технологии DWDM от энергетического потенциала